МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Н.И. Зайкова

РЕГУЛИРОВАНИЕ СТОКА

Учебно-методическое пособие

Барнаул

Издательство АГАУ

2011

УДК 556.16:627.81 (072)

Рецензенты:

старший преподаватель кафедры мелиорации и рекультивации земель АГАУ М.П. Гейнрих.

Зайкова Н.И. Регулирование стока: учебно-методическое пособие/ Н.И. Зайкова. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2011. 75с.

В учебно-методическом пособии излагаются наиболее распространенные методы расчета годового стока и его внутригодового распределения, максимальных расходов половодья; приведены примеры расчетов гидрологических и статистических параметров при наличии ряда наблюдений, а также методы расчета основных параметров водохранилища и режима его работы.

Пособие предназначено для изучения теоретического курса и самостоятельной работы студентов при выполнении расчетно-графических и практических заданий по дисциплине «Регулирование стока», а также для приобретения практических навыков по обработке и анализу исходных гидрометрических материалов. Оно может быть также полезно студентам при выполнении курсовых и дипломных работ по гидротехническим сооружениям, обучающимся по направлению подготовки 280100 Природообустройство и водопользование.

Рекомендовано к изданию учебно-методической комиссией института природообустройства АГАУ (протокол № 11 от 4 мая 2011 г.).

© Зайкова Н.И., 2011

© ФГОУ ВПО АГАУ, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 6

1. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 8

1.1. Определение нормы стока при наличии ряда наблюдений 8

1.2. Построение эмпирической кривой обеспеченности 11

1.3. Построение аналитических кривых обеспеченности и методы определения их параметров 11

1.4. Расчет максимального стока на примере р. Алей, с. Староалейское 18

1.5. Расчет внутригодового распределения стока с расчетной вероятностью превышения 80% 20

2. РЕГУЛИРОВАНИЕ СТОКА 28

2.1. Расчет водопотребления, его дефицита и определение периода начала водохозяйственного расчета. 28

2.2. Построение батиграфических кривых водохранилища. 31

2.3. Определение мертвого объема и уровня мертвого объема 34

2.4. Расчет водохранилища сезонного регулирования 36

2.5. Расчет полезного объема водохранилища таблично-цифровым способом 41

2.6. Определение ФПУ- форсированного подпорного уровня 47

3. РАСЧЕТ ВОДОХРАНИЛИЩА МНОГОЛЕТНЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ 58

ПРИЛОЖЕНИЯ 64

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 77

Введение

Основным источником для удовлетворения потребностей населения и народного хозяйства в воде служат поверхностные водные ресурсы, важнейшим критерием из которых является сток рек. Однако наиболее полному и рациональному использованию речного стока препятствуют значительные годовые и многолетние колебания водности рек. В связи с этим возникает необходимость в регулировании стока.

Регулирование стока рек является основным техническим приемом, позволяющим не только более полно использовать водные ресурсы, но и бороться с наводнениями. Регулирование стока осуществляется с помощью специально созданных водохранилищ. Водохранилищем называется искусственный водоем, созданный для временного задержания стока воды с целью ее последующего использования.

Совокупность решений по установлению основных параметров водохранилища и режима его работы называют водохозяйственным расчетом.

В состав водохозяйственного расчета водохранилища входят:

• Гидрологические расчеты основных гидрологических характеристик водотока, на котором создается водохранилище;

• Установление объемов и режима водопотребления из водохранилища, а также потерь воды, вызванных его соору­жением;

• Назначение нормативных подпорных уровней и объема водохранилища;

• оценка экономической эффективности и народ­нохозяйственного значения регулирования стока.

Все расчеты регулирования стока рассматриваются за "расчетный период" (год, сезон), т.е. в наиболее невыгодный и опасный период по условиям возможного наводнения или нехватки воды. Конечной целью расчета является: назначение характерных горизонтов водохранилища, определяющих размеры плотины; установление режима работы водохранилища.

В настоящем пособии рассматриваются два вида регулирования стока – сезонное и многолетнее.

Сезонное (годичное) регулирование стока позволяет перераспределить сток в течение сезона или года. Во время половодий и паводков водохранилище наполняют, а в период межени срабатывают. При расчете сезонного регулирования стока в качестве проектного притока выбирают гидрограф стока маловодного года, т.е. года с обеспеченностью (Р%) более 70%. Объем водохранилища сезонного регулирования определяют путем сопоставления расчетного стока и водопотребления.

Многолетнее регулирование стока заключается в перераспре­делении стока в течение многолетнего периода. Цикл регулирования (наполнение и сработка водо­хранилища) длится несколько лет. Дефицит в воде в маловод­ные периоды покрывается из запасов воды, накопленной в водохранилище за многоводный период, предшествующий маловодью.

Основными уровнями воды считают уровень мертвого объема (УМО), нормальный подпорный уровень (НПУ) и форсированный подпорный уровень (ФПУ). УМО – это минимально допустимый уровень воды. Под ним располагается мертвый объем (Vм.о.) – неприкосновенный запас воды. Выше УМО располагается полезный объем водохранилища Vплз. Верхний горизонт полезного объема ограничивается НПУ.

Рис.1 План и схематический продольный профиль водохранилища.

Самый высокий, допустимый только во время больших наводнений, это ФПУ. Объем воды, накапливающийся над НПУ до ФПУ называют объемом форсировки (Vф) или регулирующим объемом.

Одной из основных составляющих водохозяйственного расчета водохранилища является подготовка гидрологических данных. В пособии рассмотрены расчеты гидрологических и статистических параметров при наличии ряда наблюдений; приведены методы расчета основных параметров водохранилища.

При выполнении расчетов следует ясно представлять:

• Какие величины и для чего необходимо определить в данном расчете и для чего они дальше используются.

• Какие требуются данные и где их можно получить.

• В каких случаях, и какие расчетные методы лучше использовать, в чем преимущество каждого из них.

• Порядок расчета и единицы измерения рассчитываемых величин и их результатов.