Расчет водохранилища многолетнего регулирования

Полезный объем водохранилища многолетнего регулирования стока условно делят на многолетнюю и сезонную составляющие:

Vплз = Vмн + Vсез. (47)

Сток, отдачу, объем водохранилища и другие параметры при многолетнем регулировании выражаются в относительных единицах, т. е. в долях среднемноголетне­го объема стока Wо.

Сток в долях среднемноголетнего объема стока называется модульным коэффициентом стока:

Кi = Wi/Wо. (48)

Отдача водохранилища - коэффициентом регулирования стока:

α = U/Wо. (49)

Объем водохранилища характеризуется коэффициентом емкости водохранилища:

βп = Vплз/Wо. (50)

Уравнение (47) можно записать в виде:

Vплз = βмн Wосез Wо = (βмнсез) Wо.

Задача сводится к определению коэффициентов многолетней и сезонной составляющих ем­кости водохранилища.

3.1.1. Расчет сезонной составляющей объема

Сезонную составляющую объема рассчитывают из условия необходимости покрытия дефицита в воде в первый год после окончания маловодного периода, т.е. когда многолетний запас исчерпан. Считают, что в расчетном году сток равен отдаче (Кр.г. = α).

Для этого случая: βсез = α ∙ (tм – mм), (51)

где tм – длительность межени в долях года;

tм = (Т-Т0)/Т = (365-54)/365 =0,85, (52)

где То - продолжительность паводка, в нашем случае 54 дня;

Т- продолжительность года, 365 дней;

mм - доля меженного стока в среднегодовом, для рек Алтайского края примем равной 0,23;

α – коэффициент регулирования стока, примем равным 0,75;

Wо – средний многолетний сток.

Таким образом: βсез = 0,75∙ (0,85 – 0,23) = 0,46.

Vсез= βсез∙ Wо = 603,99 ∙ 0,46 = 278 млн. м3.

3.1.2. Определение многолетней составляющей

А) по графикам Я.Ф. Плешкова

Коэффициент многолетней составляющей βмн можно определить с помощью графиков Я.Ф. Плешкова (Приложение 5), при Cs = 2Cv и коэффициенте корреляции между годовым стоком смежных лет r = 0. По графику (рис. 12) определяется βмн, как функция βмн = f(Р, α, Cv, Cs, r).

В нашей задаче при Cv = 0,31; Cs ≠ 2 Cv, следовательно, этим методом мы воспользоваться не можем.

расчет водохранилища многолетнего регулирования - student2.ru

Рис.12 Графики Я.Ф. Плешкова для определения многолетней составляющей емкости водохранилища.

Б) графическим способом

При расчетах многолетнего регулирования стока на стадии предварительного анализа и приближенных вычислений применяют графические способы. Наиболее часто используют со­кращенную интегральную кривую, для построения которой данные берут из табл. 24.

расчет водохранилища многолетнего регулирования - student2.ru

Рис.13. Сокращенная интегральная кривая и лучевой масштаб

Таблица 24

Расчет ординат сокращенной интегральной кривой р. Алей – Староалейское

Год Qср год К К-1 ∑ (К-1)
29,47 1,54 0,54 0,54
25,45 1,33 0,33 0,87
18,98 0,99 -0,01 0,86
11,6 0,61 -0,39 0,47
19,54 1,02 0,02 0,49
15,83 0,83 -0,17 0,32
34,58 1,81 0,81 1,13
13,34 0,70 -0,30 0,85
17,53 0,92 -0,08 0,75
26,88 1,40 0,40 1,15
0,89 -0,11 1,04
20,96 1,09 0,09 1,12
20,5 1,07 0,07 1,19
26,55 1,39 0,39 1,58
18,64 0,97 -0,03 1,56
17,14 0,90 -0,10 1,45
20,15 1,05 0,05 1,49
20,42 1,07 0,07 1,55
15,85 0,83 -0,17 1,39
23,12 1,21 0,21 1,59
14,33 0,75 -0,25 1,34
11,94 0,62 -0,38 0,97
13,05 0,68 -0,32 0,65
14,3 0,75 -0,25 0,39
11,67 0,61 -0,39

На сокращенной кривой отчетливо выражены характерные фазы стока - половодье и межень, многоводные и маловодные годы и периоды. Это де­лает сокращенную интегральную кривую наглядной и удобной для выполнения расчетов регулирования стока.

Поскольку при расчетах многолетнего регулирования сток, отдачу и объем водохранилища принято выражать в относитель­ных величинах (в долях среднего годового стока), сокращенную интегральную (суммарную) кривую стока удобнее строить, откладывая по оси ординат сумму ∑(Ki-1), где Кi = Qi/Qо, - модульный коэффициент стока.

Расчет координат разностной интегральной кривой ведут табличным способом (табл. 24).

Отдача, выраженная в виде коэффициента зарегулиро­вания стока α.=Ui/W, представляется через лучевой масштаб. Лучевой масштаб - это вспомогательный график, на котором наклон лучей соответствует определенным значениям отдачи водохранилища α.

Для построения лучевого масштаба определяют полюсное расстояние:

Р = mw/mt (53)

Если масштаб ∑(К-1) – в 1 см 0,1; а масштаб времени – в 1 см 1 год, то Р = 0,1; следовательно, отложив по горизонтали 1 см, по вертикали откладывают 10см.

Чтобы определить βмн к крайним точкам сокращенной интегральной кривой проводят касательные параллельно наклону линий соответствующих различным значениям α. Касательные проводятся таким образом, чтобы линии не пересекали интегральную кривую. Расстояние между верхней и нижней касательной и дает значение βмн.

Кроме того, значение βмн можно определить по формуле:

βмн = Δ∑ (К-1) – п (1-α), (54)

где Δ∑ (К-1) – наибольшее вертикальное расстояние между верхними и нижними касательными (в нашей задаче 1,59 -0 =1,59);

п – период дефицита, лет ( 5 лет).

Расчет сводится в таблицу 25:

Таблица 25

Значения многолетней составляющей

α βмн = Δ∑ (К-1) – п (1-α) βмнсез
1,59 2,12
0,9 1,09 1,62
0,8 0,59 1,12
0,7 0,09 0,62
0,6 -0,41 0,12

Затем строится гра­фик βмн =f(α). Суммируя βcез и βмн, найденные для различных значений α, получают график зависимости βмн+ βсез=f(α).

расчет водохранилища многолетнего регулирования - student2.ru

рис. 14. График зависимости βмн = f(α) и βмн + βсез = f(α)

По графику определяют значение многолетней составляющей при α = 0,75(для всех вариантов), βмн = 0,34;

Vмн = 0,34· 603,99 =205 млн. м3.

Тогда Vплз = βмн Wо + βсез Wо = ( βмнсез) Wо = 0,8 ∙ 603,99 = 483 млн. м3.

Полный объем водохранилища многолетнего регулирования:

Vнпу = Vплз + Vм.о. = 483+ 140 = 623 млн. м3.

По батиграфической кривой определяется НПУ водохранилища многолетнего регулирования: НПУ = 149,3м

Все основные показатели по расчету водохранилища многолетнего регулирования сводятся в таблицу 26.

Таблица 26

Сводка основных показателей водохранилища многолетнего регулирования

Показатель Обозначение Единицы измер. Величина
Период наблюдений за стоком n лет
Норма стока Qо м3 19,15
Максимальный расход Qmax м3
Коэффициент регулирования α   0,75
Коэффициент емкости водохранилища β   0,8
в т.ч. сезонной составляющей βсез   0,46
многолетней составляющей βмн   0,34
Полезный объем Vплз млн.м3
в т.ч.сезонная составляющая Vсез млн.м3
многолетняя составляющая Vмн млн.м3
Мертвый объем Vм.о. млн.м3
Полный объем водохранилища Vнпу млн.м3
Уровень мертвого объема УМО м 144,2
Нормальный подпорный уровень НПУ м 149,3
Форсированный подпорный уровень ФПУ м 151,18
Форсированный объем Vфпу млн.м3
Объем форсировки Vф млн.м3
Слой форсировки hф м 1,88
Сбросной расход qсб м3
Ширина водослива B м
Площадь зеркала при НПУ ωнпу км2
Площадь зеркала при ФПУ ωфпу км2

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Характерные расходы р. Алей – с. Староалейское F=2070 км

№ п/п Год I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Cр. год. Max расх.
2,96 3,58 3,72 53,5 60,2 28,6 24,7 11,1 10,5 16,8 6,92 29,5
6,03 5,74 7,44 139,0 57,5 18,1 16,5 11,9 7,93 11,6 12,2 11,5 25,5
8,51 5,74 8,84 96,3 58,5 14,2 7,27 5,71 5,03 7,61 5,82 4,18 19,0
4,58 4,50 15,0 31,8 27,5 11,1 3,68 3,36 3,69 11,60 16,0 6,43 11,6 52,1
3,25 2,60 3,96 97,0 88,5 12,5 5,40 4,17 3,89 5,18 4,78 3,20 19,5
3,37 3,03 3,71 64,8 61,5 9,76 5,20 5,96 6,27 8,70 10,4 7,20 15,8
4,75 4,26 4,26 40,9 18,5 11,6 7,77 9,22 9,69 5,98 34,6
4,53 5,16 8,17 69,6 24,0 6,7 6,13 8,63 6,28 11,5 6,63 2,77 13,3
2,73 2,70 36,0 37,0 6,1 3,97 2,94 3,70 4,67 3,84 1,66 17,5
2,42 1,79 2,31 98,6 21,8 5,65 5,79 5,86 20,6 16,9 5,80 26,9
4,40 4,72 11,3 84,2 44,5 12,4 6,53 6,10 9,57 8,26 7,46 4,57 17,0
2,38 3,46 5,00 89,7 17,9 7,71 5,32 4,23 4,01 5,16 3,61 21,3
2,06 2,26 2,66 69,5 18,4 15,7 6,78 5,33 5,56 6,40 4,39 20,5
3,97 3,21 6,30 97,8 23,6 14,9 10,8 7,50 9,02 9,83 6,71 26,6
4,79 4,09 4,69 30,4 8,67 4,95 3,98 4,60 5,75 3,58 2,42 15,6
2,64 3,36 4,79 59,8 77,5 20,5 6,89 5,18 6,45 8,88 5,70 3,61 17,1
3,50 2,86 2,73 89,5 72,7 9,93 11,4 7,72 7,27 16,8 11,5 5,86 20,1
4,52 4,33 5,48 51,2 10,7 7,36 7,14 6,74 7,76 7,00 2,82 20,4
3,78 3,25 5,22 86,9 29,4 28,8 7,40 6,24 4,55 5,39 4,83 4,45 15,9
4,12 3,88 4,29 58,6 27,7 17,2 7,99 7,94 17,3 13,5 7,96 23,1
5,22 3,81 4,77 73,0 25,8 13,7 8,97 6,99 5,34 6,27 12,2 5,93 14,3
3,65 3,09 1,05 69,2 25,0 8,45 6,98 5,44 5,08 7,51 4,48 3,32 11,9
2,97 2,95 3,82 72,5 34,2 8,97 4,81 4,11 3,86 6,69 7,28 4,47 13,1
3,94 4,38 7,02 44,9 59,9 17,1 6,26 4,46 4,28 4,95 9,34 5,13 14,3
3,33 1,44 4,17 40,2 44,6 9,84 5,95 5,90 3,77 8,42 7,49 4,92 11,7

Приложение 2

Номограммы для вычисления параметров трехпарамертрического гамма- распределения Cv и Cs методом наибольшего правдоподобия

расчет водохранилища многолетнего регулирования - student2.ru

Продолжение приложения 2

расчет водохранилища многолетнего регулирования - student2.ru

Продолжение приложения 2

расчет водохранилища многолетнего регулирования - student2.ru

Продолжение приложения 2

расчет водохранилища многолетнего регулирования - student2.ru

Приложение 3

Нормированные отклонения от среднего значения ординат биноминальной кривой обеспеченности (Ф)

Сs P,% S
0,01 0,1 99,9
-2,0 1,01 1,00 0,99 0,95 0,90 0,71 0,31 -0,39 -1,30 -2,00 -3,60 -5,91 -0,57
-1,0 1,92 1,79 1,59 1,32 1,13 0,73 0,16 -0,55 -1,34 -1,88 -3,02 -4,53 -0,27
-0,8 2,23 2,02 1,74 1,38 1,17 0,73 0,13 -0,58 -1,34 -1,84 -2,89 -4,24 -0,22
-0,6 2,57 2,27 1,88 1,45 1,20 0,72 0,10 -0,61 -1,33 -1,80 -2,75 -3,96 -0,17
-0,4 2,98 2,54 2,03 1,52 1,23 0,71 0,07 -0,63 -1,32 -1,75 -2,61 -3,66 -0,11
-0,2 3,37 2,81 2,18 1,58 1,26 0,69 0,03 -0,65 -1,30 -1,70 -2,47 -3,38 -0,05
0,0 3,72 3,09 2,33 1,64 1,28 0,67 0,00 -0,67 -1,28 -1,64 -2,33 -3,09 0,00
0,2 4,16 3,38 2,47 1,70 1,30 0,65 -0,03 -0,69 -1,26 -1,58 -2,81 -2,81 0,06
0,4 4,61 3,66 2,61 1,75 1,32 0,63 -0,07 -0,71 -1,23 -1,52 -2,03 -2,54 0,11
0,6 5,05 3,96 2,75 1,80 1,33 0,61 -0,10 -0,72 -1,20 -1,45 -1,88 -2,27 0,17
0,8 5,50 4,24 2,89 1,84 1,34 0,58 -0,13 -0,73 -1,17 -1,38 -1,74 -2,02 0,22
1,0 5,96 4,56 3,02 1,88 1,34 0,55 -0,16 -0,73 -1,13 -1,32 -1,59 -1,79 0,28
1,2 6,41 4,81 3,15 1,92 1,34 0,52 -0,19 -0,74 -1,08 -1,24 -1,45 -1,58 0,34
1,4 6,87 5,09 3,27 1,95 1,34 0,49 -0,22 -0,73 -1,04 -1,17 -1,32 -1,39 0,39
1,6 7,31 5,37 3,39 1,97 1,33 0,46 -0,25 -0,07 -0,99 -1,10 -1,20 -1,24 0,45
1,8 7,76 5,64 3,50 1,99 1,32 0,42 -0,28 -0,72 -0,94 -1,02 -1,09 -1,11 0,51
2,0 8,21 5,91 3,60 2,00 1,30 0,39 -0,31 -0,71 -0,90 -0,95 -0,99 -1,00 0,57
2,2 8,63 6,14 3,68 2,02 1,27 0,35 -0,33 -0,69 -0,84 -0,88 -0,91 -0,91 0,62
2,4 9,00 6,37 3,78 2,00 1,25 0,29 -0,35 -0,67 -0,79 -0,82 -0,83 -0,83 0,67
2,6 9,39 6,54 3,86 2,00 1,21 0,25 -0,37 -0,66 -0,75 -0,76 -0,77 -0,77 0,72
2,8 9,77 6,86 3,96 2,00 1,18 0,22 -0,39 -0,64 -0,70 -0,71 -0,72 -0,72 0,76
3,0 10,16 7,10 4,05 1,97 1,13 0,19 -0,40 -0,62 -0,66 -0,67 -0,67 -0,67 0,80
3,2 10,55 7,35 4,11 1,96 1,09 0,15 -0,41 -0,59 -0,62 -0,63 -0,63 -0,63 0,83
3,4 10,90 7,54 4,18 1,94 1,06 0,11 -0,41 -0,57 -0,59 -0,59 -0,59 -0,59 0,86
3,6 11,30 7,72 4,24 1,93 1,03 0,06 -0,42 -0,54 -0,56 -0,56 -0,56 -0,56 0,89
3,8 11,67 7,97 4,29 1,90 1,00 0,03 -0,42 -0,52 -0,53 -0,53 -0,53 -0,53 0,91
4,0 12,02 8,17 4,34 1,90 0,96 0,01 -0,41 -0,49 -0,50 -0,50 -0,50 -0,50 0,82
4,2 12,40 8,38 4,39 1,88 0,93 -0,01 -0,41 -0,47 -0,48 -0,48 -0,48 -0,48 0,94
4,4 12,76 8,60 4,42 1,86 0,91 -0,03 -0,40 -0,45 -0,46 -0,46 -0,46 -0,46 0,95
4,6 13,12 8,79 4,46 1,84 0,87 -0,05 -0,40 -0,45 -0,44 -0,44 -0,44 -0,44 0,97
4,8 13,51 8,96 4,50 1,81 0,82 -0,08 -0,39 -0,42 -0,42 -0,42 -0,42 -0,42 0,98
5,0 13,87 9,12 4,54 1,78 0,78 -0,10 -0,38 -0,40 -0,40 -0,40 -0,40 -0,40 0,98
5,2 14,25 9,27 4,59 1,74 0,73 -0,12 -0,37 -0,39 -0,39 -0,39 -0,39 -0,39 0,98
5,4 14,60 9,42 4,62 1,70 0,67 -0,10 -0,37 -0,37 -0,37 -0,37 -0,37 -0,37 1,00
5,6 14,95 9,59 4,65 1,67 0,62 -0,12 -0,36 -0,36 -0,36 -0,36 -0,36 -0,36 1,00
5,8 15,32 9,70 4,70 1,61 0,57 -0,14 -0,35 -0,35 -0,35 -0,35 -0,35 -0,35 1,00
6,0 15,67 9,84 4,70 1,60 0,51 -0,15 -0,34 -0,34 -0,34 -0,34 -0,34 -0,34 1,00
6,2 16,04 9,95 4,71 1,56 0,47 -0,15 -0,34 -0,34 -0,34 -0,34 -0,34 -0,34 1,00
6,4 16,40 10,05 4,71 1,52 0,42 -0,15 -0,33 -0,33 -0,33 -0,33 -0,33 -0,33 1,00
 
                             
Приложение 4
Ординаты кривых трехпараметрического гамма- распределения
Р,% Коэффициент изменчивостиCv
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,1 1,2
Cs = 0,5 Cv
0,01 1,38 1,76 2,13 2,47 2,74 2,91 2,89          
0,1 1,31 1,63 1,95 2,25 2,50 2,69 2,74          
0,5 1,26 1,53 1,79 2,05 2,28 2,48 2,59          
1,24 1,48 1,72 1,95 2,17 2,37 2,50          
1,17 1,33 1,51 1,68 1,89 2,03 2,22          
1,13 1,26 1,39 1,53 1,67 1,83 2,01          
1,07 1,17 1,25 1,35 1,44 1,56 1,70          
1,05 1,1 1,16 1,21 1,27 1,34 1,42          
0,999 0,997 0,993 0,988 0,980 0,962 0,920          
0,974 0,946 0,915 0,881 0,839 0,780 0,690          
0,947 0,882 0,834 0,769 0,693 0,596 0,476          
0,915 0,829 0,740 0,643 0,533 0,409 0,282          
0,872 0,744 0,615 0,480 0,343 0,215 0,115          
0,814 0,633 0,458 0,295 0,160 0,070 0,024          
0,772 0,554 0,354 0,189 0,080 0,025 0,006          
99,9 0,700 0,428 0,210 0,076 0,019 0,003          
Cs = Cv
0,01 1,38 1,81 2,26 2,70 3,15 3,57 3,95 4,31 4,64 4,92 5,16 5,34
0,1 1,32 1,67 2,03 2,4 2,77 3,13 3,48 3,82 4,13 4,42 4,69 4,92
0,5 1,27 1,55 1,84 2,15 2,46 2,77 3,08 3,38 3,69 3,99 4,29 4,58
1,24 1,49 1,76 2,03 2,30 2,59 2,88 3,16 3,46 3,75 4,06 4,36
1,17 1,34 1,52 1,70 1,90 2,10 2,30 2,53 2,76 3,02 3,31 3,63
1,13 1,26 1,40 1,54 1,68 1,83 1,99 2,16 2,35 2,55 2,78 3,03
1,08 1,17 1,25 1,34 1,42 1,51 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 2,10
1,05 1,10 1,15 1,20 1,24 1,29 1,33 1,37 1,39 1,40 1,39 1,34
0,998 0,993 0,985 0,972 0,954 0,928 0,891 0,836 0,76 0,665 0,559 0,446
0,973 0,943 0,909 0,870 0,824 0,768 0,698 0,613 0,512 0,406 0,306 0,216
0,946 0,890 0,830 0,764 0,692 0,609 0,515 0,413 0,309 0,215 0,141 0,085
0,915 0,829 0,740 0,648 0,549 0,445 0,338 0,237 0,151 0,088 0,047 0,023
0,873 0,748 0,623 0,500 0,378 0,264 0,165 0,092 0,045 0,019 0,007 0,002
0,816 0,642 0,478 0,329 0,202 0,107 0,048 0,018 0,005 0,001 →0 →0
0,775 0,568 0,383 0,229 0,115 0,047 0,015 0,004 0,001 →0 →0 →0
99,9 0,707 0,451 0,247 0,108 0,036 0,008 0,001 →0 →0 →0 →0 →0

Продолжение приложения 4

Наши рекомендации