Водохозяйственный расчет пруда с применением сложный формул
Гидрологический расчет начинают с определения рабочего объема – W р (рис. 24). В районах неустойчивого увлажнения пруды рассчитывают на заполнение только весенними талыми водами, так как летние осадки образуют незначительный поверхностный сток.
Приток воды W м3 в пруд, устраиваемый на пересыхающих летом балках, определяют по формуле:
;
где: k – поправочный коэффициент, учитывающий обеспеченность расчетного объема стока. Так при годовой обеспеченности стока Р=5% k=1,6; при Р=10% - k=1,4; при Р=25% - k=1,2; при Р=50% - k=1,0; при Р=80% - k=0,8; при Р=90% - k=0,7. Обеспеченность обычно принимается: при использовании стока для орошения и обводнения – 75-80%, водоснабжения – 90-97% и рыборазведения, % от годового стока;
h ст – средний слой воды, определяемый по карте изолиний среднемноголетнего годового стока страны или данным метеостанций. Средний слой стока представляет собой слой в мм, который получается, если объем воды в м3, стекающий за определенной время, равномерно распределить по всей площади водосбора (F в):
;
Если водохранилище (пруд) устраивают на непересыхающих ручьях и реках, то объем воды (W м3) за год определяют по формуле:
;
где: q – среднегодовой модуль стока, л/с–км2, определяемый по карте изолиний нормы стока на территории страны или по данным метеостанций.
Годовой объем стока поверхностных вод (W р м3) с водосборной площади, равный рабочему объему пруда можно рассчитать по упрощенной формуле:
|
|
|
;
где: h ст – слой стока 80% обеспеченности, мм;
F в – площадь водосбора, га.
С целью экономической оценки целесообразности затопления площади строят кривые связи между отметками поверхности воды, площадью затопления и объемом воды в пруду (рис. 27).
Рис. 27. Графическая характеристика пруда
Для построения графика (рис. 27) использованы данные таблицы 6.
Таблица 6. Зависимость между глубиной воды h у плотины, площадью зеркала воды (ω) и объемом воды (W) в балке (пример)
| Отметка уровня воды у плотины, м | Глубина воды у плотины, м | Площадь водного зеркала, га | Средняя площадь, га | Слой воды, м | Объем слоя воды, тыс.м3 | Суммарный объем пруда, тыс.м3 |
| 8 | 0 | 0 | - | - | - | 0 |
| 10 | 2 | 1,2 | 0,6 | 2 | 12 | 12 |
| 12 | 4 | 3,8 | 2,5 | 2 | 50 | 62 |
| 14 | 6 | 7,8 | 5,8 | 2 | 116 | 178 |
| 16 | 8 | 12,8 | 10,3 | 2 | 206 | 384 |
| 18 | 10 | 20,2 | 16,5 | 2 | 330 | 714 |
| 20 | 12 | 30,0 | 25,1 | 2 | 502 | 1216 |
| 22 | 14 | 41,0 | 35,5 | 2 | 701 | 1917 |
Мертвый объем (W м.о.) – это придонная часть объема воды в водоеме, которая не расходуется на орошение.
Мертвый объем рассчитывают по формуле:
;
где: ρ – средняя многолетняя мутность, г/м3 (~3 г/м3);
Wc – средний многолетний сток, м3 в год;
|
|
|
Т – период эксплуатации пруда (между чистками 30-50 лет);
Δ – объемная масса наносов (1,1-1,2 т/м3)
ξ – коэффициент, учитывающий вынос наносов весенней водой (0,6-0,8);
ψ – доля влекомых наносов по отношению к донным (0,05).
По санитарным требованиям глубина мертвого объема перед плотиной должна быть 2-3 м.
Потери объема воды в пруде на заиление зависят от водосбора, его распаханности или занесенности и определяется по формуле:
;
где: W з – объем ила, м3;
Wp – ежегодный приток воды, расчетной обеспеченности, м3;
ψ – количество взвешенных частиц, кг/м3;
α – коэффициент пористости наносов.
При облесенном нераспаханном водосборе слой заиления принимают равным 1,7-4,0 см в год, при распаханном водосборе 20-22 см в год.
Зная мертвый объем воды, вычисляют полный объем воды (м3) по формуле:
Полезный объем воды (W п м3) или объем воды, используемый на орошение и водоснабжение, называется полезной водоотдачей пруда, и определяют его по формуле:
;
где: W е – испарение с поверхности водоема, м3;
W ф – потери на фильтрацию воды в грунт через дно и берега пруда, м3
Объем воды на испарение (W е м3) вычисляют по формуле:
;
где: ωср. – средняя площадь зеркала воды в пруде за расчетный период, га.
|
|
|
Среднюю площадь зеркала воды в пруде определяют по формуле:
;
где: ωм.о – площадь зеркала воды мертвого объема пруда, га;
ω НПУ – площадь зеркала воды нормального подпорного уровня, га.
Потери воды на фильтрацию (W ф) через ложе пруда определяют по формуле:
;
где: h ф – слой воды, расходуемой на фильтрацию из пруда, мм.
При хороших геологических условиях – слабоводопроницаемых грунтах ложа (глина, тяжелые суглинки, скальные грунты) и высоком стоянии грунтовых вод слой потерь на фильтрацию можно принимать минимальным h ф=400 мм; при грунтах ложа со средней водопроницаемостью (средние суглинки, супеси) – h ф=100-1000 мм; при плохих геологических условиях - сильноводопроницаемых грунтах (пески, легкие супеси) и глубоком залегании грунтовых вод – h ф=1000-2000 мм.
Коэффициент полезного действия пруда (ηп) определяется по формуле:
;
где: W п – полезный объем пруда, м3;
W р – рабочий объем пруда, м3.
Коэффициент полезного действия должен быть в пределах 0,7-0,9. Если он меньше 0,7, то разрабатываются мероприятия по уменьшению потерь воды на фильтрацию и испарение с поверхности водоема.
Пример расчета.
Определить объемы и уровни воды в пруде: рабочий, мертвый, полный и полезный, нормальный подпорный и уровень воды, соответствующий мертвому объему.
|
|
|
Дано: план водосбора балки в масштабе 1:50000 (рис. 26), план балки в масштабе 1:10000 (рис. 25), слой стока по данным метеостанции h ст=28 мм; слой воды на испаряемость l 80=500 мм; слой воды на фильтрацию h ф=400 мм; глубина мертвого объема h м.о= 3 м; толщина льда (0,7-1,0 м) h л=1 м.
Сначала определим рабочий объем пруда по формуле:
.
Затем определяем глубину мертвого объема, с учетом толщины льда, она будет равна:
;
где: h в – слой воды мертвого объема, м;
h л – толщина льда, м.
Отметка воды в пруде при мертвом объеме будет равна:
;
где: Нд - отметка дна пруда, берется по плану отметки наименьшей горизонтали.
Объем и площадь водного зеркала мертвого объема определяем по графику (рис. 27).
При Нм.о=12 м, ωм.о=3,8 га, W м.о=62000 м3 полный объем пруда определяем:
Зная полный объем воды, по графику (рис. 27) определяем отметку нормального подпорного уровня и площадь зеркала воды НПУ.
Н НПУ=18,8 м; ω НПУ=24,2 га.
Тогда глубина воды у плотины нормального подпорного уровня будет равна:
.
Объем воды, который расходуется на испарение с поверхности пруда, вычисляем по формуле:
;
.
Потери воды на фильтрацию через дно и откосы пруда находим по формуле:
.
Полезный объем пруда определяем по формуле:
.
Коэффициент полезного действия пруда:
.
Его значение находится в допустимых пределах 0,7-0,9.
Основные показатели расчетов сводят в таблицу 7.
Таблица 7. Объемы, уровни, площади пруда на балки
| Объем | Отметка уровня воды, Н, м | Объем воды, м3 | Площадь водного зеркала, га |
| рабочий | - | 801000 | - |
| мертвый | 12,0 | 62000 | 3,8 |
| полный | 18,8 | 863000 | 24,2 |
| потери | - | 126000 | - |
| полезный | - | 675000 | - |
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 760; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!