Задание для выполнения практического задания №1-2

для студентов дневной и заочной формы обучения:

Построить типовой гидрограф для реки /по осредненным данным за 5 лет/.

Сделать разбивку гидрографа.

Рассчитать по предложенным данным расход воды в реке за год.

Указать предполагаемые причины снижения или увеличения расхода воды в определенные месяцы.

Предложить мероприятия по выводу речных экосистем из состояния кризиса /подробное описание/.

Выполнить анализ гидрографа.

Исходные данные к контрольному заданию:

Контрольные вопросы:

1. Каким образом проводится оценка водности потока?

2. Для каких целей проводится регулирование стока?

3. Перечислить составные элементы расхода.

4.Какие данные необходимы для построения кривых расходов воды?

5. В чем отличие годового гидрографа от типового?

6.Перечислить элементы годового распределения стока реки.

7. Перечислить типы питания рек.

Объяснить термины:расход воды; уровень воды; гидрограф; живое сечение реки; кривая расходов.

Литература

1. Конспект лекцийпо дисциплине «Гидрология».

2. Великанов М.И., Гидрология суши, Л.: Гидрометиздат, 1953.

3. Великанов М.И., Динамика русловых потоков. Водный баланс суши, Л.: Гидрометиздат, 1972.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3

Тема: Определение мертвого объема водохранилища

Цель:Изучить основные характеристики водохранилища, научиться строить и анализировать батиграфические кривые и определять мертвый объем водохранилища.

Время:2часа

Методика выполнения

Водохранилище – это водоем с практически стоячей водой, обычно значительных размеров, искусственно созданный в русле реки или в понижении земной поверхности путем строительства плотины, перемычки, выемки грунта и др. Водохранилища имеют важное значение, с точки зрения охраны водных ресурсов: удается достичь рационального водопользовании, регулировать речной сток. К отрицательным явлениям относится сниженная способность водохранилищ к самоочищению по сравнению с проточными водами, также водохранилище может способствовать заболачиванию и засолению почв, вследствие подъема грунтовых вод.

К основным характеристикам водохранилища относят:

1. Наивысший объем V_НПУ –он соответствует отметке наивысшего проектного уровня (НПУ) в верхнем бьефе, который должен поддерживаться при нормальных условиях эксплуатации гидроузла. Он складывается из двух составляющих: мертвого и полезного объема.

2. Мертвый объем V_УМО –постоянная часть полного объема водохранилища, которая в нормальных условиях эксплуатации не задействована и в регулировании стока не участвует. Он представляет как бы неприкосновенный запас, который может быть израсходован лишь в чрезвычайных условиях (например, при постоянной засухе или необходимости срочного обеспечения водоснабжения).

3. Полезный объем водохранилища V_ПЛЗ –основная рабочая часть объема водохранилища, предназначенная для непосредственного регулирования стока. Полезный объем зависит от назначения водохранилища, вида регулирования стока.

Водохранилища отличаются от других естественных и искусственных водоемов специфическими и сложными гидрологическими и экологическими условиями, которые зависят от характера их использования различными отраслями народного хозяйства.

Эти отрасли по-разному заинтересованы в том или ином режиме эксплуатации и выдвигают определенные требования к уровням и расходам воды, условиям их регулирования.

Колебания уровня воды в водохранилищах определяются количеством поступающей воды, использованием воды на хозяйственные нужды, режимом работы гидротехнических сооружений. Всем крупным водохранилищам свойственны колебания уровня, вызванные ветровыми нагрузками – сгонно-нагонные явления.

При эксплуатации водохранилища заранее подготавливают ряд характеристик, необходимых для водохозяйственных расчетов. К ним относятся зависимости площади водной поверхности и объема воды V. От уровня воды Н или глубин h.

Кривые таких зависимостей называют батиграфическими кривыми.

Рис.5 Батиграфические кривые

Наряду с батиграфическими, строят также объемные кривые зависимости наполнения площади водной поверхности, средней глубины водохранилища от объема воды в нем. Исходным материалом для построения батиграфических и объемных кривых являются данные топографических измерений, показанные на крупномасштабных картах. Батиграфические и объемные кривые строят в системе прямоугольных координат в определенном масштабе.

Рис. 6 Объемные кривые

По какому-то одному показателю можно определить самые разнообразные характеристики водохранилища, не прибегая к непосредственным измерениям.

Мертвый объем находят расчетным путем с учетом заиления водохранилища различными наносами, санитарно-технических и гидробиологических требований, обеспечения приемлемого качества воды, обеспечения условий для судоходства, рыбного хозяйства, гидроэнергетики, мелиорации.

Любое водохранилище вносит изменения в гидравлический режим водотока - уменьшаются скорости течения и уклоны свободной поверхности воды, растет глубина потока, уменьшается транспортирующая величина потока и т.д. Наносы, которые увлекает за собой поток по дну или во взвешенном состоянии, постепенно осаждаются и откладываются в чаше водохранилища, лишь незначительная часть транзитом проходит в нижний бьеф гидроузла. Бьеф – часть водоема, примыкающая к шлюзу, плотине и другим водоподпорным сооружениям. Различают верхний и нижний бьеф, соответственно более высокому и более низкому уровню воды по сторонам от сооружения.

Процесс заполнения водохранилища наносами называется заилением, он достаточно длителен и зависит от многих факторов: размеров и конфигурации водохранилища, устойчивости берегов, режима стока, состава наносов, колебаний уровня водохранилища. Продолжительность полного заиления до отметки НПУ(наивысший проектный уровень) носит название «срока заиления».

Время заиляемости может быть определено по формуле:

t_у = V_НПУ / V_Н

гдеV_НПУ -полный объемводохранилища при НПУ

V_Н -средний многолетний объем наносов, поступающих в водохранилище, м³ в год.

Значение срока заиляемости принимается для крупных водохранилищ в 200 лет, а для малых водохранилищ и прудов – 50 лет.

При расчетах заиления употребляется также термин «срок службы водохранилища» - время, в течение которого наносами заполняется мертвый объем водохранилища, т.е. срок, в течение которого возможно регулирование санитарно-гидробиологического режима с помощью мертвого объема:

t_сл.= V_УМО/ V_Н

где V_УМО -мертвый объем

V_Н– средний многолетний объем наносов, поступающих в водохранилище, м в год.

Исходными данными для расчета мертвого объема являются:

1) батиграфические кривые;

2) средний многолетний объем годового стока W_о,м³;

3) среднемноголетняя мутность воды во входном створе водохранилища p_о,г/м³;

4) транзитная часть наносов, сбрасываемая из водохранилища в нижний бьеф, δ;

5) количество донных наносов m,% от взвешенных;

6) объемная масса донных отложений γ_отл,т/м³.