Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

9194

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
25.11.2023
Размер:
2.38 Mб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)

В.В. Агеева, М.А. Янченко

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ РЕКИ

В СТВОРЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО ГИДРОУЗЛА

Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине

«Инженерная гидрология. Гидрологические изыскания» направлению подготовки 08.05.01 – Строительство уникальных зданий и

сооружений направленность (профиль) – Строительство гидротехнических сооружений

повышенной ответственности

Нижний Новгород

2022

2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)

В.В. Агеева, М.А. Янченко

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ РЕКИ

В СТВОРЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО ГИДРОУЗЛА

Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине

«Инженерная гидрология. Гидрологические изыскания» направлению подготовки 08.05.01 – Строительство уникальных зданий и

сооружений направленность (профиль) – Строительство гидротехнических сооружений

повышенной ответственности

Нижний Новгород

2022

3

УДК 556.16 (088.74)

Агеева В.В. / Гидрологические расчеты реки в створе проектируемого гидроузла по выполнению курсовой работы по дисциплине «Инженерная гидрология. Гидрологические изыскания» [Электронный ресурс]: учеб. – метод. пос. / В.В. Агеева; М.А. Янченко; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2022 – 54 с.

Учебно-методическое пособие содержит справочные данные, примеры расчетов и решения задач разделов, предусмотренных учебной программой, рассмотрено содержание и последовательность выполнения курсовой работы, даны рекомендации и указания к выполнению практических работ при гидрологических изысканиях.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ по дисциплине «Инженерная гидрология. Гидрологические изыскания» по направлению подготовки 08.05.01 - Строительство уникальных зданий и сооружений; направленность (профиль) - Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности

© В.В. Агеева, М.А. Янченко ©ННГАСУ, 2022.

4

Содержание

Введение………………………………………………………………………... 5

1Физико-географическое описание бассейна реки……………………… 5

1.1Местоположение, гидрология, гидрогеология, рельеф, почва……… 5

1.2Климат района водохранилища………………………………………. 6

2Гидрологические характеристики реки в створе гидроузла…............. 8

2.1Выбор расчетного года, расходы реки………………. ……..……..... 8

2.2Наносы……………………………………………………………......... 9

2.3Зимний режим реки……………...........………………………………... 10

3Гидрологические расчеты в створе гидроузла…………………………. 11

3.1Среднемноголетний сток и его значение по месяцам……………..... 11

3.2Построение кривой распределения ежегодной вероятности превышения максимальных расходов воды (кривой обеспеченности)….. 11

3.3Определение расчетных расходов воды………………………........... 17

3.4Расчет твердого стока……………………………………….……......... 17

4Водохозяйственные расчеты…………………………………………….... 18

4.1Построение кривых площадей и объемов водохранилища……........ 18

4.2Годичное регулирование стока воды водохранилищем без

учета потерь……………………………………………………………… 19

4.3Определение мертвого объема водохранилища…………………...... 23

4.4Определение потерь воды из водохранилища……………………....... 23

4.5Проверка возможности дальнейшего регулирования…………........... 25

4.6Годичное регулирование стока с учетом потерь…………………....... 25

4.7Определение уровня НПУ………………………………….…….......... 27 Заключение…………………………………………………………………….. 27 Список литературы………………………………………………………….... 28

Приложение 1. Образец оформления титульного листа курсовой работы… 29 Приложение 2. Образец задания на выполнение курсовой работы………… 30 Приложение 3. Справочные материалы……………………………………… 32

5

Введение

Основными разделами настоящей курсовой работы являются физикогеографическое и гидрологическое описание бассейна реки, определение расчетных максимальных расходов воды для заданного класса гидроузла и расчет регулирования стока реки водохранилищем.

Методическое указание сопровождается примером выполнения гидрологического расчета р. Колвы в створе проектируемого гидроузла у д. Подбобыка Пермского края РФ. Класс гидроузла – IV. По величине потребляемого объема воды требуется запроектировать водохранилище, определить его отметку нормального подпорного уровня (НПУ) и уровня мертвого объема (УМО). Провести регулирование речного стока водохранилищем без учета потерь воды (на испарение, фильтрацию и льдообразование) и с их учетом.

1Физико-географическое описание бассейна реки

1.1Местоположение, гидрология, гидрогеология, рельеф, почва

Река Колва протекает в Пермском крае Российской Федерации. Является правым притоком р. Вишеры, бассейн р. Камы (рис.1). Длина р. Колвы составляет 460 км, площадь бассейна 13,5 тыс. км2. Средняя высота водосбора 233,00 м БС. Средний уклон 0,3 м/км.

Главные притоки: реки Березовая, Вишерка и Низьва. Свое начало р. Колва берет с Колвинского Камня Чердынского района, который является большим горным кряжем, частью Западно-Уральских увалов.

Протекает река главным образом в пределах западного склона Северного Урала. Питание смешанное, с преобладанием снегового. Замерзает в начале ноября, вскрывается в конце апреля - начале мая. В половодье река судоходная на участке 200÷250 км от устья. Она является четвертой рекой по длине, протекающей в Пермском крае. Впадает в р. Вишеру в районе населенного пункта Рябинино. Ширина реки достигает 75 метров. На реке преобладают обрывистые берега, состоящие из отложений известняков, сланцев, песчаника.

Верхняя часть реки пустынна и не обжита людьми. Самая дальняя деревенька на Колве – Дий, пристанище старообрядцев-раскольников. Верхняя Колва популярна среди любителей рыбалки и охоты. Благодаря своей труднодоступности она до сих пор богата рыбой, а ее окрестности животными. Рыбная река – именно так переводится с языка манси «колва». На Верхней Колве даже в январе, в период, который среди местных рыбаков считается самым «мертвым», ловят хариуса. Добраться сюда можно тремя способами: подняться по самой Колве на моторной лодке, пройти пешком через Свердловскую область и Главный Уральских Хребет, и, последний – на вертолете. В среднем течении река Колва более богата на поселки и деревни.

6

В районе деревни Подбобыка река пересекает Колвинскую антиклиналь, сложенную кремнистыми известняками нижнепермского возраста. Вследствие указанного обстоятельства река протекает в каньонообразном ущелье и имеет весьма значительные скорости течения. Долина ее врезана здесь ниже отметок 65 м БС. Выполнена она в основном мощной толщей песков (40÷50 м), а в верхней части представлена желто-бурыми и синими слоистыми глинами (10÷20 м).

Рисунок 1 – Местоположение створа проектируемого гидроузла

1.2 Климат района водохранилища

Температура воздуха. Значение температуры воздуха за каждый месяц и за год приводится в табл. 1 по данным СНиП [2, табл.].

Таблица 1 – Температура воздуха средняя многолетняя по месяцам и среднегодовая

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

За

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t, °C

-16,0

-14,1

-7,8

2,0

8,9

15,3

17,5

15,2

8,9

0,7

-7,6

-14,1

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осадки. Среднемноголетняя величина (или норма) атмосферных осадков X для заданного района определяется по СНиП [2, прил. 3]:

X = 745 мм.

7

Испарение. Испарение определяется с поверхности суши (речного бассейна) и с поверхности воды для месяцев с положительной температурой.

а) Испарение с поверхности суши вычисляется как среднемноголетняя величина из уравнения водного баланса речного бассейна:

X =Y

+ Z

, мм,

(1)

где Y = 11,8 мм – по [1, табл. 3]; Z

норма стока, выраженная высотой слоя стока в мм, определяется норма испарения за год, мм.

 

Z = X Y

, мм.

(2)

Z

= 745-11,8 = 733,2 мм.

 

Полученная величина

испарения

Z

является

среднегодовой, она

распределяется по месяцам методом пропорционального деления с использованием графика П.С. Кузина [5, рис. 2]. Результаты сводятся в табл. 2.

Таблица 2 – Испарение с поверхности суши, мм

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XI

За

I

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Испарение по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

графику

-

-

-

23

46

64

66

50

27

10

-

-

286

П.С. Кузина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[5, рис.2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ное испарение

-

-

-

59

118

164

169

128

69

26,2

-

-

733,2

Действитель-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) Испарение с поверхности воды определяется как среднемноголетняя величина по данным наблюдений [1] или с помощью карты изолиний испарения с поверхности прудов и малых водохранилищ, составленной Б.Д. Зайковым [5, рис. 3]. Находится зона, в которой расположено проектируемое водохранилище. Для этой зоны снимают величину среднегодового испарения. Расчет ведется при помощи таблицы распределения испарения по месяцам в долях от годового испарения [5, табл. 1]. Результаты сводятся в табл.3.

Таблица 3 – Испарение с поверхности воды

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

За

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Испарение по

-

-

-

3,0

16,0

22,0

21,0

19,0

12,0

7,0

-

-

100,0

[5, табл. 1], %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

испарение, мм

-

-

-

13,5

72,0

99,0

94,5

85,5

54,0

31,5

-

-

450,0

Действительное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Гидрологические характеристики реки в створе гидроузла

2.1Выбор расчетного года, расходы реки

Выбор расчетного года производится по средним многолетним месячным и среднегодовым расходам воды, помещенных в конце таблицы расходов в [1, табл. 3]. По этим расходам из этой же таблицы выбирается год с наиболее близким к ним распределением значений среднемесячных расходов воды. Этот год и следует считать расчетным.

Расходы реки Колвы (значения среднемесячных и среднегодового расходов воды за расчетный год, а также среднемноголетних месячных и среднемноголетнего расхода воды) принимаются по справочным данным [1, табл. 3] и заносятся в табл. 4.

Таблица 4 – Расходы реки среднемесячные за расчетный год и среднемноголетние, м3

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

За

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1953 год

31,3

27,5

26,7

231,0

433,0

242,0

141,0

69,1

114,0

103,0

54,7

36,0

126,0

За расчетный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

голетние

28,9

24,8

23,3

67,2

541,0

289,0

126,0

84,4

89,9

118,0

94,8

416,0

127,0

Среднемно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выписываются характерные расходы реки (максимальные и минимальные) и приводятся в табл. 5 по [1, табл. 3].

9

Таблица 5 – Характерные расходы реки, м3

Максимальные

 

Минимальные

 

(половодья, паводок)

Летняя межень

Зимняя межень

 

 

 

 

 

 

Q

Дата

Q

Дата

Q

Дата

 

 

 

 

 

 

1920,0

31/V

21,7

19,20/IX

10,7

30,31/III

 

 

 

 

 

 

По данным среднемесячных и характерных расходов (табл. 4, 5) строится гидрограф стока реки Q = f(t), рис. 2. Значения среднемесячных расходов откладываются в середине интервала месяца, а характерные расходы по датам их наблюдений.

2.2Наносы

Вреке рассматриваются взвешенные и влекомые по дну (донные) наносы. Взвешенные наносы характеризуются величиной мутности. Мутность воды

вреке определяется по данным наблюдений [1] или по карте средней мутности России и стран бывшего СССР, составленной Г.И. Шамовым [5].

Для заданного района величина средней мутности по [5, рис. 6] равна

ρ= 500÷1000 г/м3.

Врасчетах принято ρ = 800 г/м3.

2.3 Зимний режим реки

[7]:

где

Определяется среднемноголетняя толщина льда по формуле Ф.И. Быдина

 

 

hл = 11

 

(t)

, см,

(3)

 

 

 

 

(t )

- сумма отрицательных температур за год из табл. 1.

 

 

 

 

 

 

 

hл = 11

16,0

+14,1+ 7,8 + 7,6 +14,1 = 1159,6

= 84,9 см.

Считается, что толщина льда в течение зимнего периода нарастает равномерно. Результаты распределения толщины льда по месяцам представлены в табл. 6.

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]