9734

2

УДК 556.16 (088.74)

Гидрологические расчеты реки в створе проектируемого гидроузла. Методические указания к выполнению курсовой работы по гидрологии студентами специальности 270104.65 «Гидротехническое строительство» и проведения практических занятий у студентов специальности 270205.65 «Автомобильные дороги и аэродромы». Н.Новгород:ННГАСУ, 2012.– 31 с.

Методические указания составлены в соответствии с программой курса и содержат пример гидрологического расчета реки в створе проектируемого гидроузла. В приложении к указаниям представлен образец титульного листа курсовой работы и бланка задания.

Составители:Агеева В.В.,Битюрин А.К.

© Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, 2012

3

Содержание Введение………………………………………………………………………... 4

1 Физико-географическое описание бассейна реки……………………… 4

2.1Выбор расчетного года, расходы реки………………. ……..……..... 7

2.2Наносы……………………………………………………………......... 8

2.3Зимний режим реки……………...........………………………………... 8

3 Гидрологические расчеты в створе гидроузла…………………………. 10

3.1Среднемноголетний сток и его значение по месяцам……………..... 10

3.2Построение кривой распределения ежегодной вероятности превышения максимальных расходов воды (кривойобеспеченности)….. 10

3.3Определение расчетных расходов воды………………………........... 16

3.4Расчет твердого стока……………………………………….……......... 16

4 Водохозяйственные расчеты…………………………………………….... 17

4.1Построение кривых площадей и объемов водохранилища……........ 17

4.2Годичное регулирование стока воды водохранилищем без

учета потерь……………………………………………………………… 18

4.3Определение мертвого объема водохранилища…………………...... 22

4.4Определение потерь воды из водохранилища……………………....... 22

4.5Проверка возможности дальнейшего регулирования…………........... 24

4.6Годичное регулирование стока с учетом потерь…………………....... 24

4.7Определение уровня НПУ………………………………….…….......... 26

Заключение…………………………………………………………………….. 26

Список литературы………………………………………………………….... 27

Приложение 1. Образец оформления титульного листа курсовой работы… 28

Приложение 2. Образец задания на выполнение курсовой работы………… 29

4

Введение

Основными разделами настоящей курсовой работы являются физико-географическое 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.

1 Физико-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 водосбора233,00 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 можнотремяспособами: поднятьсяпосамойКолвенамоторнойлодке,пройтипешком

5

через Свердловскую область и Главный Уральских Хребет, и, последний – на вертолете.В среднем течении река Колва более богата на поселки и деревни.

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 желтобурыми 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

6

Осадки.Среднемноголетняявеличина (или норма) атмосферных

осадков X для заданного района определяется по СНиП [2, прил. 3]:

X =745 мм.

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

а) Испарение с поверхности сушивычисляется как среднемноголетняя величинаиз уравнения водного баланса речного бассейна:

где Y =11,8 мм – норма стока, выраженная высотой слоя стока в мм, определяется по [1, табл. 3]; Z − норма испарения за год, мм.

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

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.

7

Таблица 3 – Испарение с поверхности воды

2 Гидрологические 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 рекисреднемесячные за расчетный год и среднемноголетние, м3/с

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

8

Таблица 5 – Характерные расходы реки, м3/с

По данным среднемесячных и характерных расходов (табл. 4, 5) строится гидрограф стока рекиQ=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 в реке 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 мутностипо [5, рис.6] равна

ρ= 500÷1000 г/м3.

Врасчетах принято ρ = 800г/м3.

2.3 Зимний режим реки

Определяется среднемноголетняя толщина льда по формуле Ф.И. Быдина[7]:

где ∑(−t) - сумма отрицательных температур за год из табл.1.

hл = 1116,0+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.

9

10

Таблица 6 – Толщина льда по месяцам

3 Гидрологические расчеты в створе водохранилища

3.1Среднемноголетний сток и его значение по месяцам

Годовой сток определяется по зависимости:

где Qмес- расход реки за месяц расчетного года по табл.4;86400 – число секунд в сутках;n – число дней в месяце.

Результаты расчетов сводятся в табл.7.

Таблица 7 – Объем стока по месяцам и за год

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

Кривую обеспеченности максимальных расходов воды возможно построить при достаточном числе лет наблюдений [6]. Расчет и построение кривой обеспеченности выполняется по табл. 8, составленной по данным [1, табл. 3]. Предварительно выполняются вспомогательные вычисления к