15. Водохранилище и его характеристики

Для описания водохранилищ применимы те же показатели, что и для озёр. Из морфометрических характеристик водохранилища наиболее важны площадь его поверхности и объём вод. Форма водохранилища определяется характером заполненного водой понижения земной поверхности. Котловинные водохранилища обычно имеют озеровидную форму, долинные – вытянутую. Многие долинные водохранилища расширяются по направлению к плотине, имеют изрезанные берега и многочисленные заливы (затопленные устья притоков).

Любое водохранилище рассчитывается на накопление некоторого объёма воды в период наполнения и на сброс этого же объёма в период его сработки. Накопление нужного объёма воды сопровождается повышением уровня до некоторой оптимальной величины. Такой уровень обычно достигается к концу периода наполнения, может поддерживаться плотиной в течение длительного времени и называется нормальным подпорным уровнем (НПУ). В редких случаях, во время высокого половодьяили крупных паводков, допускается временное превышение НПУ на 0,5–1 м. Такой уровень называют форсированным подпорным уровнем (ФПУ). Предельно возможным снижением уровня воды в водохранилище является достижение уровня мёртвого объёма (УМО), сработка объёма воды ниже которого технически вообще невозможна.

Объём водохранилища, находящийся ниже УМО, называется мёртвым объёмом (МО). Для регулирования стока и периодической сработки используется объём водохранилища, находящийся между УМО и НПУ. Этот объём называют полезным объёмом (ПО) водохранилища. Сумма полезного и мёртвого объёмов дает полный объём, или ёмкость водохранилища. Объём воды, заключённый между НПУ и ФПУ, называют резервным объёмом.

В пределах запрудного долинного водохранилища выделяют несколько зон: зону переменного подпора, верхнюю, среднюю и нижнюю.

Для удобства расчетов расходов водохранилища строят вспомогательные зависимости при Δt = const. Это расходные характеристики вдхр, определяемые в интервале отметок от НПУ до УМО и ниже.

П ринимают условие равномерной сработки вдхр за Δti в любом интервале отметок от zвб0 НПУ до z вбi

Морфометрические характеристики, отображающие зависимости площади зеркала вдхр Fв и его объема Vв от отметок уровней, т. е. Fв=f(zвб) и Vв=f(zвб). Эти характеристики могут быть статическими и динамическими. В 1м случае они строятся при отсутствии естественной приточности реки в вдхр (Qр=0); во 2м случае каждая кривая соответствует определенному расходу воды в реке в начале вдхр. При наличии притока кривая подпора имеет криволинейную форму, что влечет за собой появление дополнительного (динамического) объема воды в вдхр. Динамические характеристики являются функцией 2х переменных zвб и Qр, т. е. Fв(zвб, Qр) и Vв(zвб, Qр)

16 Вопрос Морфометрические хар-ки нб

Действующий на ГЭС напор определяется не только положением уровня воды в ВБ, но также и положением уровня воды в НБ. уровень воды в НБ зависят от расхо­да воды, пропускаемого через турбины, через водосброс­ные устройства и через судоходные шлюзы, лесосплавные лотки, рыбоходы и про­чие.

Для установившегося равномерного режима положе­ние уровня НБ находится по кри­вой зависимости уровня от расхода воды (рис. 3-4). Эта кривая не постоянна из-за образование ледяного покро­ва в русле реки.

где Q₃—величина расхода воды в зимнее время при на­личии ледяного покрова;

Q_Jl—величина расхода воды в летнее время при от­крытом русле;

k₃—коэффициент, меньший единицы.

k₃ в течение зимы часто не­постоянен. Но из-за трудности опре­деления принимается постоянным. Тогда для зимнего времени получается постоянная кривая зависимости уровня воды oт величины расхода в НБ ГЭС- на рис. 3-4 пунктир.

Второй причиной изменения кривой зависимости уровня воды от величины расхода в НБ ГЭС может служить зарастание растительностью в теплое время года. Это бывает на малых реках с медленным течением и илистым дном. На больших реках зарастание русла не оказывает заметного влияния на уровня воды в НБ

Т ретья причина — размыв дна реки в НБ. После начала работы ГЭС при наличии легко размы­ваемых грунтов дно реки понижается. Понижение дна ре­ки в НБ ГЭС в течение пер­вых лет эксплуатации может быть 10 и более см. Из-за этого кривая зависимости уровня воды от величины расхода смещается, как это по­казано на рис. 3-5, из положения 1 в положение 2.

На положение уровня воды в НБ мо­гут оказывать влияние и другие условия, например, подпор воды. Подпор могут создавать перекаты, острова, рез­кие сужения или повороты русла реки. Временный подпор может появиться из-за образования в русле реки ниже ГЭС ледяных заторов во время ледохода или зажоров при движения шуги зимой, еще может быть наличие притока, впадающего в реку ниже ГЭС.