Комплексное использование и охрана водных ресурсов - Юшманов О.Л.
Скачать (прямая ссылка):
Различают естественные водохранилища (озера) и искусственные водохранилища (образуемые гидротехническими сооружениями).
Существуют различные классификации водохранилищ: 1 — по степени регулирования стока: многолетнего, годичного, недельного, суточного; 2 — по географиче-
скому положению: равнинные, предгорные, горные; 3— по условиям использования: энергетические, ирригационные, комплексные.
В гидроэнергетике различают водохранилища по их местоположению относительно данной гидроустановки: верховые, расположенные на реке выше данной ГЭС; собственные, образованные сооружениями» входящими в состав данной ГЭС; низовые, расположенные ниже данной ГЭС.
При использовании озера в качестве регулятора обычно бывает необходимо либо повышать его уровни путем подпора плотиной, либо проводить расчистку в истоке реки из озера, либо проводить оба эти мероприятия одновременно.
Рассмотрим основные определения и характеристики водохранилищ (рис. 4.2).
Нормальным подпорным уровнем (НПУ) называют тот наивысший уровень, на который по условиям устойчивости рассчитывают нормальную работу подпорных сооружений. НПУ можно поддерживать длительное время.
Форсированный уровень (ФПУ) —уровень, который допускают на короткое время при попуске катастрофических паводков или половодий. При ФПУ допускается нарушение нормальных условий эксплуатации гидроузла.
Уровень мертвого объема (УМО) — уровень наинизшей сработки водохранилища.
Объем воды в водохранилище между НПУ и УМО — полезный объем Уполсз, & ниже УМО — мертвый
Рис. 4.2. Схема водохранилища:
1 — резервный объем; 2 — полезный объ-•ем; 3 — мертвый объем; 4 — естественный уровень водотока; 5— плотина.
Рис. 4.3, Динамический объем водохранилища:
1 — кривая подпора; 2 — статический уровень; 3 — естественный уровень водотока; 4 — динамический объем.
*в.й'
Рис. 4.4. Статические характеристики водохранилища:
*-г-М*вб>.
VM0. Сумма полезного и мертвого объема при НПУ— полный объем водохранилища, а между отметками НПУ и ФПУ — резервный, используемый для трансформации половодий и паводков.
В зоне выклинивания, где кривая свободной поверхности воды представляет собой кривую подпора, происходит некоторое повышение уровней. Образовавшийся при этом объем воды называют динамическим объемом водохранилища, который определяется расходом приточности {рис.
4.3).
К числу характеристик, отражающих функциональные связи между различными параметрами водохранилищ, относится топографическая характеристика, которая может быть двух видов— статической и динамической. Статическая характеристика включает: объемную — отражает зависимость отметок уровня от объема водохранилища гВб = =f(V)\ площадную — отражает связь между отметками уровня и площадью зеркала водохранилища еВб = =f{F) (рис. 4.4). Обе характеристики получают в результате обработки топографических планов местности»
При учете динамического объема zuq будет функцией двух переменных ZnG=f{V, Оприт) (рис. 4.5). Имеются-и другие характеристики водохранилищ, которые (см. раздел 4.4) являются основой для проведения водохозяйственных и водноэнергетических расчетов. Правильность этих расчетов определяется соблюдением водного баланса водохранилища, который в общем виде за некоторое время может быть представлен равенством
± AV - Гааб + ^возв - (4.4>
Рис. 4.5. Кривые динамических; объемов водохранилища.
где №Per — зарегулированный объем стока; ТГпРит — приггок воды в водохранилище за время Т\ AV— использованный объем водохранилища за период Т (знак плюс — в период сработки, знак минус — в период наполнения); №3аб, №возв — стоки, соответственно забираемые из водохранилища и возвращаемые участникам ВХК; №пот — потери воды (на фильтрацию, испарение, ледообразование и шлюзо-эвание) из водохранилища за время Т.
Фильтрация воды из водохранилища может происходить непосредственно из водохранилища через его дно и берега под основанием плотины, через тело самой плотины и неплотности затворов. Размеры фильтрации через дно и берега, а также под основанием плотины зависят от качества грунтов. При непроницаемой скале, плотной глине потеря воды будет сравнительно невелика. Особую опасность представляют известняки, содержащие гипс или ангидриды, растворимые в воде, склонные к развитию явлений карста.
С течением времени потери на фильтрацию из водохранилища обычно уменьшаются вследствие кольмата-ции и снижения напора фильтрационного потока.
Вычислить фильтрационные потери очень трудно. Сравнительно легко можно рассчитать фильтрацию под основанием плотины, а также сквозь грунтовую плотину по формулам гидравлики.
Значительные потери происходят в результате испарения, особенно в неглубоких водохранилищах с большой водной поверхностью, хорошо прогреваемых солн* цем. Потери воды на испарение из водохранилища принимают как разность испарения с водной поверхности и испарения с поверхности суши до ее затопления (покрытой водой после создания водоема) (табл. 4.5).
Удельные потери воды на дополнительное испарение в Средней Азии в 15 раз больше, чем на севере европейской части СССР.
