какие виды регулирования речного стока являются благоприятными для судоходства
Регулирование стока
Регули́рование сто́ка – искусственное перераспределение во времени водного стока рек в соответствии с требованиями водопользования. Регулирование стока выражается в увеличении или уменьшении стока воды в отдельные периоды времени по сравнению с естественным (бытовым) режимом. Регулирование стока рек осуществляется главным образом с помощью водохранилищ, которые накапливают воду в периоды повышенной водности реки, или когда хозяйственная потребность в воде невелика, и расходуют накопленную воду, питая реки в маловодные периоды или когда хозяйственная потребность в воде возрастает.
Регулирование стока преследует различные практические цели. Это и обеспечение более равномерным стоком гидроэнергетических установок гидроэлектростанций (ГЭС), и предотвращение наводнений, и накопление воды для целей орошения, и сброс воды в маловодные периоды для улучшения судоходных условий и т.д.
В зависимости от степени воздействия водохранилища на внутригодовое распределение стока реки во времени различают несколько видов регулирования стока. Наиболее частый случай – сезонное регулирование стока, когда перераспределение стока осуществляется в течение года: воды половодья и паводков аккумулируются в водохранилище, а в межень – сбрасываются в нижний бьеф гидроузла. Полезный объём водохранилища в этом случае должен быть соизмерим с объёмом стока реки за период половодья (паводков). В результате сток в течение года ниже водохранилища становится более равномерным.
При большом полезном объёме водохранилища возможно многолетнее регулирование стока, когда создаются условия для накопления в водохранилище воды в многоводные годы, с тем чтобы получить возможность использовать эту воду в маловодные годы.
Если полезный объём водохранилища слишком мал в сравнении со стоком реки, то возможно лишь недельное или даже суточное регулирование стока. В отличие от сезонного и многолетнего регулирования недельное и суточное регулирование не выравнивает колебания стока во времени, а, наоборот, делает их более неравномерными. Цель такого перераспределения расходов воды в течение суток или недели – гидроэнергетическая, заключающаяся в покрытии пиковых нагрузок энергетических систем, в частности в утренние и особенно вечерние часы.
Режим сброса воды в нижний бьеф гидроузла полностью контролируется человеком (в пределах, обусловленных полезным объёмом водохранилища). При необходимости такой сброс увеличивается, возникает искусственный паводок, называемый попуском. Такой попуск может иметь в зависимости от потребности различный объём и продолжительность. Так, на Нижней Волге для обеспечения близких к естественным условиям нереста рыб и обводнения нерестилищ или заливания лугов, используемых под сенокосы, практикуется так называемый «рыбохозяйственный попуск» в нижний бьеф Волгоградского гидроузла. Длительность такого попуска достигает месяца и более. На реках Москве (в отдельные годы) и Томи попуски носят санитарный характер и длятся по несколько дней. На многих ГЭС с суточным типом регулирования стока кратковременные попуски имеют длительность всего по несколько часов.
Задачи и виды регулирования стока
Под регулированием стока в практике водохозяйственного проектирования понимается его искусственное перераспределение во времени и изменение его режима в соответствии с потребностями различных отраслей народного хозяйства (гидроэнергетики, ирригации, водоснабжения, водного транспорта и др.).
Регулирование стока обычно производится с помощью специально для этого создаваемых водохранилищ и осуществляется путём накопления в водохранилищах избытков воды, когда сток реки превышает потребность в воде, и расходования накопленных запасов её во время маловодья.
Регулирование стока различают по его назначению, или цели, и по продолжительности.
Под регулированием стока по назначению понимают его использование для гидроэнергетики, водного транспорта и лесосплава, орошения и осушения, водоснабжения и обводнения, рыбного хозяйства, борьбы с наводнениями, комплексного использования водных ресурсов. В каждом из этих случаев оно имеет свои особенности, определяемые характером водопотребления.
По продолжительности периода регулирования различают суточное, недельное, сезонное, многолетнее и смешанное регулирование стока.
Краткосрочное (суточное и недельное) регулирование стока производится при изменении режима потребления воды (например, ГЭС) по часам суток и дням недели; при этом естественный сток колебаниям практически не подвержен.
Суточное регулирование вызывается непостоянством потребления воды в течение суток, как это мы видели при рассмотрении вопроса использования водной энергии и водоснабжения.
Недельное регулирование стока производится при наличии уводопотребителей общих выходных дней со снижением водопотребления, когда вода может накапливаться с последующей ее сработкой в рабочие дни.
Сезонное регулирование находит применение во всех областях использования водных ресурсов и сводится в основном к выравниванию стока за счет накопления воды в периоды половодья и паводков.
Многолетнее регулирование состоит в пополнении стока маловодных лет за счет избытка стока многоводных лет.
Сезонное и особенно многолетнее регулирование стока требует наличия значительных по объему водохранилищ.
Смешанное регулирование стока состоит в одновременном осуществлении одним и тем же водохранилищем нескольких видов регулирования: многолетнего и сезонного или сезонного и суточного.
Территориальная неравномерность, большая внутригодовая и многолетняя изменчивость речного стока затрудняют обеспечение населения и экономики России необходимым количеством воды. Эта проблема решается за счет регулирования стока рек водохранилищами. Причем наиболее эффективное и многоцелевое использование водных ресурсов достигается в каскадно расположенных водохранилищах, образующих единую водохозяйственную систему. Примером могут служить Волжско-Камский и Ангаро-Енисейский каскады.
Сегодня Россия имеет 103 крупнейших водохранилища, каждое объемом свыше 100 млн. м3. Суммарная площадь их водной поверхности составляет 101155,7 тыс. км2, полезный объем 338649,2 млн. м3. Кроме них для различных видов водопользования построено большое число водохранилищ с полезным объемом от 1 до 100 млн. м3, а также малые водохранилища и пруды с полезным объемом менее 1 млн. 3′.
С помощью водохранилищ были созданы водные транспортные пути на главных судоходных реках России, таких как Волга, Кама, Дон, Енисей.
Водохранилища эффективно используются и для защиты от наводнений, например, Зейское и Бурейское на Дальнем Востоке, Краснодарское на Северном Кавказе.
Вместе с тем при строительстве и эксплуатации водохранилищ возникают неизбежные отрицательные последствия: затопление земель, повышение уровня грунтовых вод и заболачивание, изменение качества воды вследствие замедления стока, избыточное развитие сине-зеленых водорослей (так называемое «цветение» воды).
При создании водохранилищ в равнинных условиях образуются обширные мелководья, что особенно характерно для Волжского каскада. Чтобы вернуть затопленные земли для дальнейшего сельскохозяйственного использования, их отделяют от основной акватории дамбами или системой польдеров. Для снижения того отрицательного влияния, которое водохранилища, особенно малые, оказывают на новые берега, широко используют метод намыва берегоукрепительных пляжей. Территориальное перераспределение стока
Важным направлением водохозяйственной деятельности является строительство и эксплуатация крупных гидротехнических систем, позволяющих перераспределять речной сток из регионов, имеющих избыток водных ресурсов, в районы с их дефицитом. В настоящее время в России действует 34 системы подобного рода с суммарной протяженностью около 3 тыс. км. Ими перераспределяется около 15 км3 воды в год.
Для улучшения водообеспечения безводных сельскохозяйственных районов широко используются групповые водоводы. Их протяженность составляет от нескольких десятков до нескольких сотен километров.
Регулирование речного стока
Основные особенности регулирования речного стока. Этапы построения графика наполнения водохранилища. Способы решения задач сезонного регулирования с помощью интегральной кривой. Причины изменения гидрогеологической ситуации в зоне влияния водохранилищ.
регулирование речной сток водохранилище
Для обоснования надежной работы водохозяйственных сооружений, наиболее эффективной их эксплуатации и рационального использования водных ресурсов необходимо выполнение расчетов речного стока. Расчет регулирования стока обычно сводится к определению потребной (полезной) емкости водохранилища, а также объема сброса излишней воды, поступающей в водохранилище во время паводка.
Иногда приходится решать обратную задачу, т.е. находить зарегулированный расход по установленному техническими или экономическими условиями объему водохранилища. На практике определение необходимой емкости водохранилища выполняют с помощью интегральной (суммарной) кривой стока.
Задача регулирования сводится к обеспечению рационального использования запасов воды водохранилища в зависимости от водности того или иного года.
Управление работой водохранилища заключается не только расчетной полезной отдачи в пределах проектных подпорных отметок, но и максимально полного использования стока сверх расчетного потребления.
Анализ исходных данных
Анализируя данные о стоке по р. Шуя за период 1971-1975 гг. увидим:
1. наибольший месячный расход Q=242 м 3 /с, наблюдался в мае 1971г.,
2. наименьший месячный расход Q=11,9 м 3 /с, наблюдался в сентябре 1973г.,
3. наибольший среднегодовой расход Q=64 м 3 /с, в 1971г.,
4. наименьший среднегодовой расход Q=36,6 м 3 /с, в 1973г.,
5. наибольший среднегодовой расход за весь ряд наблюдений 1946-1975гг Q=105 м 3 /с.,
6. наименьший среднегодовой расход за весь ряд наблюдений 1946-1975гг Q=19,3 м 3 /с.,
7. среднегодовой расход за весь ряд наблюдений 1946-1975гг Q=57,4 м 3 /с.,
Расчет сезонного регулирования стока. Построение гидрографа за один год Q=f(t)
Для построения гидрографа заполняем таблицу 1, данные об объеме стока получаем расчетом по известным расходам за 1971 год.
объем стока на конец интервала W, *10 9 м3
График изменения расхода воды Q=f(t) за 1971 год представлен на рисунке 1. Гидрограф имеет двухпиковый характер: в весеннее половодье и осеннюю межень.
Построение интегральной кривой стока в прямоугольных координатах W=f(t). Анализ свойств интегральной кривой
Интегральная кривая стока W=f(t) за 1971 год представлен на рисунке 2.
1. Каждая ордината кривой дает суммарный сток за время от начала учета до момента, которому соответствует данная ордината.
2. Разность ординат двух точек кривой равна объему стока за интервал времени между ними.
3. При Q=const в некотором интервале времени объем стока изображается уравнением прямой W=Q*t, а интегральная кривая ступенчатого гидрографа будет иметь вид ломаной линии.
4. Соединяем начало и конец интегральной кривой прямой линией и определяем угол ее наклона к оси абсцисс.
Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс, секущей интегральную кривую, равен величине среднего расхода Qср в интервале времени между этими точками:
Qср= (2,019*10 9 )/(2,63*12*10 6 )=64 м 3 /с.
5. С приближением конечной точки интегральной кривой к начальной и при совмещении с ней секущая превращается в касательную. Тангенс ее наклона к оси абсцисс равен расходу в точке касания, с учетом масштабов.
Таким образом подсчитав угол наклона касательной в любой точке интегральной кривой стока, можно получить значение расхода воды.
На этом свойстве основано построение лучевого масштаба расходов. Для удобства пользования им интервалы расходов выбирают одинаковым. Полюсное расстояние вычисляется по формуле:
P= 0.2*10 9 /(20*2.63*10 9 )=3.8 (см).
Решение задач сезонного регулирования (прямой и обратной) с помощью интегральной кривой
1. Определение полезного объема Vп по заданному зарегулированному расходу при сезонном (годичном) регулировании стока.
Для нахождения Vп на лучевом масштабе возьмем луч, соответствующий зарегулированному расходу воды. Из конца интегральной кривой проводим линию параллельную линии зарегулированного расхода Qзар, а также проводим две касательные к верхней и нижней частям интегральной прямой, параллельные Qзар. Ордината от нижней касательной до верхней представляет собой весенний сток Vвес.
Расстояние от верхней касательной до линии, параллельной Qзар и проведенной из конца интегральной прямой представляет собой полезный объем водохранилища Vп (рис. 2).
Задаваясь различными значениями Qзар >Qср.год или Qзар 3 /с
Строим графики зависимости Vп и Vсбр от зарегулированных расходов Qзар и определяем полезный объем водохранилища (рисунок 3).
2. При решении обратной задачи, когда находится значение зарегулированного расхода Qзар по заданному объему водохранилища Vп, также используем интегральную кривую стока.
Для этого от конца интегральной кривой стока вертикально вверх в масштабе графика откладываем величину полезного Vп, проводим через верхнюю точку отложенного отрезка касательную к интегральной кривой, определяем зарегулированный расход Qзар при данном объеме водохранилища Vп. Величину Qзар берем путем переноса прямой на лучевой масштаб расходов.
По рассчитанным данным строим линию регулирования с определенным Qзар рисунок 4.
Построение интегральной кривой стока в косоугольных координатах
Конец интегральной кривой соединяем с началом и измеряют угол наклона между полученной прямой и осью абсцисс (t).
Поворачиваем эту линию на найденный угол, до совмещения с осью t.
Лучевой масштаб поворачиваем на ту же величину.
Интегральная кривая стока в косоугольных координатах на рисунке 5.
Правильность построения проверяем сравнивая значения V интегральной прямой в прямой и косоугольной системах координат.
Размещено на stud.wiki
Подобные документы
Особенности построения батиграфических и объемных кривых водохранилища. Определение среднего многолетнего годового стока воды (норма стока) в створе плотины. Характеристика мертвого объема водохранилища. Анализ водохранилища сезонного регулирования.
курсовая работа [119,5 K], добавлен 17.06.2011
История и этимология реки Обь. Характеристики водности рек. Определения вида регулирования стока и объема водохранилища. Построение интегральных кривых стока и потребления, определения по этим кривым полезного объема водохранилища. Расчёт годового стока.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 24.05.2012
Графический способ определения нормы среднегодового модуля стока реки с коротким рядом наблюдений. Расчет нормы мутности воды и нормы твердого стока взвешенных наносов. Параметры водохранилища и время его заиления, определение минимального стока реки.
курсовая работа [1011,4 K], добавлен 16.12.2011
Обоснование мероприятий по регулированию стока р. Учебной и привлечению дополнительных водных ресурсов соседнего бассейна р. Донора. Анализ регулирующей емкости водохранилища. Определение параметров водохозяйственной системы. Решение задачи оптимизации.
курсовая работа [504,4 K], добавлен 04.04.2014
Построение батиграфических кривых водохранилища. Определение минимального уровня воды УМО. Сезонное регулирование стока. Балансовый таблично–цифровой, графический расчет. Построение графиков работы водохранилища по I и II вариантам регулирования.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 21.11.2011
Построение батиграфических кривых водохранилища. Определение минимального уровня воды УМО. Расчет водохранилища сезонно-годичного и многолетнего регулирования стока. Определение режима работы водохранилища балансовым таблично-цифровым расчетом.
курсовая работа [152,5 K], добавлен 23.05.2008
Определение средней многолетней величины (нормы) годового стока.Коэффициент изменчивости (вариации) Сv годового стока. Определение нормы стока при недостатке данных методом гидрологической аналогии. Построение кривой обеспеченности годового стока.
контрольная работа [110,8 K], добавлен 23.05.2008
Ознакомление с основным назначением Киевского (выработка электроэнергии), Каневского (поддержание судоходных глубин), Кременчугского, Днепродзержинского (регулирование стока), Каховского и Днестровского искусственных водохранилищ Днепровского каскада.
реферат [24,3 K], добавлен 01.06.2010
Расчет и построение батиграфических характеристик водохранилища, определение мертвого объема. Вычисление водохранилища сезонно-годового регулирования стока балансовым методом. Расчет методом Крицкого – Менкеля, трансформации паводка способом Качерина.
курсовая работа [63,0 K], добавлен 20.02.2011
Этапы преобразования осадков в сток. Влияние растительного покрова, типа почв, а также других характеристик водосбора и времени года, при выборе значения коэффициента спада. Использование базисного стока грунтовых вод в качестве показателя условий стока.
лекция [309,8 K], добавлен 16.10.2014