Водохозяйственная система с водохранилищем многолетнего регулирования стока и каналом межбассейновой переброски

Водохозяйственная система с водохранилищем многолетнего регулирования стока и каналом межбассейновой переброски

Московский Государственный Университет Природообустройства

Кафедра Комплексного использования и охраны водных ресурсов

Курсовой проект:

“Водохозяйственная система с водохранилищем многолетнего регулирования стока и каналом межбассейновой переброски”

Выполнил:

студент 561 – ой группы

Джамалудинов М.М.

Проверил:

Раткович Л.Д.

Москва 2008

Содержание:

1. Цели и задачи проектирования

2. Оценка водных ресурсов реки и характеристика их использования

2.1. Поверхностные водные ресурсы

2.1.1. Водный режим, параметры стока, его изменение по длине реки, внутригодовое распределение

2.1.2. Моделирование расчетного гидрологического ряда

3. Определение свободных водных ресурсов бассейна реки-донора

4. Расчетная схема вариантов мероприятия для удовлетворения требований, развивающегося ВХК

5. Водохозяйственное обоснование выбранного варианта схемы ВХС

5.1. Определение расчетной зависимости «емкость водохранилища – гарантированная водоотдача»

5.2. Постановка задачи оптимизации и определение оптимального варианта параметров водохозяйственной системы

5.3. Водохозяйственные балансы рекомендуемого варианта

5.4. Определение пропускной способности водосброса дл пропуска максимального расхода. Вопросы защиты от наводнения

6. Уточнение параметров ВХС и определение режимов регулирования стока для рекомендуемого проектного варианта

6.1. Определение отметки гребня плотины комплексного гидроузла

6.2. Построение диспетчерского графика водохранилища многолетнего регулирования

6.3. Оценка продолжительности пускового периода. Режим водопотребления в течение пускового периода

7. Выводы

8. Список литературы

1. Цели и задачи проектирования

Цель: обоснование параметров водохозяйственных систем в бассейне реки Рыбница в условиях перспективного развития существующего водохозяйственного комплекса. Динамическое развитие одной из отраслей создает необходимость многолетнего регулирования стока с привлечением дополнительных водных ресурсов смежного речного бассейна. В составе перспективных задач следующее:

1.                 подготовка гидрологической информации, включая основные гидрологические характеристики на основе данных наблюдений, а также моделирование стока для усиления репрезентативности расчетных данных

2.                 постворные водохозяйственные балансы с учетом водохозяйственного районирования

3.                 построение анализирующей зависимости «емкость водохранилища – гарантированная водоотдача» с использованием обобщенного метода расчета, то есть по обобщенным параметрам стока и водопотребления

4.                 выбор варианта емкости регулирования и объема переброски на основе оптимизационных методов (динамическое программирование)

5.                 разработка правил управления водохранилища многолетнего регулирования стока

6.                 определение противопаводочной емкости водохранилища и пропускной способности водосбросных сооружений

7.                 фрагменты инженерных сооружений в составе водохранилищного гидроузла

8.                 технико-экономические показатели и качественная оценка влияния водохозяйственного комплекса на окружающую среду

2. Оценка водных ресурсов реки и характеристика их использования

Бассейн реки Рыбница расположен в Орловской области. Длина реки составляет 59км, площадь водосборной площади 709км2. Основными притоками являются Малая Рыбница, Путимец, Вишневец и Стишь. Рассматриваемая река является одним из притоков реки Оки. Питание у реки грунтовое, снеговое, дождевое, то есть мешанное. Климат формируется под влиянием атлантических и континентальных воздушных масс, таким образом он является умеренно континентальным. Зима умеренно холодная с частыми оттепелями. Средняя температура января около -10° С. Наиболее низкие температуры воздуха в Орле достигают

-44,4° С. Весной нередки возвращение холодов, иногда сопровождающиеся выпадением снега. Лето теплое. Средняя температура воздуха самого теплого месяца – июля составляет +18-+19° С. Продолжительность вегетационного периода 170 – 185 дней.

Осадков больше всего выпадает в центральных районах области, количество которых составляет 450 – 580мм в год. За летний период выпадает 35 – 40% годовой суммы осадков, а зимой в виде снега 24 – 31%. В данной области преобладают выщелоченные черноземы. Они занимают до 40% территории. На светлосерые, серые и темносерые лесные оподзоленные почвы приходится около 25%, а на типичные черноземы – 5 – 6%.

В таблице 1 представлено внутригодовое распределение осадков, испарения и температуры воздуха.

Таблица 1. Среднемноголетние величины осадков, испарения и температуры воздуха

Область расположена в подзонах смешанных и широколиственных лесов и в зоне лесостепи. Основная часть территории области распахана. Леса и кустарники занимают около 8% всей площади области. Наибольшее количество лесов находится в западных районах. Основной лесообразующей породой является дуб обыкновенный; сопутствующие виды: липа, клен, ясень и вяз. Кроме того, растут дикая яблоня, дикая груша, черемуха, рябина, клен полевой, крушина ломкая, бересклет бородавчатый, бересклет европейский, жимолость лесная, калина, шиповник, барбарис, барышник, а восточных и юго-восточных районах – терн и степная вишня. Степная растительность сохранилась главным образом в местах, мало доступных для распашки и выпаса скота – по крутым берегам рек и оврагов. Количество видов степной растительности резко увеличивается с запада на восток. Из характерных представителей северных луговых степей встречаются ковыль узколистный, ковыль перистый, козелец пурпурный, астра дикая. Луговая растительность связана с многочисленными речными долинами, оврагами и балками. Под лугами занято 7% площади, в том числе под заливными 1,2%.

2.1 Поверхностные водные ресурсы

Поверхностные водные ресурсы представлены рекой Рыбница и ее притоками.

2.1.1 Водный режим, параметры стока, его изменение по длине реки, внутригодовое распределение

Водные ресурсы используются для нужд водоснабжения города, сельской местности, рекреации, промышленности, орошения, животноводства.

Модуль среднемноголетнего стока составляет 3,7л/сек.км2, минимальный расход 95% обеспеченности – 1480м3/сек, общий уклон реки – 0,0013, уклон территории водосбора 21‰, норма стока (среднемноголетний объем стока реки) составляет 82,74км3, среднегодовые расходы:

· Q95%=1,480м3/сек

· Q75%=2,05м3/сек

· Q50%=2,54м3/сек

Среднегодовые объемы для тех же лет составляют:

·                   W95%=46,56млн.м

·                   W75%=64,52млн.м3

·                   W50%=79,65млн.м3

Площадь угодий составляет:

·                   fозер<1%

·                   fболот<1%

·                   fлеса=4%

·                   fпашни=75%

Назначение расчетных балансовых створов

В результате предварительного водохозяйственного районирования в проекте определены границы водохозяйственных участков, которые ограничиваются расчетными водохозяйственными створами (рис. 1).

Оценка водообеспеченности в данном проекте выполняется на основе постворного ВХБ. В ответственных масштабных проектах расчет выполняется по многолетним гидрологическим рядам стока и водопотребления. С целью сокращения объемов расчетов используются расчетные маловодные годы с 75% и 95% обеспеченностью. В привязке вышеуказанного хозяйственного участка определены показатели водопотребления и расчетные гидрологические характеристики.

Таблица 2. Водохозяйственные показатели

Таблица 3. Основные гидрологические характеристики

В реальном проекте для определения гидрологических параметров используются аналоги для тех створов, в которых отсутствуют или недостаточно наблюдений. Экспертная оценка гидрологических характеристик может выполняться на основе зависимости  или , но обязательно опираясь на какой-то известный створ данной реки или реки-аналога.

В учебном проекте будем считать, что модуль стока не меняется по длине реки.

Для определения Сv в промежуточных створах используем формулу Воскресенского:

Коэффициент автокорреляции характеризует внутрирядную связь между стоками смежных лет. Принимаем   ra в зависимости от модуля стока. Так как q=3,7 л/с км2, то ra=0,4.

По данным таблицы строим совмещенный график кривых обеспеченности в расчетных створах.

Таблица 4. Расчетное внутригодовое распределение стока лет характерной водности.

Внутригодовое распределение стока несколько различается даже для лет одной обеспеченности, а для разных по водности лет оно различается очень существенно.

2.1.2 Моделирование расчетного гидрологического ряда

Используется искусственная гидрологическая информация в следующих случаях:

·                   наблюденных данных недостаточно для получения репрезентативной базы данных, а аналоги отсутствуют

·                   проектируемые ВХС охватывают значительную территорию, поэтому надежная водохозяйственная оценка возможна при учете всех функциональных и корреляционных связей между водотоками, которые затрагиваются в проекте

Для моделирования искусственных рядов стока используются различные стохастические модели, в частности для моделирования годового стока существует несколько модификаций простой цепи Маркова. Эта цепь предусматривает линейную корреляцию между объемами стока смежных лет, либо между их нормализации, либо между их обеспеченностями.

В данном проекте рассматривается методика моделирования отдельного стокового ряда на основе авторегрессии первого порядка между обеспеченностями стока смежных лет. Используется уравнение:

Pi+1 – искомая обеспеченность

Pi – обеспеченность предшествующего года

 - случайная независимая равномерно распределенная величина

Моделирование выполняется для замыкающего створа по бассейну.

Таблица 5.

Продолжительность расчетных гидрологических рядов определяется из условия не превышения среднеквадратичных ошибок среднего и коэффициента вариации. При этом сам ряд должен быть репрезентативным, то есть содержать примерно одинаковое число маловодных и многоводных циклов. Среднеквадратичная ошибка среднего:

Тогда n≥33,6. Наш расчетный ряд должен иметь длину в 34 года.

Как видно из рисунка 6 замоделированный ряд располагает как маловодными, так и многоводными циклами, и является репрезентативным.

3. Определение свободных водных ресурсов бассейна реки-донора

При обосновании водохозяйственных проектов, содержащих элементы перераспределения стока, необходимо оценивать реальные возможности бассейна-донора:

·                   водохозяйственная способность бассейна и реальные объемы изъятия, не вызывающие истощения и деградацию этого водного объекта

·                   исследование возможностей технического водозабора

·                   пропускная способность тракта-переброски, трактом может быть канал, туннель

В данном проекте будем считать, что параметры стока реки-донора по среднему стоку в 2 раза превышают ресурсы нашего водотока, а все остальные параметры аналогичны.

Таблица 6.

Страницы: 1, 2, 3, 4