Расчеты регулирования по интегральным кривым стока

Расчет регулирования по интегральным кривым стока выполняется в графоаналитической форме – изменение притока и потребления во времени представлено в виде суммарных (интегральных) кривых (рис. 15). Интегральные кривые – это графическое изображение хронологической последовательности стока или потребления в нарастающем виде. Их использование, по сравнению с другими методами расчета, выгодно отличается наглядностью, что имеет важное значение для ознакомления с сущностью регулирования стока и решения многовариантных задач регулирования стока на начальных стадиях проектирования водохранилища.

Прежде всего, необходимо произвести расчет и построение интегральной кривой стока в створе проектируемого гидроузла. Исходными данными для подсчетов интегральной кривой служат среднемесячные расходы за расчетный период водохозяйственных лет. В практике проектирования используется интегральная кривая не абсолютных значений месячных объемов стока, а разностная интегральная кривая, представляющая собой суммарное нарастание разностей между месячным стоком и равномерным стоком (близким по значению к среднемноголетнему месячному стоку).

Применение интегральных кривых для расчетов регулирования основано на следующем уравнении водного баланса водохранилища за период его работы между моментами t1 и t2

V_t2 = V_t1+ ʃ(Q_пр – Q)dt = V_t1+ ʃQ_прdt – ʃQdt, (68)

где Vt1 – запас воды в водохранилище в начальный момент t₁, V_t2 − запас

воды в конце периода t₂, Q_пр и Q, соответственно, приток в водохранилище и расход воды из него. Первый интеграл в уравнении (68) выражает приращение объема притока за период (t2 – t1), а второй – приращение объема расходуемой воды. Это значит, что разности ординат интегральных кривых притока и потребления дают величину наполнения или сработки водохранилища в любой момент времени.

Рис.15. Расчеты сезонного регулирования стока:

а – интегральные кривые стока – естественного (1), зарегулированного (2)

и контрольная (3); б – график наполнения и сработки водохранилища; в – графики

расходов воды – естественных (4) и зарегулированных (5)

При равенстве Q_пр и Q в какой-то период первый интеграл равен

второму и, следовательно, наполнение водохранилища за период оста-

ется неизменным. Исходя из этого, параллельная интегральной кривой

притока воды линия, отстоящая вниз от нее на некотрое расстояние, будет характеризовать неизменное наполнение водохранилища. Если это расстояние в масштабе шкалы объемов m_W принять равным V_полез, то верхняя линия будет соответствовать интегральной кривой пустого водохранилища, а нижняя – полного. Интегральная кривая зарегулированного расхода, то есть полного расхода брутто (включая полезное потребление, холостые сбросы и потери) пройдет в зоне, ограниченной этими двумя линиями, направляясь то к верхней (если приток меньше потребления), то к нижней (если приток больше потребления). При равенстве этих расходов линия зарегулированного стока совпадает с нижней линией, что означает избыток притока, сбрасываемого вхолостую, или с верхней, что означает перебой в отдаче воды.

Лучевой масштаб m_W вычисляется следующим образом. Сначала определяется равномерный месячный сток W0 как результат округления частного при делении суммарного стока W за весь расчетный период на число временных интервалов n (число месяцев, в каждом из которых t = 2.63*106 с). После этого назначается масштаб оси объемов m_W и масштаб оси времени m_t так, чтобы соотношение t/ΔW₀ составляло 1:1, 1:1.5, 1:2.0, 1:2.5, 1:3.0 (пример: для m_W 1 см – 10 км³, m_t 3 мм – 1

месяц и W₀ = 7.5 км³ Δt /ΔW₀ = 3 мм/7.5 мм = 1:2.5, что вполне допустимо). Затем находится значение равномерного расхода воды Q₀ = W₀/t, а по формуле (69) рассчитывается полюсное расстояние l при условии l 1.5.

L = m_W /(m_t*m_Q), (69)

где m_Q – масштаб расходов воды. Например, при m_W 1 см – 10 км³, m_t 3 мм – 1 месяц и W₀ = 7.5 км³, Q₀ = 7.5 км³/(2.63*106), m_Q 1 см – 500 м³/с

l = 10 км³/(3.3*2.63*106с*500 м³/с) = 2.3 см. На заключительном этапе откладывается горизонтальный отрезок длиной l см, через правую границу которого в масштабе mQ проводится вертикальная линия. Точка пересечения отрезка и линии соответствует значению Q0. По интегральным кривым возможно решать перечисленные в разделе 1.3 основные задачи регулирования стока: по заданному Q_гар определять V_полез, а также обратную задачу; определять хррактеристики зарегулированного режима (уровни или наполнение водохранилища, зарегулированные расходы). Графики наполнений – сработки водохранилища строятся в виде плавной линии по наполнениям на конец-начало

расчетных интервалов (месяцев), взятых с интегральных кривых как вертикальные расстояния (в масштабе объемов) между линией пустого водохранилища и линией зарегулированных расходов, местами совпадающей с линией полного водохранилища; графики расходов – ступеньками. На указанных графиках, характеризующих режим работы водохранилища, дополнительно фиксируется момент окончания заполнения полезной емкости, если этот момент не совпадает с границами месяцев. Для количественной оценки характеристик зарегулированного

режима рассчитываются и строятся кривые продолжительности наполнений водохранилища, естественных и зарегулированных расходов. Объем срезки на последних (площадь со знаком минус) должен соответствовать объему повышения стока (площадь со знаком плюс). Расходы, определяемые по интегральным кривым, соответствуют расходам брутто. Поэтому при дальнейшем их использовании необходимо вычесть из них потери стока.

Дата добавления: 2015-07-16