Определение объема воды в прудах и расхода на их наполнение.
1). Рассчитываем общий объем воды в прудах каждой категории.
Для расчета общего объему воды в прудах имеется специальная формула, которой мы и будем пользоваться:
где W – общий объем прудов определенной категории (м 3 );
Sкат – общая площадь водного зеркала прудов категории (м 2 );
Hср – средняя глубина прудов данной категории (м).
а). Расчет объема воды для нерестовых прудов. Нужно найти произведение общей площади прудов (0.9 га, или 9000 м 2 ) и средней глубины прудов (0.5 м):
Wнер = 9000 × 0.5 = 4500 м 3 (объем воды в нерестовых прудах).
б). Расчет объема воды для выростных прудов. Нужно найти произведение общей площади прудов (23.2 га, или 232000 м 2 ) и средней глубины прудов (1.2 м):
Wвыр = 232000 × 1.2 = 278400 м 3 (объем воды в выростных прудах).
в). Расчет объема воды для нагульных прудов. Нужно найти произведение общей площади прудов (224 га, или 2240000 м 2 ) и средней глубины прудов (1.5 м):
Wнаг = 2240000 × 1.5 = 3360000 м 3 (объем воды в нагульных прудах).
г). Расчет объема воды для зимовальных прудов. Нужно найти произведение общей площади прудов (2.2 га, или 22000 м 2 ) и средней глубины прудов (2.2 м):
Wзим = 22000 × 2.2 = 48400 м 3 (объем воды в зимовальных прудах).
д). Расчет объема воды для летне-маточных прудов. Нужно найти произведение общей площади прудов (0.4 га, или 4000 м 2 ) и средней глубины прудов (1.5 м):
Wлм = 4000 × 1.5 = 6000 м 3 (объем воды в летне-маточных прудах).
е). Расчет объема воды для летне-ремонтных прудов. Нужно найти произведение общей площади прудов (2.2 га, или 22000 м 2 ) и средней глубины прудов (1.5 м):
Wлр = 22000 × 1.5 = 33000 м 3 (объем воды в летне-ремонтных прудах).
ж). Расчет объема воды для карантинных прудов. Нужно найти произведение общей площади прудов (2 га, или 20000 м 2 ) и средней глубины прудов (1.3 м):
Wкар = 20000 × 1.3 = 26000 м 3 (объем воды в карантинных прудах).
2). Рассчитываем расход воды на наполнение прудов различных категорий.
Для того чтобы рассчитать расход воды на наполнение прудов мы будем пользоваться формулой:
Qнап = 
где Wнап – общий объем прудов определенной категории (м 3 ); t(сут) – время, необходимое для наполнения прудов (сутки) (Табл. 2.1); 86400 – коэффициент перевода суток в секунды.
Таблица 2.1
Продолжительность наполнения прудов в сутках
| Категория прудов | Наименование | Спуск | ||||
| одного пруда | Всех прудов | Одного пруда | Всех прудов | |||
| рекомен-дуемая | допус-тимая | рекомен-дуемая | допусти-мая | |||
| Нерестовые | 0,1 | — | 0,1 | — | ||
| Выростные | 10-15 | до 20 | 3-6 | |||
| Нагульные, площадь пруда до 50 га | до 15 | — | — | до 10 | — | — |
| Площадь пруда свыше 100га | не более | — | Обоснов. проектом | до 15 | — | — |
| Зимовальные | 0,5-1 | 1,5 | до 10 | 0,2-0,5 | — | — |
| Летне-маточные | — | — | 0,5 | — | — | |
| Летне-ремонтные | — | — | 0,5 | — | — | |
| Карантинные | 0,3-0,5 | — | — | 0,2-0,3 | — | — |
а). Расчет расхода воды на наполнение нерестовых прудов.
Для начала необходимо посчитать продолжительность наполнения нерестовых прудов. Следуя нормативам, мы знаем, что на наполнение одного пруда требуется 0.01 сутки, так как у нас 9 нерестовых прудов, то время необходимое для их наполнения будет равно:
9 × 0.01 = 0.09 сут.
Подставляем в формулу рассчитанный нами объем воды прудов данной категории (4500 м 3 ) и время наполнения (0.09 сут.):
Qнап = 
= 0.579 м 3 /с ≈ 0.6 м 3 /с (расход воды на наполнение нерестовых прудов).
б). Расчет расхода воды на наполнение выростных прудов.
Для начала необходимо посчитать продолжительность наполнения выростных прудов. Следуя нормативам, мы знаем, что на наполнение одного пруда требуется от 10 до 15 суток (мы примем значение равное 10-ти суткам), так как у нас 2 выростных пруда, то время необходимое для их наполнения будет равно:
Подставляем в формулу рассчитанный нами объем воды прудов данной категории (278400 м 3 ) и время наполнения (20 сут.):
Qнап = 
= 0.161 м 3 /с ≈ 0.2 м 3 /с (расход воды на наполнение выростных прудов).
в). Расчет расхода воды на наполнение нагульных прудов.
Для начала необходимо посчитать продолжительность наполнения нагульных прудов. Следуя нормативам, мы знаем, что на наполнение одного пруда требуется до 15 суток (мы примем значение равное 15-ти суткам), так как у нас 4 нагульных пруда, то время необходимое для их наполнения будет равно:
Подставляем в формулу рассчитанный нами объем воды прудов данной категории (3360000 м 3 ) и время наполнения (60 сут.):
Qнап = 
= 0.648 м 3 /с ≈ 0.6 м 3 /с (расход воды на наполнение нагульных прудов).
г). Расчет расхода воды на наполнение зимовальных прудов.
Для начала необходимо посчитать продолжительность наполнения зимовальных прудов. Следуя нормативам, мы знаем, что на наполнение одного пруда требуется от 0.5 до 1 суток (мы примем значение равное 1-им суткам), так как у нас 7 зимовальных прудов, то время необходимое для их наполнения будет равно:
Подставляем в формулу рассчитанный нами объем воды прудов данной категории (48400 м 3 ) и время наполнения (7 сут.):
Qнап = 
= 0.08 м 3 /с ≈ 0.1 м 3 /с (расход воды на наполнение зимовальных прудов).
д). Расчет расхода воды на наполнение летне-маточных прудов.
Для начала необходимо посчитать продолжительность наполнения летне-маточных прудов. Следуя нормативам, мы знаем, что на наполнение одного пруда требуются 1 сутки, так как у нас 2 летне-маточных пруда, то время необходимое для их наполнения будет равно:
Подставляем в формулу рассчитанный нами объем воды прудов данной категории (6000 м 3 ) и время наполнения (2 сут.):
Qнап = 
= 0.035 м 3 /с ≈ 0.04 м 3 /с (расход воды на наполнение летне-маточных прудов).
е). Расчет расхода воды на наполнение летне-ремонтных прудов.
Для начала необходимо посчитать продолжительность наполнения летне-ремонтных прудов. Следуя нормативам, мы знаем, что на наполнение одного пруда требуются 1 сутки, так как у нас 3 летне-ремонтных пруда, то время необходимое для их наполнения будет равно:
Подставляем в формулу рассчитанный нами объем воды прудов данной категории (33000 м 3 ) и время наполнения (3 сут.):
Qнап = 
= 0.127 м 3 /с ≈ 0.1 м 3 /с (расход воды на наполнение летне-ремонтных прудов).
ж). Расчет расхода воды на наполнение карантинных прудов.
Для начала необходимо посчитать продолжительность наполнения карантинных прудов. Следуя нормативам, мы знаем, что на наполнение одного пруда требуется от 0.3 до 0.5 суток (мы примем значение равное 0.5 сут.), так как у нас 2 карантинных пруда, то время необходимое для их наполнения будет равно:
Подставляем в формулу рассчитанный нами объем воды прудов данной категории (26000 м 3 ) и время наполнения (1 сут.):
Qнап = 
= 0.301 м 3 /с ≈ 0.3 м 3 /с (расход воды на наполнение карантинных прудов).
Результаты вычислений оформляем в виде таблицы.
Таблица 2.2
Объем воды в прудах и расход на их наполнение
Источник
Водохозяйственный расчет пруда с применением сложный формул
Гидрологический расчет начинают с определения рабочего объема – W р (рис. 24). В районах неустойчивого увлажнения пруды рассчитывают на заполнение только весенними талыми водами, так как летние осадки образуют незначительный поверхностный сток.
Приток воды W м 3 в пруд, устраиваемый на пересыхающих летом балках, определяют по формуле:
;
где: k – поправочный коэффициент, учитывающий обеспеченность расчетного объема стока. Так при годовой обеспеченности стока Р=5% k=1,6; при Р=10% — k=1,4; при Р=25% — k=1,2; при Р=50% — k=1,0; при Р=80% — k=0,8; при Р=90% — k=0,7. Обеспеченность обычно принимается: при использовании стока для орошения и обводнения – 75-80%, водоснабжения – 90-97% и рыборазведения, % от годового стока;
h ст – средний слой воды, определяемый по карте изолиний среднемноголетнего годового стока страны или данным метеостанций. Средний слой стока представляет собой слой в мм, который получается, если объем воды в м 3 , стекающий за определенной время, равномерно распределить по всей площади водосбора (F в):
;
Если водохранилище (пруд) устраивают на непересыхающих ручьях и реках, то объем воды (W м 3 ) за год определяют по формуле:
;
где: q – среднегодовой модуль стока, л/с–км 2 , определяемый по карте изолиний нормы стока на территории страны или по данным метеостанций.
Годовой объем стока поверхностных вод (W р м 3 ) с водосборной площади, равный рабочему объему пруда можно рассчитать по упрощенной формуле:
;
где: h ст – слой стока 80% обеспеченности, мм;
F в – площадь водосбора, га.
С целью экономической оценки целесообразности затопления площади строят кривые связи между отметками поверхности воды, площадью затопления и объемом воды в пруду (рис. 27).
Рис. 27. Графическая характеристика пруда
Для построения графика (рис. 27) использованы данные таблицы 6.
Таблица 6. Зависимость между глубиной воды h у плотины, площадью зеркала воды (ω) и объемом воды (W) в балке (пример)
| Отметка уровня воды у плотины, м | Глубина воды у плотины, м | Площадь водного зеркала, га | Средняя площадь, га | Слой воды, м | Объем слоя воды, тыс.м 3 | Суммарный объем пруда, тыс.м 3 |
| 8 | 0 | 0 | — | — | — | 0 |
| 10 | 2 | 1,2 | 0,6 | 2 | 12 | 12 |
| 12 | 4 | 3,8 | 2,5 | 2 | 50 | 62 |
| 14 | 6 | 7,8 | 5,8 | 2 | 116 | 178 |
| 16 | 8 | 12,8 | 10,3 | 2 | 206 | 384 |
| 18 | 10 | 20,2 | 16,5 | 2 | 330 | 714 |
| 20 | 12 | 30,0 | 25,1 | 2 | 502 | 1216 |
| 22 | 14 | 41,0 | 35,5 | 2 | 701 | 1917 |
Мертвый объем (W м.о.) – это придонная часть объема воды в водоеме, которая не расходуется на орошение.
Мертвый объем рассчитывают по формуле:
;
где: ρ – средняя многолетняя мутность, г/м 3 (
Wc – средний многолетний сток, м 3 в год;
Т – период эксплуатации пруда (между чистками 30-50 лет);
Δ – объемная масса наносов (1,1-1,2 т/м 3 )
ξ – коэффициент, учитывающий вынос наносов весенней водой (0,6-0,8);
ψ – доля влекомых наносов по отношению к донным (0,05).
По санитарным требованиям глубина мертвого объема перед плотиной должна быть 2-3 м.
Потери объема воды в пруде на заиление зависят от водосбора, его распаханности или занесенности и определяется по формуле:
;
где: W з – объем ила, м 3 ;
Wp – ежегодный приток воды, расчетной обеспеченности, м 3 ;
ψ – количество взвешенных частиц, кг/м 3 ;
α – коэффициент пористости наносов.
При облесенном нераспаханном водосборе слой заиления принимают равным 1,7-4,0 см в год, при распаханном водосборе 20-22 см в год.
Зная мертвый объем воды, вычисляют полный объем воды (м 3 ) по формуле:
Полезный объем воды (W п м 3 ) или объем воды, используемый на орошение и водоснабжение, называется полезной водоотдачей пруда, и определяют его по формуле:
;
где: W е – испарение с поверхности водоема, м 3 ;
W ф – потери на фильтрацию воды в грунт через дно и берега пруда, м 3
Объем воды на испарение (W е м 3 ) вычисляют по формуле:
;
где: ωср. – средняя площадь зеркала воды в пруде за расчетный период, га.
Среднюю площадь зеркала воды в пруде определяют по формуле:
;
где: ωм.о – площадь зеркала воды мертвого объема пруда, га;
ω НПУ – площадь зеркала воды нормального подпорного уровня, га.
Потери воды на фильтрацию (W ф) через ложе пруда определяют по формуле:
;
где: h ф – слой воды, расходуемой на фильтрацию из пруда, мм.
При хороших геологических условиях – слабоводопроницаемых грунтах ложа (глина, тяжелые суглинки, скальные грунты) и высоком стоянии грунтовых вод слой потерь на фильтрацию можно принимать минимальным h ф=400 мм; при грунтах ложа со средней водопроницаемостью (средние суглинки, супеси) – h ф=100-1000 мм; при плохих геологических условиях — сильноводопроницаемых грунтах (пески, легкие супеси) и глубоком залегании грунтовых вод – h ф=1000-2000 мм.
Коэффициент полезного действия пруда (ηп) определяется по формуле:
;
где: W п – полезный объем пруда, м 3 ;
W р – рабочий объем пруда, м 3 .
Коэффициент полезного действия должен быть в пределах 0,7-0,9. Если он меньше 0,7, то разрабатываются мероприятия по уменьшению потерь воды на фильтрацию и испарение с поверхности водоема.
Определить объемы и уровни воды в пруде: рабочий, мертвый, полный и полезный, нормальный подпорный и уровень воды, соответствующий мертвому объему.
Дано: план водосбора балки в масштабе 1:50000 (рис. 26), план балки в масштабе 1:10000 (рис. 25), слой стока по данным метеостанции h ст=28 мм; слой воды на испаряемость l 80=500 мм; слой воды на фильтрацию h ф=400 мм; глубина мертвого объема h м.о= 3 м; толщина льда (0,7-1,0 м) h л=1 м.
Сначала определим рабочий объем пруда по формуле:
.
Затем определяем глубину мертвого объема, с учетом толщины льда, она будет равна:
;
где: h в – слой воды мертвого объема, м;
Отметка воды в пруде при мертвом объеме будет равна:
;
где: Нд — отметка дна пруда, берется по плану отметки наименьшей горизонтали.
Объем и площадь водного зеркала мертвого объема определяем по графику (рис. 27).
При Нм.о=12 м, ωм.о=3,8 га, W м.о=62000 м 3 полный объем пруда определяем:
Зная полный объем воды, по графику (рис. 27) определяем отметку нормального подпорного уровня и площадь зеркала воды НПУ.
Тогда глубина воды у плотины нормального подпорного уровня будет равна:
.
Объем воды, который расходуется на испарение с поверхности пруда, вычисляем по формуле:
;
.
Потери воды на фильтрацию через дно и откосы пруда находим по формуле:
.
Полезный объем пруда определяем по формуле:
.
Коэффициент полезного действия пруда:
.
Его значение находится в допустимых пределах 0,7-0,9.
Основные показатели расчетов сводят в таблицу 7.
Таблица 7. Объемы, уровни, площади пруда на балки
| Объем | Отметка уровня воды, Н, м | Объем воды, м 3 | Площадь водного зеркала, га |
| рабочий | — | 801000 | — |
| мертвый | 12,0 | 62000 | 3,8 |
| полный | 18,8 | 863000 | 24,2 |
| потери | — | 126000 | — |
| полезный | — | 675000 | — |
Дата добавления: 2020-04-25 ; просмотров: 119 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник