З. Определение емкости пруда

На плане с горизонталями (см. рис. 1) намечается расположение оси плотины. Место для плотины выбирают но возможности в суженной части балки, чтобы емкость образующеюся пруда была возможно больше, а зеркало пруда во избежание лишних потерь на испарение возможно меньше. Еслипредусматривается орошение питомника, то желательно, чтобы онбыл расположенниже пруда, что обеспечит поступление воды на него самотеком без затратна устройство насосно-силовой установки.

Расчет объема воды в пруду

С помощью планиметра (или другим способом) на плане участка в горизонталях вычисляют площадь зеркала пруда. Вычисления производят

 

для каждой горизонтали плана от намеченной оси плотины вверх по тальвегу. Объем чаши ниже нижней горизонтали определяется по формуле

V₅₄=l/3S_5rH, (5)

где Н — вертикальное расстояние от дна тальвега у плотины до нижней горизонтали (отметка дна пруда у плотины находится интерполяцией, например, 0,4 м)

S 54 — площадь зеркала, ограниченная нижней горизонталью (54-й).

Остальной объем чаши водохранилища вычисляют, складывая объемы между каждой парой соседних горизонталей. Для этого находят среднюю площадь соседних горизонталей и умножают на вертикальное расстояние между ними, то есть, если горизонтали расположены через 1 м. то и расстояние между ними равно 1 м.

V ₅₄-55 =S _CP54-55* H. (б)

Полученные результаты сводятся в табл. 1.

Таблица I

Определение объемов воды в пруду

Отметки горизон­талей	Площадь, ограничен­ная гори­зонталью, м"	Средняя площадь, м"	Толщи­на слоя воды.м	Объем воды между плоскостя­ми 2-х смежных горизонталей, м	Объем воды, соответствующий отметке данной горизонтали, м
			0.4-	725

Топографическая характеристика пруда

По данным табл 1 строят кривые, характеризующие зависимость объема пруда и площади зеркала воды с отметками горизонталей. Совмещенные на одном графике батиграфические кривые называются топографической характеристикой пруда (рис. 2).

Для построения топографической характеристики по вертикальной оси графика (оси ординат) откладывают отметки горизонталей в масштабе (например, 1:50, 1:100), а по горизонтальной (оси абсцисс) — площади (по данным колонки 2) и объемы (по данным колонки 6) в произвольном масштабе.

Топографическая характеристики строится на миллиметровой бумаге формата А4 .

 

1.4. водохозяйственный расчет пруда

Водохозяйственныйрасчет пруда включает в себя расчет характерных объемов водыполезногообъема, мертвого, объема потерь, резервного объема.

Полезный объем

Полезный объем пруда (Vполез) включает количество воды, которое идет на удовлетворение нужд водоснабжения населенного пункта (V_быт),орошение питомников (V_орош),Для противопожарных целей (Vпож) и называется полезной водоотдачей пруда.

Vполез = Vорош + Vпож + Vбыт м³. (7)

Мертвый объем

Величину мертвогообъема пруда определяют:

1 ) по количеству наносов, поступающих в пруд с водосборной площади;

По санитарным нормам в целях уменьшения прогреванияводы в летнее время и снижении процессов разложении и гниении растительных и животных остатков и пруду постоянно должно быть не менее 0,5-1,0 м воды,

2) по минимальной толщине слоя воны и пруду при рыборазведении

(при разведении зеркального карпа и линя слой воды в пруду должен быть не менее 0,5 м); так как дно пруда наклонно, то толщина мертвого слоя в наиболее глубоком месте у плотины должна быть 2-3,5 м.

3) по глубине промерзания воды (0,5-1,5 м): дно пруда не должно промерзать, так как в нем образуются трещины, вызывающие утечку воды. При предварительном расчете мертвый объем принимается

равным 15 % от полезного объема:

Vмо = 0,15*Vполезн = 0,15-29500 = 4425 м³.

Рассчитанную величину мертвого объема откладывают на топографической характеристике по кривой объемов и определяют глубину воды, соответствующую предварительно рассчитанному мертвому объему. Если глубина воды составит не менее, например, 1,5 м (глубина мертвого уровня устанавливается с учетом санитарных требований и целей проектирования пруда), то мертвый объем оставляют вычисленной величиной. Если же глубина меньше принятого уровня, то горизонт мертвого объема устанавливается на уровне 1,5-2,0 м. На топографической характеристике указывают уточненную отметку горизонта мертвого объема (ГМО) и определяют величину мертвого объема. V_мо = 8382м³. (7)

Сумма мертвого и полезного объемов составит промежуточную величину — расчетный объем

Vрасч= 8382 + 29500 = 37882 м³.

Расчетный объем откладывают на топографической характеристике и определяют по батиграфической кривой площадь зеркала воды на горизонте мертвого объема и уровне рассчитанного объема для дальнейших расчетов.

Sгмо = 9875 м²;

S_расч= 15000 м².

Объемы потерь

Потери воды из пруда определяют для того,чтобы установить, сколько воды можно взять из него для полезного потребления. Вода, накопленная в пруду, не может быть полностью использована для полезных целей, так как часть ее теряется, поэтому при определении объема потерь учитываются потерина испарение,фильтрацию, заиление и

льдообразование

V потерь = Vисп + Vф + Vз + Vльд (9)

Потери воды на испарение (Vисп) сводной поверхности (испаряемость)зависят от температуры воды и воздуха, влажности воздуха и скоростиветра. Слой потерь на испарение можно определить по специальным картам или по формуле

Vисп=Писп*(Sгмо + Sрасч)/2 (10)

где Писп — слой воды на испарение определяется по карте изолиний испарения (Б.Д.Зайкова) или принимается для лесной зоны 0,4-0,5 м, лесостепной —0,6, степной-0,7-0,8 м.

S гмо — площадь зеркала воды на горизонте мертвого объема, м;

Sрасч -площадь зеркала воды на горизонте расчетного объема, м;

 

Потери на испарение при облесении территории вокруг пруда сокращаются на 15-20 % вследствие снижения скорости ветра и повышения влажности воздуха в зоне пруда.

Потерн на фильтрацию (Vф) рассчитывают по формуле (10), подставляя вместо слоя воды на испарение (П_исп) величину слоя воды на фильтрацию (П_ф). Фильтрация воды из пруда происходит через тело плотины, в обход нее, под плотиной, через ложе пруда, и величина ее зависит от водопроницаемости и механического состава грунта, формы берегов. По рекомендациям М.В.Потапова приближенно слой фильтрационных потерь в год можно принимать по табл. 2.

Таблица 2

Потери воды на фильтрацию из прудов

 

1 идрологические условия балки	Величина фильтрации в год
Слой воды, м	От объема пруда. %
Водонепроницаемые грунты при близком залегании грунтовых вод (хорошие условия)	0,5	5-10
Слабоводопроницаемые грунты (средние условия)	0,5-1,0	10-20
Хорошоводопроницаемые неводоносные грунты(плохие условия)	1,0-2,0	20-40

 

Потери воды за счет заиления (Vз) зависят от состояния водосбора, степен его распаханности и облесенности. При облесенноном нераспаханном водосборе средний слой заиления (Пз) равен 1,7 – 4,0 см в год, при распаханном водосборе заиление может достигать 20 - 22 см в год. С целью уменьшения твердого стока и заиления пруда целесообразно

 

оставлять нераспаханную (20-30 м) полосу вокруг пруда и проводить облесение берегов балки. Потери на заиление также рассчитывают по формуле(10)

Потери на льдообразование (У_лм) зависят от климатических факторов, обычно слой воды на льдообразование принимают равным 0,5-1,2 м и рассчитывают (поформуле 10) в том случае, если пруд проектируется для бытовых нужд и водопотреблення.

Объемы потерь суммируют по формуле (9)

Vпотерь=6219+ 7462+498=14179 м³.

Общий полезный объем пруда складывается из мертвого и полезного объемов, объема потерь.

Vнпг = Vмо + V_полезн + Vпотерь. м³.

Найденный объем откладывается на топографической характеристике, уровень воды называют нормальным подпорным горизонтом (НПГ). Это высший подпорный уровень, который плотина может поддерживать в течение длительного времени при нормальной эксплуатации всех сооружений.

По графику определяют площадь зеркала воды на этом горизонте.

Резервный (форсировочный) объем

В результате весеннего снеготаяния, выпадающих длительных ливней с водосборной площади в прудможет поступать большое количество воды. В этом случае объем притока будет превышатьрасход воды, и вода в пруду может подниматьсянад НПГ. Объем форсировки(резервный объем), располагающийся выше НПГ,служит для сохранения паводковых вод, пропускаемых через водосбросныесооружения. Наивысший горизонт при пропуске наибольшего весеннегопаводка называют максимальным подпорным или горизонтом высокихвод (ГВВ).

Увеличение отметкиГВВ над НПГ повышает высоту, а, следовательно, стоимость сооруженияплотины. Однако при этом снижается стоимость водосбросногосооружения (за счет уменьшения его размеров, рассчитываемых наменьший расход). Уменьшение сбросного расхода объясняетсярегулирующим влиянием пруда, так в пруду между НПГ и ГВВ временнозадерживается часть объема паводка. При объеме пруда ниже НПГ менее 30тыс. м³ на форсировку целесообразно (экономически)

добавлять до 0,5 м; при объеме 30-100 тыс. м³ — до 1,0 м; при объеме более 100 тыс. м³ — до 1,5 м^.

Таким образом, полный объем пруда складывается из объема на НПГ и резервного объема.

Vгвв ⁼ Vнпг⁺ У фор

Установив на топографической характеристике уровень (горизонт) высоких вод определяют площадь и объем пруда

Sгвв = … м²;

V_гвв = … м³.

В курсовой работе необходимо построить топографическую характеристику пруда, выполнить по ней водохозяйственный расчет по своему заданию в порядке, описанном выше. Данные, которые выбираются для расчетов необходимо комментировать. На плане балки необходимо синим цветом обвести горизонталь на уровне мертвого объема, на уровне НПГ и ГВВ (прил. 5).