Определение потерь воды на испарение и фильтрацию

 

В процессе эксплуатации пруда вода теряется на испарение и фильтрацию. В результате площадь зеркала пруда уменьшается. Поэтому при установлении объема воды на эти потери, принимают площадь зеркала, которая соответствует среднему объему пруда. Средний объем пруда W_пр, м³, находим по зависимости:

 

W_пр = W_м + W_полез / 2k_п.д.пр, (15)

 

где W_м – мертвый объем пруда, м³ (формула 14);

W_полез – полезный объем пруда, м³ (формула 11);

k_п.д.пр – коэффициент полезного действия пруда. Коэффициент полезного действия пруда принимаем в пределах 0,7-0,8.

 

W_пр = 33736,5 + 280561,02 / (2 × 0,75) = 220777,18 м³

 

Используя график батиграфических кривых, устанавливаем площадь зеркала воды, соответствующую среднему объему пруда (S_ср.об.) (рисунок 1):

S_ср.об = 86 тыс. м².

Высоту слоя воды, теряемого за год на испарение с водной поверхности, определяем по карте испарения с поверхности малых водоемов (МУ, рисунок 4).

Потери воды на фильтрацию зависят от водопроницаемости грунтов, слагающих ложе пруда. Приблизительные годовые потери на фильтрацию составляют следующие значения: слабая водопроницаемость грунтов – 0,5 м; средняя водопроницаемость грунтов – 0,5-1,0 м; хорошая водопроницаемость грунтов - 1,0-1,5 м.

Годовой объем потерь воды на испарение и фильтрацию W_пот, м³, рассчитываем по уравнению:

 

W_пот = (h_сл.исп + h_сл.фил) × S_ср.об, (16)

 

где h_сл.исп – высота слоя воды, теряемого за год на испарение, м (МУ, рисунок 4);

h_сл.фил – высота слоя воды, теряемого за год на фильтрацию, м;

S_ср.об – площадь зеркала воды, соответствующая среднему объему пруда, м².

 

W_пот = (0,84 + 1,2) × 86000 = 175440 м³

 

Расчет рабочего и полного объемов пруда

 

Рабочий объем пруда складывается из полезного объема и объема потерь на испарение и фильтрацию, а полный объем равен сумме рабочего и мертвого объемов пруда.

Таким образом, рабочий W_раб, м³, и полный объемы пруда W_полн, м³, вычисляем по формулам:

 

W_раб = W_полез + W_пот, (17)

W_полн = W_раб + W_м, (18)

 

где W_полез – полезный объем пруда, м³ (формула 11);

W_пот – объем воды, теряемый на испарение и фильтрацию, м³ (формула 16);

W_м – мертвый объем пруда, м³ (формула 14).

 

W_раб = 280561,02 + 175440 = 456001,02 м³,

W_полн = 456001,02 + 33736,5 = 489737,52 м³.

 

При заполнении чаши пруда полным объемом, вода достигнет уровня, который называется нормальным подпорным уровнем.

Нормальный подпорный уровень (НПУ) – высший подпорный уровень воды в пруду, соответствующий расчетному режиму его эксплуатации.

По графику батиграфических характеристик (рисунок 1) определяем глубину воды у плотины (Н_нпу), отметку нормального подпорного уровня (vНПУ) и площадь водного зеркала (S_нпу) соответствующие полному объему пруда (W_полн).

Согласно графику, Н_нпу = 9,4 м; vНПУ = 85 м; S_нпу = 146 тыс. м².

В периоды прохождения половодья и паводков в пруду аккумулируется дополнительный объем воды, называемый объемом форсировки. При этом вода в пруду поднимается до своего максимального уровня, называемого форсированным подпорным уровнем.

Форсированный подпорный уровень (ФПУ) – наивысший уровень подъема воды в пруду, допускаемый в периоды половодий и паводков, при котором обеспечивается устойчивость водоподпорных и водосбросных сооружений. Для плотинных прудов уровень объема форсировки может превышать НПУ на 0,6-0,8 м. Таким образом, максимальная глубина воды у плотины, соответствующая форсированному подпорному уровню Н_фпу, м, составит:

Н_фпу = Н_нпу + ∆h_фпу, (19)

 

где Н_нпу – глубина воды у плотины при нормальном подпорном уровне, м;

∆h_фпу - превышение форсированного уровня над нормальным подпорным уровнем (∆h_фпу = 0,6-0,8 м).

Н_фпу = 9,4 + 0,7 = 10,1 м

 

По батиграфическим кривым находим отметку (vФПУ) и площадь зеркала (S_фпу), соответствующие форсированному подпорному уровню воды в пруду (Н_фпу).

Согласно графику, vФПУ = 85,7 м; S_фпу = 188 тыс. м².

По полученным отметкам на топографическом плане чаши пруда оконтуривают урезы воды, соответствующие уровню мертвого объема, нормальному и форсированному подпорным уровням.

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАСЫПНОЙ ПЛОТИНЫ