2.2 Определение емкости пруда
В прудах (водохранилищах) различают уровни (горизонты) воды, которые представлены на рисунке 2.1.
1 – дно долины; 2 – водоспуск; 3 – плотина; 4 – водозабор; 5 – водосброс;
І – ІV объемы: І – мертвый; ІІ – рабочий; ІІІ – полезный; ІV – сливная призма.
Рисунок 2.1 – Схема высотного расположения характерных объемов и уровней пруда и основных сооружений гидроузла
Уровень мертвого объема (УМО) – уровень, который соответствует неиспользуемой части объема пруда. Эта часть называется мертвым объемом (МО). Согласно санитарным условиям, глубина воды около плотины при мертвом объеме не должна быть меньше 2м.
Нормальный подпорный уровень (НПУ) – уровень, до которого может регулярно пополняться пруд, и на продолжительное стояние которого рассчитана плотина. Объем между УМО и НПУ называется рабочим, а сумма мертвого и рабочего объемов соответствует полному объему пруда. Разница между рабочим объемом пруда и потерями воды из него на фильтрацию и испарение составляет полезный объем.
Подпорный уровень выше нормального, который временно допускается в пруде при чрезвычайных условиях, называется форсированным (ФПУ) или уровнем высоких вод (УВВ), а также максимально подпертым уровнем (МПУ). Объем воды между НПУ и ФПУ, который временно образуется при пропускании паводка, называется сливной призмой. Высота ее для прудов принимается 0,5 – 1,5м в зависимости от модуля стока и размера водосборной площади пруда.
После выбора местоположения плотины определяем емкость пруда. Устанавливаем границы пруда при ФПУ. Согласно с техническими требованиями, превышение верхней части плотины (гребня) над ФПУ в результате составит около 1,5м. Своими концами плотина должна упереться в склоны, это значит, что ее гребень не должен выходить за поперечный профиль долины. Кроме того, между прудом и восточной границей парка необходимо предусмотреть проезд. В результате установили, что гладь пруда при ФПУ соответствует 9-й горизонтали.
Интерполяцией устанавливаем относительную высоту самой низкой точки пруда около плотины. Ось плотины проходит между 4-й и 5-й горизонталями. На плане проводим наикратчайшую линию между указанными горизонталями и измеряем расстояние между ними. Это расстояние (ℓ1) оказалось равным 28 мм. Измеряем также расстояние от 4-й горизонтали до оси плотины (ℓ2), которое равно 20 мм. В данном случае ℓ1 = 28 мм соответствует превышению в 1 м (5 – 4), а ℓ2 = 20 мм – превышению в x м. Составляем пропорцию:
28 – 1
15 – х
откуда х = (15×1)/28 = 0,5 м. Следовательно, самая низкая точка пруда будет иметь относительную отметку 4 + 0,5 = 4,5 м.
Далее, для определения вместимости пруда, определим площадь фигур в м2, которые образованы продольной осью плотины и каждой из горизонталей. В нашем случае это 5-я, 6-я, 7-я, 8-я, 9-я горизонтали.
Объем чаши пруда ниже первой горизонтали (в нашем случае 5-я) определяется по формуле:
V4,5-5 = 1/3h1f1 = 1/3 × 0,5 × 4800 = 792 м3, (2.1)
где h1 - вертикальное расстояние от самой нижней точки около плотины до нижней горизонтали, м;
f1 - площадь поверхности пруда, которая ограничивается первой (5-й) горизонталью, м2.
Остальной объем чаши определяется по площади глади на соседних горизонталях (ω) и по вертикальному расстоянию между ними (h) по формуле:
V5-6 = [(f 5 + f 6) / 2] h 5-6 =[(4800 + 20512)/2] × 1,0 = 12656 м3. (2.2)
Полученные расчеты представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Определение емкости пруда
Отметки от самой низшей точки пруда до ФПУ, м |
Площадь, ограниченная горизонталью, м2 |
Средняя площадь, м2 |
Толщина слоя воды, м |
Объем воды между плоскостями двух смежных горизонталей, м3 |
Объем воды, соответствующий отметке данной горизонтали, м3 |
4,5 |
– |
не опр. |
0,5 |
792 |
– |
5 |
4800 |
792 |
|||
12656 |
1,0 |
12656 |
|||
6 |
20512 |
13448 |
|||
26000 |
1,0 |
26000 |
|||
7 |
31488 |
39448 |
|||
42539 |
1,0 |
42539 |
|||
8 |
53590 |
81987 |
|||
67600 |
1,0
|
67600 |
|||
9 |
81610 |
149587 |
|||
Итого 149587 |
|||||