Материал: Методические указания по выполнению лабораторных и самостоятельных занятий по дисциплине Мелиорация на тему Расчёт размера пруда и плотины
3. Согласно карте (по К.Н. Воскресенскому) весенний сток 80%-ной обес- печенности с 1 км2 в районе г. Мичуринска примерно равен Q = 54000 м3/км2 (приложение 5).
4. Объем весеннего стока (W) или приток воды в пруд составляет
W = Q × F = 54000 ×13 = 676000 м3.
6. Определение полного объема пруда
1. Объем чаши пруда определяется по плану балки в горизонталях (рис. 1). Расчет объема чаши пруда проводится в таблице 1 на основании исходных данных варианта (приложение I). В таблицу записываются горизонтали (100 - 107) чаши пруда до отметки НПУ, расстояние между горизонталями по верти- кали (равное h = 1 м) и площади водных зеркал (F), ограниченные этими гори- зонталями.
2. Объем самого нижнего слоя воды (как фигура полного конуса) опреде- ляется по формуле:
V = 13 × Fn × h (тыс.м3 ),
где FН - площадь водного зеркала, ограниченная горизонталью |
|||||||
101 (тыс.м2) |
|
|
|
||||
h - расстояние между горизонталями по вертикали,, равное.1 м. Согласно |
|||||||
исходным данным F101 = 21,0 тыс.м2, h = 1 м. |
|||||||
Тогда V = |
1 |
× F101× h = |
|
1 |
× 21,0 ×1 = 7,0 тыс.м3 |
||
|
3 |
||||||
3 |
|
|
|||||
3. Для остальных вышерасположенных слоев воды пруда объем подсчиты- |
|||||||
вается по формуле: |
|
|
|
||||
V = |
1 |
×(F1+ F 2) × h |
(тыс.м3), |
||||
|
|||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
где F1 и F2 - соответственно площади водного зеркала пруда, ограниченные со- седними горизонталями, тыс.м2 .
Согласно исходным данным F101 = 21,0тыс.м2, F102 = 47,6 тыс.м2, h = 1 м,
Тогда V = 12 ×(F101+ F102) × h = 12 ×(21,0 + 47,6) ×1= 34,3 тыс.м3.
Аналогично определяются объемы остальных слоев воды.
4. Объем чаши пруда до любой горизонтали состоит из соответствующего числа слоев воды. Например, до горизонтали 100 нет никаких слоев воды и объем чаши будет равен 0. До горизонтали 101 он состоит только из одного слоя воды, заключенного между горизонталями 100 и 101 и будет равен его объему, то есть 7,0 тыс.м3. До горизонтами 102 эта величина будет состоять из объемов слоев между горизонталями 100 и 101 и горизонталями 101 и 102, то есть 7,0 + 34,3 = 41,3 тыс.м3 и т.д.
Полный объем чаши пруда при ее заполнении до отметки НПУ составляет Vпол = 627,5 тыс.м3. Эту величину следует записать в строку 1 таблицы 2.
6
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
В ы в о д:
С водосборной площади пруда поступает (W = 676000 м3) достаточный объем воды для заполнения чаши пруда до отметки НПУ (Vпол = 627,5 тыс.м3)
Таблица 1 – Расчетная ведомость определения объема чаши пруда
|
Расстояние |
Площадь |
Объем слоя |
Объем чаши |
Горизонтали |
между гори- |
водного зер- |
воды между |
пруда до дан- |
|
зонталями по |
кала, ог- |
соседними го- |
ной горизон- |
|
вертикали |
раниченная |
ризонталями |
тали, V |
|
h (м) |
горизон |
(тыс, м3) |
(тыс.м3) |
|
|
талью, F |
|
|
|
|
(тыс.м2) |
|
|
100 (дно) |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
7,0 |
|
101 |
|
21,0 |
|
7,0 |
|
1 |
|
34,3 |
|
102 |
|
47,6 |
|
41,3 |
|
1 |
|
67,9 |
|
103 |
|
88,2 |
|
109,2 |
|
1 |
|
100,3 |
|
104 |
|
112,4 |
|
209,5 |
|
1 |
|
120,0 |
|
105 |
|
127,6 |
|
329,5 |
|
1 |
|
137,8 |
|
106 |
|
148,0 |
|
467,3 |
|
1 |
|
160,2 |
|
107 (НПУ) |
|
172,4 |
|
627,5 |
7.Построение топографических кривых пруда
1.На основании данных 3-й и 5-й колонок таблицы 1 вычерчиваются кри- вые пруда, характеризующие изменение площади водного зеркала и объем ча- ши пруда при его наполнении от горизонтали 100 и 107 (рис. 3).
Топографическими кривыми пруда являются их кривая объемов и кривая площадей водного зеркала.
Перед построением этих кривых вычерчиваются профильная сетка в при- нятом масштабе.
2.На горизонтальной оси (абсцисс) откладываются отметки горизонталей от 100 до 107 в масштабе: 1 см = 1 м вертикального сечения между горизонта- лями.
7
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
8
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3. Так как полный объем пруда при НПУ равен Vпол = 627,5 тыс.м3, высота, сетки графика (рис. 3) hгр = 13 см, то расчетный масштаб вертикальной шкалы
объемов V составит:
М = Vhпг = 62713,5 = 48,3 тыс.м3
Принимаем масштаб: 1 см - 50 тыс.м3 емкости чаши пруда.
4. Расчетный масштаб вертикальной шкалы площадей водного зеркала F, если площадь зеркала при НПУ равна F 107 = 172,4 тыс.м2, высота сетки графи- ка hгр = 13 см, составит
М = Fh107г = 17213,4 = 14,03 тыс.м2
Принимаем масштаб: 1 см = 15 тыс.м2 площади водного зеркала.
5.Для построения кривой объемов необходимо все рассчитанные объемы чаши пруда отложить вверх от оси абсцисс против соответствующих горизон-
талей.
Так, например, объем пруда в 7,0 тыс.м3 соответствует наполнению чаши
до горизонтали 101. Точка, соответствующая этому объему, откладывается вверх от этой горизонтали на высоту 7,0 тыс.м3 : 50 тыс.м3/см = 0,14 см; объем чаши в 41,3 тыс.м3 соответствует наполнению чаши до горизонтали 102. Точка,
соответствующая этому объему откладывается вверх от горизонтали 102 на вы- соту 41,3 тыс,м3: 50 тыс.м3/см = 0,83 см и т.д.
6.Аналогично вычерчивается и кривая площадей водного зеркала пруда, В этом случае против всех горизонталей откладываются вверх точки на высоты,
соответствующие их величинам площадей водного зеркала пруда, в масштабе : 1 см =15 тыс.м2 площади.
8. Водохозяйственный расчет пруда
Водохозяйственный расчет пруда производится в таблице 2.
1. Мертвый объем пруда не используется для хозяйственных нужд, а на- значается по условиям заиления, перезимовки рыбы и толщины льда. Общая глубина его (hмо) в связи с этим принимается в пределах 2-3 м. Он занимает нижнюю часть чаши пруда.
Принимая глубину мертвого объема перед плотиной hмо = 2,5 м (приложе- ние 2) и зная, что самая нижняя точка дна пруда у основания плотины находит- ся на горизонтали 100, получим отметку уровня мертвого объема, равную УМО= 100 + 2,5 = 102,5.
На оси абсцисс графика топографических кривых пруда находим горизон- таль 102.5 в точке а. От нее проводим линию до пересечения с кривой объемов и далее, проведя линию до вертикальной шкалы объемов (оси ординат), опре- деляем, что при заполнении чаши пруда до горизонтали 102,5 мертвый объем составляет 70,0 тыс.м3.
9
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Площадь водного зеркала мертвого объема (при заполнении чаши пруда до горизонтали 102,5) определяется по топографическим кривым следующим об- разом.
На оси абсцисс от точки а (соответствующей горизонтали 102,5) проводим линию аг до пересечения с кривой площадей и далее, проведя линию ад до вер- тикальной шкалы площадей (оси ординат), определим, что она равна 69,0тыс.м2
.
2. Объем воды для водоснабжения (Vвод) всех водопотребителей (живот- ных, машин, предприятий и др.) рассчитывают по нормам во-допотребления.
Для лабораторных занятий объем воды, необходимый для нерегулярного водоснабжения (Vвод), принимается равным 10 % полного объема чаши пруда
(Vпол), то есть Vвод = 0,1 Vпол
Так как Vпол = 627,5 тыс.м3, то Vвод = 0,1 Vпол = 0,1× 627,5 = 62,8 тыс. м3.
3. Объем потерь на испарение с водной поверхности пруда (Vи) определя-
ют по формуле:
Vи = hн × Fcp (тыс.м3),
где hи - годовое испарение, м;
Fср - средняя площадь водной поверхности пруда, тыс.м2.
По данным «Агроклиматического справочника по Тамбовской области» испарение с водной поверхности в районе Тамбова равно 590 мм, или 0,59 м.
Если |
hи = 0,59м, Fмо = 69,0 тыс.м2 (V1), FНПУ = 172,4 тыс.м2 (табл. 1), |
то Fср |
= (69,0 + 172,4) : 2 = 120,7 тыс.м2. |
|
Vи = hн × Fcp = 0,59 ×120,7 = 71,2 тыс.м3. |
4. Объем потерь воды на фильтрацию в почвогрунт ложа пруда (Vф) опре-
деляют по формуле;
Vф = hф × Fcp (тыс.м3),
где hф - слой воды, теряемый за год на фильтрацию, зависящий от гидрогеоло- гических условий, м.
Если hф = 0,6 м; Fср = 120,7 тыс.м2, то
Vф = hф × Fcp = 0,6 ×120,7 = 72,4 тыс.м3.
5. Объем воды, который можно использовать для орошения (Vор) вычисля-
ют по формуле:
Vор = Vпол – (Vмо + Vвод + Vи + Vф ) тыс.м3.
10
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com