Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

АҒЫНДЫ МАУСЫМДЫҚ (ЖЫЛДЫҚ) РЕТТЕУ 3 страница

Лекция№19

Су қоймасының булануға, сүзілуге кететін шығындарды анықтау

Шартты лайланушылық көрсеткіші t_ш ірі су қоймалары үшін 200 жылдан және тоғандар үшін — 50 жылдан кем болған кездері, тасындылар транзитіне (тасымалына) ағыс элементтерінің үздіксіз өзгеруі мен лайлану денесі әсерін ескеріп лайлануды хронологиялық есептеуді орындайды ("Құрылыстық жобалау кезінде су қоймасының лайлануын есептеу жөніндегі Нұскау". Л.: Гидрометеоиздат, 1973). Есепті уақыт интервалына жыл қабылданады.

Г.И. Шамов бойынша t жылда су қоймасына шөгілген тасындылар көлемі

V_mt =V_mш( 1 -a^t_o), (5.9)

мұнда V_mш — су қоймасындағы тасындылар шөгіндісінін шекті көлемі, оған жеткенде лайлану тоқтайды, м³; a_о - бірінші жылдағы су коймасының салыстырмалы лайлануын сипаттайтын параметр;

a_o =1 - V_m1/V_mш, (5.10)

мұнда V_m1 — бірінші жылдағы тасындылар шөгіндісінің көлемі.

V_m1 және V_mш шамаларын жуықтап келесі формулалармен анықтау ұсынылады:

(5.11)

(5.12)

мұнда W_ma — тасындылардың есепті ағыны, m/жыл; — тұрмыстық жағдайлардағы өзеннің көлденең қима ауданы (есепті ең үлкен өтімнің тең су өтімі кезінде анықталатын), м²; -бөгет жанындағы жоғарғы бьефтің ең үлкен көлденең қима ауданы, м²; п - өзен еңістігіне (J) байланысты қабылданатын дәреже көрсеткіші (J <0,0001 болғанда п — 1,0...0,8; J=0,0001...0,001 болғанда n =0,8...0,5; J =0,001...0,1 болғанда n =0,50...0,33).

(5.11), (5.12) және (5.10) формулалары бойынша сәйкес V_т1,V_mu және а_о анықтап және t мәндерін бере отыра (5.9) байланысы арқылы су қоймасының жылдар бойынша лайлану жүрісін есептеуге болады. Лайлану көлемі V_mt өзінің мәні бойынша лайланудың шекті көлеміне жақындаған кезде есептеуді тоқтатады.

Тоғандар мен шағын су қоймаларының лайлануын (олардың су беті ауданы 2...4 км² -ден аспайтын) тасындылардың гранулометриялық құрамы мен режимі туралы мәліметтер жоқ кездері салыстырмалы тасынды ұстаушылық қабілеті және сусыйымдылықтың салыстырмалы көлемі арасындағы байланысты пайдалана отырып жуықтап есептейді.

β=V/ (5.13)

мұнда V - сусыйымдылық көлемі, м³; w - өзеннің бір жылдағы орташакөпжылдық ағыны, м³.

Сусыйымдылықтың салыстырмалы тасынды ұстағыштық қабілеті деп оның тасындылардың жылдық ағынының сәйкес бөлігін ұстау қабілетін айтады, яғни

= G_mж/ , (5.14)

мұнда G_тж -сусыйымдылықты тасындылардың жылдық жиналуы, - тасындылардың орташажылдық ағыны, т/жыл.

Су қоймасында бір жылда шөккен тасындылар көлемі

V_m=G_mж/ρ_m, (5.15)

Тасындылардың орташажылдық ағымы (т/жыл)

,

мұнда - орташа бұлдырлық; мәліметтер жоқ болғанда өзендер бұлдырлығы картасынан анықталады, г/м.

Солтүстік және Оңтүстік Қазақстан, Оңтүстік Орал аумақтары үшін сусыйымдылықтардың тасынды ұстаушылық қабілетін 5.1-кестеден анықтауға болады. Басқа аумақтар үшін байланысы ұқсас тоғандар мәліметтері бойынша табылады.

5.1-кесте. Солтүстік және Оңтүстік Қазақстан, Оңтүстік Орал аумақтарынын сусыйымдылықтарының салыстырмалы тасынды ұстаушылық қабілеті

Бақылау мәлімсттері жоқ болған кездері сусыйымдылықтың салыстырмалы тасынды ұстаушылық қабілетін А.В. Караушев формуласымен есептеуге болады

(5.16)

мұнда β - сусыйымдылықтың салыстырмалы көлемі; е — натуралды логарифмдер негізі; φ - параметр;

φ = ωТ_с/h_орт, (5.17)

ω - тасындылардың орташа гидравлякалық ірілігі, м/с; Т_с - тасқын су кезеңінде сусыйымдылықтан тасындылар мен су тастау ұзақтығы, с; h_орт -сусыйымдылықтың орташа терендігі, м.

T_с=V_ст/Q_m._орm, (5.18)

мұнда V_cm -су тастау көлемі, тасқын кезінде келетін судың жиынтық көлемі мен тоғанның тасқын басталар алдындағы бос көлемі, м³; Q_m.орт - тасқын кезіндегі орташа су өтімі, м³/с

Лекция№20

Су қоймасын кестелік әдіспен анықтау

Ағынды реттеу нақты күнтізбелік жылдар бойынша есептеулер, қароастырылып отырған кезең бөлінетін уақыттың элементарлық кесіндісінің әрқайсысына, су балансын тізбектеп жасаудан тұрады. Бұл кезеңдегі баланс теңдеуі

(6.1)

Мұнда, DV - Dt уақыт ішінде су қоймасы көлемінің өзгеруі, м³;

Q_p – есепті ағын (су қоймасына түсетін су), м³/с;

q – қайтарым өтімі, м³/с;

V_nDt – Dt уақыт ішінде су қоймасынан болатын су ысырабы көлемі,

Q_ст – қашыртқылық өтім, м³/с.

Ағын реттеу түріне және есептеудің қажетті дәлдігіне байланысты есепті уақыт интервалы: бескүндік, онкүндік, ай, маусым, жыл. Бұл кезде қарастырылып отырған жылдардың барлығы үшін есептеулер көрсетілген уақыт кесіндісіндегі орташа шамалармен жүргізілуі тиіс.

Ағынды реттеу есептеулерін жүргізу кезінде тура және кері міндеттерді айырады.

Тура міндетте есепті ағын мен жоспарлы қайтарымды салыстыру жолымен су қоймасының пайдалы көлемін, сондай – ақ берілген реттеу шартына байланысты оның жұмыс режимін анықтайды.су пайдаланулардың суға сұранысы толық қанағаттандырылады. Ағынды толық емес пайдаланғанда артық ағын тастамаларын жүргізу реті белгіленуі тиіс.

Кері міндетте нақты қайтарымды су қоймасының жобалау шарттарымен берілген пайдалы көлем арқылы есептейді.

Тура міндет. Есептеуді төмендегідей жүргізеді.

1. Есепті сушаруашылық жылдың басын тағайындайды және таңдап алынған уақыт интервалдары бойынша есепті ағын W_p мен қайтарымды тізбектеп салыстыру жолымен су ысырабын ескермей ±(W_p – U)_t баланстық айырманы есептейді. Баланстық айырманың оң мәндері артық ағын көлеміне D V, ал кері мәндері – қарастырылып отырған уақыт интервалындағы ағын тапшылығы көлеміне Dd сәйкес келуін көрсетеді.

Есепті сушаруашылық жылдың басы болып ең көпсулы маусымның басталу сәті қабылдануы керек.

2. Су қоймасының пайдалы көлемін V_пайд су ысыраптарын ескермей анықтайды. Бұл кезде бір белгілі баланстық айырмалардың (артықшылық пен тапшылық) тізбектілігі мен қатынасына байланысты су қоймасы жұмысының келесі режимдері болуы мүмкін: біртақтылы, екітақтылы, көптақтылы.

Біртақтылы режим артықшылықтың DV бір баланстық тобы мен тапшылықтың Dd бір баланстық тобы бар болуымен сипатталады (6.1, а – сурет). Бұл жағдайда, артықшылық көлемі DV тапшылық көлемінен Dd асып түсс, су қоймасының қажетті пайдалы көлемі

(6.2)

Тапшылық басталуына сәйкес уақыт сәтіне су қоймасы ҚТД белгісіне дейін толуы қажет, ал оның толық көлемі V_ҚТД =V_ӨКД + V_пайд болатыны өзінен – өзі түсінікті.

Екітақтылы режимде су қоймасы жұмысы есепті кезең бойында артықшылық пен тапшылықтың екі топтары бар болуымен сипатталады. Бұл кезде келесі жағдайлар болуы мүмкін: тәуелсіз циклды екітақталы жұмыс (6.1, б – сурет); тәуелді циклды екітақтылы жұмыс (6.1, в – сурет).

Тәуелді циклды екі тақтылы жұмыс кезінде артықшылықтардың әрқайсысы өзінен кейін келе жатқан тапшылықтан үлкен, яғни DV₁>Dd₁ және DV₂>Dd₂ және реттеудің есепті кезеңі бір – біріне тәуелсіз екі циклға бөлінеді.

Бұл жағдайда су қоймасының пайдалы көлемі тапшылықтардың үлкеніне тең:

V_пайд=Dd _max, (6.3)

Үлкен тапшылық келер сәтінде су қоймасы V_ҚТД дейін толуы, ал осы тапшылықтың аяқталар кезінде V_ӨКД белгісіне дейін босатылуы керек.

Тәуелді циклдағы екі тақтылы жұмыс кезінде DV₁>Dd₁, ал Dd₁>DV₂>Dd₂, яғни екінші тапшылықты Dd₂ жабу үшін оның алдындағы артықшылық DV₂ жеткіліксіз және қажетті көлемді бірінші үлкенірек артықшылықтан DV₁ жинап алады. Бұл кезде

V_пайд=Dd₁ + Dd₂ - DV₂, (6.4)

Су қоймасы V_ҚТД белгісіне дейін бірінші тапшылық басталар алдында толуы, ал V_ӨКД белгісіне дейін екінші тапшылықтың аяғында басталуы керек.

Аралық – тәуелді циклды екі тақтылы режим DV₁>Dd₁, ал Dd₁>DV₂>Dd₂, болғанда орын алады, яғни екінші артықшылық DV₂ өзінің алдындағы тапшылықтан Dd₁ үлкен, бірақ өзінен кейінгі тапшылықтан Dd₂ кіші. Бұл жағдайларда пайдалыкөлемді ең үлкен тапшылыққа тең деп қабылдайды:

V_пайд=Dd _max, (6.5)

Су қоймасының V_ҚТД белгісіне дейін толуы ең үлкен тапшылық басталар алдында, ал V_ӨКД белгісіне дейін босатылуы – оның соң жағында аяқталуы керек.

3. Ағынды реттеу кезіндегі су қоймасының толуы мен артық суларды тастауының хронологиялық графигін жасайды.

Су қоймасының толуы мен артық суларды тастау реті реттеу ережелерімен белгіленеді. Реттеудің екі вариантын ғана қарастырайық.

Бірінші варианты бойынша су қоймасын V_ҚТД белгісіне дейін алғашқы артықшылықтар есебінен толтырып, тек сонан кейін ғана артық суларды суқашыртқыш құрылымдар арқылы тастайды.

Екінші вариант бойынша реттегенде бастапқы кезде артық суларды Н_ӨКД белгісіне жеткенге дейін қашыртады, сонан соң су қоймасы Н_ҚТД белгісіне дейін толтырады.

Бірінші вариант сенімдірек, онда су қоймасын тез толтыру үшін барлық мүмкіндіктер пайдаланылатыны көрінеді. Ол энергетикалық мақсаттарда ағынды реттегенде артықшылыққ ие. Себебі су қоймасында жоғары деңгейлерді ұзағырақ ұстап тұрады. Бірақ бұл варианттыңкемшілігі де бар: аумақтың су басылуы мен суға бату кезеңі ұзарады, булану мен сүзілуге кететін су ысыраптары үлкейеді, су қоймасының лайлану процесі жылдамдайды, гидровликалық шаюларды жүргізу қиындайды.

Екінші вариантта бірінші варианттың кемшіліктері жоқ, сондықтан басымдыққа ие. Сонымен осы вариант бойынша реттеу үшін су қоймасындағы су деңгейін аса көтермей төменгі бьефке үлкен шығындардың тасталуын қамтамасыз ететін түптік өткізу қабілеті су қашырту құрылымдары қажет. Бұл кезде төменгі бьефті топан су басу болдырмауды да ескеру керек.

Лекция№21

Су қоймасын интегралдық және ағынның түтыну қисықтар көмегімен анықтау

Су қоймасы Н_ҚТД - белгісіне дейін босатылған сәттен бастап есепті уақыт интервалы (онкүндік, ай, т.б.) соңына су қоймасының толу көлемі мен су тастауларды хронологиялық тізбек деп есептейді. Бұл кезде су балансы теңдеуін (суысыраптарын ескермей) пайдаланады:

V_сі= V_бі + (W_p – U)_і – V_сті, (6.6)

немесе

V_сі= V_фі – V_сті, (6.7)

мұнда, V_бі мен V_сі сәйкес Dt есепті уақыт интервалының басы мен соңындағы су қоймасындағы су көлемі, м³;

V_сті –Dt уақытындағы су тастау (қашырту) көлемі, м³;

V_фі – жалған (фиктивті) толу, яғни V_ҚТД және V_ӨКД көлемдерімен шектелмеген толу:

V_фі = V_бі + (W_p – U)_і, (6.8)

Су қоймасының толуы шектелген, бір жағынан V_ҚТД, ал басқа жағынан – V_ӨКД белгісімен.

V_ҚТД ≥ V_сі ≥ V_ӨКД, (6.9)

Су қоймасы Н_ӨКД белгісіне дейін босатылған бастапқы уақыт сәтінде, толу V_б1 = V_ӨКД. Осы мәнді (6.8) формуласына қоя отыра, бірінші айдың соңындағы жалған толуды V_ф1 табады. Егер V_ф1>V_ҚТД болса, егер V_с1=V_ҚТД деп қабылдайды. Су тасу көлемі V_стіі = V_ф1 – V_ҚТД. Егер V_ҚТД ≥ V_ф1 ≥ V_ӨКД, онда ағын көлемінің барлығын су қоймасында ұстап қалуға болады, нәтижесінде V_с1 = V_ф1 және V_сті =0. Келесі есепті уақыт интервалының әрқайсысына бастапқы толу ретінде алдыңғы (өтіп кеткен) интервалдың соңындағы толуды қабылдайды: V_б2= V_с1; V_б3= V_с2 және т.с.с. есептеуді айдан айға тізбектеп жүргізеді. Есепті кезең соңында V_сп = V_ӨКД. Осы вариант бойынша есептеу мысалы 6.1 – кестеде келтірілген. Мысалда су қоймасының екі тақтылы тәуелсіз циклда жұмыс істеуі қарастырылған. Толуларды есептеу қыркүйек айынан басталған, яғни ең үлкен тапшылықтан кейінгі бірінші айдан:

V_бі=V₀₉ =V_ӨКД

Лекция№22

Су қоймасын көп жылдық ықтималдық әдістермен есептеу

Бұл жағдайда V_сп = V_ӨКД сәтінен бастап уақыт жүрісіне кері ретпен, уақыт интервалының әрқайсысының басындандағы толу мен тастаукөлемдерін тізбектеп есептейді:

V_бі= V_сі – (W_p – U)_і – V_сті, (6.10)

немесе

V_бі = V_фі + V_сті, (6.11)

мұнда

V_фі= V_сі – (W_p – U)_і (6.12)

Бұдан басқа, (6.9) формуладағы шектеу күшін сақтайды. Бұл кезде, егер V_ҚТД ≥ V_фі ≥ V_ӨКД болса, онда V_бі= V_фі, ал V_ст= 0 деп қабылдану тиіс.

Егер V_фі ˂ V_ӨКД, онда V_бі =V_ӨКД, ал тастау V_сті = V_ӨКД – V_Фі, болады. Есеп басында V_сп =V_ӨКД; өткен интервалдың соңында V_с,п-1 =V_бп; V_с,п-2 =V_с,п-1 және т.с.с. деп қабылдайды. Егер V_б1 = V_ӨКД болған аяқталу керек. Екінші вариант бойынша есептеу 6.1 – кестеде келтірілген. Толуларды есептеу тамыздан басталатынына оның соңында толу V_сп =V_с08 =V_ӨКД екеніне назар аудару қажет.

4. Су қоймасының пайдалыкөлемін, толуы және тастауды су ысырабын ескеріп анықтайды.

Су қоймасын Dt уақыт интервалында булануға, сүзілуге және мұз құрсауының пайда болуына кететін су ысыраптарын жобаланатын су қоймасына арнап алдын ала тұрғызылған графиктерді V_т =V_т (V_орт) немесе V_т =V_т (Ω_орт) пайдалана отырып есептейді. Бұл кезде есепті интервалдағы су қоймасындағы судың орташа көлемін бастапқы және соңғы толудың жартылай қосындысы ретінде (ысыраптарды ескермей) табады; V_орт =0,5(Н_бі +V_сі). Су қоймасы су бетінің орташа ауданы Ω_{орт і} көлемдік сипаттама Ω= Ω(V) бойынша орташа көлем V_орт арқылы табады.

Су ысыраптарын жоспарлы қайтарымға қосып, сәйкес уақыт интервалындағы толық қайтарымды (брутто қайтарым) табады: U_{бр і} =U_i +V_ni.

Су ысыраптары ескерілген су қоймасының пайдалы көлемін V_пайд, су қоймасының толуы мен су тастау көлемдері жоғарыда көрсетілген (2 – пункт) ұқсас анықталуы тиіс.

Кері міндет. Жобалау шарттарымен берілген есепті ағыс W_p, жоспарлы қайтарым U, ысырап нормасы V_n, сондай – ақ белгілі пайдалы көлемде V_nайд – нақты қайтарымды U_н, су тастауды V_ст және қайтарым тапшылығын Dd табады (6.2 – кесте).

6.2 – кесте. Берілген ағындағы, қайтарымдағы, пайдалы көлемдегі су қоймасын есептеу

Бастапқы толу әдетте V_б1 = V_ӨКД деп қабылдайды. Ысыраптар ескерілмеген жалған толу: V_ф = V_б + W_p – U; ысыраптар ескерілмеген соңғы толу: V_ҚТД ≥ V_с ≥ V_ӨКД; ысыраптар көлемі: V_п ысыраптар графигінен V_орт =0,5(V_б +V_с) байланысты анықтайды; ысырап ескерілген жалған толу V_ф = V_б + W_p –U– V_п. Егер V_ф ≥ V _ҚТД болса, онда ысырап ескерілген соңғы толу V_с = V _ҚТД қабылдайды. Бұл жағдайда төменгі бьефке артық су тастау V_ст = V_ф – V _ҚТД, қайтарым тапшылығы Dd = 0, ал нақты қайтарым U_н = U.

Егер V_ҚТД ≥ V_ф ≥ V_ӨКД болса, онда V_с= V_ф, тастаулар мен тапшылықтар жоқ, қайтарым жоспарлымен тең болады. Егер де V_ф ≥ V_ӨКД немесе V_ф< 0 болса, онда V_с= V_ӨКД деп қабылдайды. Бұл жағдайларда қайтарым тапшылықтары Dd = V_ӨКД – V_ф пайда болып, ал нақты қайтарым U_н = U – Dd жоспарланғаннан кіші екені көрінеді. V_ф теріс таңбалы мәндерінде қайтарым тапшылығы V_ӨКД және | V_ф | көлемдерінің жиынына тең.

Бірінші уақыт интервалының соңындағы су қоймасы толуын V_с1 екінші интервалының басы ретінде қабылдайды, яғни V_б2= V_с1; үшінші интервал үшін V_б3= V_с2 және т.с.с. Сонымен, уақыт интервалыны бойынша хронологиялық тізбектеп ағын реттеудің барлық кезеңіндегі соңғы толуды, тастауды және нақты қайтарымды табады. Су қоймаларын есептеу кезінде баланстық есептеулердің басқа да тәсілдері қолданылады, олар бір бірінен тек есептеу кезектестігі және ағынды реттеу кезіндегі су ысыраптарын ескеру тәсілдерімен ерекшеленеді.

Лекция№23

Ағынды реттеу тиімділігінің меншікті құндық көрсеткіштерін анықтау

Су қоймасының ҚТД белгісіне дейін толық лайлану ұзақтығын лайлану мерзімі деп атайды. Су қоймасының лайлану ұүзақтығын лайлану мерзімінің негізгі сипаттамасы ретінде шартты лайланушылық көрсеткішін (жыл) қабылдайды:

t_ш =V_КТД/ (5.1)

мұнда V_КТД - КТД кезіндегі су қоймасы көлемі, м³; - жыл ішінде су қоймасына шөккен тасындылардың орташа көпжылдық көлемі, м³.

Егер t_ш мәні ірі су қоймалары үшін 200 жылдан, ал тоғандар үшін 50 жылдан асса, онда алынған мәнді су коймасының лайлану мерзімінің ұзақтығы ретінде қабылдайды және ешқандай қосымша есептеулерді орындамайды.

Басқа жағдайларда су қоймасының лайлануын есептеу оның шегінен тасындылар әкетілуін ескеріп (төменгі бьефке және суалу құрылымдары арқылы) түзетілуі керек.

Су қоймасының лайлануын есептеулер кезінде М. В. Потапов ұсынған "су қоймасының қызмет істеу мерзімі" термині қолданылады. Су қоймасы қызмет істеу мерзімі деп шегінде әлі көлем тасындыларға толатын уақытта түсінеді: