Stanovení objemu vody v rybnících a průtoku pro jejich naplnění. Jak postavit rybník

Sezónní regulace průtoku je způsobena nerovnoměrností vnitroročního rozložení průtoku, každoročně se opakujícími obdobími střídání zvýšených a snížených průtoků a nesouladem mezi režimy průtoku a spotřeby vody.

Sezónní regulace povrchového odtoku je proces přerozdělování povrchového odtoku podle ročních období v rámci jednoho roku. Při sezónní regulaci se rybník naplňuje během období vysokého stavu vody (jarní povodně, letní povodně) a poté se akumulovaný objem vody spotřebovává během období nízkého stavu vody v roce (letní nízký stav vody), čímž se pokrývá deficit produkce.

Stanovení užitečného objemu rybníka

Užitečný objem rybníka je objem vody, který lze použít k zásobování vodou různých spotřebitelů. Užitečný objem rybníka se rovná celkové spotřebě vody, jejíž velikost závisí na složení a počtu spotřebitelů vody.

Během provozu rybníka se spotřeba vody zvýší, proto je nutné počítat s dodatečným užitečným objemem vody pro budoucnost. Odebírá se ve výši 20 % stanoveného užitečného objemu.

Užitečný objem rybníka W useful, m3, bude tedy roven:

W užitečný = 1,2 × (W br + W v/potr + W pozh/t), (11)

kde W br je hrubý objem vody pro zavlažování, m3 (vzorec 5);

V/spotřeba – objem vody pro domácí a průmyslovou spotřebu vody, m3 (tabulka 3);

W hasicí voda – objem vody potřebné k hašení požáru, m3 (vzorec 7).

užitný W = 1,2 H (145000 + 62520,85 + 26280) = 280561,02 m3

Stanovení mrtvého objemu rybníka

Mrtvý objem rybníka je objem vody určený k zachycení sedimentů vstupujících do nádrže rybníka během jeho akceptované životnosti. Doba, během které je mrtvý objem zcela zanesený, se nazývá životnost rybníka. V závislosti na místních podmínkách a ekonomických požadavcích se doba zanesení mrtvého objemu pohybuje mezi 30 a 50 lety (my bereme 45 let).

Průměrné roční množství sedimentu W nan, m3, vstupujícího do nádrže rybníka z povodí, je určeno poměrem:

kde je průměrný zákal říční vody, g/m3 (bereme 300 g/m3);

Přechodový koeficient od zákalu stálých k zákalu dočasných vodních toků. Pro povodí 5–10 km2 je hodnota přechodového koeficientu = 15–10; pro povodí 10–30 km2 — = 10–7;

Průměrný dlouhodobý objem ročního odtoku, m3 (vzorec 13);

r — podíl sedimentů unášených po dně z objemu suspendovaných sedimentů. Podíl sedimentů unášených po dně se volí v rozmezí 0,02–0,06;

Průměrná koncentrace sedimentárních usazenin, t/m3. Průměrná koncentrace sedimentárních usazenin je uvažována jako 0,8 t/m3.

Průměrný dlouhodobý objem ročního odtoku, m3, se vypočítá pomocí vzorce:

H očko = 1000 háčkovaných ok pro další oko. H očko S v/s H očko uháčkuje, (13)

kde h sl.st. je průměrná výška vrstvy jarního odtoku, mm (bereme 32 mm);

S в/с — povodí rokle, km²;

kum — koeficient redukce odtoku z malých povodí. Akceptováno v rozmezí 0,8–0,9.

V st = 1000 x 32 x 10 x 0,85 = 272000 m3

Hodnota mrtvého objemu W m, m3, která se rovná objemu sedimentu usazeného po celou dobu životnosti rybníka, se vypočítá pomocí vzorce:

W m = k zpět Ch W nan Ch t 3, (14)

kde k зад je koeficient zohledňující množství sedimentu zadrženého v rybníku. 60 až 80 % sedimentu vstupujícího do rybníka se usazuje na dně. Zbývajících 20–40 % je z něj odstraněno vypouštěnou a závlahovou vodou. Proto se k зад bere rovným 0,6–0,8;

t 3 — doba zanášení mrtvého objemu nebo životnost rybníka (t 3 = 30–50 let).

Š m = 0,7 V 1071 V 45 = 33736,5 m³

Hladina vody v jezírku odpovídající mrtvému ​​objemu jezírka se nazývá hladina mrtvého objemu (LDL).

Pomocí batygrafických křivek rybníka (obrázek 1) určíme hloubku vody u hráze (H umo), hladinovou značku (vUMO) a plochu vodní hladiny (S umo), odpovídající mrtvému objemu rybníka.

Celkový objem vody v jezírku se skládá z užitečného objemu, mrtvého objemu, objemu pro ztrátu vody a rezervního objemu.

Užitečný objem rybníka (V us.) zahrnuje množství vody, které se používá k uspokojení potřeb zásobování vodou sídla (V 6ыт), k zavlažování školek (V oroz), k protipožárním účelům (V pozh) a nazývá se užitečný vodní výtěžek rybníka.

V užitná = V zavlažovatelná +V půda +V domácnost, m3 (6)

V závlahové = 43000 m3

V této práci se neprovádí hašení a výpočty.

V užitečná = V závlahová + V denně, m3 (7)

V užitečný = 43000 m3

Mrtvý objem jezírka je určen:

množstvím sedimentu vstupujícího do rybníka z povodí; podle hygienických norem musí být v jezírku vždy alespoň 0,5-1,0 m vody, aby se v létě snížil ohřev vody a omezily procesy rozkladu a hniloby rostlinných a živočišných zbytků;

dle minimální tloušťky vodní vrstvy v jezírku při chovu ryb (při chovu zrcadlového kapra a lína musí být vrstva vody v jezírku minimálně 0,5 m); protože dno rybníka je nakloněné, tloušťka mrtvé vrstvy v nejhlubším místě u hráze by měla být 2-3,5 m;

3) hloubkou zamrznutí vody (0,5-1,5 m) – dno jezírka by nemělo zamrzat, protože se v něm vytvoří trhliny způsobující únik vody z jezírka.

V předběžném výpočtu se mrtvý objem (V MO) bere jako 15 % užitečného objemu.

Vmo = 0,15·V využitelné = 0,15·43000 = 6450m 3 .

Vypočítaná hodnota mrtvého objemu vynesená na topografické charakteristice podél objemové křivky a stanovená hloubka vody odpovídající předem vypočítanému mrtvému objemu je menší než 1,5 m (hloubka mrtvé hladiny je stanovena s ohledem na hygienické požadavky a cíle návrhu rybníka), proto jsme horizont mrtvého objemu stanovili na 1,5 m. Topografická charakteristika udává zadanou značku horizontu mrtvého objemu (DVH) a určuje hodnotu mrtvého objemu.

Součet mrtvého a užitečného objemu bude mezihodnotou – vypočítaným objemem

V calc = V užitečné + V mo, m3 (8)

Vypočtené V = 43000 + 70000 = 113000 m³.

Vypočtený objem je vykreslen na topografických charakteristikách a ploše vodní hladiny v horizontu mrtvého objemu a vypočtená hladina objemu je určena pomocí batygrafické křivky pro další výpočty.

S gmo = 108000 m²;

S vypočteno = 148000 m2.

Ztráty vody z rybníka se zjišťují, aby se zjistilo, kolik vody z něj lze odebírat pro užitečnou spotřebu. Voda nahromaděná v jezírku nemůže být plně využita k užitkovým účelům, protože se část z ní ztrácí, proto se při stanovení objemu ztrát zohledňují ztráty odpařováním, filtrací, zanášením a tvorbou ledu.

Ztráty V = V isp + V f + V z + V ice. (9)

Ztráty vody v důsledku odpařování (V odpařování) z vodní hladiny (evaporace) závisí na teplotě vody a vzduchu, vlhkosti vzduchu a rychlosti větru. Vrstvu ztrát v důsledku odpařování lze určit pomocí speciálních map (Zaykova, Polyakova) nebo pomocí vzorce

P isp – vrstva vody pro odpařování se určuje podle mapy izolinií odpařování (B.D. Zaikova) nebo se pro lesostepní zónu bere jako 0,6 m a pro lesní zónu 0,4–0,5.

Protože se Republika Tatarstán nachází ve dvou zónách, budeme počítat aritmetickým průměrem 0,5.

S gmo – plocha vodní hladiny na horizontu mrtvého objemu, m2;

S vyrovnání – plocha vodní plochy na horizontu vypočteného objemu, m2.

Filtrační ztráty (V ф ) vypočítáno pomocí vzorce (10), přičemž místo hodnoty vrstvy vody pro odpařování (P odpařování) se dosadí hodnota vrstvy vody pro filtraci (P f). Filtrace vody z rybníka probíhá přes těleso hráze, kolem něj, pod hrází, přes dno rybníka a její hodnota závisí na propustnosti a mechanickém složení půdy, tvaru břehů. Podle doporučení prof. M.V. Potapova lze ztráty vrstvy filtrací za rok přibližně odečíst z tabulky (tabulka 2).

Ztráty vody filtrací z jezírek

Ztráta vody v důsledku zanášení (V з ) závisí na stavu povodí, stupni jeho zornění a lesnatosti. Při orání povodí může zanášení dosáhnout 20-22 cm za rok. Pro snížení pevných odtoků a zanášení rybníků je vhodné ponechat kolem rybníka nezoraný 20-30 m pás a zalesnit břehy rokle. Ztráty způsobené zanášením se také vypočítají pomocí vzorce:

Do výpočtu nezahrnujeme ztráty způsobené tvorbou ledu, protože voda z rybníka se používá pouze k zavlažování.

Objemy ztrát se sčítají pomocí vzorce (9)

Ztráty V = 37000 + 111000 + 14800 = 162800 m³

Celkový užitný objem rybníka se skládá z mrtvých a užitných objemů a objemu ztrát.

V npg = V mo + V užitečný + V ztráty = 43000 + 70000 + 162800 = 275800 m³

Zjištěný objem je zakreslen do topografických charakteristik, hladina vody se nazývá normální zadržovací horizont (NRL). Jedná se o nejvyšší hladinu horní vody, kterou přehrada dokáže při běžném provozu všech staveb dlouhodobě udržet.

Graf se používá k určení plochy vodní hladiny na tomto horizontu.

S npg = 270000 m2

Rezervní (zvýšení) objem

V důsledku jarního tání sněhu a déletrvajících srážek může do rybníka přitékat z povodí velké množství vody. V tomto případě objem přítoku překročí průtok vody a voda v jezírku může stoupnout nad NGP. Protlačovací objem (rezervní objem) umístěný nad NPG slouží k zadržování povodňových vod procházejících konstrukcemi přelivů. Nejvyšší horizont při průchodu největší jarní povodně se nazývá horizont maximálního zadržování vody (MHL).

Zvýšení značky GVV nad NPG zvyšuje výšku a následně i náklady na stavbu přehrady. To však snižuje náklady na konstrukci přelivu (z důvodu zmenšení jeho velikosti, počítáno pro nižší průtok). Pokles průtoku je vysvětlen regulačním vlivem rybníka, protože část povodňového objemu je dočasně zadržena v rybníku mezi NPG a GVV. Vzhledem k tomu, že objem jezírka je 275800 m3, odebereme 1,5 m na protlačování.

Plocha a objem rybníka na GVV jsou určeny pomocí batygrafických křivek.

S GVV = 490000 m²

Výpočty vodohospodářství stanoví celkové vodní potřeby rybího hospodářství a určí možnost uspokojení těchto potřeb s přijatým zdrojem zásobování vodou.
Základem pro vodohospodářské výpočty jsou data z inženýrských průzkumů, jakož i regulační údaje o načasování napouštění a vypouštění rybníků a jejich provozní době.
Výpočet potřeby vody se provádí v následujícím pořadí. Stanoví se objemy vody potřebné k naplnění rybníků všech kategorií, spotřeba vody potřebná k výměně vody v zimovnách a klecích pro živé ryby pro dlouhodobý chov komerčních ryb, ztráty vody v důsledku odpařování z povrchu rybníků a transpirace a ztráty vody filtrací.
Objemy vody pro napouštění rybníků se určují výpočty a jsou zahrnuty ve výkazech hlavních ukazatelů navržených rybníků:

Pokud v projektové dokumentaci nejsou údaje o objemu vody, zjistí se pomocí vzorce

kde W je objem, m3; F1 je plocha dna rybníka, ohraničená hrázemi, m2; F2 je plocha vodní hladiny při normální hladině vody, m2; h je hloubka rybníka.
Náklady na výměnu vody v klecích pro živé ryby se stanovují na základě normy obsahu kyslíku (ne méně než 3 ml/l na odtoku) a v zimovních rybnících se berou na základě výpočtu úplné výměny vody během 12–20 dnů.
Výchozí údaje pro výpočty vodohospodářství – stanovení ztrát vody filtrací a odpařováním – jsou uvedeny v tabulkách 15 a 16.

Závěrečnou fází vodohospodářských výpočtů je příprava kalendářního harmonogramu spotřeby vody, kombinovaného s hydrografem zdroje vody a souhrnnou vodohospodářskou bilancí (tabulka 17).

Výpočet. Je nutné určit množství vody a vypracovat plán zásobování vodou pro rybníkárenskou farmu nacházející se v Gorké oblasti. Farma má následující plochy rybníků; ha: výkrm – 177,5; odchov – 24,0; tření – 1,1; zimování – 2,2; letní odchov – 2,0.
Průměrný roční průtok vody vodním zdrojem je 564 l/s. Zimní průtok vody je 84,6 l/s, letní – 282 l/s a jarní – 4512 l/s.
Při provádění výpočtů je nutné znát provozní dobu jednotlivých kategorií rybníků. Pro rybí farmy nacházející se v Gorké oblasti jsou přibližné doby napouštění a vypouštění rybníků uvedeny v tabulce 18. Tabulka také uvádí normy pro dobu napouštění a vypouštění rybníků.

Pro letní rybníky bude schéma výpočtu následující. Nejprve se určí potřeba vody k naplnění rybníků. Poté se vypočítá množství vody potřebné k vyrovnání ztrát v důsledku filtrace (viz tabulka 15), odpařování (viz tabulka 16) a průtoku. V tomto případě se zohlední doba provozu každé kategorie rybníků.
Spotřeba vody pro napouštění rybníků se určuje pomocí vzorce Q = W/t, kde Q je spotřeba vody pro napouštění rybníků dané kategorie, l/s; W je objem vody, l; t je doba napouštění rybníků, dny.
Rozšířená forma vzorce je následující:

kde S je plocha rybníků; hср je průměrná hloubka; 86400 je počet sekund za den.

Ztráty vody v důsledku odpařování a filtrace budou: tření – 1,1 x 5 = 5,5 l/s; odchov – 24 x 1 = 24 l/s; chov chovných hejn – 2 x 1 = 2 l/s; výkrm – 177,5 x 1 = 177,5 l/s.
Na základě získaných dat se sestaví kombinovaný graf spotřeby vody v rybnících a hydrograf řeky (obr. 50). Porovnáním přítokové a celkové odtokové části vodní bilance podle měsíců lze usoudit, že rybníky budou plně zásobeny vodou.

Změny objemu vody v jezerech a následně i jejich hladiny jsou určeny přítokem a odtokem. Přítok vody nastává v důsledku srážek dopadajících na povrch a jejich odtoku z povodí jezera, stejně jako v důsledku podzemních zdrojů. Odtok vody je spojen s odpařováním z hladiny jezera, filtrací přes dno a odtokem odtékající řekou. Pokud přítok vody převyšuje odtok, objem jezera se zvětšuje a jeho hladina stoupá. Když je ztráta vody větší než přítok, jezero se stává mělčím. V oblastech, kde je hodně vody, se do jezer dostává více vody, než se ztrácí odpařováním a filtrací. Proto vznikají řeky, kterými se přebytečná voda vypouští. Taková jezera se nazývají průtočná. V suchých oblastech (se silným odpařováním) není dostatek vody k vytvoření řeky, takže tamní jezera ji nemají nebo může být dočasná. Taková jezera se nazývají endorheická, a pokud vyschnou bez přítoku vody, nazývají se efemérní. Taková jezera jsou typická pro sever, kde se některé druhy ryb (karas obecný, lín) po vyschnutí nádrže zavrtávají do spodního bahna až do hloubky 1,5 m. Ve vyschlém jezeře mohou ryby hibernovat 2–3 roky, dokud se po zasněžené zimě nebo deštivém jaru znovu nevytvoří jezero. V důsledku toho se jezero neustále obnovuje. Doba obnovy závisí na objemu a intenzitě výměny vody. Malá průtočná jezera se mohou obnovit během několika týdnů a například doba obnovy vody je 380 let. Pokud jsou řeky převážně systémy, které nesou rozpustné látky a sedimenty, pak jezera slouží jako akumulátory látek přinesených vodou a množství rozpuštěné látky se v závislosti na průtoku značně liší. Jezera se dělí na sladká (stále tekoucí jezera), brakická (obvykle se na nějakou dobu stanou průtočnými) s obsahem soli 1 až 25 g/l a s obsahem soli více než 25 g/l (obvykle endorická jezera). Minerální jezera jsou běžná hlavně v suchých oblastech světa, ale většina z nich je. V některých minerálních jezerech může obsah soli dosáhnout 300 – 350 g/l. Jedná se o nasycený roztok, ve kterém soli krystalizují a srážejí se. Nazývají se solná jezera. Těží se zde sůl. V období sucha může takové jezero vyschnout a proměnit se v slanisko. V Rusku, v Astrachaňské oblasti, se nachází jezero Baskunčak o rozloze 104 km², které je napájeno solnými prameny. Sráží se v něm kuchyňská sůl, která se z jezera těží již mnoho let.

V důsledku změny hustoty vody a také vlivu přítoku a odtoku vody je voda v jezerech neustále v pohybu. V některých jezerech se mísí u dna, v jiných pouze v horních vrstvách. V dolní, nepromíchané vrstvě je pak teplota konstantní a koncentrace rozpuštěných látek vyšší než v horní vrstvě. Někdy se v takové stagnační zóně v důsledku nedostatku kyslíku a rozkladu organické hmoty hromadí sirovodík. Tento jev je pozorován na jezeře Gekgel a Belovody ve Vladimirské oblasti v Rusku.