Определение расчетного расхода воды для проектирования водосборных сооружений

Содержание 

1. Краткая характеристика  природных условий бассейна реки  и района  

    намечаемого строительства        2

2. Определение  расчетных гидрологических характеристик  стока

      2.1 Годовой сток разной обеспеченности      9

      2.2 Расчет внутригодового распределения стока    12

      2.3 Расчет максимального расхода  талых вод     13

     2.4 Расчет максимального расхода дождевых паводков   15

       2.5 Расчет и построение гидрографа весеннего половодья   16

             2.6 Расчет минимальных расходов воды      18

       2.7 Определение стока взвешенных наносов     19

          2.8 Ледовый режим  реки        21

3. Расчет водохранилища

       3.1 Расчет и построение кривых морфометрических характеристик 

           водохранилища         21

       3.2 Установление объемов притока и потребления воды   23

     3.3 Расчет сезонного регулирования вез учета потерь воды   24

3.4 Установление мертвого объема       25

3.5 Расчет сезонного регулирования стока с учетом потерь воды

       на испарение, фильтрацию, льдообразование

         3.5.1 Дополнительное испарение      26

          3.5.2 Потери воды  на фильтрацию      29

          3.5.3 Потери воды на образование льда     30

          3.5.4 Расчет сезонного регулирования стока табличным

             методом учетом потерь воды      30

4.Определение расчетного расхода воды для проектирования водосборных

  сооружений          33

Заключение          34

Литература          35

               
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Краткая  характеристика природных  условий бассейна  реки и района  намечаемого строительства 

     Река  Щара – самый большой по длине и второй по водности приток р. Немана в пределах Белоруссии. Берет начало из оз. Колдычевского, расположенного в 2км юго-восточнее с. Колдычево, Барановичского района, Брестской области; впадает в р. Неман с левого берега на 609-м км от ее устья, в 1.5 км северо-восточнее с. Новоселки.

     Длина реки 325 км, площадь водосбора 6990 км², общее падение 77.7 м, средний уклон 0.24⁰/₀₀, средний взвешенный (от наиболее удаленной точки, за которую принят овраг у х. Выгода) – 0.22⁰/₀₀. Коэффициент извилистости реки 3.78.

     Основные  притоки: правые – р. Липнянка (длина 23 км), р. Исса (длина 109 км), р. Лохозва (длина 35 км); левые – р. Ведьма (длина 35 км), р. Гривда (длина 85 км), р. Луконица (длина 32 км), р. Сипа (длина 26 км).

     Речная  сеть представлена 820 водотоками, длиной более 1 км, общей протяженностью около 2650 км.

     Водосбор  грушевидной формы (тип IV), симметричный, ограниченный с северо-востока Новогрудской возвышенностью, с востока Копыльской грядой, а с юга и запада соответственно Полесской низменностью и Волковысскими высотами.ю располагается в пределах Неманского (IV) гидрологического района. Линия водораздела выражена достаточно четко, за исключением южной части, где она трудно прослеживается в условиях низкой заболоченной местности. Общая длина водораздельной линии 482 км, коэффициент ее развития равен 1.63. Наибольшая длина водосбора 130 км, средняя ширина 54 км, коэффициент ширины 0.41. Поверхность водосбора представляет собой слабоволнистую, непересеченную равнину, среди  которой разбросаны отдельные песчаные холмы с преобладающими высотами до 15 м, отдельные поднятия достигают 25-30 м. Средняя высота водосбора 178м, Средний уклон 6.13⁰/₀₀. грунты в основном представлены моренными супесями и песками, иногда со значительными скоплениями валунов, местами встречаются суглинки, редко – глины. В заболоченной верхней и средней частях пески покрыты болотно-торфянистыми образованиями.

     Наибольшие  лесные массивы сосредоточены в  юго-восточной части водосбора  и среднем течении реки. Леса смешанные  с преобладанием хвойных пород, занимают около 30% площади водосбора. Причем порядка 8% составляет заболоченный лес. Озерность не превышает 1%.

     К наиболее значительным озерам по площади  зеркала относятся Выгоновское (водораздельное) и Бобровичское, расположенные в  южной части водосбора. По левобережью  от шоссейной дороги Ивацевичи-Барановичи до устья р. Гривды размещены пруды рыбхоза. Низинные, травяные и кустарниковые, а местами сфагновые болота вместе с заболоченными землями занимают значительную площадь водосбора (15%) и характерны для его южной части. Здесь расположены Выгоновское и Слонимское болота, являющиеся ответвлениями болот Полесья. На остальной территории болота располагаются отдельными пятнами и приурочены главным образом к долинам рр. Гривды и Мышанки. Распаханность порядка 40%.

     По  особенностям строения долины и русла р. Щару можно разделить на два участка. 

     Участок:  исток – устье  р. Гривды

(длина  164 км) 

      Долина  до с. Хотяж преимущественно трапецеидальная,  шириной около 1.5 км, с крутыми, большей  частью песчаными склонами, высотой 15-20 м, рассеченными заболоченными ложбинами и частично распаханными. Значительная часть склонов облесена. Ниже с. Хотяж  долина неясно выражена, пересечена староречьями, значительно заболоченная, покрыта лесом и кустарником, в конце участка представляет собой увлажненный луг, сменяющийся небольшими лесными массивами. Грунты торфяно-песчаные, на повышенных местах в верховые суглинистые, в нижней части участка песчаные.

     Пойма низкая, чаще заболоченная, покрыта  кустарником, в  присклоновой части  лесом, ниже Огинского канала представляет собой травяное болото, используемое под сенокос. Поверхность ее нередко кочковатая, пересечена осушительными канавами, отличается наличием большого количества ям и котловин. Грунты преимущественно торфяно-песчаные, реже супесчаные и суглинистые. В половодье покрывается слоем воды на глубину 0.8-1 м. Ширина разлива изменяется от 200-300 м в начале участка до 2-3 км в конце его. На участке от впадения Огинского канала до устья р. Гривды пойма изрезана сетью каналов, по которым в весенний  период наблюдается перелив вод р. Щары (по кан. Огинскому в оз. Выгоновское), а также сток из оз. Бобровичского по канн. Девятому и канн. Главному в р. Ясельду. Сооружения, построенные в устье Огинского канала при его впадении в р. Щару, позволяют в межень производить сброс воды из оз. Выгоновского.

     Русло слабо разветвленное, свободно меандрирующее, исключая короткие канализованные участки  в истоковой части и между  СС. Чемелы и Гнойно, сильно извилистое (К=1.21). Наибольшая извилистость с радиусом кривизны 10-15 м встречается между с. Хотяж и устьем Огинского канала и между сс. Добромысль  и Волька. Глубоко впадающиеся в пойму заливы встречаются ниже впадения р. Ведьмы, в районе с. Хотяж они достигают длины 400 м. У сс. Крошин, Одаховщина и у нижней окраины с. Заречье встречаются  озеровидные расширения до 70м, с глубинами до 5.5 м. Перекаты в верховье выражены слабо, ниже с. Добромысль они следуют друг за другом через 0.5-1км. Река до впадения р. Ведьмы узкая (местами до 5 м), сильно заросшая, с небольшими глубинами и мало заметным течением. Ниже зарастаемость постепенно уменьшается до незничительной в конце участка. Ширина реки увеличивается до 15-30 м, местами 50-60м. Глубины на перекатах составляют 0.1-0.3 м, на плесах увеличиваются до 4м , а в отдельных ямах достигают 9.5 м. Дно выше Огинского канала илистое, заросшее, засорено топляками и упавшими деревьями; ниже - песчаное, слабо зарастающее, преимущественно чистое. Берега низкие (0.2-0.8 м),от впадения р.Мышанки конца участка местами высотой до 2м, большей  частью торфянистые, покрыты разнотравьем, реже кустарником. 

     Участок: впадение  р. Гривды – устье

     (длина  161 км)

     Долина  трапецеидальная, ширина ее изменяется в пределах 3-5 км, ниже с. Городки, где  река на протяжении 15 км течет по болоту, бровки долины  не выражены, наименьшая 100 м у с. Щара. Склоны крутые, местами обрывистые, поверхность их слабо рассеченная, большей частью песчаная, в значительной степени покрыта смешанным лесом. Преобладающая высота их до с. Городки 10-20 м, реже 35-40 м, ниже высота склонов резко уменьшается и до с. Трухановичи река течет по заболоченной равнине. От с. Трухановичи они очень пологие, высотой 2-8 м.

     Пойма до с. Бытень заболоченная, торфянистая, между сс. Бытень и Городки луговая, преимущественно песчаная деревьями. Ниже с. Русаково покрыта лесом, в конце участка, от с. Городки, кустарниковая. Преобладающая ширина поймы в начале участка 1.5-2.5 км, в средней части 0.5-0.8 км, в нижней – до 50-300 м. Ежегодно в период половодья затопляется на глубину до 1.8 м.

     Русло в начале участка сильно извилистое (К=1.20), свободно меандрирующее, в нижнем течении извилистость уменьшается. Радиус кривизны излучин изменяется в пределах 50-200 м. В районе г. Слонима на протяжении 2 км русло канализованное. Разветвленность незначительная, имеется около двух десятков островов. Наиболее крупные расположены у сс. Бытень (300х250) и Щара (200х100). Преобладающая ширина реки 40-60 м, отдельные расширения составляют 100 м (ниже  с. Добрый Бор, у сс. Шиловичи, Поречье и Щара). Глубины обычно изменяются плавно от 0.1-0.8м на перекатах до 2-3 м на плесах. Скорости течения колеблются в пределах 0.3-0.9 м/сек, наибольшего значения они достигают на перекатах. Русло чистое, в прибрежной полосе местами зарастает водной растительностью. Дно на большем протяжении песчаное, в низовье с примесью гальки. Берега песчаные, реже песчано-торфянистые, крутые или отвесные, высотой от 0.8 м в начале участка до 3 м в конце его. На отдельных коротких промежутках высота берегов уменьшается до 0.3-0.5м или увеличивается до 7м (сс. Короли и Заводной Клин). У сс. Погорье, Добрый Бор и местами в нижнем течении они сливаются со склонами долины. Бровки берегов закреплены кустарником, реже встречаются деревья, несмотря на это берега сильно разрушаются.

     Режим реки изучался на 14 постах, из которых посты у сс. Залужье, Доманово, Великая Воля и у г. Слонима действуют в настоящее время. Материалы наблюдений в виде многолетних данных, а также расчетные характеристики основных элементов режима приведены в соответствующих разделах Справочника и в табличных приложениях.

     Половодье представляет собой растянутую волну  с несколькими пиками, обусловленными на подъеме неравномерностью снеготаяниями, а на гребне и спаде выпадением дождевых осадков. Весенние подъемы  сглаживаются за счет широких разливов реки по пойме и частичного переброса вод р. Щары и оз. Вогыновское. Подъем  уровня весеннего половодья обычно начинается за два месяца до вскрытия, в середине марта, и продолжается в среднем около 60 дней, колеблясь в разные годы от 30 до 85 дней. Выдающихся размеров достигло половодье в 1958 г., когда уровень у г. Слонима повысился до 3 м над предподъемным. В этом году подтапливались жилые дома и промышленные объекты в большинстве прибрежных населенных пунктов.

     В период летнее-осенней межени ход  уровней нарушается наличием плотины, а также прохождением дождевых паводков, наблюдающихся в среднем 2-3 раза за сезон. В отдельные годы высота дождевого паводка может превышать весенний максимум. В засушливые годы уровень понижается до отметок, затрудняющих судоходство, а в некоторые годы оно прекращается вовсе. Средняя продолжительность летнее-осенней межени около 180 дней.

     Зимняя  межень длится около 100 дней. Зимние паводки  наблюдаются почти ежегодно, высота их нередко превышает последующие  весенние подъемы. Сток р. Щары по ее длине, ниже Огинского канала, нарастает непропорционально возрастанию водосборной площади. Причинами являются: отток вод в период весеннего половодья по каналу Огинскому в Выгоновское озеро, значительные потери вследствие больших разливов по пойме, особенно на участке от с. Залужье до устья р. Гривды, забор воды из рр. Щары и Гривды (выше с. Доманово) на заполнение прудов рыбхоза. Нарушение режима реки вызывается также бессистемной работой водопропускных отверстий бывшей плотины ГЭС, используемой рыбхозом.

     Замерзает река в середине декабря, вскрывается  во второй половине марта. Наибольшая толщина льда наблюдается в феврале.

     Вода  в реке относится к гидрокарбонатно-кальциевому  классу, умеренно жесткая, средней минерализации. В весенний период минерализация и жесткость имеют минимальные значения и изменяются соответственно в пределах 84.8-165.5 мг/л и 1.13-2.18 мг-экв/л, увеличиваясь уже на спаде половодья и достигая максимума в меженные периоды (215.6-271.2 мг/л и около 3 мг-экв/л. Окисляемость несколько повышенная и в течение года изменяется в значительных пределах (в теплый период года от 7 до 15 мго/л). Цветность умеренная, изменяется в пределах 58-129⁰, причем в летнюю межень она более ровная (53-72⁰). В период летней межени наблюдается наиболее низкое содержание железа (0.32-0.84 мг/л), увеличивающееся до 0.55-2.34 мг/л в весенний период и периоды летнее-осенних дождевых паводков. Большую часть года вода не обладает агрессивными свойствами и лишь в период половодья возможно содержание углекислоты в количестве, не превышающем 5 мг/л СО₂.