Calculation of water vault: motivation and determination of parameter. Part I. Calculation of parameter of water vault

1. Структура водохозяйственного баланса. Уравнение годового водохозяйственного баланса (ВХБ) имеет вид:


W_пр–W_расх=W, (1.1)

где W _пр – приходная часть годового ВХБ; W_р – расходная часть годового ВХБ; W – результирующая часть годового ВХБ.

Приходная часть годового ВХБ рассчитывается по формуле:


W_пр=W_ф+W_с+W_вg+W_п+W_поп, (1.2)

где W_ф – годовой объем стока, формирующегося в районе рассматриваемого гидроузла;

W_g – объем возвратных вод g-того потребителя, поступающих в водоем выше рассматриваемого створа;
W_п – объем пригодных для использования подземных вод, гидравлически не связанных с речным стоком;
W_поп – попуск из вышележащего водохранилища (учитывается в том случае, если рассматриваемый гидроузел является элементом каскада гидроузлов);
W_с – годовой объем стока, формирующегося выше района рассматриваемого гидроузла (при отсутствии каскада).
Элементы приходной части можно определить следующим образом. Годовой объем стока, формирующегося выше района рассматриваемого гидроузла (при отсутствии каскада):


W_с = Q_it_i, (1.3)

где Q_i – расход стока в i-ом месяце;

t_i – продолжительность i - того месяца.
Формирующийся в районе гидроузла полный речной сток R связан с атмосферными осадками следующим образом:


W_ф=R_it_i , (1.4)

где R_i – полный речной сток в районе гидроузла в i-ом месяце.

R=К_сХ, (1.5)


R=Х – E, (1.6)

где Х – объем атмосферных осадков за год;

К_с – коэффициент стока;
E – суммарное испарение с поверхности водосборной территории.
Суммарный расход определяется как R_i+Q_i=Q, а также по формуле:


Q=W/А, (1.7)

где А – активность водообмена;

W – объем водоема или другой части гидросферы.
Объем возвратных вод W_в, поступающих в водоем выше рассматриваемого створа, рассчитывается по зависимости:


W_в=W_gК_вg, (1.8)

где W_g – годовой объем потребления воды потребителем;

К_вg – коэффициент возврата водопотребителя.
Объем возможных для использования подземных вод, гидравлически не связанных с речным стоком, определяется по формуле:


W_п=Q_{п i}t_i, (1.9)

где Q_пi – расход подземного водозабора в i-ом месяце;

t_i – продолжительность i-го месяца.
Объем стока W_с и объем W_п можно рассчитать по формуле:


W_с=Q_сгТ, (1.10)


W_п=Q_спТ, (1.11)

где Q_сг – средний годовой расход стока;

Q_сп – средний расход подземных вод;
Т – число секунд в году;
Т=t_i, Q_сг=Q_i/12, Q_сп=Q_ïi/12.
Расходная часть годового ВХБ рассчитывается по формуле:


W_расх=W_g+W_{раз g}+W_{поп j}, (1.12)

где W_g – годовой объем потребления воды g-м потребителем;

W_{раз g} – годовой объем воды, потребный для разбавления возвратных вод g-го потребителя поступающих в верхний бьеф;
W_{поп j} – объем попусков в нижний бьеф j-го вида (санитарных, энергетических, судоходных, водоснабженческих, рыбохозяйственных).
Элементы расходной части можно определить следующим образом.
Годовой объем потребления воды потребителем:


W_g=В_gq_gt/_g, (1.13)

где В_g – объем продукции потребителя, определяющий забор воды;

q_g – норма потребления воды (на единицу продукции) потребителя;
t – продолжительность периода водопотребления;
_g – коэффициент полезного действия водоподводящих устройств.
Годовой объем воды, потребный для разбавления возвратных вод потребителя:


W_раз=W_вК_р, (1.14)

где W_в – годовой объем возвратных вод потребителя;

К_р – коэффициент разбавления возвратных вод.
Годовой объем попусков в нижний бьеф:


W_поп=Q_{поп i}t _i, (1.15)

где Q _{поп i} – расход попусков в i-го вида;

t_i – продолжительность попусков i-го вида.