Разделим потребители воды на две категории: одна категория потребляет воду периодически, другая — длительное время.

Первая категория включает в себя точки водораз-бора, потребляющие воду в течение максимум 10 минут, например, умывальники, кухонные мойки, туалеты и т.д. Отличительной чертой этой категории является то, что вода никогда не льется одновременно из всех кранов. Семья, состоящая из двух человек, к примеру, обычно может использовать не более двух кранов одновременно, независимо от того, сколько их имеется в доме.

Более того, стиральные и посудомоечные машины забирают воду периодически, в зависимости от установленной программы. Поэтому очевидно, что выбор насоса с очень высокой производительностью экономически невыгоден с точки зрения стоимости, т. к. он будет использован не на полную мощность.

В таблице на следующей странице представлен нормальный расход воды для различных типов потребителей при периодическом использовании. Нормальный расход — это среднее потребление воды при достаточном давлении насоса, обычно оно составляет 10 метров.

Рис.91 Водоснабжение зданий

Рис.92 Различные области применения воды

Нормальный расчет расхода воды в наиболее часто используемых точках водоразбора
Потребители	Нормальный расход q n
	Холодная вода		Горячая вода
	л/с	м 3 /ч	л/с	м 3 /ч
Ванна		1,08		1,08
Биде		0,36		1,08
Душ		0,72		1,08
Раковина для умывания		0,36		1,08
Кухонная мойка		0,72		1,08
Душевые, используемые одновременно (например, на предприятиях)		0,36		1,08
Раковины для мытья, используемые одновременно (например, на предприятиях)	0,03	0,11	0,03	0,11
Питьевые чаны для скота	0,03	0,11
Слив писсуара		1,44
Слив унитаза		5,40
Краны с питьевой водой в конюшнях		0,72		0,72
		0,72		0,72
Туалетный бачок		0,36
ий пример
Потребители	Нормальный расход q n
	Холодная вода		Горячая вода
	л/с	м 3 /ч	л/с	м 3 /ч
Ванна		1,08		1,08
Душ		0,72		1,08
Раковина для умывания		0,36		1,08
Кухонная мойка		0,72		1,08
Домашние стиральные и посудомоечные машины		0,72		0,72
Туалетный бачок		0,36
Всего		3,96		3,60

Полный нормальный расход составляет:

1,1 л/с (холодная вода) + 1 л/с (горячая вода) = 2,1 л/с, что соответствует 7,56 м 3 /ч.

Рис.93 Диаграмма, показывающая возможный максимальный расход воды

Возможный максимальный расход воды

Такого расхода на практике фактически не бывает, и он рассчитывается как максимальный расход, который теоретически может иметь место.

Точка водоразбора с наибольшим нормальным расходом определяет, какую характеристику (1, 2, 3 или 4) использовать. Если наибольший нормальный расход в доме приходится на ванну (0,3 л/с), то должна быть применена характеристика №3.

По оси Х из точки 2,1 проведите вертикальную линию вверх до пересечения с кривой характеристики №3. Далее из точки пересечения выведите горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью Y

Для данного примера, по диаграмме, нормальным наивысшим расходом будет 0,57 л/с, что соответствует 2,05 м 3 /ч для всех точек водоразбора периодического использования (категория 1).

Продолжительное использование

После подсчета возможного максимального расхода из потребителей, относящихся к категории 1, добавляется нормальный расход потребителей категории 2.

Нормальный расход для точек водоразбора продолжительного использования
Потребители	Нормальный расход q n
	Холодная вода		Горячая вода
	л/с	м 3 /ч	л/с	м 3 /ч
Тепловые насосные установки для отвода тепла		0,72
Полив сада и газона (каждый распылитель)		0,72
Наполнение плавательного бассейна		0,72
охлаждение молока и испарителей		0,72
оросительные системы	Запросить производителя
Максимальное потребление
Если в доме имеется тепловой насос (охладитель) для отвода тепла, с помощью которого происходит охлаждение летом и подогрев зимой, а также краны для поливки сада и газонов, то полное максимальное потребление будет следующим:
Бытовое использование	0,57	2,05
Тепловой насос		0,72
Полив сада		0,72
Полное максимальное потребление	0,97	3,49

На работу центробежного насоса при перекачивании воды оказывают влияние несколько факторов:

• Высота всасывания (от поверхности воды до насоса)
• Потери на трение во всасывающем трубопроводе и клапане
• Высота от насоса до наивысшей точки водораз-бора
• Потери на трение в напорном трубопроводе (в зависимости от производительности)
• Необходимое минимальное давление в кранах (в зависимости от фитингов)

Рис.94 Фактический напор насоса

При подсчете фактического напора насоса должна быть использована величина максимального водо-потребления, в данном случае 0,97 л/с (3,49 м 3 /ч).

Рис.95 Потери напора во всасывающем и обратном клапанах типа BVF и MVF.

Виды потерь (см. рис. 97, 98 и 99)	Потери в метрах
Потери на трение во всасывающем клапане	0,80
Потери на трение в 8 метровой 11"" всасывающей трубе составляют 8 х 0,08 м	0,64
Потери на трение в 60 метровом 11"" напорном трубопроводе: Прямые участки труб: 60 х 0,08 м 6 колен, 3 клапана 0,05 (6 х 0,05 + 3 х 1,5)	4,80 0,38
Потери на трение в фитингах верхних кранов (установленные производителем при расходе 0,2 л/с)	2,00
Высота всасывания (от уровня воды до насоса)	6,05
Высота от насоса до наивысшей точки водоразбора	21,50
Необходимое минимальное давление в кране (установленное производителем при расходе 0,2 л/с)	10,00
Фактический напор насоса при 3,49 м 3 /ч	46,17

Рис.96 Потери давления в горячих оцинкованных стальных трубах с отложениями

Диаграммы потерь на трение

Данная таблица и диаграммы для расчета потерь на трение на прямых участках трубопровода и таких участках, как клапаны, колена и т. д., не обязательно идентичны тем, которые Вы используете в своих расчетах, но принципы их совпадают. Вы можете использовать тот вариант, который считаете наиболее подходящим для себя.

На практике 80% продаваемых насосов устанавливаются взамен старых, отработавших свой срок. При подборе насоса для замены часто остаются неизвестными такие параметры системы, как возраст труб, тип обратного клапана в скважине, тип водопроводных кранов в доме и уровень отложений ржавчины и ила в трубах. Поэтому необходимо предугадать эти факторы для более точного определения коэффициентов трения.

Во-первых, вы должны узнать тип насоса, который был прежде в данной установке. На основе полученной информации, Вы сможете определить тип нового насоса.

Если нет достаточной информации по старому насосу, Вы должны узнать, с какой глубины насос должен качать воду (например, 6,05 м) и какое расстояние от насоса до верхней точки водоразбора (в примере 21,5 м). Затем добавьте 10 метров, соответствующих необходимому давлению в верхней точке водоразбора. После этого определяем общий напор: 6,05 + 21,5 + 10 = 37,55 метров, к этому значению нужно добавить примерно 30%, равных 11,26 метра, запас на потери на трение во всасывающем клапане, трубопроводе, присоединениях и т. д.

Таким образом, фактический напор насоса будет равен: 37,55 + 11,26 = 48,81 метра.

Поделиться с друзьями:

Введение

В данном курсовом проекте рассчитана и запроектирована наружная водопроводная сеть населенного пункта и железнодорожной станции.

В основу проекта положены следующие исходные данные: план населенного пункта и железнодорожной станции в горизонталях, общие сведения о водопотребителях, расчетная плотность жителей в населенном пункте, характеристика санитарно-технического оборудования зданий, этажность застройки, потребители воды на железнодорожной станции и промышленных предприятиях, глубины промерзания грунта и залегания грунтовых вод.

Грунты на территории населенного пункта, железнодорожной станции и на трассе водоводов представлены суглинками. Грунтовые воды залегают на глубине 2,9 м. Глубина промерзания грунта 1,4 м.

Населенный пункт имеет пятиэтажную застройку. Все здания оборудованы водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением. В населенном пункте основными потребителями воды являются население (численность 29110 человек), баня, прачечная, промышленное предприятие, а также большой объем воды расходуется на поливку улиц, тротуаров, зеленых насаждений и проездов.

На железнодорожной станции основными потребителями воды являются локомотивное депо, компрессорная, котельная, дом локомотивных бригад, пассажирское здание (вокзал). Вода расходуется так же на заправку и обмывку вагонов (пассажирских и грузовых), а также на обмывку локомотивов.

Проектируемая система водоснабжения относится к первой категории надежности подачи воды, т.к. обеспечивает пожаротушение. В проекте принята объединенная система водоснабжения.

Водопроводная сеть населенного пункта и станции запроектирована по кольцевой схеме, устроена из пластмассовых труб в пределах населенного пункта, чугунных труб на железнодорожной станции, стальных труб при укладке под путями. Она состоит из магистральных и распределительных линий. В проекте рассчитана только магистральная сеть. В результате гидравлического расчета сети устанавливается действительное потокораспределение воды по всем ее участкам, и определяются потери напора на них при принятых диаметрах труб. Гидравлический расчет водопроводной сети на час максимального водопотребления, совпадающего с пожаром, произведен на ЭВМ. В результате этого расчета используются расчётные диаметры труб. Также, с помощью гидравлического расчета сети на ЭВМ, определяются пьезометрические отметки во всех узлах сети применительно к каждому расчетному случаю. По этим данным строится продольный профиль основной магистральной линии, проходящей через диктующую точку сети.

Минимальный диаметр труб в населённом пункте – 140 мм, а на ж.-д. станции – 150 мм.

Максимальный суточный расход в населенном пункте и на железнодорожной станции составляет 19519,02 м 3 . Расход воды на пожаротушение принят: 2 пожара в населённом пункте по 25 л/с и 15 л/с в депо. Дополнительно принят расход воды на внутреннее пожаротушение в депо в размере 5 л/с. Общий расход воды на пожаротушение равен 62,5 л/с. В проекте так же найден максимальный часовой расход 1206,51 м 3 , соответствующий времени с 8 до 9 часов.

Водопроводная сеть рассчитана на два случая работы:

1) работа водопроводной сети в час максимального водопотребления суток максимальных расходов воды.

2) работа водопроводной сети в час максимального водопотребления суток максимальных расходов воды с учетом противопожарного расхода.

Секундный расход воды в час максимального водопотребления равен 353,8 л/с, а подача противопожарного расхода в час максимального водопотребления равна 407,2 л/с.

По данным расчетов построен график водопотребления по часам суток (рис.1). На этот же график нанесен график подачи воды ВНС II и запроектирована ступенчатая работа насосной станции. Принято: К I =5,36 %Q сут, t 1 =9 ч в период с 6 до 13, с 15 до 17 ; К II =3,45 %Q сут, t 2 = 15 ч в период с 0 до 6, с 13 до 15, с 17 до 24. При этом регулирующий объем водонапорной башни составляет: W рег = 482 м 3 .

Водонапорная башня установлена в самой высокой точке населенного пункта. Высота водонапорной башни Н ВБ = 32,56 м. К установке принят типовой бак для водонапорной башни емкостью W ВБ = 500 м 3 . Диаметр бака: D б = 10 м. Высота бака: h б = 7 м.

В проекте выполнен гидравлический расчет кольцевой водопроводной сети по методу В. Г. Лобачева – Х. Кросса на час максимального водопотребления и гидравлический расчет сети на час максимального водопотребления с учетом подачи противопожарного расхода с использованием программы WS2 (Водопроводная сеть, 2-я версия).

Определение расчетных суточных расходов воды

Водопроводную сеть рассчитываем на подачу требуемого количества воды в сутки наибольшего водопотребления. Для населенного пункта и железнодорожной станции этот расход включает суточный расход на хозяйственно-питьевые нужды населения; наибольший расчетный расход воды на производственные нужды промышленных предприятий и железнодорожной станции; расход на хозяйственно-питьевые нужды рабочих во время их пребывания на производстве; расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений.

Все вычисления по определению расчетного суточного расхода воды сведим в таблице 1.

Для заполнения таблицы 1 используем следующие расчетные формулы и нормативные данные , .

1) Средний суточный расход воды Q cy т ср на хозяйственно-питьевые нужды населения определен по формуле, м 3 /сут:

Q cy т ср = ,

где q ж – удельное водопотребление, принимаем по , q ж = 0,6*290 = 174 л/сут (застройка здания, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с централизованным горячим водоснабжением); q ж принимается по СНиП 2.04.02-84 (прил. 1 методич.ук.), в зависимости от степени благоустроенности населенного пункта, климатических условий и санитарно–технического оборудования. Для зданий оборудованных внутренним водопроводом с централизованным горячим водоснабжением составляет 230 - 350 л/с, в проекте принимается равным 290.

При централизованной системе горячего водоснабжения с непосредственным отбором воды из тепловых сетей до 40% общего расхода воды подается из сети теплоснабжения. Поэтому норму водопотребления принимаем с коэффициентом 0,6

N ж - расчетное число жителей в районах жилой застройки, чел.

Вычисление расчетного числа жителей в районах жилой застройки производим по следующей формуле:

N ж = ρ∙F

где ρ – заданная плотность населения, чел./га; по заданию ρ = 201 чел/га;

F - площадь жилой застройки населенного пункта, га, (без учета площади дорог, проездов, зеленых насаждений, территории предприятий). Определяем по плану населенного пункта.

F = 145,55 га;

N ж = 200*145,55 = 29110 чел;

Q cy т ср = 0,174 *29110 = 5065,14 м 3 /сут.

Максимальный суточный расход Q сут. max на хозяйственно – питьевые нужды населения определяем с учетом коэффициента суточной неравномерности водопотребления К сут. max по формуле, м 3 /сут:

Q сут мах = К сут мах *Q сут.ср = 1,2*5065,14= 6078,17; м 3 /сут

где К сут. max –коэффициент, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели, принимаем равным 1,2 (по заданию).

2)Количество воды на нужды местной промышленности, обеспечивающей население продуктами, и неучтенные расходы принимаем дополнительно в размере 10% расхода воды на хозяйственно – питьевые нужды населения.

Расходы воды банями и прачечными являются сосредоточенными и характеризуются значительными величинами, поэтому выделяем их в отдельных узлах на сети. Суточные расходы этими водопотребителями определяем по формулам, м 3 /сут:

· для бани

где 5 - число мест в бане на 1000 жителей в час;

100 - количество белья, подлежащего стирке в смену на 1000 жителей, кг;

t б - продолжительность работы бани в сутки, t б = 16 ч, т.к. баня работает с 7 до 23 ч.;

q б - норма расхода воды на 1 посетителя; принимается по СНиП 2.04.01-85 (для мытья в мыльной с тазами на скамьях и с ополаскива­нием в душе q 6 = 0,18 м 3);

· для прачечной

где n cm - число смен работы прачечной в сутки, n cm = 2;

q n - норма расхода воды на 1 кг белья; принимается по (для меха­низированных прачечных q n - 0,075 м 3).

3)Средний и максимальный суточные расходы воды для ТЭЦ определяем по той же методике, что и для населения, приняв норму удельного водопотребления с коэффициентом 0,4.

q ж = 0,4*290 = 116, л/сут.

Q сут. ср = q ж *N ж /1000= 116*29110/1000=3376,76 м 3 /сут.

Q сут мах = К сут мах *Q сут.ср = 1,2*3376,76 = 4052,11 м 3 /сут.

4) Суточный расход воды железнодорожной станции определяем отдельно по всем водопотребителям, заданным в курсовом проекте. В таблице 1 приведены основные потребители воды на железнодорожной станции и указаны нормы водопотребления для них.

Нормы водопотребления на технические нужды других потребителей железнодорожной станции принимаем по прил.2.

При разработке курсового проекта расходы воды на технологические нужды котельной, компрессорной, локомотивного и вагонного депо приведены в задании.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих депо и на прием душа во время их пребывания на производстве учитываем дополнительно к хозяйственно-питьевому водопотреблению населения поселка. Эти дополнительные расходы составляют 0,045 м 3 на 1 человека в смену в горячих цехах и 0,025 м 3 на 1 человека - в холодных цехах.

Часовой расход воды на 1 душевую сетку принят 500 л при продолжительности пользования душем 45 мин (за это время расход составляет 0,375 м 3 /сут) после окончания каждой смены.

Количество душевых сеток определяем по расчетному количеству человек на одну душевую сетку, работающих в смене, в зависимости от групп санитарной характеристики производственных процессов. Для группы санитарной характеристики производственных процессов I в расчетное количество человек на 1 душевую сетку равно 5, а для группы IIб – 3 (т.е. для холодных цехов принимаем 5 человек на 1 душевую сетку, а для горячих – 3 , согласно характеристики).

По максимальному количеству душевых сеток m определяем расход воды на душевые нужды работающих в первую смену по формуле, м 3 /смену:

Q душΙ = 0,375*m (m – количество сеток)

Расходы воды на душевые нужды других смен определяем по соотношению работающих по сменам, м 3 /смену:

Q душΙΙ = Q душΙ Q душΙΙΙ = Q душΙ

где n Ι , n ΙΙ , n ΙΙΙ – число работающих по сменам.

Количество душевых сеток в доме локомотивных бригад определяем по среднечасовому количеству (за сутки) локомотивных поездных бригад, прибывающих в депо, с коэффициентом 1,2 неравномерности подхода поездов. В доме локомотивных бригад установлены две душевые сетки, суточный расход воды через которые составляет 0,5∙2∙24 = 24 м 3 (0,5 м 3 - часовой расход на 1 душевую сетку; 24 ч - число часов работы душевых кабин в сутки).

5) Суточный расход воды промышленным предприятием определяем по той же методике, что и для локомотивного или вагонного депо. Группа санитарной характеристики производственного процесса предприятия приведена в задании и относится к группе I в (т.к. по заданию на предприятии имеются только холодные цеха).

6)Максимальный суточный расход воды на поливку определяется по числу жителей и удельному среднесуточному потреблению воды на поливку в расчете 50 – 90 л/сут на 1 жителя.

Принимаем в проекте 70 л/сут на 1 человека.

Q полив.мах = 70*N ж *n п /1000 = 70*29110*2/1000 = 4075,4 м 3 /сут

Q полив.ср = Q полив.мах *n полив /12 = 4075,4*6/12 = 2037,7 м 3 /сут,

где n п – количество поливок в сутки в зависимости от климатических условий, принимаем 2 раза/сут;

n полив – число месяцев полива в году, принимаем 6 месяцев.

Система водоснабжения - это совокупность трубопроводов и устройств, которые обеспечивают бесперебойную подачу воды к различным санитарно-техническим приборам и другим устройствам, для работы которых она требуется. В свою очередь расчет водоснабжения - это комплекс мероприятий, в результате которого изначально определяется максимальный секундный, часовой и суточный расход воды. Причем, рассчитывается не только общий расход жидкости, но и расход холодной и горячей воды в отдельности. Остальные же параметры, описанные в СНиП 2.04.01-85* "Внутренний водопровод и канализация зданий" , а также диаметр трубопровода, находятся уже в зависимости от показателей расхода воды. Например, одним из таких параметров является диаметр условного прохода счетчика.

В настоящей статье представлен пример расчета водоснабжения на внутренний водопровод для частного 2-х этажного дома. В результате данного расчета найдены общий секундный расход воды и диаметры трубопроводов для сантехприборов, расположенных в ванной комнате, в туалете и на кухне. Также здесь определено минимальное сечение для входной трубы в дом. То есть имеется в виду труба, которая берет свое начало у источника водоснабжения и заканчивается в месте разветвления ее по потребителям.

Что касается других параметров, приведенных в упомянутом нормативном документе, то практика показывает, что их рассчитывать для частного дома не обязательно.

Пример расчета водоснабжения

Исходные данные

Количество проживающих людей в доме - 4 человека.

В доме имеются следующие санитарно-технические приборы.

Ванная комната:

Ванная со смесителем - 1 шт.

Сан. узел:

Унитаз со смывным бачком - 1 шт.

Кухня:

Умывальник со смесителем - 1 шт.

Расчет

Формула максимального секундного расхода воды:

q с = 5·q 0 tot ·α, л/с,

Где: q 0 tot - общий расход жидкости, одного потребляемого прибора, определяемый согласно п. 3.2 . Принимаем по прил. 2 для ванной комнаты - 0,25 л/с, сан. узла - 0,1 л/с, кухни - 0,12 л/с.

α - коэффициент, определяемый согласно прил. 4 в зависимости от вероятности Р и количества сантехприборов N.

Определение вероятности действия санитарно-технических приборов:

P = (U·q hr,u tot) / (q 0 tot ·N·3600) = (4·10,5) / (0,25·3·3600) = 0,0155 ,

Где: U = 4 чел. - количество водопотребителей.

q hr,u tot = 10,5 л - общая норма расхода воды в литрах, потребителем в час наибольшего водопотребления. Принимаем согласно прил. 3 для жилого дома квартирного типа с водопроводом, канализацией и ваннами с газовыми водонагревателями.

N = 3 шт. - количество сантехприборов.

Определение расхода воды для ванной комнаты:

α = 0,2035 - принимаем по табл. 2 прил. 4 в зависимости от NP = 1·0,0155 = 0,0155.

q с = 5·0,25·0,2035 = 0,254 л/с.

Определение расхода воды для сан. узла:

α = 0,2035 - ровно столько же, что и в предыдущем случае, так как количество приборов одинаково.

q с = 5·0,1·0,2035 = 0,102 л/с.

Определение расхода воды для кухни:

α = 0,2035 - как и в предыдущем случае.

q с = 5·0,12·0,2035 = 0,122 л/с.

Определение общего расхода воды на частный дом:

α = 0,267 - так как NP = 3·0,0155 = 0,0465.

q с = 5·0,25·0,267 = 0,334 л/с.

Формула определения диаметра водопровода на расчетном участке:

d = √((4·q с)/(π·V)) м,

Где: d - внутренний диаметр трубопровода на рассчитываемом участке, м.

V - скорость потока воды, м/с. Принимаем равной 2,5 м/с согласно п. 7.6 , в котором сказано, что скорость жидкости во внутреннем водопроводе не может превышать 3 м/с.

q c - расход жидкости на участке, м 3 /с.

Определение внутреннего сечения трубы для ванной комнаты:

d = √((4·0,000254)/(3,14·2,5)) = 0,0114 м = 11,4 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для сан. узла :

d = √((4·0,000102)/(3,14·2,5)) = 0,0072 м = 7,2 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для кухни:

d = √((4·0,000122)/(3,14·2,5)) = 0,0079 м = 7,9 мм.

Определение внутреннего сечения входной трубы в дом:

d = √((4·0,000334)/(3,14·2,5)) = 0,0131 м = 13,1 мм.

Вывод: для снабжения водой ванну со смесителем требуется труба с внутренним диаметром не менее 11,4 мм, унитаза в сан. узле - 7,2 мм, умывальника на кухне - 7,9 мм. Что касается входного диаметра водопровода в дом (для снабжения 3-х приборов), то он должен составлять не менее 13,1 мм.

Средний за год суточный расход воды ,м 3 /сут, определяется по формуле

где

Т.к. для района А степень санитарно-технического оборудования зданий равна 5, то суточная норма водопотребления для этого района по равна 180 л/сут, а для района Б степень санитарно-технического оборудования зданий равна 6, следовательно, суточная норма водопотребления для этого района по равная 210 л/сут.

1.2.2 Определение расчетного расхода воды

Расчетныйрасход воды в сутки наибольшего водопотребления ,м 3 /сут, определяют по формуле

где

С учётом всего выше перечисленного получаем

Расчетныйрасход воды в сутки наименьшего водопотребления ,м 3 /сут, определяют по формуле

С учётом всего выше перечисленного получаем

1.2.3 Определение расчетного часового расхода воды

Максимальный и минимальный расчетный часовые расход воды , м 3 /ч и, м 3 /ч определяются по формулам

,

,

где

Коэффициенты часовой неравномерности к час. макс., к час. мин. определяются по формулам

	Коэффициенты, учитывающие степень санитарно-технического оборудования зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаем 1,3 и 0,5 соответственно;
	Коэффициенты, учитывающие количество жителей в населенном пункте, принимается по таблице 1 .

Определение стока маловодных лет и минимальных расходов весьма важно как при использовании рек в естественном состоянии так и при регулировании рек для ряда отраслей водного хозяйства-гидроэнергетики, судоходства, водоснабжения и орошения.

Для определения минимальных расходов воды рек используются данные наблюдений по стоку за зимний и летне-осенний сезоны. При этом под летне-осенним сезоном понимается период от конца весеннего половодья до начала ледовых явлении на реках рассматриваемой территории; за зимний сезон принимается период от начала появления ледовых явлений на реках до начала весеннего половодья. В случае отсутствия ледовых явлений за зимний сезон принимается период от средней даты устойчивого перехода температуры воздуха через 0° в сторону понижения до начала весеннего половодья.

Основной расчетной характеристикой является минимальный средний месячный расход воды, наблюдающийся в меженный период зимнего или летне-осеннего сезона. В случае если меженный период является коротким (меньшим двух месяцев) или прерывистым (состоит из нескольких периодов, разделенных паводками), вместо среднего месячного расхода воды используется средний расход воды за 30 суток с наименьшим стоком (не календарный месяц).

Он определяется следующим образом: строятся гидрографы стока исследуемой реки за каждый год за весь период наблюдений (необходимость такого построения определяется сложностью режима стока реки, что устанавливается путем анализа таблиц ежедневных расходов воды); на гидрографе определяется участок с наименьшими расходами воды в данном сезоне продолжительностью 30 суток и по таблицам ежедневных расходов воды производится подсчет среднего расхода воды за выбранный период.

В случае если для рек данного района характерно наличие длительного меженного периода, прерываемого только в многоводные годы значительными паводками, т.е. когда меженный период является коротким, вместо 30-дневного периода в такие годы используется и более короткий период, но не менее 25-23 суток, чтобы исключить влияние паводков. Если длительные беспаводочные периоды наблюдаются редко, в расчет вводится величина минимального стока, определенная за 23-30 суток с наименьшим стоком. Такой режим характерен для рек с коротким и неустойчивым меженным периодом. Длительность периода минимального стока определяется величиной паводков, предшествующих периоду наименьшего стока и следующих за ним.

Средний за период наблюдений минимальный расход воды определяется как среднее арифметическое из имеющегося ряда фактических данных о стоке. При этом в случае определения минимального 30-дневного расхода воды средняя величина рассчитывается независимо от того, имеются в ряду наблюдений только 30-дневные величины или с сокращенным периодом - 25-23-дневные. Средняя многолетняя величина минимального стока считается достаточно надежной, если ее средняя квадратическая ошибка σ n , определяемая по формуле , составляет не более ±15%. Если значение σ n превышает допустимую величину, необходимо удлинить ряд наблюдений методом аналогии. При выборе реки-аналога используются гидрогеологические описания и карты изучаемого района, а также карты районов для определения минимального стока на малых реках. При отсутствии аналога расчет производится по методу определения минимального стока на реках с отсутствием гидрометрических наблюдений.

Наиболее обоснованными являются карты Л. Н. Попова (рис 4.1 и 4.2), составленные им для среднемесячных минимальных летних и зимних модулей стока. Картами можно пользоваться при предварительных расчетах для площадей бассейнов более 2000 км 2 . Средняя ошибка при определении минимального стока, по мнению автора, равна ±12,0-14%. При сложных геологических условиях эта ошибка может оказаться значительно большей.

При достаточном ряде наблюдений можно составить кривые обеспеченности. Для пересыхающих рек М. Э. Шевелев рекомендует принимать C s min =0 (для рек южной полосы и рек малых бассейнов), а для бассейнов, покрытых растительностью, C s min = =2 C υ min . Для пересыхающих рек рекомендуется принимать C s min от 2C υ min до ЗC υ min . В зависимости от величины C υ годового стока C s min принимают от 1,5 C v до 2 C v .

При недостаточном ряде наблюдений производят удлинение этого ряда по реке-аналогу. При кратковременных наблюдениях (один -два года) в правильности выбора аналога убеждаются определением в хронологическом порядке отношения расходов грунтового питания Q a реки-аналога и расходов Q рассматриваемой реки:

(4.1)

Если в течение нескольких месяцев эти отношения постоянны или близки между собой, то условия грунтового питания обеих рек считают одинаковыми.

.

Рис. 4.1. Изолинии среднемесячных минимальных модулей стока за летний период, л/сек·см ² (по Л. Н. Попову)

Тогда при определении минимумов расчетной обеспеченности поступают следующим образом:

1) для тех месяцев, у которых определялись указанные коэффициенты К, определяют средний из среднемесячных для расчетного створа расход Q p и средний расход Q a реки-аналога;

вычисляют по Q cp , C v и C s минимальные месячные расходы расчетной обеспеченности реки-аналога, например, Q 95% и Q 97% ;

берут отношения

и
(4.2)

Расчетные минимальные месячные расходы в рассматриваемом створе определяют при помощи полученных величин Qp и коэффи­циентов С 95% и C 97% :

(4.3)

(4.4)

Рис. 4.2. Изолинии среднемесячных минимальных модулей стока за зимний период, л/сек·км 2 (по Л. Н. Попову)

Если по расчетному створу имеется два-три года наблюдений над минимальным стоком, то указанным способом определяют Q 95% и Q 97% для каждого года в отдельности и в качестве расчетного для каждой обеспеченности принимают средний из расходов, установленных за эти годы.

Минимальные расходы воды расчетной обеспеченности определяются методом, аналогичным определению средних годовых расходов. Построение кривых обеспеченности производится отдельно для зимнего и летне-осеннего периодов. Если в составе ряда минимальных расходов воды имеются нулевые значения вследствие пересыхания или промерзания реки, величина C v определяется графо-аналитическим способом по эмпирической кривой обеспеченности.

Пример 4.1. Определить минимальные средние месячные расходы воды на р. Печа у д. Падун (Кольский полуостров) в зимний и летне-осенний сезоны, обеспеченные на 90%. Сведения о стоке исследуемой реки имеются с 1933 по 1965 г. Анализ водного режима реки показывает, что в зимний сезон меженный период является продолжительным и устойчивым, в то время как в летне-осенний сезон он довольно часто нарушается дождевыми паводками, являясь прерывистым или коротким. Поэтому в зимний сезон используется величина минимального расхода воды, среднего за календарный месяц, а в летне-осенний сезон в многоводные годы производится сдвижка по времени и, вместо календарного среднего месячного, используется средний расход воды за 30 суток с наименьшим стоком. Результаты произведенной выборкиминимальных средних месячных (30-дневных) расходов воды за зимний и летне-осенний сезоны приведены в таблица 4.1.

Таблица 4.1

Минимальные средние месячные (30-дневные) расходы воды р. Печау д. Падун

* Расход воды, определенный со сдвижкой по времени, т. е. за период наименьшего стока продолжительностью 30–23 дня.

Исходя из данных этой таблицы, для зимнего сезона получаем следующие параметры, необходимые для построения кривой обеспеченности: Q=3,45 м³/сек, Cv=0,23 при σ n =4,8%. Эмпирическим точкам соответствует теоретическая кривая при Cs = 2Cv. Тогда искомая величина Q 90% будет равна 2,4 м 3 /сек.

В летне-осенний сезон величина среднего многолетнего минимального 30-дневного расхода воды составляет 13,3 м 3 /сек, что на 14% меньше величины, определенной по календарным месяцам без сдвижки по времени. Значения других параметров следующие: Сv = 0,41; σ n =7,1%, т.е. в пределах допустимой ошибки. Эмпирической кривой, построенной на клетчатке вероятности, наиболее соответствует теоретическая биномиальная кривая при Сs = 2Сv. Искомая величина минимального 30-дневного расхода воды обеспеченностью 90% составляет 6,94 м 3 /сек.

Пример 4.2.

Определить минимальные средние месячные расходы воды в зимний и летне-осенний сезоны, обеспеченные на 5, 15, 25, 75, 90, 99 %. Сведения о стоке исследуемой реки имеются с 1963 по 1995 г. Результаты произведенной выборки минимальных средних месячных (30-дневных) расходов воды за зимний и летне-осенний сезоны приведены в таблица 4.2.

Таблица 4.2

Минимальные средние месячные (30-дневные) расходы воды реки