Основными техническими характеристиками водохранилища являются кривая площади зеркала и кривая объемов водохранилища.
Кривая площади зеркала водохранилища графически выражает зависимость площади водной поверхности водохранилища от глубины воды в нем и. строится в такой последовательности.
На плане, получаемом при топографической съемке, планиметром или палеткой определяют величины площадей, ограниченных створом ГЭС и каждой горизонталью. Величины площадей в соответствующем масштабе откладывают на горизонтальной оси.
Рис. 74. Кривые площадей и объемов водохранилища.
На вертикальной оси откладывают отметки горизонталей и на график наносят точки, определяемые отметкой горизонтали и величиной площади, соответствующей данной отметке. Кривая 1, проведенная через полученные точки, и является кривой площади зеркала водохранилища (рис. 74).
Кривая объемов водохранилища выражает зависимость объемов от глубины наполнения водохранилища. Для ее построения вначале вычисляют величины частных объемов, заключенных между двумя плоскостями, взятыми на уровне двух смежных горизонталей.
Вычисление производится по формуле
(144)
или по более точной формуле
где F1 и F2 — площади зеркала на двух соседних горизонталях в м2, h — расстояние по высоте между рассматриваемыми горизонталями в метрах.
Суммируя последовательно частные объемы по слоям, находят объемы водохранилища, соответствующие отметкам каждой горизонтали. Вычисление объемов производят, начиная с нижнего слоя,
и представляют обычно в виде таблицы, по данным которой строят кривую объемов водохранилища.
На рис. 74 изображена кривая 2 объемов водохранилища, построенная по данным табл. 105.
Таблица 105
С помощью кривых площадей зеркала и объемов водохранилища решается ряд задач по расчету режимов регулирования стока: нахождение величины регулирующего объема при заданной глубине сработки водохранилища, определение предельного колебания уровней воды в водохранилище в зависимости от режима притока и водопотребления и т. п.
При топографической съемке небольших водохранилищ иногда ограничиваются разбивкой и съемкой поперечников, располагаемых через 100—200 м один от другого. На каждый поперечный профиль наносят естественный уровень воды в этом створе и проектный уровень воды в водохранилище. Площадь на поперечнике, ограниченная этими уровнями, будет выражать объем водохранилища на единицу его длины. Часть объема водохранилища между двумя соседними поперечниками можно вычислить как произведение полусуммы площадей этих поперечников на расстояние между ними. Суммированием частных объемов, заключенных между поперечниками на протяжении всего водохранилища, получают его объем.
Для построения объемной характеристики водохранилища на каждом поперечном профиле русла реки наносят, помимо указанных двух уровней, также промежуточные уровни, например, через 1 м и вычисляют частные объемы водохранилища по всем поперечникам, соответствующие промежуточным уровням от минимального до наивысшего.
По этим данным на график наносятся точки и строится кривая объемов водохранилища. Для приближенной оценки величины объема водохранилища при отсутствии материалов съемки и при форме
Для упрощения расчетов поверхность воды в водохранилище считают горизонтальной.
В водохранилище различают мертвый объем и -полезный объем; полный объем водохранилища равен сумме мертвого и полезного объемов. Мертвый объем — нижняя часть объема водохранилища, не используемая для регулирования стока. Уровень воды на наивысшей отметке мертвого объема носит название горизонта мертвого объема (ГМО). Верхняя часть объема водохранилища, используемая для регулирования стока, называется полезным объемом, рабочим объемом или сливной призмой.
Горизонт воды, соответствующий верхней границе полезного объема, называется нормальным подпорным горизонтом (НПГ), или рабочим горизонтом. Над НПГ устанавливается горизонт катастрофического паводка (ГКП), до которого временно допускается повышение уровня при пропуске максимального расчетного расхода в чрезвычайных условиях эксплуатации.
Резервная емкость — объем форсировки, заключающийся между отметками НПГ и ГКП, — используется для трансформации пика высоких половодий и паводков.
Отметка гребня плотины назначается выше ГКП на величину запаса, определяемого высотой ветровой волны.
