理论教育 雨水集蓄利用工程蓄水容积计算方法

雨水集蓄利用工程蓄水容积计算方法

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:雨水集蓄利用工程蓄水设施容积计算时段可采用月或旬。为确保满足设计保证率要求,具体计算时可以选择2~3个符合条件的典型年分别进行计算,选用其中较大的蓄水容积作为设计容积。3)蓄水容积计算:为确定满足设计保证率条件下的蓄水容积,可以假设蓄水容积,计算该蓄水容积情况下,长系列降水过程能够保证供水的年份数并求得相应的供水保证率,绘制蓄水容积与保证率曲线,从两者的关系曲线上选取满足设计供水保证率的蓄水容积。

雨水集蓄利用工程蓄水容积计算方法

雨水集蓄利用工程蓄水容积确定是雨水集蓄利用工程规划十分重要的一个环节,按照技术可行、经济合理的原则,结合多年试验研究与工程实践经验,可以采用容积系数法、模拟计算法(典型年法和长系列法)分别计算确定。

(一)容积系数法

雨水集蓄利用工程蓄水设施容积可按式(3-17)进行计算:

式中 V——雨水集蓄利用工程蓄水容积,m3

W——雨水集蓄利用工程全年供水量,m3

α——蓄水工程蒸发、渗漏损失系数,可取0.05~0.1;

K——容积系数。容积系数可按表3-6的规定取值。

表3-6 雨水集蓄利用工程蓄水容积系数表

(二)模拟计算方法

1.基本方程

(1)来水量及其过程线。模拟计算原理与水库设计中的调节计算相同,不同的是在雨水集蓄利用情况下,即来水是由降雨形成的。因此,必须根据降雨资料和集流面情况计算入流量,而由于集雨效率与次降雨量和降雨强度有关,因此雨水集蓄系统的入流量必须按次降雨量和雨强所对应的集流效率乘以降雨量计算得到,然后再把次降雨产生的径流量累计计入每个计算时段,据此得出全年的来水过程线。

雨水集蓄利用工程蓄水设施容积计算时段可采用月或旬。一般来讲,生活供水工程全年用水比较均匀,采用月作为计算时段即可保证容积计算的足够精度;而农业灌溉工程一般年内供水只有少数几次,宜用旬作为计算时段,否则有可能造成容积计算的较大偏差。

(2)供水过程线确定。供水过程线在时段上必须与需水过程线保持一致,且应根据设计供水对象的需水情况,按照计算时段确定供水在年内的分配情况,继而得出全年供水过程线。

(3)调节计算方程。依据雨水集蓄利用定义及调节计算原理,在某一个时段内,雨水集蓄利用工程蓄水容积应满足式(3-18):

式中 V i、V i+1——分别为ti、ti+1时刻需要的蓄水容积;

F lin——ti至t i+1时段内的来水量,也就是降雨形成的径流;(www.daowen.com)

W s——ti至t i+1时段内的供水量;

L i,i+1——ti至t i+1时段内蓄水设施的蒸发渗漏损失量。

如果在时段中初始蓄水量或来水量太小,不足以满足供水和损失量,则该时段内发生缺水。缺水情况下,调节计算方程满足式(3-19):

如果时段初始蓄水容积较大或时段内来水量较大,则时段末所需蓄水容积可能超过规划设施最大容积,则该时段将发生弃水。弃水情况下,调节计算方程满足式(3-20)所示的表达式:

2.模拟计算方法

总结农村雨水集蓄利用工程规划、设计技术,目前常用的模拟计算方法主要包括典型年法和长历时法两种。值得指出的是,两种方法都是在最小集流面面积的基础上进行。

(1)典型年法。

1)典型年选择:选择年降水量等于或接近设计保证率降水量的年份作为典型年。为确保满足设计保证率要求,具体计算时可以选择2~3个符合条件的典型年分别进行计算,选用其中较大的蓄水容积作为设计容积。对于农业灌溉工程设计,典型年也可以不按照年降水量来选择,而选择作物生育关键期降水量等于或接近设计保证率的年份作为典型年进行计算。

典型年确定后,对所选典型年各月或旬的降水量,应按照典型年与设计年降水量的倍比关系放大或缩小,确保使典型年降水量与设计年降水量保持一致。

2)计算时段确定:计算时段可采用旬或月。一般来说,生活供水工程全年用水比较均匀,采用月作为计算时段即可保证容积计算的足够精度,但雨水集蓄灌溉工程供水一年内只有2~3次,宜采用旬作为计算时段,否则可能造成计算结果的较大误差。

3)来水过程线确定:雨水集蓄利用系统的来水应根据集流面面积、单次雨量和雨强所确定的集雨效率逐场次进行计算,然后把相应的降水径流分别计入每个计算时段(月或旬),即可得出该面积条件下雨水集蓄利用工程的全年来水过程线。

4)需水过程线确定:根据用水对象的具体用水需求,分时段(月或旬)计算用水需求,即可得出需水过程线。

5)逐时段容积计算:逐时段进行蓄水容积计算时,起始时段应在供水关键期末,即蓄水设施蓄水量为零时。对于生活用水工程,一般在枯水期末;而对于灌溉工程,一般在5—6月的农作物需水关键期。

(2)长历时法。

1)收集整理长系列资料:长历时法一般要求水文系列不短于30年,对雨水集蓄系统应要求有30年的场次降雨资料。

2)来水过程线与需水过程线:计算依据长系列降水资料进行,具体计算与前述典型年计算方法相同。

3)蓄水容积计算:为确定满足设计保证率条件下的蓄水容积,可以假设蓄水容积,计算该蓄水容积情况下,长系列降水过程能够保证供水的年份数并求得相应的供水保证率,绘制蓄水容积与保证率曲线,从两者的关系曲线上选取满足设计供水保证率的蓄水容积。

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