CC BY
13
УДК 504 455 504 058
МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЛЬЕФА ДНА ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ ОБЪЕКТА ЭНЕРГЕТИКИ С ПОМОЩЬЮ MAPINFO 9.5
PROFESSIONAL
М.Р. ФАХРУТДИНОВ Казанский государственный энергетический университет
Рассмотрены вопросы создания цифровой модели рельефа дна водоема-охладителя Заинской ГРЭС, с целью визуализации динамики изменения глубин и мощности наносов за период эксплуатации водного объекта. Проведены расчеты объемов и исследование пространственно-временного распределения донных отложений по акватории водного объекта.
Ключевые слова: водоем-охладитель, цифровая модель, донные отложения
В данной работе для создания цифровой модели рельефа дна водоема-охладителя Заинской ГРЭС использован программный комплекс Mapinfo 9.5 professional. Цифровая модель рельефа дна позволяет визуализировать динамику заиления водоема и пространственно-временного распределения донных отложений за период его эксплуатации. Результаты моделирования могут быть использованы в качестве исходных данных для гидродинамических расчетов и выбора створов для оценки достоверности модели.
Исходным материалом построения модели послужили батиметрические карты района исследования масштаба 1:25000, результаты расчета пространственно-временного распределения наносов р. Степной Зай и продуктов берегоразрушения по акватории водоема.
Создание цифровой модели состояло из следующих стадий [2]:
- сканирование батиметрических карт с разрешением 600 dpi и регистрация их в системе плоских прямоугольных координат;
- оцифровка изолиний глубин, береговых линий, сооружений;
- редактирование графических и атрибутивных данных (в том числе нанесение на карту расчетных данных);
- интерполяция полученных данных.
Для оценки стока наносов, поступающих в водоем-охладитель Заинской ГРЭС, в качестве опорного принят створ наблюдений Гидрометслужбы на р. Степной Зай у пгт Акташ, контролирующий поступление стока воды и наносов с водосбрной площади 2410 км2, что составляет более 80% от водосборной площади в створе плотины Заинского гидроузла (2920 км2). Для наносов характерен следующий средний гранулометрический состав: частицы размером более 0,5 мм -0,5%; 0,5-0,1 мм - 4%; 0,1-0,05 мм - 13,8%; 0,05-0,005 мм - 57,8%; мельче 0,005 -23,9 %. Среднегодовой объем наносов, привносимых р. Степной Зай, составляет 108 тыс. м3.
Оценка распределения наносов по акватории водохранилища основывалась на учете средних скоростей течения в водохранилище Кср и скорости выпадения
взвешенных в потоке частиц данной крупности Котл. Для этого водоем нами
© М.Р. Фахрутдинов
Проблемы энергетики, 2011, № 7-8
условно делился на 11 участков, отличающихся глубинами и скоростями стоковых течений (таблица). Зависимость между Кср и Котл можно выразить
следующим уравнением [1]:
V - u
Г У \
1 _ уср V
V отл У
где и - скорость осаждения наносов в текучей воде, м/с.
Гидравлические характеристики водохранилища по участкам
Таблица
Номер участка Средняя глубина на участке, м. Средняя скорость стокового течения, м/с
при тах расходе при min расходе
1 1,05 0,70 0,30
2 1,45 0,25 0,10
3 2,15 0,15 0,05
4 2,75 0,16 0,06
5 2,95 0,17 0,06
6 4,40 0,12 0,04
7 3,90 0,08 0,03
8 4,20 0,06 0,02
9 4,60 0,04 0,01
10 4,80 0,04 0,01
11 4,70 0,05 0,02
Зная скорость осаждения взвешенных частиц и среднюю скорость течения на каком-либо участке водохранилища, можно вычислить путь Ь, на протяжении которого выпадут наносы рассматриваемой крупности [1]:
= H
ср - л/ • у ср '
L - Уср ---V
Уо
отл
где Ь - длина участка, м, на котором выпадут наносы при скорости падения в текучей воде и м/с; * - время выпадения частиц данной фракции, с; Н - средняя глубина на участке, м.
Выполненные расчеты показали, что наносы мельче 0,01 мм начинают откладываться при скоростях течения менее 0,1 м/с, и их выпадение часто сопровождается явлением коагуляции. Учитывая это, практически полное осаждение таких наносов происходит в пределах обширного приплотинного плеса, где скорости течения составляет 0,01-0,08 м/с. Фракции 0,01-0,05 мм откладываются до 0,5-0,7 км выше береговых насосных станций. Фракции речных наносов крупнее 0,05 мм практически полностью откладываются в верховье водохранилища до 0,50,6 км выше выхода отводящего канала №1 Заинской ГРЭС. Наносы крупнее 0,01 мм, на долю которых приходится около 70 % от всех поступающих по реке наносов, откладываются в верховье водохранилища.
Проведенные расчеты позволяют сделать вывод, что 90% наносов, привносимых р. Степной Зай, откладывается в двух основных зонах: в верховье водохранилища (1-3 участок) и в пределах приплотинного плеса (11 участок). За период эксплуатации водоема-охладителя объем донных отложений в верховье водохранилища составил 2,5 млн. м3, в приплотинной части - 1,5 млн. м3.
© Проблемы энергетики, 2011, № 7-8
Summary
The problems of creating a digital model of Zainsk power plant cooling reservoir bottom topography are examined, in order to visualize the dynamics of changes in depth and power of sediments for the period of the water body operation. The calculations of the volumes and the study of the spatial and temporal distribution of sediments in the water areas are done.
Key words: cooling reservoir, digital model, sediments.
Литература
1. Горошков И.Ф. Гидрологические расчеты. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.
2. Коваленко В.В. Моделирование гидрологических процессов. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993.
Поступила в редакцию 29 марта 2011 г.
Фахрутдинов Марсель Ринатович - ассистент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование» (ИЭР) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 519-43-24. E-mail: fahrutdinov@list.ru.
© Проблемы энергетики, 2011, № 7-8
