3. Принципы планирования системного водораспределения.

Различные отрасли экономики предъявляют к гидротехническим сооружениям соответствующие требования: ороше­ние - гарантированную подачу воды в магистральный канал в соответствии с графиком водопотребления и удовлетворительную защиту каналов от наносов; водоснабжение — обеспечение га­рантированного водозабора для питьевых и промышленных нужд, гидроэнергетика - выработку запланированного количе­ства электроэнергии, водные пути - поддержание расчетных уровней и глубин на фарватере водных трасс, рыбное хозяйст­во - создание привлекающих скоростей для прохода рыб к ры­бопропускным сооружениям.

Зачастую требования одних отраслей противоречат требова­ниям других, поэтому оптимизация водораспределения между хозяйствующими субъектами является основной задачей эксплуатационных управлений при создании совершенных систем.

Эксплуатация объектов, это главным образом, планомерный производственный процесс, который находится под воздействием внешних и внутрисистемных факторов, среди которых работа в постоянном контакте с движущейся или покоящейся водой, что предопределяет механическое, физико-механическое и биологическое воздействие воды на гидросооружения, изменяющиеся расходы в потоке из-за трансформирующихся погодных и хозяйственных условий. Особенность эксплуатации сетевых сооружений в таких условиях заключается в нормированном водораспределение на водопроводящей сети согласно графикам водопользования, своевременном отводе воды на осушительной и сбросной сети, подаче воды на осушительно-увлажнительных системах согласно оптимизированного расчета.

Основные положения планового водопользования на водохозяйственных системах следующие:

• вода и гидротехнические сооружения на системах — всена­родное достояние. При водопользовании надо приумножать вод­ные богатства — рационально использовать водные ресурсы, улуч­шать системы, повышать плодородие почв;

• необходимо проектировать и строить совершенные системы, обе­спечивающие экономное использование водных ресурсов и устра­нение отрицательных последствий от неправильного водопользова­ния, в эксплуатацию вводить завершенные системы, не допускать применения временных сооружений, ухудшающих мелиоративное состояние земель;

• водопользование на системах проводят по плану, по лимитам, по правилам, под контролем Государственной службы — водных инспекций и управлений эксплуатации систем (УОС). Вода ис­пользуется по плану (по расчету). Каждое хозяйство (водополь­зователь) составляет план водопользования, который утверж­дается. Необходимо обеспечить учет воды, забираемой и возвра­щаемой в источник;

• ведется государственный учет водных ресурсов (водный ка­дастр). Составляют водохозяйственные схемы и водоземельные балансы для научного обоснования перераспределения стока воды и перебросок стока в маловодные районы;

• пользование водой бесплатное. На межхозяйственных системах вводят хозрасчет для оплаты затрат на эксплуатацию;

• недопустимы самовольный забор воды из источника и загряз­нение воды, самовольное изменение расходов волы при заборе и сбросах поды, нарушение прав на воду соседних водопользовате­лей, повышение уровней грунтовых вод, заболачивание и засоление земель, нарушение водоохранного режима на водосборах, по­вреждение систем. При несоблюдении правил водопользования применяют административные, материальные и моральные меры воздействия..

Таким образом, основная задача организации эксплуатации водохозяйственных, и прежде всего гидромелиоративных, систем заключается в следующем:

• выясняют природные условия в зоне системы за 25 лет, опре­деляют характерные годы по водоносности и засушливости — 95, 75,50, 25 и 5 %-ной обеспеченности. По материалам метеостанций, опорных гидрометрических постов Управления гидрометеорологической службы собирают данные по осадкам, температуре воздуха, испаряемости, расходам реки, уровням грунтовых вод. По этим данным выясняют, какие условия могут быть в зоне системы и что ожидается на ней;

• определяют возможности системы: режимы подачи расходов и сбросов воды, изменение уровней грунтовых вод. Из проектов строительства системы подбирают данные о системе — планы, почвенные и гидрогеологические карты, разрезы, карты бассейнов малых речек, исполнительные чертежи, паспорта и др.;

• организуют производственные исследования для получения данных о работе системы и выявления резервов системы в харак­терные годы, оснащают системы всем необходимым для эксплуа­тации — постами учета воды, скважинами, контрольными попе­речниками, реперами, опытными участками для оценки надеж­ности действия звеньев системы и др. По данным исследований уточняют возможности системы и допуски при регулировании рас­ходов воды на основе производственных исследований составляют перспек­тивный план развития системы, определяют возможности исполь­зования резервов системы;

• на основе производственных исследований уточняют технологи­ческие графики эксплуатационных работ, подбирают машины для эксплуатационных работ, уточняют размещение эксплуатацион­ного оснащения и штата для планового водопользования и регули­рования водного режима на осушаемых землях.

Особо важную роль планирование и прогнозирование имеет для при­нятия решений о развитии водного хозяйства и мелиорации земель, ре­конструкции мелиоративных систем, обводнения пастбищ, реализации мероприятий по борьбе с водной эрозией земель, охране водных источ­ников и других водохозяйственных мероприятий. Последствия от приня­тых волевым решением недостаточно обоснованных мероприятий, как показал ход развития отрасли, может не только не обеспечить ожидаемый экономический эффект от капитальных вложений, но и принести сущест­венный экономический ущерб хозяйствам и экологический ущерб окру­жающей природной среде.

Планирование водопользования проводят, исходя из строго регламентированных условий по возможности забора воды из источника водных ресурсов и состояния природно-климатических факторов, которые характеризуются обеспеченностью годового стока и осадков.

В зависимости от этих величин принципы планирования водопользования, например для оросительной системы, формируются по двум вариан­там: первый - бездефицитный, когда объем стока и количество осадков полностью удовлетворяют потребность растений в воде; второй - при дефиците стока и осадков. В первом варианте планирования оптимальная эффективность плана вы­держивается ввиду полной обеспеченности необходимыми ре­сурсами для достижения биологически оптимального уровня; на втором следует так перераспределить ограниченный ресурс, чтобы оптимизационный критерий приобрел максимальное зна­чение. Эту проблему можно решить, используя аппарат сис­темного анализа.

Бездефицитный принцип планирования заключается в опре­делении оптимальной биологической потребности в воде сель­скохозяйственных культур путем установления закономерностей изменения продуктивных влагозапасов в корнеобитаемом слое почвы во времени. При планировании ис­ходят из положения о том, что оптимальные влагозапасы для корнеобитаемого слоя почвы известны по каждой сельскохо­зяйственной культуре и задача сводится к расчету сроков и норм полива для поддержания оптимального значения пара­метра. Проведение расчетов начинается с составления уравнения водного баланса для единичной площади поля и единичной глубины почвенного слоя, в дальнейшем эти данные распространяются на все поля и для любых глубин почвенного слоя. Предполагают, что начальные влагозапасы известны. Задавшись ходом изменения во времени осадков, температур, дефицитов влажности воздуха, устанав­ливают режим подачи воды на поля для поддержания опти­мальных влагозапасов с использованием соответствующего рекуррентного правила. В результате расчетов получают идеализированный план подачи воды на поля единичной площади, занятой одной культурой, и для одной реализации природно-климатических факторов. Это правило можно использовать как для текущего, так и оперативного планирования.

Для построения реального плана полива для каждой сель­скохозяйственной культуры устанавливают пределы изменения оптимальных влагозапасов от значения наименьшей влагоемкости до предполивного порога (0,7...0,8)НВ. Используя уравнение водного баланса, вычисляют нормы и сроки поливов в границах заданных пределов.

Планирование водопользования при наличии дефицита ороси­тельной воды неизбежно сталкивается с проблемой выбора политики распределения воды при условии минимального ущерба хозяйству. При этом необходимо решить сложную оптимизационную задачу, относящуюся к классу нелинейных стохастичес­ких. Принципиальная сложность в решении этой задачи - отсут­ствие четких, научно обоснованных взаимосвязей урожайности сельскохозяйственных культур с параметрами внешней среды для каждой климатической зоны.

Общие закономерности в решении задач планирования при дефиците воды аналогичны задачам при бездефицитном принци­пе с той лишь разницей, что требуется оперативное согласование лимита забора и объема распределения.

Оперативный план строят по аналогичной методике текущего планирования, но с учетом фактических значений параметров уравнения водного баланса за предшествующий интервал време­ни и прогнозируемых с определенным шагом в течение вегета­ционного периода.

Системный план водораспределения состоит из следующих разделов:

• ведомости расчетных расходов (уровней) источника;

• водопользования и возможных расходов в голове системы;

• плана забора воды в систему;

• плана распределения воды по системе;

• плана эксплуатационных мероприятий.

Составляют его на каж­дый календарный год специалисты управлений водохозяйственных систем на основе утвержденных внутрихозяйственных планов и водопользования, и он служит документом, на основании которого осуществляют забор воды из источника орошения и распределяют ее между хозяйствами.

План водораспределения утверждаются заблаговременно соответствующими уполномоченными органами: системам краевого и областного значений - управления соответствующих администраций регионов; межобластным и межкраевым системам -соответствующие высшие админи­стративные органы.

Планирование водораспределения заключается:

• в установлении потребности в воде отдельными хозяйствами (водопользователями) для каждого водовыдела и в целом по системе;

• в согласовании водопотребления по системе с режимом водного источника;

• в определении головных расходов магистральных и хозяйственных каналов;

• в разработке мероприятий по по­вышению КПД каналов, рациональному использованию воды, поддержанию нормального мелиоративного состояния сельскохозяйственных земель.

Для составления плана водораспределения необходимы следующие материалы:

• план и подробная схема системы в масштабе 1:25 000 или 1:50000, на которой должны быть указаны все магистральные, хозяйственные и распределительные каналы до точек выдела воды в хозяйства с их технической характеристикой, границы хозяйства, все узлы распределения и узлы командования, границы эксплуатационных участков, створы балансовой гидрометрии и мелиоративной службы, дороги, связи;

• внутрихозяйственные планы водопользования;

• план и схемы системы с почвенно-мелиоративными характеристиками (почвы, глубина залегания грунтовых вод, рельефные местности);

• декадные расходы (уровни воды) в источнике забора воды в систему;

• сведения о фактических потерях воды в магистральных каналах, распределительной сети, привязанные к отдельным узлам системы;

• лимиты водозабора системы из водного источника и подачи хозяйствам для характерных лет по стоку реки;

• расходы и уровни воды в источнике орошения в створе головного сооружения не менее чем за 10 последних лет, а также для текущего гидрологического года;

• расчеты по водопользованию в хозяйствах и системе за последние пять лет.

Системный план водораспределения разрабатывают на основе внутрихозяйственных планов водопользования, т. е. тех фактических расходов и объемов воды, которые необходимо подать в определенные сроки. План водопользования также является исходным документом для выделения соответствующих лимитов водозабора из источника потребителям уполномоченными от лица Государства региональными организациям.

После оформления заявок и соответствующих планов водораспределения начинается ежедневная работа по разделу выделенных водных ресурсов между участниками ВХК, то есть происходит реализация планового водопользования и регулирование режима водоподачи.