7.7. Водохозяйственные балансы

С ростом населения и развитием народного хозяйства в целом и его отдельных отраслей потребность в воде неуклонно возраста­ет, и в настоящее время стоит задача удовлетворить как можно полнее запросы многочисленных участников водохозяйственных комплексов. В современных условиях эта задача может быть ус­пешно решена путем планирования недопотребления водных ресур­сов для каждого региона, области, реки с учетом предотвращения их истощения и дальнейшего загрязнения. Источники водных ре­сурсов и участники водохозяйственных комплексов образуют еди­ную водохозяйственную систему, которая в первом приближении определяется как целостное межотраслевое технолого-пространст-венное образование, состоящее из множества элементов, связанных единством предмета — водой, обеспечивающее рациональные усло­вия, предназначенные для воспроизводства, подготовки, использо­вания и применения воды с целью удовлетворения хозяйственных, социально-биологических, эстетических нужд общества и сохране­ния природных ресурсов, в том числе и водных.

Водохозяйственная система состоит из двух подсистем: обеспе­чивающей, которая обеспечивает водопотребление, охрану водных ресурсов от истощения и загрязнения и защиту от вредных воздей­ствий воды, и потребляющей, состоящей из отраслевых водопотре-бителей. Структура водохозяйственной системы предопределяет за­дачу, которая должна быть решена при составлении водохозяйст-

218

венных балансов: определить возможность удовлетворения запро­сов водопотребителей при определенных гидрологических условиях в пределах того или иного района и в случае необходимости ука­зать пути решения этой задачи. Следовательно, водохозяйственный баланс — это сопоставление водных ресурсов с потребностью в во­де. Водохозяйственные балансы являются основой планирования мероприятий по использованию и охране водных ресурсов, а также основой планирования водопотребителей.

Для этого необходимо определить запасы водных ресурсов дан­ного региона и их качество, установить число и характер водопо­требителей, их запросы в количественном и качественном отноше­нии, оценить объемы воды, которые могут быть представлены водо-потребителям в естественных условиях и при регулировании стока, определить объем воды в речной системе района, который может быть использован за его пределами, установить необходимость и объем переброски стока из других районов. Во избежание непра­вильной оценки соотношения между водными ресурсами и водо-потреблением водохозяйственные балансы следует сопоставлять по ряду створов в местах крупных водозаборов или сбросов воды, а также на границе экономических районов.

При составлении водохозяйственных балансов необходимо за­даться определенной водностью источников в многолетнем разрезе, что оценивается расчетной обеспеченностью р. Под этим понимает­ся вероятное число лет в процентах от общего числа в пределах всего расчетного периода, когда гарантированные водоотдачи бу­дут полностью обеспечены. Определение расчетной обеспеченности является ответственной и сложной задачей, при решении которой необходимо оценить ущербы различных предприятий по отраслям народного хозяйства при разных уровнях сокращения подачи воды (см. гл. 8).

При составлении водохозяйственных балансов рассматривают его приходные и расходные составляющие. Приходная часть водо­хозяйственного баланса (или водные ресурсы рассматриваемого района) представляется в виде суммы составляющих: поверхност­ного и подземного стока, формирующегося в пределах рассматри­ваемого района, W[t', естественного поверхностного и подземного стока из соседних районов и поступления возвратных вод с выше­лежащих территорий Wret, т. е. вод, поступающих в источник из ка­нализационных (после очистки) и дренажных устройств, а также путем фильтрации; объемов воды, перебрасываемых из других рай­онов, W_tr. К расходным составляющим относятся количество воды, отводимое из источника, или общий объем воды, потребляемый раз­личными водопотребителями (полное водопотребление), Wdem', сток воды в реке, определяемый объемом специальных попусков из водо­хранилища, т. е. регулируемой отдачи воды из верхнего бьефа в нижний для обеспечения необходимых расхода и уровня воды в ре­ке ниже водохранилища, W_Sa_n', санитарные попуски, осуществляе­мые с целью сохранения экологического равновесия территории,

219

прилегающей к нижнему бьефу, и полного обеспечения потребно­стей в воде населения и предприяпш, расположенных на реке ниже гидроузла; природоохранные попуски для обеспечения разбавления и доведения до допустимых кондиций загрязнений, поступающих в реку, и сохранения естественной жизни реки (предотвращения про­мерзания реки зимой, обеспечения в период открытого русла ско­ростей течения не меньше 0,2. ..0,3 м/с и т. п.); энергетические по­пуски для выработки запланированного количества электроэнергии на ГЭС; транспортные попуски для обеспечения судоходных глубин на участках рек, используемых в качестве транспортных магист­ралей; рыбохозяйственные попуски для обводнения нерестилищ, хода производителей на нерест, скатывания молоди и нагула взрос­лых рыб; комплексный попуск по реке, продолжительность, расход и время года, которого определяется требованиями указанных водо-потребителей; требуемый минимальный объем стока реки, который должен поддерживаться в маловодный год, W_mm\ потери воды на испарение, а также утилизация воды в процессе производства, т. е. воды, вошедшей в состав промышленной и сельскохозяйственной продукции (безвозвратное водопотребление), W_los.

Планируя использование водных ресурсов какого-либо района, следует учесть регулирование стока водохранилищами, располо­женными в этом районе, что дает дополнительный объем воды ±AW_reg- (см. гл. 8). Уравнение водохозяйственного баланса имеет вид

(7.1)

В уравнении (7.1) следует принимать A.W_reg при сработке водохра­нилища и — &W_reg при его наполнении.

Результирующая часть водохозяйственного баланса положи­тельная ( + AW); это говорит о том, что дефицита воды нет. В про­тивном случае ( — AW⁷) налицо дефицит водных ресурсов, в связи с чем следует принимать соответствующие меры: уменьшать водопо­требление различными водопотребителями, например, путем пере­хода промышленных предприятий на оборотное водоснабжение; за­менять гидроэлектростанции тепловыми и гидроаккумулирующими станциями; использовать вместо водного транспорта сухопутный и т. д.

При незначительном превышении годового стока над потребле­нием рассматривают изменение водохозяйственного баланса по ме­сяцам, иногда и по декадам, с тем чтобы определить мероприятия, необходимые для обеспечения водопотребления, предотвратить ис­тощение и загрязнение источника.

При реальном проектировании составляющие водохозяйствен­ных балансов берутся нарастающим итогом с верховья до устья, при этом, переходя от створа к створу, следует брать суммарный сток и суммарное потребление.

Колебания стока в многолетнем, годовом разрезах и сезонная неравномерность заставляют составлять водохозяйственные балан-

220

сы для ряда расчетных периодов. Если потребители имеют различ­ные расчетные обеспеченности, то расчет выполняется в несколь­ких вариантах для каждой обеспеченности, т. е. каждый раз при­нимается год соответствующей обеспеченности. При этом если рас­чет выполнялся для года с обеспеченностью р₀, то потребители с обеспеченностью р<ро будут удовлетворяться по урезанным нор­мам или иметь перебои в снабжении водой. При этом могут воз­никнуть различные ситуации: избыток воды достаточен для удов­летворения водопользователей по всем месяцам всех расчетных лет; в этом случае мероприятий по регулированию стока не требуется; по месяцам наблюдаются перебои или не хватает воды для водо­пользователей, но по средним расходам расчетных лет баланс увя­зывается— требуется сезонное регулирование; баланс увязы­вается только для среднего по водности года, степень использо­вания стока среднего года не более 0,85...0,90; в этом случае тре­буется либо многолетнее регулирование, либо переброска стока из других бассейнов — принимается наиболее оптимальный вариант.

В соответствии с планами развития народного хозяйства может быть жестко задано водопотребление и по составу и по размещению водопотребителей и водопользователей по источникам или по ка­ким-либо соображениям размещение водопотребителей может быть задано примерно и их местоположение относительно источников питания может быть изменено в направлении более легкого реше­ния задачи водоснабжения.

В первом случае при составлении перспективных водных балан­сов (текущее распределение воды и размещение конкретп>н водо­пользователей) при дефиците воды вводятся ограничения для ме­нее ответственных отраслей хозяйства (приоритетный подход). При составлении перспективных водохозяйственных балансов (крупные водохозяйственные мероприятия в бассейне, решение вопросов тех­нической политики в области водного хозяйства, общие принципы размещения водоемких потребителей по бассейну реки в республи­ке, стране) при дефиците воды намечаются мероприятия по регули­рованию стока или его переброске из многоводных бассейнов. Во втором случае ( потребители закрепляются не жестко) при составле­нии оперативных балансов при дефиците воды рассматривается возможность размещения потребителей в бассейнах рек. При со­ставлении перспективных балансов, когда решается задача опти­мального размещения производительных сил, рассматривается ряд вариантов размещения и выбирается оптимальный.