8.5. Задачи водохозяйственных расчетов и расчетная обеспеченность отдачи

Комплекс расчетов по определению основных параметров во­дохранилища в соответствии с требованиями на воду и режима его работы называют водохозяйственными расчетами водохранилища. Эти расчеты включают в себя ряд достаточно сложных вопросов, что позволяет выделить их в самостоятельный раздел при техническом проектировании водохранилища или ком­плексного гидроузла. К наиболее важным задачам водохозяйст­венных расчетов относят тщательный анализ возможностей водо­тока для выявления водных ресурсов и их режима; определение основных гидрогеологических характеристик водотока в конкрет­ном створе и по участкам реки, намечаемым к использованию (гидрологические расчеты стока); установление объемов и режима водопотребления, согласующего противоречивые требования уча­стников водохозяйственного комплекса; определение основных па­раметров водохранилища и назначение нормативных подпорных уровней; выявление экономической эффективности регулирования стока; разработка правил эксплуатации водохранилища, обеспе­чивающих получение наибольшего водохозяйственного эффекта при рациональном использовании водных ресурсов, а также охра­ну водных ресурсов.

239

К задачам водохозяйственных расчетов следует также отнести характеристики сопутствующих явлений, вызываемых изменением естественного режима реки в результате гидротехнического строи­тельства: определение (расчет) потерь воды из водохранилища, заиление водоема, водный режим нижнего бьефа, ледовый режим, качество воды в условиях регулирования стока и т. д.

Водопотребители и водопользователи используют естественный речной сток, который, как известно, подвержен колебаниям. Со­оружение водохранилищ дает возможность сгладить эти колеба­ния тем полнее, чем больше объем водохранилища по отношению к объему годового стока в средний год. Тем не менее полностью исключить колебания стока не удается даже при достаточно боль­ших объемах водохранилищ. Зарегулированный сток отклоняется от необходимого режима, хотя и значительно реже, чем естествен­ный. Случаи таких отклонений отмечаются реже по мере увеличе­ния объемов водохранилища. Но увеличение параметров водохра­нилища (высоты и объема плотины, затопление земель)/вызывает соответственное возрастание стоимости гидротехнического строи­тельства. Стремление к полному выравниванию гДцовых объемов стока за многолетний период за счет увеличения размеров водо­хранилища экономически не оправдывается. Поэтому при проекти­ровании водохранилищ принимают некоторое оптимальное соотно­шение между надежностью водообеспечения различных потреби­телей и технико-экономическими показателями по всему комплексу мероприятий, связанных с созданием искусственного водоема. Все водохозяйственные установки* проектируют на опре­деленную заранее установленную степень надежности (гарантии их работы) по заданному режиму регулирования стока. Для оценки надежности работы установки с соблюдением гарантиро­ванного режима используют расчетную обеспеченность по числу бесперебойных лет, выраженную в процентах. Под обеспечен­ностью отдачи Рд.% по числу бесперебойных лет N_con понимают количество целых лет без перебоев (нарушений гарантированного режима) по сравнению с общим числом лет N за рассматриваемый многолетний период:

(8.13)

В практике водохозяйственных расчетов кроме обеспеченности отдачи по числу бесперебойных лет применяют также два других критерия обеспеченности: обеспеченность по объему отдачи и обеспеченность по времени.

За обеспеченность по объему отдачи или водопотребления при­нимают отношение годового объема воды Uf, доставленного по­требителю, к объему гарантированной отдачи U_pi:

(8.14)

* Водохозяйственная установка — совокупность сооружений на реке, служа­щих для удовлетворения потребности в воде (или гидроэнергии) различных от­раслей народного хозяйства.

240

За обеспеченность по времени P_a,t% принимают отношение об­щей длительности бесперебойных отрезков времени в течение рас­сматриваемого многолетнего периода Т_соп к общей его продолжи­тельности Т:

(8.15)

Последние два представления обеспеченности по своим значе­ниям больше обеспеченности по числу бесперебойных лет, так как при их определении учитывают отдачу и в годы, когда имеют ме­сто перебои, что является определенным преимуществом. Однако обеспеченность по числу бесперебойных лет отличается простотой и строго соответствует понятию обеспеченности. Поэтому в прак­тике водохозяйственных расчетов гарантийность водоэнергоотдачи оценивается обеспеченностью по числу бесперебойных лет Р_а,%, а два других понятия применяют как дополнительные характери­стики при окончательной технико-экономической оценке результа­тов регулирования стока.

Назначение норматива обеспеченности водопотребления долж­но обосновываться экономическими соображениями, для чего не­обходимо произвести сопоставление ущербов, вызываемых огра­ничениями в доставке потребителю воды, с затратами на меро­приятия для сокращения ограничений. Такое обоснование норма­тива обеспеченности встречает ряд затруднений, обусловленных неопределенностью факторов, которые следует учитывать при оценке народнохозяйственного ущерба, вызванного ограничением водоснабжения, а также особенностями водопотребления различ­ными отраслями народного хозяйства.

Например, экономический подход к выбору норматива обеспе­ченности для коммунального водоснабжения принципиально недо­пустим: ущерб при ограничении водоотдачи этому потребителю связан не с сокращением производства, а с неудобствами или ли­шениями, которые испытывает население.

В СССР нет общегосударственных норм по обеспеченности во-доэнергопотребления и водопользования вследствие трудности, а в ряде случаев и неприемлемости экономического обоснования рас­четной обеспеченности для установок, обслуживающих разные ка­тегории участников водохозяйственного комплекса. Нормативные значения обеспеченности устанавливают с учетом важности водо­хозяйственных мероприятий в местных конкретных условиях и на основе практических данных многолетнего опыта проектирования и эксплуатации установок.

Водопотребители и водопользователи по степени бесперебойно­сти в подаче воды делят на три категории: не допускающие пере­боев или ограничений подачи воды; не допускающие перерыва, но сравнительно безболезненно допускающие кратковременное сниже­ние подачи воды (определяемое технологией производства); допу­скающие кратковременный перерыв или ограничение водоподачи. К категории потребителей, требующих практически бесперебойного

241

водоснабжения, относят объекты специального назначения (обеспе­ченность до 99%), крупные промышленные центры и отдельные значительные предприятия, системы коммунального водоснабже­ния; расчетная обеспеченность для этой группы принимается 95... 97% и более. Ко второй категории относят большинство промыш­ленных предприятий; расчетная обеспеченность в этом случае 95%. К потребителям, допускающим более или менее частые отклонения от нормы, относят гидроэлектростанции, орошение сельскохозяйст­венных земель, рыбное хозяйство, водный транспорт и другие объ­екты. Расчетная обеспеченность при этом назначается в следующих границах: для ГЭС — 90 ...95%, для орошения — 75 ...95%, для рыбного хозяйства — 75 ...85% (в зависимости от рыбопромысло­вого значения реки — до 95%), для водного транспорта — 80 ... 90%. Установление расчетной обеспеченности отдачи для получения оптимальных параметров водохозяйственной установки и режима регулирования стока на основе технико-экономических расчетов и сопоставления вариантов является важной водохозяйственной за­дачей.