8.7. Расчеты регулирования

ПО ХРОНОЛОГИЧЕСКОМУ РЯДУ ВЕЛИЧИН СТОКА

Расчеты регулирования стока по календарным рядам гидроме­теорологических данных для любого вида регулирования могут быть выполнены в графической или табличной форме. Оба способа основаны на сопоставлении гидрографов притока и потребления за рассматриваемый период, которые разделяются на элементарные отрезки времени различной продолжительности в зависимости от вида регулирования стока и необходимой точности вычислений.

Последовательное сопоставление расчетного стока и плановой отдачи по гидрографам позволяет выделить периоды превышения естественного стока над отдачей (избыток стока) и периоды пре­вышения отдачи над стоком (дефицитом стока), при этом потери воды не учитываются. В зависимости от величины, последователь­ности и соотношения избытков и дефицитов стока различают сле­дующие режимы работы водохранилища: однотактный, двухтактный и многотактный (рис. 8.8) [3]. На приведенных гидрографах (случай сезонного регулирования стока) показано соотношение балансовых разностей ±(W_P% — U)_t различных знаков: положительных при из­бытках стока и отрицательных при дефицитах стока за рассматри­ваемый период времени, в данном случае за водохозяйственный год, который начинается с самого многоводного (половодного или па-водочного) сезона.

При наличии за расчетный период, например за водохозяйствен­ный год, одной группы избытков V_sur и одной группы дефицитов Vdef стока (рис. 8.8, а) режим работы водохранилища однотактный: водохранилище наполняется и срабатывается по одному разу за рассматриваемый период времени. В этом случае, если объем из-

244

Рис. 8 8 Совмещенные гидрографы притока и отдачи из во­дохранилищ

бытков Vsur превышает объем дефицитов Vdef, необходимый полез­ный объем водохранилища равен объему дефицитов:

(8.16)

тогда полный объем водохранилища

Водохранилище должно быть наполнено до отметки NPL к мо­менту времени, соответствующему началу дефицита, а в конце де­фицита полезный объем будет исчерпан и в водохранилище оста­нется только мертвый объем vdzl, не подлежащий сработке.

При более сложных гидрографах притока, например наличии летне-осенних паводков в случае сезонного регулирования, в тече­ние расчетного периода могут быть выражены две (или более) группы избытков и недостатков стока. Такие схемы соответствуют

245

двухтактной или многотактной работе водохранилища. При этом возможны различные варианты соотношения избытков и дефици­тов стока.

В том случае, когда каждый из избытков стока превышает сле­дующий за ним дефицит и расчетный период делится на два (и бо­лее) не зависящих друг от друга цикла, имеет место двухтактная (многотактная) работа водохранилища с независимым циклом (рис. 8.8, б). Тогда полезный объем водохранилища приравнивается к большему дефициту:

(8.17)

Водохранилище должно быть наполнено до отметки NPL к на­чалу наступления наибольшего дефицита, а к концу этого дефицита сработано до vdzl-

Если второй дефицит больше предшествующего ему избытка (рис. 8.8, в), го недостающий объем должен быть запасен из пер­вого наибольшего избытка. Это условие соответствует двухтактной работе водохранилища с зависимым циклом. При таком соотноше­нии полезный объем водохранилища

(8.18)

Водохранилище наполняется до отметки NPL к началу первого дефицита, частично срабатывается в конце первого дефицита до некоторого уровня, а затем срабатывается до V_DZL к концу второго дефицита.

Если объем первого избытка больше первого дефицита, второй избыток превышает предшествующий ему дефицит, но меньше по­следующего дефицита, то имеет место двухтактная работа водо­хранилища с промежуточно-зависимым циклом (рис. 8.8, г). В этом случае полезный объем водохранилища равен максимальному де-

фициту: V_use=maX V'dei-

Водохранилище наполняется до отметки NPL к началу наиболь­шего дефицита, а к концу его срабатывается до vdzl- В случае многотактного режима работы водохранилища расчеты полезного объема выполняют аналогично изложенному.

При расчетах регулирования стока различают прямую и обрат­ную задачи. Определение полезного объема по заданной величине потребления, т. е. зарегулированного расхода, или отдачи, и режи­му работы водохранилища в зависимости от заданных условий ре­гулирования считают прямой задачей. При этом требования водо­пользователей на воду удовлетворяются полностью. Обратной за­дачей расчетов регулирования стока считают определение отдачи из водохранилища по его заданному объему и режиму работы. Как в прямой, так и обратной задачах обеспеченность отдачи принима­ется равной обеспеченности стока.

При решении прямой задачи применяют два варианта регулиро­вания в соответствии с порядком наполнения водохранилища и сбросов излишков воды, определяемым правилами регулирования.

246

Первый вариант относится к случаю, когда водохранилище еже­годно наполняется до уровня NPL и только после этого произво­дится сброс излишков воды через водосбросные сооружения. По второму варианту излишки воды сбрасываются в начале периода регулирования при наинизшем возможном уровне H_DZL, а затем водохранилище наполняют до отметки NPL, при этом объем сбро­сов определяют по данным службы прогнозов стока.

Для первого варианта характерны сравнительно быстрое запол­нение водохранилища и более продолжительный период поддержа­ния в водохранилище высоких уровней, что обусловливает повы­шенную выработку электроэнергии при наличии ГЭС. Но под­держание высоких уровней сопровождается отрицательными явлениями: удлинением периода затопления и подтопления тер­ритории, увеличением потерь на испарение, фильтрацию и т. д.

Второй вариант является менее надежным в отношении запол­нения водохранилища до N PL в сравнении с первым и предъявляет особые требования к вопросам прогнозирования половодного стока; при этом варианте исключаются недостатки первого. Второй вари­ант предпочтительнее для рек, воды которых характеризуются боль­шим содержанием наносов, так как наиболее мутные (половодные или паводочные) воды будут сброшены из водохранилища и срок заиления водохранилища будет более продолжительным. Недостат­ком этого варианта является необходимость строительства донных водосбросных сооружений значительных размеров, способных про­пустить в нижний бьеф большие расходы без значительного подъ­ема (против отметки DZL) уровня воды в водохранилище.