8.13. Регулирование стока

НА ПЕРЕМЕННОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ

В процессе эксплуатации режимы работы водохранилища всегда отличаются от расчетных и ни одно водохранилище не работает с постоянной «жестко заданной» отдачей. В многоводные годы и пе­риоды, когда образуются излишки воды, встает задача наиболее полного и рационального их использования в целях предотвраще­ния холостых сбросов. В крайне маловодные годы (за пределами расчетной обеспеченности) возникает необходимость в уменьшении глубины перебоев за счет увеличения их продолжительности и со­ответствующего ограничения водопотребления. Поэтому в эксплуа­тационных условиях переходят на переменную отдачу, назначая ее величину в зависимости от времени года и наличия запаса воды в водохранилище. Порядок использования водных ресурсов водохра­нилища определяют согласно специальным правилам управления его работой в виде диспетчерских графиков. Эти правила разра­батывают с учетом ожидаемого (с той или иной степенью вероят­ности) хода стока на основе данных о его режиме за прошедшие годы. Диспетчерские графики должны обеспечивать гарантирован­ную отдачу, выявлять избытки стока для использования их в целях повышения отдачи, смягчать перебои в крайне маловодных усло­виях, сокращать холостые сбросы и устранять переполнение водо­хранилища над отметками NPL и HWL.

Диспетчерские графики разрабатывают на основе анализа воз­можных режимов работы водохранилища в различных гидрологи­ческих условиях. На диспетчерском графике по оси ординат откла­дывают объемы водохранилища V или уровни воды в нем Я при соответствующем наполнении, а по оси абсцисс — время года. Ха-

270

рактерчыми линиями поле графика делят на три основные зоны: гарантированной отдачи, зону ограничения отдачи и зону избытков стока (рис. 8.21). К характерным линиям диспетчерского графика относятся противоперебойная, противосбросовая и линии ограни­чения (пониженной) отдачи.

Противоперебойная линия является верхней границей зоны га­рантированной отдачи и состоит из двух ветвей: ветви наполнения и ветви опорожнения. Ветвь наполнения обеспечивает создание к концу половодья запаса воды, необходимого для поддержания га­рантированной отдачи. Ветвь сра-ботки ограничивает чрезмернуюсра-ботку водохранилища в меженный период.

Рис. 82,1. Вид диспетчерского графика при сезонном регулирова­нии стока:

1 — зона повышенной отдачи; 2 — зона гарантированной отдачи; 3 — зона огра­ниченной отдачи

Противосбросовая линия пред­ставляет собой нижнюю границу зо­ны с отдачей, повышенной до макси­мального водопотребления установ­ки (во избежание сбросов). Она так­же состоит из двух ветвей: ветви на­полнения, предотвращающей чрез­мерно быстрое заполнение водохра­нилища, и ветви предполоводного опорожнения, обеспечивающей пред-половодную сработку полезного объ­ема водохранилища для аккумуля­ции высоких вод предстоящего по­ловодья.

Зона избытков стока размещает­ся между противоперебойной и про-тивосбросовой линиями. Зону из­бытков стока можно разделить линиями повышенной отдачи, рав­ной 120, 140 или 150% гарантированной отдачи, на подзоны, соот­ветствующие различным избыткам запаса воды сверх необходимо­го для обеспечения гарантированной отдачи.

Линии пониженной отдачи совпадают с нижней границей зоны гарантированной отдачи. Они разделяют перебойную зону соответ­ственно некоторым последовательно уменьшающимся величинам отдачи в процентах от гарантированной отдачи, например 90, 80, 70%. Линии пониженной отдачи предназначены для уменьшения глубины перебоев.

Зона полной производительности установки расположена выше противосбросовой линии. Нередко на диспетчерский график наносят противоаварийную линию, которая не должна допустить превыше­ния форсированного подпорного уровня.

Различие форм диспетчерских графиков определяется видом регулирования стока, характером его внутригодового распределе­ния, соотношением между гарантированной и избыточной отдачами. В ряде случаев учитывают сроки наступления раннего или позднего

271

половодья, его дружность или растянутость. Методика расчета и построения диспетчерских графиков изложена в работах С. Н. Криц-кого и М. Ф. Менкеля, П. А. Ляпичева, Я. Ф. Плешкова и др. Ос­нову методики составляют следующие приемы.

Все кривые строят навстречу ходу времени, при этом ветвь на­полнения противоперебойной и противосбросовой линий строят от отметки NPL до наинизшей диспетчерской точки, а ветви сработки тех же линий — от наинизшей точки до отметки NPL.

Год делят на сезоны, в течение которых происходят сработка и наполнение сезонного объема водохранилища. Сработкой охваты­вается вся межень //,«,, а в остальную часть года /л, _ю водохрани­лище заполняется. Общая длительность ti_iW + th,_w = ty. Жесткие да­ты деления года на сезоны постоянны для всех лет имеющегося ря­да гидрометрических наблюдений и назначаются с таким расчетом, чтобы фактическое половодье (или паводок) всех лет вмещалось в весенний сезон при любых сроках (ранних или поздних) начала половодья. Жесткое закрепление дат весеннего сезона определяет одновременно постоянные границы межени.

Статистической обработкой данных наблюдений по сезонным объемам стока (половодье, межень) для всех лет фактического ря­да определяются соответствующие параметры: средний сток поло­водья Wh,w и межени Wi, _w, коэффициенты изменчивости С„ и асим­метрии C_s.

Расчет и построение диспетчерского графика начинают с ветви сработки противоперебойной линии Из фактических рядов стока отбирают 5... 8 лет, сток которых за межень близок к расчетной величине ^t,_w,p%. Среднемесячные расходы межени отобранных лет приводят к заданной расчетной обеспеченности путем умноже­ния их на отношение Wi, _w, _Р% /W_{ti w} и сравнивают с расходом гаран­тированной отдачи Q_u,p% • Для каждого отобранного года начиная с момента окончания межени (опорожнения водохранилища) про­тив течения времени определяют ординаты ветви сработки до до­стижения наибольшего наполнения. Получают серию (5—8) линий. Верхняя огибающая кривых сработки определяет расчетные напол­нения водохранилища и принимается за ветвь сработки противопе­ребойной линии.

При сезонном регулировании стока водохранилище считается полностью опорожненным к концу межени. При многолетнем ре­гулировании объем водохранилища к концу межени У/, _w принима­ют равным разности его полного объема при NPL и объема стока половодья vh,w (обеспеченность которого равна обеспеченности от­дачи Р°/о) за вычетом отдачи в период половодья Uh, _w:

(8.48)

где Vdis — объем диспетчерской сработки.

Ветвь наполнения противоперебойной линии строят аналогич­ным образом начиная с момента спада половодья, когда приток во­ды в водохранилище снижается до расхода гарантированной отда-

272

чи. В начале расчета водохранилище принимают наполненным до NPL. Учитывая приведенные расходы отобранных маловодных ве­сен и соблюдая гарантированную отдачу, строят кривые наполнения в направлении, противоположном ходу времени.

Верхнюю сгибающую серии кривых наполнения принимают за ветвь наполнения противоперебойной линии. Если имеется возмож­ность рассмотрения ранних и поздних половодий, строят соответст­венно несколько ветвей наполнения противоперебойной линии.

Линию ограничений, являющуюся нижней границей зоны гаран­тированной отдачи, строят аналогично ветви сработки противопе­ребойной линии, причем в качестве начального уровня принимают DZL.

Для построения противосбросовой линии из статистического ря­да наблюдений отбирают годы с многоводной меженью и многовод­ным половодьем для обеспеченности 100 — Р%, где Р°/₀—обеспе­ченность гарантированной водоотдачи. Дальнейшее построение вы­полняют аналогично построению противоперебойной линии. После приведения среднемесячных расходов стока к расчетным величи­нам ходом против времени строят линии сработки водохранилища и накопления стока. Нижнюю огибающую этих линий принимают за ветвь сработки (для половодья) противосбросовой линии.

Диспетчерские графики применяют совместно с батиграфиче-скими характеристиками. По зависимости V=V(H) при соответст­вующем уровне диспетчер определяет запас воды в водохранилище и наносит точку, соответствующую моменту наблюдений, на дис­петчерский график. Определив зону, в которую попала точка, дис­петчер принимает решение о расходах подачи воды потребителям.

Использование диспетчерских графиков, построенных по обоб­щенным характеристикам стока, является надежным средством повышения эффективности эксплуатации водохранилищ. Диспетчер­ские графики как средство контроля работы водохозяйственной ус­тановки при любых гидрологических и водохозяйственных ситуаци­ях позволяют обеспечить оптимальное использование речного стока в реальных условиях. Диспетчерское регулирование следует при­нимать обязательным в эксплуатации установок и должно контро­лироваться водохозяйственным органом.