1.4. Основные составляющие объема и нормативные уровни водохранилищ

Размеры водохранилища устанавливают на основе водохозяйственного расчета и определяются нормативными уровнями и объемами.

Различают 3 нормативных уровня: УМО – уровень мертвого объема, НПУ – нормальный подпорный уровень и ФПУ – форсированный подпорный уровень (рис. 1.4.1).

Уровень поверхности воды, ограничивающий постоянную часть полного объема водохранилища, которая в нормальных условиях эксплуатации не срабатывается и в регулировании стока не участвует, называют уровнем мертвого объема (УМО). Это минимальный уровень водохранилища, до которого возможна его сработка в условиях нормальной эксплуатации. УМО представляет один из важных параметров регулирования, и правильный выбор его отметки имеет большое значение.

Нормальный подпорный уровень (НПУ) – наивысший проектный уровень наполнения водохранилища, который может поддерживаться в нормальных условиях эксплуатации гидротехнических сооруже­ний. Выбор отметки НПУ – наиболее ответственная задача проектирования. От правильного назначения отметки НПУ рассчитывают пропускную способность, размеры и прочность гидротехнических сооружений, обеспечивающих работу водохранилища и инженерную защиту объектов, расположенных на его берегах; устанавливают ущерб, наносимый народному хозяйству затоплением, подтоплением и переработкой берегов; оценивают экономические показатели регулирования стока. Окончательно НПУ принимают в результате технико-экономического сопоставления различных вариантов.

Подпорный уровень выше нормального, временно допускаемый в верхнем бьефе в чрезвычайных условиях эксплуатации гидротехнических сооружений, называют форсированным подпорным уровнем (ФПУ). Отметка ФПУ зависит от максимальных расходов воды расчетной обеспеченности, гидрографа половодья (паводка), размеров и типа сбросных сооружений.

Рис. 1.4.1. План и схематический продольный профиль водохранилища

Полезный объем водохранилища (Vплз) – основной объем водохранилища, предназначенный и используе­мый для регулирования стока. Предельными уровнями водохранилища, ограничивающими полезный объем, являются НПУ и УМО.

Главная задача водохозяйственного расчета водохранилища – определение полезного объема (Vплз) и выбор отметки НПУ. Полезный объем водохранилища зависит от назначения водохранилища, вида регулирования стока (суточное, сезонное, многолетнее) и находится путем сопоставления расчетного стока и суммарного водопотребления. Полезный объем имеет определяющее значение при установлении отметки НПУ.

Мертвый объем (Vмо) – это постоянная часть полного объема водохранилища, которая в нормальных условиях эксплуатации не срабатывается и в регулировании стока не участвует. Мертвый объем (Vмо) и соответствующий ему УМО определяют расчетами с учетом ряда условий и соображений (величины заиления, санитарно-технических требований, назначения водохранилища).

Окончательно отметка УМО водохранилища назначается с учетом требований всех водопользователей и водопотребителей.

Полный объем водохранилища соответствует отметке НПУ и равен сумме полезного и мертвого объемов:

Vплн = V_НПУ = V _МО + Vплз. (1.16)

Между ФПУ и НПУ размещается объем воды, который называют форсирован­ным, или резервным, объемом (Vф).

Форсированный объем (Vф) используется для срезки максимальных расходов в период высоких паводков или половодья, чтобы предотвратить навод­нения в нижнем бьефе. Поэтому его называют иногда противопаводковым.

Отметка ФПУ зависит от максимальных расходов воды расчетной обеспеченности, гидрографа половодья (паводка), размеров и типа сбросных сооружений. Обычно превышение НПУ при форсировке составляет 20-70 см, а на небольших реках – до 2 м. Значение и продолжительность форсировки уровня воды в водохранилище должны быть эконо­мически обоснованы.