8.6. Каскадное регулирование стока высоких половодий и паводков

На реках с каскадным расположением гидроузлов расчетные максимальные расходы воды для проектируемого гидроузла также следует назначать с учетом его класса. При этом максимальный приток к нижерасположенному гидроузлу должен быть не ниже суммы максимальной пропускной способности вышерасположенного гидроузла и расчетного максимального расхода полной боковой приточности на участке между гидроузлами, расположенными выше и ниже.

Независимо от класса сооружений гидроузлов, расположенных в каскаде, пропуск расхода воды основного расчетного случая не должен приводить к нарушению нормальной эксплуатации основных гидротехнических сооружений нижерасположенных гидроузлов.

Основные принципы назначения расчетных расходов воды при каскадном расположении гидроузлов приведены в табл. 8.2 [20].

Таблица 8.2. Назначение расчетных максимальных расходов воды для проектируемых гидроузлов в каскаде

При выполнении расчетов пропуска высоких половодий и паводков через каскад гидроузлов принимается, что для каждого гидроузла каскада расход притока воды складывается из сбросного расхода вышележащего гидроузла и боковой приточности между гидроузлами [25].

Для каскадов гидроузлов методические трудности построения гидрографов притока к гидроузлам и боковой приточности состоят в неопределенности сочетаний расчетных обеспеченностей максимальных расходов воды и объемов стока в верхнем и нижнем бьефах каждого из гидроузлов и боковой приточности между ними. Задача заключается в том, чтобы обеспеченность суммарного объема притока половодья или паводка к нижележащему гидроузлу соответствовала его классу. Решение этой задачи осложняется в случае, когда гидроузлы относятся к разным классам. Например, если для каскада из двух гидроузлов принять за p₁ обеспеченность притока к верхнему гидроузлу, за p_1,2 обеспеченность боковой приточности между гидроузлами, то обеспеченность p₂ суммарного притока ко второму гидроузлу, которая должна соответствовать его классу, будет определяться значениями p₁, p_1,2 и корреляцией между расходами Q_В,1 (t) и Q_Б (t). В частности, при отсутствии корреляции обеспеченность p₂ будет равна произведению p₁·p_1,2. Трудности возрастают по мере увеличения числа гидроузлов, составляющих каскад. Если для k гидроузлов принять одинаковую обеспеченность p притока к верхнему гидроузлу и боковой приточности между всеми гидроузлами, то в зависимости от степени корреляции между ее слагаемыми обеспеченность притока к последнему гидроузлу может варьировать от p^k при отсутствии корреляции до p при наличии однозначной зависимости между всеми слагаемыми. Таким образом, необходима увязка обеспеченностей притока к верхнему гидроузлу и боковой приточности между всеми гидроузлами с учетом пространственной корреляции между колебаниями стока в пределах всего водосбора каскада водохранилищ и класса ответственности гидротехнических сооружений гидроузлов [4, 14].

При расчете пропуска высоких половодий и паводков через каскад гидроузлов построение расчетных гидрографов притока воды к верхнему гидроузлу и боковой приточности между всеми гидроузлами осуществляется таким способом, чтобы объем притока к нижнему гидроузлу соответствовал заданной расчетной обеспеченности p половодья или паводка в нижнем замыкающем створе при сохранении баланса объемов стока по длине реки. В качестве исходной информации о распределении стока по частным водосборам должны использоваться фактические гидрографы многоводных половодий и паводков за одни и те же годы для всех ступеней каскада. Подробнее эти вопросы рассмотрены в работах [14,16, 25].

Примером простейшего решения задачи увязки обеспеченностей является метод «остаточного объема» для каскада из двух гидроузлов, сооружения которых отнесены к одному и тому же классу. Объемы притока в водохранилища верхнего гидроузла W_п,1(p) и нижнего гидроузла W_п,2(p) описанным выше способом приводятся к расчетной обеспеченности . Объем боковой приточности между узлами W_Б определяется как разность W_п,2(p) - W_п,1(p), которая с учетом распределения вероятностей объема боковой приточности в период прохождения половодий или паводков будет соответствовать обеспеченности p_б, которая может отличаться от расчетного значения [4]. Однако этот вариант может быть благоприятнее случая, когда приток к верхнему гидроузлу имеет небольшой «остаточный» объем, а обеспеченность P_max имеют боковая приточность и объем стока в створе нижнего гидроузла, для определения максимального сбросного расхода и максимального уровня воды в котором и выполняются расчеты.