12.2. Составляющие водохозяйственного баланса

При составлении водохозяйственного баланса необходимо учитывать требования и рекомендации, изложенные в методическом руководстве [17]. Сопоставление приходной и расходной частей ВХБ производится путем определения балансовых разностей, т.е. разностей между приходом и расходом за расчетный интервал времени. Балансовая разность рассчитывается по формуле

B = Qреч + Qбок + Qподз + Qвоз + Qпер + Qср + Qльд – Qзаб – Qкан – Qнап – Qпот – Qн/б.

(12.1)

Статьи приходной и расходной частей водохозяйственного баланса зависят от бассейна и участка реки, места расположения водохранилища, вида решаемой задачи и других факторов. Используются объемы или средние расходы воды для всех образующих водохозяйственный год интервалов времени (декады, месяца, квартала, сезона, всего водохозяйственного год) [17].

В общем случае при составлении ВХБ учитываются следующие статьи приходной части ВХБ в створе или на участке реки:

• поступающий на участок речной сток с расходом воды Q_реч;

• боковая приточность на участке с расходом воды Q_бок;

• приток подземных вод, не связанных с рекой и ее притоками, с расходом воды Q_подз;

• поступление возвратных сточных и дренажных вод с расходом воды Q_воз;

• переброска стока из другой реки или с нижележащих участков с расходом Q_пер;

• поступление воды за счет сработки водохранилищ с расходом Q_ср;

• возврат тающего в водохранилищах льда с расходом Q_льд.

В расходной части ВХБ учитываются следующие статьи:

• забор воды на участке для нужд водопотребления с расходом воды Q_заб;

• водоподача в каналы для переброска стока с расчетного участка в другие районы с

• расходом Q_кан;

• изъятие воды за счет наполнения водохранилищ с расходом Q_нап;

• потери воды из водохранилищ с расходом Q_пот;

• суммарный расход воды Q_н/б, поступающей в нижний бьеф гидроузла.

Величина Q_н/б определяет поступление воды за пределы расчетного участка реки. Она может включать энергетические, обводнительные, навигационные, санитарные и экологические попуски. Одновременно, расход Q_н/б может быть подразделен на расходы воды, проходящей через турбины ГЭС, через водосливные и водопропускные отверстия, через шлюзы, рыбоходы и поступающей в нижний бьеф за счет фильтрации через тело плотины и гидротехнические сооружения [17].

В качестве примера в табл. 12.1 приводится годовой водохозяйственный баланс участка р. Волги от ее истока до створа Иваньковского гидроузла, составленный в величинах объема приходной и расходной статей с учетом ожидаемого водопотребления в 2020 г. [17].

Таблица 12.1

Годовой водохозяйственный баланс участка р. Волги от истока до створа Иваньковского гидроузла

Основными статьями приходной части ВХБ являются сток реки, поступающий сверху к расчетному участку, и сток ее притоков, определяющих боковую приточность. При определении этих статей для незарегулированных рек используются гидрографы характерных лет, сток которых близок к стоку расчетной обеспеченности 50, 75, 90 или 95%. Для зарегулированных рек рекомендуется использование приемов, рассмотренных в методическом руководстве [17].

Менее значительную статью приходной части ВХБ дают эксплуатационные ресурсы подземных вод, водный режим которых отличается значительной устойчивостью и практически не зависит от водности года. Как правило, рассматривается только доля подземного стока, которая не имеет гидравлической связи с реками. Ее надежная оценка требует хорошей гидрогеологической изученности бассейна. При отсутствии надежной оценки части подземного стока, изъятие которой не влияет на речной сток, целесообразно считать, что в основных речных бассейнах все используемые подземные воды связаны с поверхностным стоком рек.

При составлении ВХБ значительные трудности могут возникать с оценкой притока возвратных и сточных вод, их режимом и местом поступления в речную сеть. Часто сточные воды, формирующиеся в результате коммунально-бытового, промышленного и энергетического водоснабжения, поступают в реки на участках водозабора. Дренажные воды с орошаемых и обводняемых полей поступают на нижележащие участки или даже в море, в которое впадает река. В каждом случае эта оценка требует проведения специальных исследований.

Входящие в приходную и расходную части ВХБ объемы воды за счет переброски стока из другой реки или с нижележащих участков определяются на основе специальных водохозяйственных расчетов. Межбассейновая и внутрибассейновая переброска стока осуществляется водохозяйственными системами, включающими гидротехнические сооружения, дамбы, водохранилища, каналы. Для бассейнов – доноров (например, реки Мста, Вазуза, Проня, Кубань, Уфа) переброска стока является безвозвратным водопотреблением для соответствующего участка и учитывается в расходной части ВХБ. Для бассейнов – получателей (реки Волга, Москва, Ока, Миасс) – водным ресурсом и учитывается в приходной части ВХБ. Подача воды в тракт переброски не должна приводить к ограничениям водопользователей в бассейне-доноре, учитывать наличный запас воды в водохранилищах и не превышать потребности в воде донора, поскольку в большинстве случаев тракт переброски включает насосный подъем воды для перехода через водораздел и требует затрат электроэнергии [17].

Поступление воды на участок реки, расположенный ниже расчетного, составляет основную статью расходной части ВХБ. Для зарегулированных рек эта статья включает энергетические, навигационные, санитарные, экологические и рыбохозяйственные попуски, а также фильтрацию воды в нижние бьефы гидроузлов и холостые сбросы воды из водохранилища при прохождении высоких половодий и паводков. Размеры попусков полностью или частично определяют сток в нижнем бьефе гидроузла, его объем и гидрограф, зависят от водности года и определяются режимом работы водохранилищ в соответствии с диспетчерскими правилами регулирования речного стока. В настоящее время наименее разработанными являются принципы назначения и оценки экологических попусков [1, 16, 22, 35].

Определение забора воды на расчетном участке для нужд водопотребления и связанных с ним безвозвратных потерь воды всегда требует детальной проработки. Потребители, забирая воду из источника, некоторую ее часть используют безвозвратно для этого источника (затраты в промышленную или сельхозпродукцию, на испарение, транспирацию, утечки в местных сетях, переброску в бассейн другой реки). Суммарное количество всех этих потерь и является водопотреблением в полном смысле этого слова, обычно называемым безвозвратным. Полное и безвозвратное водопотребление определяются в специальных работах или разделах СКИОВР, а для составителей ВХБ является элементом исходных данных. Объем водопотребления может отличаться от года к году в связи с различными потребностями в воде и ее потерями на испарение. При составлении ВХБ в створе крупного города весь сток, забранный на коммунально-питьевое и промышленное водоснабжение, должен быть отнесен к безвозвратному водопотреблению, если коллекторы сточных вод выходят в реку ниже города. К числу сложных вопросов методики составления ВХБ в нескольких створах реки или речного бассейна относится вопрос об ограничении в маловодные годы отбора воды в верхних створах на водоснабжение промышленных и сельскохозяйственных потребителей с целью обеспечения санитарных расходов в реке или питьевого водоснабжения на нижних участках. Необходимость такого ограничения означает, что санитарный расход воды на нижележащем участке завышен и требует корректировки, либо завышена заявленная потребность в воде на верхнем участке. В случаях, когда санитарный расход воды обоснован или жестко регламентирован соответствующими службами, отбор воды на нужды потребителей должен быть уменьшен в любых (не только в маловодных) условиях водности. В реальных условиях предстоящая водность реки неизвестна и неожиданное ограничение в маловодный год водоподачи потребителям, развившим производство применительно к заявленной ими потребности в воде, может привести к ущербам в производстве и потерям в социальной сфере [17].