Методы управления водными ресурсами

Тип плотин зависит от топографических, геологических, гидрогеологических и других условий, а также от масштаба водохозяйственного комплекса.

К основным параметрам плотины относятся: высота плотины, пропускная способность водосбросных сооружений, длина плотины по гребню и др.

Водохранилища квалифицируются по объему, площади, глубине, глубине сработки, водообмену, гидрохимическим и гидробиологическим показателям.

К основным характеристикам водохранилищ относятся батиграфические характеристики верхнего и нижнего бьефов: зависимость отметок уровня воды от объемов воды в водохранилище (получается в результате обработки топографических планов местности) и зависимость отметок уровня воды в нижнем бьефе от расходов воды (может быть получен в результате гидрологических изысканий).

НПУ -- нормальный подпорный уровень (максимальный уровень воды в водохранилище в условиях нормальной эксплуатации); ФПУ -- форсированный подпертый уровень (уровень, который допускается в течение непродолжительного периода времени при пропуске максимальных расходов половодья и паводков);

Рис. Основные параметры водохранилища:

УМО -- уровень мертвого объема (низший уровень сработки водохранилища в период его нормальной эксплуатации); hсраб -- глубина сработки водохранилища; УНБ -- отметка воды в нижнем бьефе гидроузла; Vпол -- полный объем водохранилища.

Рис Кривые зависимости площади зеркала (F), объемов (V) и расходов (Q) от уровней воды в водохранилище: УВБ - отметки воды в водохранилище; УНБ - уровень в нижнем бьефе гидроузла.

2.3 Безопасность гидротехнических сооружений

Безопасность гидротехнического сооружения - состояние гидротехнического сооружения, определяющее его защищенность от внешних и внутренних угроз, и препятствующее возникновению техногенной опасности для жизни и здоровья людей, их материальным ценностям и состоянию окружающей среды.

Безопасность определяется с учетом класса гидротехнического сооружения (СНиП 33-01-2003). Класс сооружения - это регламентируемая качественно-количественная характеристика степени социально-экономической значимости и ответственности гидротехнического сооружения, последствий аварии и нарушений эксплуатации.

Табл. Класс основных гидротехнических сооружений в зависимости от их высоты и типа грунтов оснований

Сооружения	Тип грунтов основания	Класс сооружений в зависимости от их высоты (м)
		I	II	III	IV
Плотины из грунтовых материалов	А Б В	80 65 50	50…80 35…65 25…50	20…50 15…35 15…25	20 15 15
Плотины бетонные, железобетонные, шлюзы; судоподъемники и другие сооружения, участвующие в создании напорного фронта	А Б В	100 50 25	60…100 25… 50 20… 25	25…60 10…25 10…20	25 10 10
Подпорные стены	А Б В	40 30 25	25…40 20…30 18…25	15…25 12…20 10…18	15 12 10
Оградительные и ледозащитные сооружения **	А,Б,В	25	5…25	5

Примечания.*Грунты: А _ скальные; Б _ песчаные, крупнообломочные и глинистые в твердом и полутвердом состоянии; В _ глинистые водонасыщенные в пластичном состоянии.

** Вместо высоты сооружения принята глубина у сооружения.

Табл. Класс гидротехнических сооружений в зависимости от их социально-экономической значимости и условий эксплуатации

Объекты гидротехнического строительства	Параметры объекта	Класс сооружений
Подпорные сооружения гидромелиоративных систем при объёме водохранилища, млн. м3	1000 200…1000 50…200 50	I II III IV
Гидротехнические сооружения мелиоративных систем при площади орошения и осушения, обслуживаемой сооружениями, тыс. га	300 100…300 50..100 50	I II III IV
Каналы комплексного водохозяйственного назначения и сооружения на них при суммарном годовом объёме водоподачи, млн. м3	200 100…200 20…100 20	I II III IV

Табл. Класс защитных сооружений

Защищаемые территории и объекты	Максимальный расчетный напор, м. на водонапорное сооружение при классе защитного сооружения
	I	II	III	IV
Населённые пункты с плотностью жилого фонда, м2/ га:	2500 2100… 2500 1800… 2100 1800	5 8 10 15	5 8 10 10	3 5 8 10	_ 2 5 8
Объекты рекреационного назначения	_	15	15	10
Предприятия с суммарным годовым объёмом производства, млн. МРОТ*	50 10… 50 10	5 8 8	3 5 8	2 3 5	_ 2 3
Памятники культуры и природы	3	3	_	_

МРОТ - минимальный размер оплаты труда.

Табл. Класс гидротехнических сооружений в зависимости от последствий возможных гидродинамических аварий

Класс	Возможное количество пострадавших чел.	Нарушение условий жизнедеятельности, чел.	Возможный ущерб млн. МРОТ	Характеристика территории распространения чрезвычайной ситуации
I	3 000	20 000	50	В пределах территории двух и более субъектов РФ
II	500…3 000	2 000…20 000	10…50	В пределах двух и более муниципальных образований территории одного субъекта РФ
III	500	2 000	1… 10	В пределах территории одного муниципального образования
IV	-	-	1

Безопасность гидротехнических сооружений оценивается критериями безопасности, которые представляют собой - предельные значения количественных и качественных показателей состояния сооружения и условий его эксплуатации, соответствующие допустимому уровню риска аварии. Авария гидротехнического сооружения - это опасное техногенное происшествие, создающее угрозу жизни и здоровью людей, материальным ценностям, нарушению производственных и транспортных процессов, нанесению ущерба окружающей природной среде. Нарушение безопасности связано не только с возникновением аварии или создания аварийной ситуации, но и со снижением работоспособности сооружений. Различают несколько уровней безопасности (работоспособности) сооружений.

Ш Безопасность I-ого уровня - отвечает требованиям нормальной эксплуатации ГТС.

Ш Безопасность 2-ого уровня - соответствует условиям, когда эксплуатация ГТС в проектном режиме не допустима, создается предаварийная ситуация.

Ш Удовлетворительное эксплуатационное состояние ГТС, при котором не выполняются требования хотя бы одного критерия безопасности 1-ого уровня, но соблюдаются требования безопасности 2-ого уровня.

Ш Предаварийное эксплуатационное состояние ГТС, при котором сооружение имеет повреждения или дефекты, появляются признаки прогрессирующего развития деструктивных процессов, необратимо ведущих к аварии.

Безопасность ГТС считается полностью обеспеченной, если их работоспособность и значения всех контролируемых показателей не превышают соответствующих критериев безопасности 1-ого уровня. При таком состоянии ГТС его можно эксплуатировать в проектном режиме.

Вопросы обеспечения безопасности решаются на основе технического регулирования, которое представляет собой правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных требований к проектированию, производству, строительству и эксплуатации ГТС.

Техническое регулирование осуществляется в соответствии с определёнными принципами.

1. Установление единых требований. Например, при проектировании гидроузлов, нормативными документами определяются нормативные параметры (например, расчетная обеспеченность, коэффициенты устойчивости откосов плотин) и обязательные для проработки вопросы, такие как: определение отметки гребня плотины, проверка устойчивости откосов земляной плотины, поведение фильтрационных расчетов и др.

2. Соответствие технического регулирования уровню научно-технического и социально-экономического развития экономики. Например, строительство ГТС должно проводиться с использованием современных материалов и технологий, которые обеспечивают необходимую прочность и долговечность сооружений, отвечающих требованиям регламента.

3. Единства правил и методов исследований и измерений. Например, при эксплуатации сооружений оценка их состояния делается с использованием стандартной измерительной аппаратурой, позволяющей получать регламентируемые параметры.

Объектами технического регулирования являются гидротехнические сооружения, подвергающиеся воздействию водной среды и предназначенные для использования и охраны водных объектов, предотвращения вредного воздействия вод. К таким гидротехническим сооружениям относятся: водосбросные, водоспускные, водовыпускные и водозаборные сооружения, водосливы, дамбы, здания ГЭС, каналы, насосные станции, плотины, и др.

Безаварийная работа сооружений обеспечивается уже на стадии проектирования где предусматриваются условия эксплуатации:

- сооружения и их основания проектируются для работы в условиях расчетных нагрузок и воздействий;

- риск возникновения аварий сооружения, на стадиях его строительства и эксплуатации, не должен превышать допустимый уровень. Величина риска для отдельного j объекта, может быть определена по формуле , где Pi,j - вероятность i аварийной ситуации на j объекте; Yij- возможный ущерб, наносимый хозяйственной деятельности при реализации i аварийной ситуации на j объекте; N - общее количество значимых аварийных ситуаций.

Табл. Допустимый риск возникновения аварий на напорных гидротехнических сооружениях, 1/год

Класс сооружения	Вероятность возникновения аварии
I II III IV	510-5 510-4 2,510-3 510-3

- создание доступной информационной базы о безопасности сооружений и угрозе аварий.

Оценка соответствия сооружений требованиям безопасности проводится на этапах: проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации гидротехнических сооружений, и проводится в форме государственного контроля. Например:

Ш на этапе проектирования контроль осуществляется в виде экспертизы и защиты проекта;

Ш во время строительных работ контроль оформляется в виде актов приемки объекта в эксплуатацию и выдачи разрешения на ввод его в эксплуатацию.

Рис. Распределение причин аварий на объектах повышенной опасности (по К. Б. Пуликовскому)

Контроль состояния ГТС осуществляется в рамках мониторинга, путем проведения таких наблюдений, как:

- осмотр (выявление трещин, протечек воды, деформации),

- замеры пьезометрических уровней,

- геодезические наблюдения осадки сооружения,

- размыв русла в нижнем бьефе и др.

Табл. Мониторинг состояния сооружений из грунтовых материалов (плотины, дамбы и т. п.), контролируемых в процессе мониторинга / ГОСТ Р 22.1.11-2002/.

Основные контролируемые показатели	Способ измерения	Средства измерения	Периодичность измерения
Вертикальные перемещения (осадки) гребня сооружения и его основания	Нивелирование поверхностных марок, глубинных марок	Поверхностные, глубинные марки, рабочие и фундаментальные реперы	2 раза в год
Горизонтальные смещения гребня сооружения	Триангуляция, визирование по створам, светодальномерные наблюдения	Рабочие и фундаментальные реперы, визирные марки, марки для светодальномерных измерений	2 раза в год
Фильтрационные расходы, поступающие в дренажные устройства или выходящие на поверхность	Дистанционные измерения расходов или прямые измерения отметок уровня воды на мерном водосливе	Измерительные преобразователи уровня жидкости, ультразвуковые расходомеры, мерные рейки	3 раза в месяц
Отметки депрессионной поверхности фильтрационного потока в теле сооружения, береговых примыканиях	Дистанционные измерения пьезометрических уровней или прямые измерения отметок пьезометрических уровней	Измерительные преобразователи давления струнного типа, напорные и безнапорные пьезометры, образцовые манометры, хлопушки, уровнемеры	3 раза в месяц
Температура сооружения и его основания	Дистанционные измерения температуры сооружения и его основания	Измерительные преобразователи температуры струнного типа	3 раза в месяц
Параметры сейсмических колебаний сооружения и его основания	Измерения амплитуды колебаний	Сейсмометрическая аппаратура	Постоянно
Наличие грифонов в нижнем бьефе за сооружением	Измерения фильтрационного расхода	Мерный водослив с рейкой для измерения уровня воды над водосливом	3 раза в месяц

Рис. 9.38 Контроль параметров плотины в опорных точках

Система мониторинга позволяет осуществлять непрерывный контроль состояния ГТС и определять соответствие контролируемых параметров их критическим значениям.

2.4 Правила управления ГУ

Расчет параметров и режима работы водохранилищ сводится к установлению соотношений между основными характеристиками гидроузла (емкостью водохранилища, отдачей водохранилища), и обеспеченностью отдачи.

Правила управления существующих и проектируемых гидроузлов включают:

- схема компоновки и функционирования элементов ВХС;

- водохозяйственные балансы характерных по водности лет;

- диспетчерские правила управления водохранилищем (диспетчерский график), в проектном режиме, в период пускового комплекса (до выхода на проектную отметку) и в условиях прохождения высоких паводков и половодий;

- система ограничений по сработке и наполнению водохранилища, обусловленная связанная социально-экологическими обязанностями, режима работы водозаборных сооружений, уровненным режимом, ограничением по прочности и устойчивости, как сооружений, так и береговых примыканий.

Основные показатели режима работы комплексного гидроузла

Расчетная обеспеченность отдачи характеризует надежность водообеспечения потребителей. Она формализуется в зависимости от вида потребителей и отражает их реакцию на перерывы в нормальном водообеспечении. Обеспеченность отдачи выражается процентом бесперебойных лет (месяцев, декад, дней или часов) и бесперебойной водоотдачей в течение всего расчетного периода функционирования водохранилища. Надежность обеспечения объемов водопотребления характеризуется показателями обеспеченности:

- по числу бесперебойных лет pл = m/(n+1);

- по числу бесперебойных периодов (месяцев, декад, суток, часов) pп = m/n;

- по объему воды доставленной потребителю pо = (Wгар-?d) / Wгар;

- по регулярности работы в нормальном режиме pр = (n'-m')/(n'+1),

где: m - число бесперебойных лет или периодов; n - общее число членов ряда; Wгар - гарантированная водоотдача водохранилища; ?d - средний многолетний дефицит водоотдачи; m' - число случаев нарушения регулярности работы в нормальном режиме; n' - общее число рассмотренных случаев.

Требования к надежности водообеспечения по числу бесперебойных лет (Ртр):

- санитарные попуски - 97-99%;

- водоснабжение (питьевое, хозяйственно-бытовое, промышленное) - 95-99%;

- гидроэнергетика - 85-95%;

- судоходство при поддержании глубин посредством попусков из водохранилищ - 85-90%;

- орошение и сельскохозяйственное обводнение - 75-90%;

- рыбное хозяйство - 75-90%.

В связи с тем, что показатель надежности обеспечения гарантированной отдачи по числу бесперебойных лет не позволяет определить глубину и продолжительность внутригодового дефицита воды, используется нормирование показателя сниженной отдачи (на 10, 20 и 30% от размера гарантированной отдачи).

Расчетная обеспеченность отдачи является основой для планирования выпуска соответствующей продукции и выбора параметров ВХС и требует технико-экономического обоснования. Расчетная обеспеченность отдельных компонентов ВХС характеризует работу комплексного гидроузла в режиме нормальной водоподачи.

Глубина перебоев - снижение объемов подачи воды отдельным водопользователям (в процентах от их заявленных потребностей) в годы обеспеченностью стока выше расчетной, (100 - Р). Учет глубины перебоев проводится с помощью критерия - максимально допустимой глубины перебоев Gmax. При высоких значениях коэффициента вариации годового и сезонного стока глубина перебоев может достигать более 50% полезной водоотдачи. Максимальная глубина перебоев для городского водоснабжения и промышленности не должна превышать 10%, для регулярного орошения величина перебоев (15 - 50%) должна определяться технико-экономическим расчетом в зависимости от получаемого экономического эффекта и стоимости мероприятий по регулированию стока.

Нормальный гарантированный режим водоподачи - одна из основных характеристик гидроузлов. В этом режиме участники водохозяйственного комплекса получают то количество воды, на которое рассчитаны их производственные мощности и план выпуска продукции (выработка электроэнергии, количество перевезенного водным транспортом груза, урожай сельскохозяйственных культур и т. д.). Гидроузел при этом обеспечивает гарантированную отдачу, которая с заданной обеспеченностью удовлетворяет требования потребителей в воде за многолетний период. Выражают ее в объемах воды, выделяемых для нужд каждого из участников. Режим распределения гарантированной отдачи во времени определяет режимы сработки и наполнения водохранилища.

Обеспечение гарантированной отдачи - одна из функций водохранилища, которую надо осуществлять в условиях дефицита и избытка водных ресурсов.

Дефицит воды приводит к определенным видам ущерба. В зависимости от глубины дефицита это ведет к увеличению издержек производства, или к снижению объема выпускаемой продукции водопотребителем. В связи с возрастающим объемом водопотребления все чаще возникает режим работы в условиях дефицита. Поэтому в практику водохозяйственных расчетов кроме показателя расчетной обеспеченности вводят показатель обеспеченности урезанного водопотребления. Как правило, этот показатель назначают достаточно высоким для всех водопотребителей.

Использование избытков воды возможно, если они требуются в то время, когда излишки воды появляются. Однако появление избытков носит случайный характер и для большинства водопотребителей использовать их можно только в определенных пределах. Например, если их направить на орошение, то необходимо наличие подготовленных земель или прудов-накопителей, а на гидроэлектростанции необходимо наличие специальной емкости и включение в график нагрузки энергосистемы.

Диспетчерское управление работой водохранилищ

Основным показателем, определяющим эффективность работы водохранилища, является степень использования стока при обеспечении безопасности сооружений гидроузла и объектов экономики, расположенных в верхнем и нижнем бьефах.

Наиболее эффективен режим работы водохранилища, предусматривающий заблаговременное опорожнение его перед многоводным периодом и экономию воды перед ожидаемым маловодьем. Однако точно реализовать этот режим невозможно из-за несовершенства гидрологического прогноза и незначительной длительности цикла регулирования стока. Поэтому разрабатывают специальные правила управления работой водохранилищ, чтобы в условиях неопределенной информации о предстоящем стоке работники службы эксплуатации гидроузла могли в каждый конкретный момент времени устанавливать величину попуска из водохранилища. Правила использования водных ресурсов - определение режимов наполнения и сработки водохранилищ и использования их водных ресурсов в условиях нормальной эксплуатации. Сток можно назначать равным гарантированному, меньше или больше. Если величина попуска будет принята ошибочно, то возможно либо недоиспользование стока, либо преждевременный расход запасов воды в водохранилище, что в дальнейшем нарушит нормальную водоподачу. По этой причине одновременно с водохозяйственными расчетами гарантированной отдачи и выбором параметров гидроузла разрабатывают правила его будущей эксплуатации. Методика построения этих правил заключается в анализе работы гидроузла в различных условиях водности.

Порядок эксплуатации водохранилищ представляет собой сочетание правил:

- обеспечения гарантированной отдачи;

- своевременного опорожнения емкости водохранилища для аккумулирования паводка;

- использования избыточных стоков.

Наиболее распространенная форма диспетчерских правил - это диспетчерский график (зависимость объемов или уровней воды в водохранилище от времени), представляющий собой серию кривых, которые делят емкость водохранилища на отдельные зоны, соответствующие вышеперечисленным функциям водохранилища.

Рис. Расчетные зоны и линии диспетчерского графика работы водохранилища.

Пользуясь диспетчерскими правилами, можно определить отдачу воды из водохранилища в конкретных гидрологических условиях. Пользуясь диспетчерским графиком, можно получить конкретную рекомендацию по назначению отдачи из водохранилища, имея только один управляющий параметр - уровень. Например, если в период времени tа объем воды в водохранилище равен Wа то, поскольку точка (а) находится в зоне урезанной отдачи, отдача Qа меньше гарантированной Qг на заранее определенный процент. В момент времени tв для точки (в) отдача выше гарантированной Qв: Qа < Qг, Qв > Qг.

Линия пониженной отдачи снизу ограничена уровнем мертвого объема. Противоперебойная линия сверху ограничена НПУ, а противосбросная линия и противоаварийная доходят до ФПУ. Все перечисленные линии это элементы диспетчерского графика. Каждая из них имеет две ветви: наполнения и сработки, соответствующие различным фазам (половодья или межени).

Отдача воды из водохранилища (Q) в зонах будет следующей:

- в зоне гарантированной отдачи Q = Qг;

- в зоне пониженной отдачи Q < Qг;

- в зоне повышенной водоотдачи Qппу Q > Qг;

- в зоне полной производительности установок Q = Qппу;

- в зоне холостых сбросов Q = Qппу+Qхс.

Число зон диспетчерского графика и их конфигурация определяются: видом регулирования стока; характером внутригодового распределения стока; составом участников водохозяйственного комплекса; топографическими характеристиками водохранилища.

Построение элементов диспетчерского графика

При построении диспетчерских графиков задают следующие исходные данные:

- объем, обеспеченность и распределение в течение года гарантированной отдачи всем участникам ВХК;

- производительность водохозяйственных установок;

- гидрологическую характеристику водотока в створе водохранилища за весь период наблюдений (с учетом антропогенных изменений стока);

- масштабы регулирования стока;

- параметры водохранилища.

Вначале выделяют многоводный и маловодный периоды водохозяйственного года. Наполнение водохранилища осуществляется в многоводный период, а сработка - в маловодный. Сработка начинается на спаде половодья, когда расход притока воды в водохранилище будет равен регулируемому. Чем выше степень регулирования стока, тем длиннее эти фазы. При многолетнем и полном годичном регулировании стока суммарная длительность фаз наполнения и сработки равна году. При неполном годичном регулировании стока сокращается длительность периодов сработки и наполнения, их суммарная продолжительность меньше года. Поскольку для расчета различных элементов диспетчерских графиков принимают сток различной обеспеченности, при построении каждой линии деление на фазы проводят отдельно.

Зная календарные границы фаз, можно провести статистическую обработку стоковых данных по фазам за имеющийся период наблюдений и рассчитать соответствующие параметры: кривые обеспеченности меженного стока и половодья, объемы стоков за межень (Vpмеж) и половодье (Vрп) и за водохозяйственный год (Vрг).

Расчет координат противоперебойной линии (ППЛ).

Противоперебойная линия (ППЛ) - это верхняя граница зоны гарантированной отдачи. Расчеты начинают с определения запасов воды, которые должны находиться в водохранилище на начало каждого месяца маловодного периода:

Wi = (Wрасхi -Wприхi)

где Wрасхi , Wприхi - объемы расходной и приходной части водохозяйственного баланса в i-ый месяц.

Расчет ведут "ходом назад", т. е. от последнего месяца маловодного периода. Это требуется для того, чтобы гарантировать наличие необходимого объема воды во все месяцы маловодного периода.

Координаты ППЛ вычисляют по зависимости

ППЛi= Vпол +Wi -Wн

Wн = Wполов - Аполовбр

где Vпол - полный объем водохранилища; Wn -- запас воды, который должен остаться в водохранилище на начало многоводного периода (рис.9.39); Wполов объем половодья; Аполовбр - объем гарантированной отдачи брутто за период половодья.

Расчет осуществляют для нескольких лет, сток которых близок к стоку расчетной обеспеченности (например, Р=75%). Вследствие разного времени прохождения волны половодья (начала и окончания половодья) линии ППЛ для конкретного года начинаются в различных точках на шкале времени. Окончательно, в качестве расчетной ППЛ, принимается верхняя огибающая всех построенных линий.

Аналогично строится линия урезанной водоотдачи (нижняя граница зоны гарантированной подачи). Однако при расчете приходной части ВХБ принимают сток большей обеспеченности (например, Р=95%), а при расчете расходной части - безвозвратное потребление, уменьшенное на соответствующий процент. Урезанная водоподача назначается по следующей причине. При неизбежности перебоя целесообразно заблаговременное постепенное сокращение отдачи без опорожнения водохранилища полностью. Режим, при котором отдача воды сохраняется на уровне 60 или 80% гарантированной, более благоприятный, по сравнению с полным прекращением подачи потребителю воды, даже если время более жесткого ограничения короче. Формула для расчета координат ЛПО:

ЛПОi = VMO+W1

Как и в случае с ППЛ расчет должен выполняться для группы лет, близких 95% обеспеченности лимитирующего (меженного) и половодного периодов с последующей аппроксимацией по верхней огибающей.

Координаты противосбросной (ПСЛ) и противоаварийной (ПАЛ) линий строят аналогично ППЛ. Объемы приходной части рассчитывают для стока меньшей обеспеченности (например, для ПСЛ Р=20%, а ПАЛ Р=3%). Расходную часть ВХБ при расчете противосбросной линии определяют для случая работы всех водохозяйственных установок с полной производительностью, складывающейся из объемов:

- удовлетворения нужд приоритетных водопотребителей (коммунально-бытового хозяйства, животноводства, рекреации и т.п.);

- орошения полной оросительной нормой;

- объемов воды, которые можно пропустить через все турбины гидроэлектростанции, включая резервные;

- попуски в нижний бьеф на нужды водного транспорта и рыбного хозяйства согласно полным требованиям этих участников водохозяйственного комплекса.

При расчете противоаварийной линии к этим объемам добавляют объем воды, сбрасываемый через водосбросные сооружения, так называемый холостой объем.

Ветвь сработки противосбросной линии должна обеспечить к началу половодья опорожнение водохранилища до уровня, соответствующего положению противоперебойной линии на ту же дату. От этого момента времени расчет ведут "ходом назад" до момента времени, когда ордината ветви сработки противосбросной линии будет равна полному объему водохранилищу. Для выполнения основной задачи (предотвратить сбросы) нижний конец противосбросной линии должен быть ориентирован на раннее начало половодья.

Противоаварийная линия ограничена снизу зону холостых сбросов. Расчет осуществляют навстречу ходу времени, начиная с момента, когда расход воды в реке, снижаясь на спаде половодья, достигает величины Q:

Q = QППУ + Qхол,

где QППУ - полная производительность водохозяйственных установок; Qхол - расход холостых сбросов через все водосбросные отверстия.

Водохранилище при этом должно быть наполнено до максимального уровня. Противоаварийная линия должна касаться противоперебойной в самой нижней ее точке, соответствующей началу фазы половодья. В противном случае при некотором наполнении водохранилища в предполоводный период должен назначаться холостой сброс, несмотря на то, что в этот же период необходимо для предотвращения перебоя ограничиться гарантированной отдачей.

Диспетчерские правила регламентируют отдачу водохранилища в зависимости от его наполнения в определенный момент времени независимо от срочного прогноза стока. Эффект управления увеличивается за счет сокращения холостых сбросов, что позволяет повысить отдачу при прогнозе высокого половодье. Заблаговременно предвидя водность меженного периода, можно увеличить эффект использования излишков воды при стоке, превышающем расчетный, или смягчить глубину перебоя при стоке, меньшем расчетного.

Если условия работы гидроузла со временем изменяются, то и положение режимных зон не остается постоянным, отражая изменение обстановки в системе по мере ее развития. Поэтому необходимо построение и использование динамических диспетчерских правил.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое управления водными ресурсами, цели и задачи?

2. Что такое регулирование стока во времени, цель и виды регулирования стока?

3. Виды водохранилищ и их характеристика.

4. Основные показатели водохранилищ.

5. Как регулирование стока влияет на окружающую среду?

6. Что означает территориальное перераспределение стока и с какой целью осуществляется?

7. Чем вызвана необходимость переброски стока?

8. Состав сооружений для переброски стока?

9. Схемы переброски стока

10. Что представляют водохозяйственные расчеты и с какой целью проводятся?

11. Что такое водохозяйственные системы, какие сооружения к ним относятся?

12. Что означает понятие безопасность гидротехнических сооружений и какие уровни безопасности различают?

13. Перечислите принципы технического регулирования и дайте примеры?

14. Какие условия учитываются для безопасной эксплуатации ГТС?

15. Как проводится контроль состояния?

16. Что представляют собой правила управления ГУ и что они включают?

17. Какие показатели отражают режим работы комплексного гидроузла?

18. Что такое и с какой целью разрабатывается диспетчерское управление работой водохранилищ?

19. Что учитывается при разработке порядка эксплуатации водохранилищ?

20. Какие графики строятся при разработке диспетчерских правил?

21. Принципы построения элементов диспетчерского графика

22. Какой методологический подход используют при проектировании гидроузла?

23. По какому признаку различают комплексные и отраслевые сооружения гидроузла?

24. Могут ли комплексные гидроузлы обойтись без водохранилища?

25. Какое значение в отношении увязки водохозяйственного баланса имеет водохранилище?

26. Почему при разработке управления гидроузлом нельзя обойтись его математической моделью, но нужны еще и диспетчерские графики?

27. Почему в случае неопределенности оптимизацию выгодно начинать с наихудшего варианта?

Размещено на Allbest.ru