Расчеты регулирования стока

ВВЕДЕНИЕ

Регулированием речного стока называют искусственное перераспределение стока во времени в соответствии с требованиями водопотребления. Важнейшее требование к режиму зарегулированного стока — обеспечение некоторого, повышенного по сравнению с естественным, миним. расхода воды, необходимого для нормальной работы потребляющих воду предприятий. Отражающая сезонность их производств, процесса — годовая последовательность требуемых расходов воды определяет «гарантийный режим» регулирующих сток установок. Простейший случай — равномерная подача воды. Степень бесперебойности, с к-рой должен выдерживаться гарантийный режим, задается нормативом «расчетной обеспеченности». Для потребителей, нуждающихся в практически бесперебойном снабжении водой (коммунальное и пром. водоснабжение, водоснабжение тепловых электростанций и др.), обычно требуется, чтобы гарантийный режим не нарушался в течение 95—99% лет периода работы предприятия. [1].

Размеры отдачи, к-рая может быть обеспечена при заданной емкости водохранилища, определяются стоком в маловодные отрезки времени, в течение к-рых наполненное водохранилище целиком опорожняется. Различают регулирование сезонное и многолетнее. При сезонном регулировании водохранилище опорожняется в течение сезона низкого стока (межени) и ежегодно целиком наполняется стоком обильного водой сезона (весенним или летним половодьем). При многолетнем регулировании сток маловодных лет в целом недостаточен для поддержания гарантийной отдачи; период сработки водохранилища распространяется на ряд лет до наступления многоводного года. [2].

Различные водопотребители и водопользователи (энергетика, водный транспорт, водоснабжение населения и пром-сти, орошение) требуют разной надежности водо- обеспечения. Во многих случаях основные нужды обеспечиваются с высокой степенью бесперебойности, менее же существенные потребности в маловодные периоды ограничиваются. Работа водохранилищ при этом требует регламентации диспетчерскими правилами в зависимости от расхода воды, наполнения водохранилища и времени года. [1].

Основными разделами и задачами теории регулирования стока являются гидрологические расчеты, выполняемые при проектировании водохранилищ для определения основных гидрологических характеристик водного объекта, а также их изменения при регулировании стока; водохозяйственные расчеты по определению основных размеров водохранилища, обеспечивающих получение наиболее выгодного водохозяйственного эффекта в соответствии с запросами на воду и к режиму перераспределения со стороны водопотребителей и водопользователей; использование водных ресурсов, т. е. разработка правил регулирования стока в соответствии с правилами эксплуатации водохранилища. [2].

Кроме этих основных задач большое внимание уделяется анализу сопутствующих явлений: потери воды на фильтрацию и испарение, отложение наносов и заиление водохранилищ, изменение уровневого и ледового режимов, при этом особое внимание уделяется изменению качества воды в водохранилище с течением времени. [1].

По продолжительности различают суточное, недельное, краткосрочное, сезонное (годичное) и многолетнее регулирование стока. [2].

Расчеты регулирования стока

Расчеты регулирования низкого стока по календарным рядам гидрометрических наблюдений.

Как было отмечено выше,под регулированием стока в практике во­дохозяйственного проектирования понимается его искус­ственное перераспределение во времени и изменение его режима в соответствии с потребностями различных отраслей народного хозяйства. Регулирование стока обычно производится с помощью специально для этого создаваемых водохранилищ и осуществляется путём накопления в водохранилищах избытков воды, когда сток реки превышает потребность в воде, и расходования накопленных запасов её во время маловодья.

Для расчетов регулирования низкого стока по календарным рядам гидрометрических наблюдений обычно строят графики естественных расходов (гидрограф), по которым определяют время наполнения и сработки водохранилища для поддержания заданных расходов воды в реке. [1].

Сезонное годичное регулирование.

Сезонное регулирование стока заключается в том, что в период избытка стока над потреблением водохранилище наполняется (например, в период половодья, а в период его недостатка (например, в летний период) - сраба­тывается. Величина полезной емкости водохранилища определяется дефицитом стока. Избыток и недостаток воды балансируются только при полном годовом регулировании, когда значение зарегули­рованного расхода равно среднему расходу притока Q_cp = Q_{cp год}. Если среднегодовой расход превосходит зарегулированный рас­ход Q_cp <Q_{cp год}, то избытки притока будут превышать дефицит, и после наполнения водохранилища часть стока нужно срабатывать непроиз­водительно в нижний бьеф. Если Q_cp >Q_{cp. год}, то недостаток воды в период мало­водья не может быть сбалансирован ее избытком в половодье и регули­рование будет неполным годичным. [3].

При равенстве зарегулирован­ного расхода среднегодовому или при близких их значениях регулиро­вание называют глубоким сезон­ным; при незначительной величине зарегулированного расхода по отно­шению к среднегодовому его назы­вают неглубоким. [3].

В практике водохозяйственного проектирования водопотребление, как правило, не остается постоянным в течение года, а изменяется в зна­чительных пределах, и поэтому схемы годичного регулирования оказываются значительно более сложными, чем рассмотренные выше.

Многолетнее регулирование.

Этот вид регулирования яв­ляется наиболее совершенным и позволяет выровнять сток не только внутри года, но и сток отдельных лет. Отли­чительной его особенностью является превышение зарегулиро­ванного годового стока над стоком маловодного года, а при более глубоком регулировании превышение зарегулированного стока ряда лет над стоком маловодного периода той же дли­тельности. [3].

Дефицит за маловодный период здесь покрывается из многолетних запасов, созданных в водохранилище за пред­шествующий маловодью многоводный период. При этом виде регулирования цикл работы водохранилища (наполнение - сработка) продолжается несколько лет. Чем больше глубина многолетнего регулирования, тем длительнее период сработки и наполнения водохранилища. Теоретическим пределом много­летнего регулирования является выравнивание стока до сред­него многолетнего.

В практике водохозяйственного проектирования различают еще так называемое непериодическое регулирование, которое характеризуется отсутствием «жесткого» графика работы водо­хранилища. При этом виде регулирования сработки и наполне­ния водохранилища осуществляются по мере надобности, сооб­разуясь с имеющимися возможностями. Непериодическое регу­лирование находит себе применение на лесосплавных реках и при проведении мелиоративных мероприятий, реже при исполь­зовании рек для судоходства.