Научная статья на тему 'МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БАЛАНСОВ И ИХ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ЗОНЕ ВОДОХРАНИЛИЩА НИЖЕГОРОДСКОГО НИЗКОНАПОРНОГО ГИДРОУЗЛА'

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БАЛАНСОВ И ИХ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ЗОНЕ ВОДОХРАНИЛИЩА НИЖЕГОРОДСКОГО НИЗКОНАПОРНОГО ГИДРОУЗЛА Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
32
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАСЧЕТ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БАЛАНСОВ / НИЖЕГОРОДСКИЙ НИЗКОНАПОРНЫЙ ГИДРОУЗЕЛ / WATER RESOURCES BALANCES CALCULATIONS / NIZHNY NOVGOROD LOW-PRESSURE HYDROENGINEERING COMPLEX

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Ситнов А.Н., Гоголев А.Е., Матюгин М.А.

В статье приводятся методологические особенности водохозяйственных расчетов по зоне водохранилища Нижегородского низконапорного гидроузла в текущем состоянии и на перспективу, а также основные результаты этих расчетов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Ситнов А.Н., Гоголев А.Е., Матюгин М.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE WATER RESOURCES BALANCES CALCULATIONS METHODOLOGICAL FEATURES AND THEIR RESULTS ON NIZHNY NOVGOROD LOW-PRESSURE HYDROENGINERING COMPLEX RESERVOIR AREA

In the article the water resources calculations methodological features on Nizhny Novgorod low-pressure hydroengineering complex reservoir area in the current state and for the perspective are analyzed. The calculations main results are also given.

Текст научной работы на тему «МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БАЛАНСОВ И ИХ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ЗОНЕ ВОДОХРАНИЛИЩА НИЖЕГОРОДСКОГО НИЗКОНАПОРНОГО ГИДРОУЗЛА»

Рис. 6. Последовательность деформаций расчетной области при движении судна из камеры Чайковского шлюза

Список литературы:

[1] Harlow F.H. Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flows of fluid with free surface / F.H. Harlow, J.E. Welch // Phys. Fluids, 1982. - № 8, pp. 2182-2187.

[2] Hirt C.W. Volume of Fluid (VOF) method for dynamical free boundaries / C.W. Hirt, B.D. Nicholls // J. Comput. Phys., 1981. - № 39, pp. 201-225.

[3] Launder B.E. The numerical computation of turbulent flows / B.E. Launder, D.B. Spalding // Comp. Meth. in Appl. Mech. and Eng., 1974. - № 3, pp. 269-289.

[4] Rodi W. Influence of buoyancy and rotation on equations for turbulent length scale / Rodi W. // Proc. 2nd Symp. on Turbulent Shear Flows. - 1979, v. 1, рр. 25-31.

[5] Launder B.E. The numerical computation of turbulent flows / B.E. Launder, D.B. Spalding // Comp. Meth. in Appl. Mech. and Eng. - 1974. - №3, pp. 269-289.

[6] Идельчик А.Н. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / А.Н. Идельчик. - М.: Наука, 1950. - 550 с.

[7] Schlichting H. Boundary Layer Theory / Schlichting, H. // 6th Edition, McGraw-Hill, New York, 1968. - 90р.

THE SHIP BEHAVIOR DYNAMICS MATHEMATICAL MODEL WHILE DRIVING UNDER THE CINSTRAINED CONDITIONS (CONSIDERING THE LOCK APPROACH CHANNEL)

I. V. Lipatov, M.A. Reshetnikov

Keywords: mathematical modeling, lock, approach channel, roll- trim, sag

In the article the questions concerning the ship behavior conditions dynamics under the sharply growing waterway dimensions constraint are considered (the approach channel and the lock chamber). To perform the research the developed virtual mathematical model as an alternative to dangerous expensive and uninformative experiments is offered.

Статья поступила в редакцию 24.06.2016 г.

УДК 627.81.556.55

А.Н. Ситнов, д.т.н., проф., зав. кафедрой ФГБОУВО «ВГУВТ» А.Е. Гоголев, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» М.А. Матюгин, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БАЛАНСОВ И ИХ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ЗОНЕ ВОДОХРАНИЛИЩА НИЖЕГОРОДСКОГО НИЗКОНАПОРНОГО ГИДРОУЗЛА

Ключевые слова: расчет водохозяйственных балансов, Нижегородский низконапорный гидроузел.

В статье приводятся методологические особенности водохозяйственных расчетов по зоне водохранилища Нижегородского низконапорного гидроузла в текущем состоянии и на перспективу, а также основные результаты этих расчетов.

В настоящее время участок р. Волга от створа Нижегородского гидроузла до г. Нижний Новгород имеет серьезную проблему, связанную с лимитирующими глубинами на участке и порогах шлюзов № 15, 16 Нижегородского гидроузла. Она стала возникать при изменении режима стока Волги с началом функционирования Нижегородского гидроузла (1957 г.) и усугубилась при ненаполнении нижележащего Чебоксарского водохранилища (1981 г.) до проектной отметки 68 м БС, что привело к необратимой деформации русла в нижнем бьефе, посадке уровней на участке до 1,3 м и проблемам для судоходства. С целью сохранения сквозного судоходства на реке Волга как водном пути международного значения, создания современной транспортной системы с эффективной инфраструктурой предполагается строительство Нижегородского низконапорного гидроузла (ННГУ) в районе пос. Б. Козино. При этом изменится водный режим участка и его водообеспечение. Отсюда возникает необходимость разработки водохозяйственных балансов на участке до строительства ННГУ и после строительства, сравнение их по водообеспеченности и обоснование инженерных решений по рациональному режиму работы водохранилища с точки зрения водопользования.

Рассматриваемый участок протяженностью 40,5 км находится в нижнем бьефе Нижегородского гидроузла и ограничен сверху створом Нижегородской ГЭС, снизу -створом будущего Нижегородского низконапорного гидроузла, который на 7,5 км выше низового створа водохозяйственного участка 08.01.03.005 (гидропост «Сормово») в соответствии с водохозяйственным районированием территории РФ. Расчетная линейная схема участка представлена на рис. 1.

Рис. 1. Линейная схема водохозяйственного участка

Гидрологический режим участка определяется сбросами воды через Нижегородский гидроузел, от которых зависят уровни воды в нижнем бьефе, скорости течений и условия для судоходства. Определяющее влияние сбросов воды через Нижегородский

гидроузел на гидрологический режим нижнего бьефа проявляется в течение всего года, включая месячный, декадный и суточный периоды времени.

На участке имеется незначительная боковая приточность, связанная со стоком впадающих в Волгу средних и малых рек (наиболее протяженная и полноводная из них река Узола). Процент боковой приточности на участке составляет в среднем 0,85% от расходов через Нижегородский гидроузел.

Со строительством ННГУ появляются особенности, связанные как с процессами его функционирования, так и расчета водохозяйственных балансов. К ним можно отнести следующие:

а) на рассматриваемом участке водохранилище (бьеф) наполняется до отметки 68.0мБС только на навигационный период для создания необходимых условий для судоходства. На межнавигационный период водохранилище срабатывается, подпор на участке отсутствует, и водный путь находится в бытовом состоянии;

б) наличие гидроузлов в верхнем створе участка (Нижегородский гидроузел) и в замыкающем створе (ННГУ) обусловливает фильтрационные явления через тело плотины и примыкания к ней, а также необходимость шлюзования судов для обеспечения судоходства. Объемы воды, связанные с указанными процессами, проходя через Нижегородский гидроузел, увеличивают приходную часть водохозяйственного баланса, а через низконапорный гидроузел - его расходную часть;

в) в связи с сезонным характером функционирования водохранилища (навигационный период) зимняя сработка водохранилища отсутствует.

Расчет водохозяйственного баланса с определением его результата в виде объема дефицита или резерва воды за расчетный период производится в соответствии с методикой [1] и по формуле (1).

\VfjQg - объем воды, формирующийся за расчетный период на водохозяйственном участке (боковая приточность), млн.м3; ^езе ~ объем водозабора из подземных водных объектов, млн.м3;

- объем возвратных вод на водохозяйственном участке, млн.м3;

^дага ~~ дотационный объем воды, поступающий на водохозяйственный участок из

з

систем территориального перераспределения стока, млн.м ; +ДУ- сработка или наполнение водохранилища на расчетном участке, млн.м3;

±№1 - потеря воды при оседании льда на берега при зимней сработке водохранилища

з

и возврат воды в результате таяния льда весной, млн.м ; ^исп ~ потеря воды на дополнительное испарение с акватории водохранилища, млн.м3;

Мг,4, - фильтрационные потери из водохранилища в пределах расчетного участка, млн.м3;

- уменьшение речного стока, вызванное водозабором из подземных водных объ-

з

ектов, имеющих гидравлическую связь с рекой, млн.м ; ^жр _ переброска части стока за пределы расчетного участка, млн.м3; ГОщд - суммарное требование всех водопользователей расчетного участка, млн.м3;

- требуемая величина стока в створе Нижегородского низконапорного гидроузла (комплексный попуск), млн.м3.

При расчете баланса приняты следующие допущения:

а) составляющие баланса: дотационный объем воды, поступающий на водохозяйственный участок из систем территориального перераспределения стока ^дот; пере-

броска части стока за пределы расчетного участка (Г||е|1. потеря воды на льдообразование 1Г, - приняты нулевыми, т.е. [\'1|ГД01, Шл} = 0.;

б) уменьшение речного стока, вызванное водозабором из подземных водных объектов, имеющих гидравлическую связь с рекой соответствует объему водозабора из подземных водных объектов WIШ„ т.е. Wу = WIШ..

Определение величин составляющих водохозяйственного баланса выполнено с использованием разнообразной исходной информации, основанной на материалах инженерных изысканий, данных Росгидромета, Верхне-Волжского бассейнового водного управления, нормативных и методических материалах и др. При этом величина составляющих баланса - объема стока, поступающего за расчетный период на рассматриваемый участок из Горьковского водохранилища Wвх, боковая приточность Wбок, фильтрационные потери Wф из водохранилища, образуемого ННГУ, комплексный попуск Wкп в створе ННГУ - зависит от обеспеченности стока. Это требует обработки гидрологических рядов по стокам в створах нижегородского гидроузла и впадающих рек (река Узола, гидропост «Держково»), решения задач по оценке однородности рядов, репрезентативности и расчету гидрологических характеристик [2].

Гидрологические ряды приняты:

- по параметрам стока Wвх, поступающего на участок из Горьковского водохранилища через Нижегородский гидроузел, с 1957 по 2012 гг., как определяющего параметры гидрологического режима на участке на современном этапе и на перспективу;

- по параметрам стока боковой приточности Wбок по р. Узола (гидропост «Держково») за период 1964-1990 гг. и 2011-2013 гг. с последующим переводом в целом по боковой приточности через переводные площадные коэффициенты.

Ряды были проверены на репрезентативность по критерию непревышения относительной средней квадратической погрешности расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики предельным значениям и статистическую однородность на соответствие отклоняющихся значений в эмпирическом распределении критериям Стьюдента, Фишера, Смирнова-Граббса и Диксона. Расчеты показали возможность использования рядов для определения гидрологических характеристик как соответствующих установленным критериям.

Расчет обеспеченных характеристик стока произведен с использованием сертифицированного программного комплекса. Результат расчета представлен графиком эмпирического и аналитического распределения расходов стока в створе Нижегородского гидроузла (рис. 2) и в створе гидропоста «Держково» (рис. 3).

Рис. 2. График эмпирического и аналитического распределения расходов стока в створе Нижегородского гидроузла

Рис. 3. График эмпирического и аналитического распределения расходов стока в створе г/п «Держково»

Краткая характеристика расчетного водохозяйственного участка по результатам расчетов представлена в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика расчетного участка

Й Л о ю о Гидрологическая характеристика, м3/с, (бытовой сток)

Река Створ н о и 3 Среднемного-летний сток Коэффициент вариации Су & а и В Расчетная обеспеченность %

§ Й « о н о о Й а * Й о ё 1 ^ фм 8 ® 1 5 50 75 90 95 97 99

Ниже-

Волга городский г/у 229000 1649.89 0.226 -0.296 2430 2240 1670 1400 1150 1000 911 742

Узола Держково 1320 12.257 0.334 0.647 23.7 19.7 11.8 9.29 7.38 6.40 5.78 4.74

Боковая

приточ- - - - - 51.54 42.84 25.66 20.20 16.05 13.92 12.57 10.31

ность

Составление водохозяйственных балансов подразумевает оценку наличия и использования водных ресурсов на участке в целом по году и расчетным интервалам (месяц, декады). Для этого необходимо знание внутригодового распределения стока разной обеспеченности по расчетным интервалам. В качестве расчетного периода при составлении водохозяйственных балансов принят месячный интервал с разбивкой на декады в половодье (апрель-июнь) и в ноябре. Это связано не только со значимой внутримесячной неравномерностью стока в половодье, но и особенностями водного

режима создаваемого водохранилища на участке. Внутригодовое распределение может производиться методами компоновки, реального года и среднего распределения стока за годы характерной градации водности [2].

Особенности использования указанных методов, технология расчетов по ним и области их применения приведены в методических указаниях [3].

Нами выполнены расчеты внутригодового распределения стока каждым из методов, в результате которых получены следующие решения:

1. Внутригодовое распределение стока методом компоновки обеспечило получение нулевых объемов стока в ряде месяцев в различных градациях групп водности, что не соответствует действительности, и метод компоновки из дальнейшего рассмотрения исключён.

2. Использование метода реального года привело к получению логически необъяснимых результатов по величине расходов и объемов стока в отдельные периоды года, что не позволило использовать метод в качестве расчетного.

3. Метод средних распределений стока за водохозяйственный год заданной градации водности основан на расчете средних относительных распределений месячных объемов стока от годовой суммы путем осреднения относительных значений стока каждого /-го месяца за все годы, входящие в ту или иную градацию водности. Эти распределения, отражающие реальные соотношения (доли) месячного стока в годовом его объеме, являются типовыми его распределениями, свойственными каждой отдельной группе характерных по водности лет. Абсолютное расчетное распределение месячного стока, выраженное в объемах воды, вычисляется путем умножения месячных долей стока интересующей градации водности по объемам стока за водохозяйственный год заданной вероятности превышения, определенный по аналитической кривой обеспеченности.

Анализ полученных материалов показал, что и в этом случае имеются несоответствия между объемами стоков отдельных месяцев в годы и периоды разной водности и это отражается на противоречивом характере результатов водохозяйственного баланса: в годы меньшей водности в отдельные месяцы результаты баланса лучше, чем в годы большей водности и наоборот.

Поэтому нами на базе полученного среднего распределения стока в градациях водности и необходимости учета реальных соотношений месячных стоков в годовом его объеме в разных градациях произведено внутригодовое распределение стока в среднем по совокупности всех водохозяйственных лет, что не противоречит рекомендациям методических указаний [3].

С учетом вышеизложенного доли месячных распределений стока в годовом стоке определены:

1. По створу Нижегородского гидроузла. Здесь выделены пять градаций водности: очень многоводные годы при Р<16,7% - доля d1, многоводные при 16,7%<Р<33,3% - доля d2, средние по водности при 33,3%<Р<66,7% - доля d3, маловодные при 66,7%<Р<83,3% -доля d4 и очень маловодные при Р>83,3% - доля d5.

Для каждого месяца доля распределения стока от годового стока составляет:

Объем стока находится умножением месячной доли d на годовой объем стока заданной обеспеченности. Распределение по декадам производится по их удельным весам в месячном объеме стока.

2. По створу гидропоста «Держково».

Здесь выделены три градации водности: многоводные при обеспеченности Р<33,3% - доля d1, средние по водности 33,3%<Р<66,7% - доля d2 и маловодные Р>66,7% - доля dз.

Средняя доля для месячного распределения стока составит:

а

Лу + йг + ¿3

(3)

3

На основе указанных подходов произведен расчет комплексного попуска и его составляющих при разной обеспеченности стока по расчетным периодам и году в целом.

Комплексный попуск в створе Нижегородского низконапорного гидроузла Wкп должен обеспечивать поддержание необходимых условий существования и воспроизводства рыбного стада и функционирования сложившихся на участке водных и околоводных экосистем (экологический попуск), обеспечения качества воды (санитарный попуск), поддержания необходимых глубин на нижерасположенном участке (транспортный попуск) и удовлетворение хозяйственно-питьевых нужд потребителей ниже ННГУ (хозяйственный попуск). Величина комплексного попуска представляет собой максимальную огибающую из экологического, санитарного, транспортного и хозяйственного попусков.

Значения составляющих комплексного попуска приняты следующие:

1. Санитарный попуск определен в размере 500 м3/с [4].

2. Транспортный попуск установлен в размере 1140 м3/с, исходя из соображения обеспечения уровней воды на нижерасположенном участке не менее проектных значений.

3. Хозяйственный попуск величиной 550 м3/с определен из условий нормальной эксплуатации существующих водозаборных сооружений от створа ННГУ до слияния рек Оки и Волги.

4. Экологический попуск в годовом, месячном и декадном разрезах при разной обеспеченности стока рассчитан в соответствии с положениями [5]. При этом в качестве критического (свидетельствует о критическом состоянии экологических систем) по результатам исследований при разработке СКИОВО [6] принят сток лет 97% обеспеченности, в качестве исторически минимальных - объемы воды 99% обеспеченности.

Фильтрационные потери из водохранилища Wф рассчитаны по материалам инженерно-геологических изысканий, положений нормативных, проектных и справочных документов [7 и др.] с учетом переменного характера фильтрационных потерь в течение года в зависимости от текущего наполнения водохранилища и, соответственно, величины напора, влияющего на интенсивность фильтрации. Последний определяется отметками уровней воды верхнего и нижнего бьефов и в целом зависит от обеспеченности стока через створ ННГУ.

Водохозяйственные балансы составлены по году при обеспеченностях по стандартным квантилям 1, 5, 50, 75, 90, 95, 97, 99 % с разбивкой на месяцы и детализацией по декадам в апреле - июне и в ноябре.

Итогом баланса является резерв (дефицит) водных ресурсов и транзит стока в нижний бьеф. Резерв водных ресурсов Wрез или их дефицит Defкa определен разницей объемов стока по приходной части (располагаемые ресурсы) и расходной части.

Транзит стока на нижерасположенные водохозяйственные участки рассчитан как:

При разработке водохозяйственных балансов на перспективу величина сработки или наполнения водохранилища ±Л V рассчитывается как поправка к располагаемым водным ресурсам (в приходной части), выравнивающая приходную и расходную части баланса, т.е. с учетом дефицита Defкa или резерва Wрез водных ресурсов.

Итоговые результаты водохозяйственных балансов при обеспеченностях стока 1, 50, 75, 99% приведены в таблице 2 (до строительства ННГУ) и таблице 3 (после строительства ННГУ).

""ш **кп "р

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(4)

Таблица 2

Результат плановых водохозяйственных балансов (млн м3)

Месяцы I II III X XI XII Год

1% дефицит 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

резерв 326.00 321.52 390.61 418.75 441.96 353.07 7310.23

транзит 3562.75 3575.05 4345.33 4317.94 4781.22 3826.07 77741.43

50% дефицит 0,00 0,00 0,00 42,56 0,00 0,00 1521,25

резерв 294,34 292,81 353,00 0,00 400,84 316,46 5161,33

транзит 2476,72 2486,53 3019,47 3010,82 3326,58 2658,23 53971,71

75% дефицит 0,00 0,00 0,00 488,12 0,00 0,00 3080.42

резерв 288,01 287,07 345,48 0,00 96,92 309,14 4553.24

транзит 2106,66 2115,17 2567,54 2565,26 2830,74 2260,61 45897,77

99% дефицит 283.78 136.47 26.02 1592.78 852.01 197.66 9533.53

резерв 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 131.47

транзит 1189,34 1194,09 1447,10 1460,60 1601,39 1275,46 25915,07

Результаты перспективных водохозяйственных балансов (млн м3) Таблица 3

Месяцы I II III X XI XII Год

1% дефицит 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

резерв 326,04 321,55 390,65 402,13 525,02 353,11 7263,59

транзит 3562,79 3575,08 4345,37 4301,32 4864,28 3826,11 77694,80

50% дефицит 0,00 0,00 0,00 59,51 0,00 0,00 1611,269

резерв 294,38 292,84 353,04 0,00 505,36 316,50 5224,399

транзит 2476,76 2486,56 3019,51 2993,86 3431,10 2658,27 53944,77

75% дефицит 0,00 0,00 0,00 505,19 0.00 0.00 3170.99

резерв 288,05 287,10 345,52 0,00 205.84 309.18 4620.43

транзит 2106,70 2115,20 2567,58 2548,19 2939,66 2260,65 45874,40

99% дефицит 283.74 136.43 25.98 1610.32 730.35 197.63 9546.56

резерв 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 63.03

транзит 1189,38 1194,13 1447,14 1443,06 1723,05 1275,49 25833,60

Анализ изменения результатов удовлетворения потребителей в воде проведен через сравнение резервов и дефицитов стока по составленным водохозяйственным балансам (рис. 4, 5).

Рис. 4. Суммарный дефицит и резерв стока через створ ННГУ до строительства гидроузла

2000,Э0 1500,00 1000,00 500,00 0,00 500,00 -1000,00 -1500,00 -2000,00 06i>ejv, j

i

1 ki

fi 1 1 1. ы__

II II Щ 1141 11 ч 11 ШМЯ ■, _ 1l 1 1 i. ¡1 . с

1 i 1 ? 3 Beert J 1 2 1 з 6 5сего 1 h fti 1 1 IkJfcJEP В,

1 1

1 II 1 г * 1 л \ 1 ^ТТ

! _

95% Ш97%

Рис. 5. Суммарный дефицит и резерв стока через створ ННГУ после строительства гидроузла

Сравнение результатов суммарных значений дефицита и резерва стока показывает, что общая тенденция изменения этого параметра при различных обеспеченностях и с привязкой к месяцам и декадам остается неизменной. С уменьшением водности этот параметр снижается независимо от периода времени. При этом суммарное значение дефицита и резерва для половодья (ИУ-У месяцы) практически всегда положительны, в межень (УП-К месяцы) практически всегда отрицательны. В зимний период дефициты преобладают над резервами только при крайне малой водности года (9799% обеспеченности).

Анализ совмещенных графиков суммарных значений дефицита и резерва стока до строительства гидроузла и на перспективу для лет разной обеспеченности стока показывает, что по абсолютной величине суммарный дефицит и резерв стока в бытовом состоянии и на перспективу создания водохранилища практически совпадают. Исключения составляют только апрель и ноябрь, в которые происходит наполнение и сработка водохранилища (рис. 6, 7).

Рис. 6. Дефицит стока через створ ННГУ до строительства гидроузла и на перспективу при 97% обеспеченности годового стока

Рис. 7. Резерв стока через створ ННГУ до строительства гидроузла и на перспективу при 97% обеспеченности годового стока

Результаты расчетов и их анализ позволяют сделать следующие выводы:

1. Водные ресурсы участка позволяют наполнять водохранилище до отметки 68,0 мБС и выдерживать её в течение всего навигационного периода без ущемления интересов других водопользователей и нанесения ущерба окружающей среде в условиях разной водности лет.

2. Годовые резервы и дефициты стока через створ ННГУ со строительством водохранилища по сравнению с бытовым состоянием изменятся как в сторону увеличения, так и уменьшения. При обеспеченности годового стока 1-75% происходит рост дефицита стока, что связано с появлением дополнительных потерь на испарение, фильтрацию и шлюзование через ННГУ. Наибольшие из них (потери на шлюзование) распределены в течение навигации неравномерно и их основная доля приходится на дефицитные меженные месяцы, увеличивая годовой дефицит стока. При обеспеченностях выше 75% годовой дефицит стока снижается за счет увеличения осенней сработки водохранилища. Изменения дефицита стока в целом малы и для лет средней и малой водности не превышают 6%. В целом после строительства гидроузла резервы будут уменьшаться за счет дополнительных потерь из водохранилища, а также его наполнения, и расти за счет сработки (третья декада ноября), а в остальное время будет наблюдаться некоторое снижение резервов. При высокой водности (1-5% обеспеченности) годовые резервы уменьшаются из-за того, что дополнительные потери перекрывают величину сработки водохранилища. При годовом стоке от 50% до 90% обеспеченности происходит рост годовых резервов за счет относительно небольшого объема призмы наполнения водохранилища. В этом случае осенняя сработка превосходит по величине суммарные потери воды на шлюзование, фильтрацию, испарение и наполнение. В годы малой водности (90% и более) резко увеличивается объем призмы наполнения водохранилища и наблюдается тенденция снижения годовых резервов стока. Годовые дефициты стоков с водохранилищем изменятся по большей части в сторону увеличения, особенно в годы высокой и средней водности, однако на небольшую относительную величину. Увеличение дефицитов произойдет, в первую очередь, в межень за счет потерь воды на шлюзование. Годовые резервы стоков возрастут только в годы средней водности, в остальные годы будет наблюдаться незначительное снижение. Изменение резервов стока в течение года неравномерно: увеличение резервов приходится на период сработки водохранилища, в остальные периоды будет наблюдаться небольшое уменьшение резервов. Таким образом, строительство ННГУ и создание на рассматриваемом участке водохранилища не окажет значительного негативного влияния на объемы стока воды на нижележащий участок.

Список литературы:

[1] Методика расчета водохозяйственных балансов водных объектов, Утв. Приказом МПР РФ от 30.11.2007. - №314.

[2] СП 33-101.2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. Одобрен постановлением Госстроя России № 218 от 26.12.2003. - М., 2004. - 108 с.

[3] Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии гидрометрических наблюдений. - СПб: ГГИ, 2005.

[4] Основные правила использования водных ресурсов Рыбинского и горьковского водохранилища на р. Волге. Утв. Министерством мелиорации водного хозяйства РСФСР (приказ от 11 ноября 1983 г. № 596). - М., 1983. - 52 с.

[5] Методические указания по разработке нормативов допустимого воздействия на водные объекты. Утв. Приказом МПР РФ от 12.12.2007.

[6] Схема комплексного использования и охраны водных объектов бассейна реки Волга ниже Рыбинского водохранилища до впадения Оки. Утв. Приказом Верхне-Волжского ВБУ от 15 декабря 2014 г. - № 402.

[7] Гидротехнические сооружения: справочник проектировщика / под общ. ред. В.П. Недриги. -М.: Стройиздат, 1983. - 543 с.

THE WATER RESOURCES BALANCES CALCULATIONS METHODOLOGICAL FEATURES AND THEIR RESULTS ON NIZHNY NOVGOROD LOW-PRESSURE HYDROENGINERING COMPLEX RESERVOIR AREA

A.S. Sitnov, A.E. Gogolev, M.A. Matyugin

Keywords: water resources balances calculations, Nizhny Novgorod low-pressure hydroengineering complex

In the article the water resources calculations methodological features on Nizhny Novgorod low-pressure hydroengineering complex reservoir area in the current state and for the perspective are analyzed. The calculations main results are also given.

Статья поступила в редакцию 05.07.2016 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.