CC BY
18HYDRAULIC MODE TAIL-WATER THE NIZHNIY NOVGOROD HYDROELECTRIC POWER STATION ON VOLGA AND THE ORGANIZATION OF NAVIGATION
R.D. Frolov
The mode of movement of a wave попуска on tail-water is investigated by the Nizhniy Novgorod HYDROELECTRIC POWER STATION. The schedule of passage ofsupersize courts of this tail-water is recommended.
УДК 627.235
P.Д. Фролов, к.т.н., профессор, ВГАВТ. 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ПОЭТАПНОЕ УЛУЧШЕНИЕ СУДОХОДНОГО СОСТОЯНИЯ Р. ВОЛГИ В НИЖНЕМ БЬЕФЕ НИЖЕГОРОДСКОЙ ГЭС
Дана характеристика судоходного состояния нижнего бьефа Нижегородской ГЭС и показана динамика его ухудшения. Обоснованы варианты и этапы улучшения судоходного состояния реки Волги в Нижнем бьефе ГЭС.
Единая глубоководная система Европейской части России является уникальным воднотранспортным комплексом и играет исключительно важную роль как в работе внутреннего водного транспорта, так и в транзитном международном судоходстве по схеме «река-море», особенно при освоении транспортных коридоров «Юг-Север» и «Запад-Восток».
Главной составляющей частью глубоководной системы является река Волга. Однако, в течение двух последних десятилетий транзитное судоходство лимитирует шестидесятикилометровый участок Нижегородская ГЭС - Н. Новгород. Это объясняется тем, что Нижегородская ГЭС проектировалась как звено Волжского каскада с последующим обязательным подпором водами Чебоксарского водохранилища.
В связи с ненаполнением Чебоксарского водохранилища до проектной отметки за 47 лет функционирования Нижегородской ГЭС в ее нижнем бьефе до Н. Новгорода произошли необратимые деформации русла Волги - река «просела» почти на метр. Подобная деформация русла привела к падению глубин в камерах шлюза, на перекатах участка. Углубление земснарядами всего участка недопустимо - оно может совсем парализовать работу судоходных шлюзов.
В итоге, в разгар навигации судоходная глубина 3,5 м, с учетом суточного регулирования стока Нижегородской ГЭС, выдерживается лишь в течение 2-т-З часов в сутки. Эта ситуация последнее десятилетие периодически парализует транзитное плавание не только большегрузных судов, но и современных четырехпалубных пассажирских теплоходов.
Продолжающаяся глубинная эрозия русла усугубляет обстановку, и в перспективе в течение ряда маловодных летних месяцев Волга в транспортном отношении будет разобщена на северную и южную части, единая глубоководная система прекратит функционировать.
В связи с изложенным, по заданию Государственной службы речного флота Волжской государственной академией водного транспорта в 1999-200] годах были выполнены исследования режима нижнего бьефа НН ГЭС.
На основе всестороннего исследования режима регулирования стока каскадом Верхне-Волжских водохранилищ, постановки натурных исследований и математического моделирования гидравлики речного потока Волжской академией была разработана масштабная «Программа поэтапного улучшения судоходного состояния нижнего бьефа НН ГЭС».
В ходе исследований была доказана реальная возможность оптимизации регулирования стока каскадом водохранилищ, позволявшая с высокой степенью вероятности гарантировать навигационный среднесуточный расход воды через НН ГЭС в 1300 м3/с (вместо современного проектного 1100 м3/с). Реализация этой меры увеличивает продолжительность выдерживания глубины 3,5 м с двух часов в сутки до 6-^7 часов (не ущемляя интересов энергетиков).
В 2001 году, на базе исследований Волжской академии, по заданию Минприроды России институт «Гидропроект» разработал новые «Правила использования водных ресурсов Рыбинского и Горьковского водохранилищ на Волге», в которых подчеркнуто, что «... Основным отличием настоящих «Правил» от предыдущих является ... увеличение нормального навигационного попуска в Нижнем бьефе Нижегородского гидроузла с 1100 м3/с до 1300 м3/с...».
С учетом обоснований академии в новых «Правилах» впервые приведен четкий диспетчерский график регулирования стока с учетом разной водности лет (рис. 1).
Регулирование стока по данному графику повышает стабильность выдерживания необходимого для судоходства увеличенного расхода воды через НН ГЭС.
Со стороны Минтранса России предпринимаются меры к ускорению утверждения Минприродой новых «Правил».
Помимо изложенного, для оперативного в ходе навигации управления режимом регулирования стока академией предложен способ помесячного прогноза величины возможного (на очередной месяц) среднесуточного расхода воды.
При подобном оперативном планировании величины среднесуточных расходов воды в нижний бьеф Нижегородской ГЭС следует руководствоваться выражением:
И7 - 1 5 61
П — Факт/'ы6 . /) _ 1 ПО
Унн /ЭС - ( ф 0000864 ' ^ Щпрогн.прит) 1
где QHH ГЭС - навигационный среднесуточный расход воды через НН ГЭС на очередной месяц навигации (с июня по ноябрь), м3/с;
Н'факт. Рыб. - фактические общие запасы воды в Рыбинском водохранилище на дату расчета, м3;
15,61 - общий объем воды в Рыбинском водохранилище ниже отметки уровня допустимой навигационной сработки, кмЗ;
I - число суток от даты расчета до даты окончания навигации, сут;
£(2(проги. прит.) - прогнозная величина суммы притоков в Иваньковское, Угличское, Шекснинское, Рыбинское и Горьковское водохранилища, м3/с;
к - коэффициент, учитывающий потери;
100 - средне многолетняя величина забора воды из Иваньковского водохранилища в канал им. Москвы, м3/с.
Вторым, уже реализованным в 2001 году этапом разрешения судоходной проблемы Нижнего бьефа НН ГЭС явилось расчетное обоснование возможности углубления (почти на грани производственного риска) нижней части рассматриваемого участка Волги - от г. Балахны до Н. Новгорода.
Многие годы существовало мнение о недопустимости дополнительного углубления нижнего бьефа НН ГЭС из-за возможной посадки уровня воды и парализации работы шлюзов.
В 2000 году на совещании в Росречфлоге с привлечением специалистов МГУ, ЦНИИЭВТ, Гипроречтранса доводы Волжской академии были признаны убедительными. В навигацию 2001 года Волжским ГБУ на участке Волги Балахна - Н. Новгород были выполнены большие дноуглубительные работы - с судового хода удалено более трех млн. кубометров фунта.
В результате это была исключена необходимость суточного простоя большегрузных судов на Нижегородском рейде в ожидании очередного двухчасового подъема уровня воды. Суда стали транзитом проходить до Балахнинского рейда, а иногда сразу и до Городецкого.
Общая продолжительность прохождения судами всего бьефа существенно сократилась. В то же время, фактическая посадка уровня в районе Балажны не превысила расчетную - 10 см и не повлияла на режим шлюзования судов в Городце.
Несмотря на бесспорную полезность реализации изложенных выше двух этапов, кардинально проблема нижнего бьефа все-таки не разрешена.
В конкретных современных условиях, для поддев нижнем бьефе НН ГЭС требуемых для судоходства глубин при любой водности года необходим подпор уровня воды.
Подъем - подпор уровня воды может быть достигнут при повышении отметки уровня Чебоксарского водохранилища. Выполненными академией расчетами установлено, что при переходе от современной отметки Чебоксарского водохранилища 63,0 м БС к отметке 65,0 м БС граница динамического подпора будет располагаться между Городцом и Балахнон. В этом случае подпор шлюзов НН ГЭС де достигает и опять-таки судоходная проблема координально не решается. Вывод нижнего бьефа НН ГЭС из числа лимитирующих транзитное судоходство возможен при наполнении Чебоксарского водохранилища до отметки 66,5-;-67,0 м БС.
Однако, получила широкую известность позиция админимтраций Марийской и Чувашской республик и Нижегородской области, протестующих против повышения уровня Чебоксарского водохранилища и увязывающих отметку с обязательностью колоссальной финансовой компенсацией ущерба от затопления и подтопления территорий.
Необходимый для судоходства подъем уровня воды в нижнем бьефе НН ГЭС на 3-М м может быть достигнут строительством низконапорного транспортного гидроузла - по аналогии с Константиновским, Николаевским и др. гидроузлами на Нижнем Дону.
В то же время, в условиях современной экономической ситуации в России рассчитывать на финансирование строительства узковедомственного объекта (для речного флота) нет оснований.
Исследуя проблему Волжской академией был предпринят поиск путей для комплексного решения проблемы, объединяющей интересы речного флота, автомобильного транспорта, экологии.
Известно, что единственный в Н. Новгороде автомобильный мост через Волгу представляет собой верхний ярус комбинированного железнодорожно-автомобильного моста. Узкий железнодорожный мост (нижний ярус) исключает создание достаточно широкой проезжей полосы автомобильной «надстройки».
Этот современный очень узкий мост является связующим звеном между Кировским (восточным) и Московским (западным) направлениями; исключительно высокая интенсивность автомобильного движения ежегодно вызывает необходимость параллельного монтажа наплавного понтонного моста. Наплавной мост является помехой для судоходства, требует периодических разводок. Во время ледохода весной и осенью и при ледоставе зимой наплавной мост демонтируется. В связи с ограниченной пропускной способностью верхнего автомобильного яруса и временного наплавного моста на трассе Москва - Киров возникают многокилометровые пробки автомашин. Кроме того, правобережный подъезд к двухъярусному мосту пролегает по густозаселенным районам Нижнего Новгорода.
Учитывая изложенное, Волжская академия обосновала целесообразность строительства низконапорного гидроузла на Волге, совмещаемого с автомобильным мостом.
Подобный вариант комплексного решения двух транспортных проблем значительно снижает затраты в случае раздельного строительства плотины и моста, полностью исключает необходимость повышения уровня Чебоксарского водохранилища, благодаря переводу транзитного потока машин на окружную - кольцевую дорогу оздоровляет экологическую обстановку в Нижнем Новгороде.
Требуемый для судоходства небольшой подъем уровня низконапорным гидроузлом исключает затопление поймы Волги.
В связи с принятым Министерством транспорта России с Администрацией Нижегородской области решением о форсировании проектно-изыскательских работ Волжская академия выполняет исследования с обоснованием вариантов створов низконапорного гидроузла с автомобильным шлюзом, отметки подпорного уровня. В рамках этой работы исследуется гидрологический режим участка Волги, для разных вариантов подпорных отметок и расходов воды расчетным путем устанавливается положение кривых подпора. В рамках этих исследований должен быть обоснован оптимальный подпорный вариант, полностью (с учетом перспективы) решающий судоходную проблему, исключающий затопление поймы и подпор турбин Нижегородской ГЭС. Местоположение гидроузла должно быть увязано с наблюдающимися и прогнозируемыми деформациями русла Волги, вариантами подъездов окружной автомобильной дороги.
Исходя из комплекса подчас противоречивых «граничных условий» гидроузел планируется расположить несколько выше (относительно течения) Нижнего Новгорода. По условиям производства строительных работ рассматриваются три варианта створа гидроузла (рис. 2).
STAGE-BY-STAGE IMPROVEMENT OF A NAVIGABLE CONDITION OF THE RIVER VOLGA IN TAIL-WATER THE NIZHNIY NOVGOROD HYDROELECTRIC POWER STATION
R.D. Frolov
The characteristic of a navigable condition tail-wateris given to the Nizhniy Novgorod HYDROELECTRIC POWER STATION and dynamics of its deterioration is shown.. Variants and stages of improvement of a navigable condition of the river Volga in tail-water HYDROELECTRIC POWER STA TION are proved.
УДК 627.09
Р.Д. Фролов, к.т.н., профессор. A.A. Сазонов, к.т.н., доцент, ВГАВТ. 603005, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЕЙ ХМАО
В данной статье дается краткая информация о современном судоходном состоянии водных путей ХМАО, составе флота, осуществляющем перевозки грузов по рекам округа. Приводятся данные о структуре и объемах перевозок, прогноз перевозок на 2005-2010 гг по малы.ч рекам округа. На основе анализа современного состояния судоходных условий и прогноза перевозок приводятся рекомендации об увеличении судоходных глубин из рассмотренных пяти малых рек округа только на двух: Конда и Северная Сосьва.
