CC BY
203
УДК 556.555:556.53 (470.62)
РЕГУЛИРОВАНИЕ СТОКА В БАССЕЙНЕ РЕКИ КУБАНЬ
Папенко И.Н. к. г. н., доцент
Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия
Епатко Александр Федорович гл. мелиоратор
Управление «Мелиоводхоз»
Тхагапсо Фатима Аскеровна аспирант
Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
В статье представлены: техническая схема регулирования стока в бассейне реки Кубань, характеристики и анализ работы водозаборных, водорегулирующих сооружений Верхней, Средней и Нижней Кубани. Выполнены водохозяйственные расчеты с учетом запросов водопользователей и водопотребителей с обеспеченностью 50, 75, 95 %, и представлены их итоги по всему водохозяйственному комплексу по отраслям экономики.
Ключевые слова: ГИДРОУЗЕЛ, РЕГУЛИРОВАНИЕ, ВОДОХОЗЯЙСТВЕННАЯ СИСТЕМА, КАНАЛ, ВОДОХРАНИЛИЩЕ, ПЛОТИНА, ВОДОЗАБОР, ВОДОСНАБЖЕНИЕ, БАЛАНС, ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ.
UDC 556.555:556.53 (470.62)
REGULATION OF WATER IN THE KUBAN RIVER BASIN
Papenko I.N.
Cand. Hydr. Sci., assistant professor
Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia
Epatko Alexander Fedorovich chief ameliorator
Department “ Meliovodkhoz”
Tkhagapso Fatima Askerovna post-graduate student
Kuban State University, Krasnodar, Russia
Technical scheme of water regulation in the Kuban river basin, characteristics and work analysis of water intake, water regulating constructions of Upper, Middle and Lower parts of Kuban are presented in the article. Water calculations with an account of quests of water users and water consumers with the supply situation 50, 75, 95 % were done and their results on whole water complex on the branches of economics are presented.
Key words: HYDRO SYSTEM, REGULATION, WATER SYSTEM, CANAL, WATER STORAGE, DAM, WATER INTAKE, WATER SUPPLY, BALANCE,WATER RESOURCES.
Техническая схема. Современное состояние водохозяйственного комплекса
На степень современного использования водных ресурсов в бассейне реки Кубань большое влияние оказывает сложившаяся техническая схема регулирования и перераспределения стока.
Использование стока Верхней Кубани (в Республике Карачаево-Черкессия, Ставропольском крае и в части Ростовской области) осуществляется с помощью сложной водохозяйственной системы с
водозаборами в створе Усть-Джегутинской плотины и
Невинномысского гидроузла.
Система Большого Ставропольского канала (БСК), введенная в эксплуатацию с 1968 года, предназначена для орошения земель площадью 210 тыс. га, обводнения 2600 тыс. га, организации промышленного и питьевого водоснабжения городов и населенных пунктов 18-ти районов в правобережной части Ставропольского края. Кроме того, сооружения системы обеспечивают сезонное перерегулирование стока реки Кубань, работу каскада ГЭС (на головном участке) и крупной Невинномысской тепловой электростанции.
Головной гидроузел БСК расположен на реке Кубань у г. Усть-Джегута, пропускная способность водозаборного шлюза составляет 180 м3/с.
Канал перебрасывает сток реки Кубань в безводные районы Восточного Предкавказья на северные и северо-восточные склоны Ставропольской возвышенности и северные склоны Манычской впадины, на земли, удаленные от Кубани на сотни километров.
Общая длина магистрального канала превышает 400 км, суммарная длина распределительных каналов - 1700 км.
Канал строится с 1957 г. По состоянию на 1.01.2004 г. закончено строительство магистрального канала 1-3 очередей общей протяженностью 262 км, введены в эксплуатацию орошаемые земли площадью 100 тыс. га (48 % проектных), построены и развиваются водопроводы городов Кавминвод, построены и работают четыре ГЭС и тепловая станция.
Невинномысский канал построен в 1948 г. Узел головного водозабора на реке Кубань состоит из низконапорной щитовой плотины.
Класс капитальности сооружения - 1. Невинномысский канал рассчитан на пропуск максимального расхода - 2200 м /с. Подача воды в канал осуществляется с правого крыла шлюза-регулятора. Нормальная пропускная способность шлюза и канала на всем протяжении достигает 75 м3/с.
Питание канала водами НГРЭС осуществляется через сбросные каналы № 1 на ПК4+55 и № 2 на ПК 16+00 пропускной способностью, соответственно, 20,0 и 37,0 м /с. Кроме того, воды НГРЭС могут отводиться непосредственно в реку Кубань перед головным шлюзом канала по зимнему сбросу № 3 расходом до 27,5 м /с.
Зимний сброс предназначен для теплообогрева затворов шлюза и борьбы с заторами шуги в верхнем бьефе плотины.
Невинномысский канал является трактом магистрального питания Кубань-Егорлыкских оросительно-обводнительных систем и
осуществляет самотечную переброску стока реки Кубань на северовосточные склоны Ставропольской возвышенности в засушливые бассейны маловодных рек Большой Егорлык, Западный Маныч. Зона командования тракта охватывает районы Ставропольского края (основной водопользователь), частично Ростовской области и республики Калмыкия.
Водные ресурсы тракта используют для водоснабжения городов (Ставрополь, Светлоград и др.), большого числа сельских населенных пунктов, обеспечивают обводнение территории 1,8 млн га, прудовое рыбоводство и санитарное состояние реки Большой Егорлык.
Сток тракта обеспечивает работу каскада четырех гидроэлектростанций установленной мощностью 60,6 тыс. кВт и техническое водоснабжение Ставропольской тепловой станции (СГРЭС) проектной мощностью 2400 тыс. кВт.
Излишки водных ресурсов тракта в настоящее время используют для опреснения и пополнения водных ресурсов каскада трех хозяйственных водохранилищ на реке Западный Маныч Ростовской области (Пролетарское, Веселовское, Усть-Манычское). В число плановых потребителей бассейна Верхней Кубани Манычские водохранилища не входят.
В пределах Краснодарского края внутрибассейновое перераспределение стока. Константиновский, Лабинский каналы в бассейне рек Лаба и Новокубанская с водозабором из реки Кубань подают воду на орошение земель нескольких районов в силу трудности и дороговизны устройства водозаборов на горных реках. Деривационный канал Белореченской ГЭС осуществляет переброску стока реки Белая в реку Птттиттт исключительно для нужд энергетики.
Супс-Шебшский канал отводит избыток паводочных вод реки Супс в Шапсугское водохранилище, предотвращая переполнение Октябрьского водохранилища и подтопления аула Тахтамукай. Паводковые воды Крюковского водохранилища с помощью Крюковского соединительного канала отводятся в Варнавинское водохранилище, а затем излишки Варнавинским сбросным каналом отводятся в реку Кубань.
На степень использования водных ресурсов в бассейне реки Кубань большое влияние оказывают внутрибассейновое перераспределение стока действующими каналами и сезонное перерегулирование водных ресурсов в существующих водохранилищах.
Гарантия водообеспеченности потребителей достигается на базе регулирования стока в двух построенных водохранилищах: Кубанском при головном участке БСК и Сенгилеевском при концевом участке Невинномысского канала, соответственно.
Методика водохозяйственных расчетов и исходные расчетные положения
При решении вопросов, связанных с использованием водных ресурсов бассейна реки Кубань на протяжении 30 лет, регламентирующим документом является "Схема комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна реки Кубани", составленная в 1972 г. институтом "Южгипроводхоз".
Распределение поверхностного стока реки Кубань и Закубанских рек в среднемаловодный год 75 %-й обеспеченности между
административными районами и водопользователями рекомендовано постановлением № 21 ГЭК Госплана СССР от 13 ноября 1974 г. "Об экспертизе "Схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна р. Кубани". Постановление № 21 гласит:
Рекомендовать следующее распределение поверхностного стока реки Кубань и Закубанских рек в среднемаловодный год 75 %-й обеспеченности в объеме 12,5 км по административным районам и водопользователям по безвозвратному водопотреблению:
- Ставропольскому краю, Ростовской области и Калмыцкой АССР весь сток в створе Невинномысского гидроузла за вычетом санитарного попуска в нижний бьеф этого гидроузла - 3,6 м ;
- санитарный попуск в нижний бьеф Невинномысского гидроузла
- 0,5 км3;
- сток в пределах Краснодарского края - 8,9 км ; в том числе:
- на ирригацию, сельскохозяйственное промышленное водоснабжение - 4,6 км ;
- на нерестовые попуски ниже Краснодарского водохранилища -3,0 км3;
- санитарные попуски по Кубани ниже Краснодарского водохранилища - 0,45 км ;
- лиманное и прудовое рыбоводство, рыбзаводы - 1,2 км ; в том числе:
- за счет возвратных вод - 0,35 км .
С 1995 г. нормативным документом о совместном рациональном использовании, воспроизводстве, охране водных ресурсов и восстановлении водных объектов, а также координации водохозяйственной деятельности в бассейне реки Кубань являлось Соглашение республик Адыгея, Карачаево-Черкессия, Краснодарского и Ставропольского краев "О совместном использовании и охране водных ресурсов бассейна реки Кубань", разработанное ОАО
"Кубаньводпроект" по заданию КБВУ во исполнение постановления Правительства Российской Федерации от 12.08.94 г. № 951.
Использование водных ресурсов в бассейне производится в соответствии с существующим водохозяйственным комплексом по регулированию стока и согласно действующим нормативным документам.
В основу расчетов водохозяйственных балансов бассейна реки Кубань положены ряды восстановленного стока реки Кубань и ее основных притоков I порядка за период 1926-2002 гг. Расчетные гидрологические характеристики определены согласно СП 33-101-2003.
Расчеты на современном уровне соответствуют уровню развития водохозяйственной обстановки в бассейне реки Кубань на 31.12.2002 г., на перспективу - уровню планируемого развития водохозяйственной обстановки в бассейне реки Кубань на 2015 г.
В основу расчетов водохозяйственных балансов заложена структура водохозяйственной системы реки (строение речной сети, водохранилища, водозаборы и прочие сооружения). В состав водохозяйственного комплекса включены: водоснабжение всех видов, сельское хозяйство, ирригационные системы, рыбное хозяйство, гидроэнергетика, водный транспорт, охрана природы.
При выполнении водохозяйственных расчетов на современном уровне и на перспективу предусмотрено удовлетворение водой потребителей с нормативной обеспеченностью:
- питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение, в том числе важнейших воспроизводственных рыбных объектов - 95 %;
- санитарный попуск - 95 %;
- орошение рисовых и нерисовых оросительных систем - 75 %;
- рыбонерестовые попуски и лиманные рыбные хозяйства - 75 %.
На современном уровне и в расчетной перспективе расчеты
располагаемых водных ресурсов в граничных створах выполнены при величинах санитарных расходов:
- в н/б Усть-Джегутинского ГУ (БСК) - 5,0 м /с;
- в н/б Невинномысского ГУ, подача в Краснодарский край - 17,0
м3/с;
- в н/б Краснодарского водохранилища - 80 м /с.
Результаты водохозяйственных расчетов на современном уровне
На условия регулирования стока реки Кубань большое влияние оказывают ее зарегулированность и степень использования ее водных ресурсов. В зоне Верхней Кубани два главных элемента комплекса водохозяйственных объектов Большого Ставропольского канала: Большой Ставропольский и нижележащий Невинномысский каналы связаны общностью питания и регулирования стока, а также
возможностью взаимного перераспределения стока. Система БСК забирает воду для орошения земель площадью 210 тыс. га, обводнения 2600 тыс. га, организации промышленного и питьевого водоснабжения городов и населенных пунктов 18-ти районов в правобережной части Ставропольского края, в части Ростовской области и Республики Калмыкия. Кроме того, сооружения системы обеспечивают сезонное перерегулирование стока реки Кубань, работу каскада ГЭС и крупной Невинномысской тепловой электростанции.
В связи с отсутствием русловых регулирующих водохранилищ в зоне Верхней Кубани величина водоотбора определяется наличием стока в рассматриваемый период в створе Усть-Джегутинской плотины и Невинномысского гидроузла и возможностью забрать его имеющимися сооружениями. Водохозяйственные балансы Верхней Кубани составлены ОАО "Севкавгипроводхоз" для характерных по водности лет 50, 75 и 95 %-й обеспеченности. При их составлении водохозяйственные расчеты зон влияния Большого Ставропольского и Невинномысского каналов выделены как самостоятельные расчетные участки с учетом их собственных технических схем подачи, сброса и распределения воды.
В водохозяйственных балансах в этих створах приводятся величины, отражающие действия только относительно ствола реки Кубань: приток, забор, сброс, величины безвозвратного
водопотребления в БСК и НК в месячных расчетных объемах и расходах.
Из анализа современных водохозяйственных балансов в зоне Верхней Кубани в годы 50, 75 и 95 %-й обеспеченности следует, что:
- забор в БСК составляет 2014 млн м в год, безвозвратное
3
водопотребление из них - 1715 млн м ;
3
- забор в Невинномысский канал составляет 980 млн м в год,
3
безвозвратно - 844 млн м .
Эти объемы обоснованы в "Основных положениях Правил использования водных ресурсов Невинномысского канала, Сенгилеевского, Егорлыкского и Ново-Троицкого водохранилищ", утвержденных Минводхозом РСФСР 31 октября 1974 г., и лимиты согласованы с Кубанским Бассейновым водным управлением.
Основные показатели водохозяйственного баланса в годы расчетной обеспеченности приведены в таблицах 1, 2, 3.
За критерий достаточной обеспеченности водопотребителей и водопользователей в зоне Верхней Кубани принят бездефицитный водохозяйственный баланс в год 75 %-й обеспеченности по стоку. Согласно материалам таблиц 1-3, суммарный безвозвратный отбор воды из Кубани практически одинаков в годы различной обеспеченности. Водохозяйственный баланс в год 95 %-й
обеспеченности сводится без дефицита для всех расчетных интервалов времени, т.е. урезок водопотребителей в зоне Верхней Кубани не производится; дополнительных водохозяйственных мероприятий на современном уровне не требуется.
Кроме того, в балансах учтен сброс в реку Егорлык, являющийся излишком водных ресурсов тракта Кубань - Егорлыкская осушительнооросительная система (КЕООС) и зависящий от водности года. Однако он не является плановым водопотребителем.
Объемы сброса Кубанской воды в реку Егорлык составляют:
Р, % 50 75 95
подачи, МЛН М
3
113
107
517.
Величины подачи в Краснодарский край, остаточный сток, притекающий в Краснодарский край, в зависимости от водности года на современном уровне составляют:
Р 5 % подачи, МЛН М
50 2164
75 1820
95 1411.
№ п/п Элементы водного баланса Ед. изм. За год Распределение по месяцам
V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV
1 Сток у г. Усть-Джегута с учетом переброски Зеленчуков м3/с 81,29 94,91 207,62 233,61 157,62 110,25 34,32 20,04 17,08 18,85 17,70 24,90 38,52
млн м 2575,99 254,36 537,74 626,07 422,41 285,55 91,98 51,90 45,77 50,52 43,19 66,73 99,77
2 Сток в створе Невинномысска с учетом переброски Зеленчуков М3/с 148,96 219,48 403,72 341,91 269,92 168,45 84,10 59,00 38,00 24,00 30,50 43,58 104,8
млн м 4717,00 588,21 1045,6 916,32 723,39 436,29 225,39 152,81 101,84 54,32 74,42 116,79 271,5
3 Суммарный безвозвратный отбор Верхней Кубани, всего м3/с 80,56 112,86 130,05 172,69 185,37 129,31 44,08 51,54 22,55 16,53 23,96 37,94 49,85
3 млн м 2552,54 302,46 336,82 462,80 496,78 334,92 118,13 133,48 60,42 44,29 58,45 74,87 129,1
в том числе: а) орошение м3/с 46,74 72,78 86,83 124,19 138,88 90,18 12,19 11,98 0,53 0,08 0,09 5,57 17,56
3 млн м 1484,49 195,04 224,89 332,83 372,20 233,57 32,67 31,03 1,42 0,21 0,22 14,93 45,48
б) рыбное хозяйство м3/с 1,69 0,41 0,42 0,77 0,96 0,22 0,00 1,45 1,40 1,41 1,51 5,77 5,94
3 млн м 53,14 1,09 1,08 2,06 2,56 0,58 0,00 3,74 3,74 3,77 3,67 15,47 15,38
в) промышленное и коммунально -бытовое водоснабжение м3/с 7,88 9,47 11,26 10,96 10,96 10,47 8,81 6,73 5,06 5,05 4,78 5,05 5,95
3 млн м 249,13 25,37 29,16 29,37 29,37 27,12 23,61 17,43 13,56 13,53 11,66 13,53 15,42
г) сельхозводоснабжение м3/с 2,45 2,92 2,98 3,86 3,84 3,91 1,47 1,49 1,47 1,49 1,53 1,49 2,94
3 млн м 77,37 7,83 7,72 10,34 10,29 10,13 3,94 3,86 3,94 3,99 3,73 3,99 7,61
д) потери МК и вдхр. м3/с 9,98 17,21 16,26 20,32 18,38 13,35 4,10 3,72 2,55 3,33 3,99 6,08 10,43
3 млн м 315,94 46,12 42,11 54,46 49,26 34,58 10,99 9,63 6,83 8,92 9,74 16,29 27,01
е) подпитка р. Калаус и сан. проточность м3/с 6,85 8,21 10,09 10,11 10,08 10,08 6,63 6,00 6,00 3,00 3,00 3,00 6,00
3 млн м 216,68 22,00 26,14 27,09 27,01 26,11 17,77 15,54 16,08 8,04 7,32 8,04 15,54
ж) промышленность и энергетика м3/с 1,77 1,99 2,03 2,25 2,31 1,83 1,60 1,60 1,56 1,48 1,43 1,49 1,63
3 млн м 55,83 5,33 5,26 6,03 6,19 4,74 4,29 4,14 4,18 3,97 3,49 3,99 4,22
з) сброс в р. Егорлык м3/с 3,64 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 9,77 19,22 5,01 1,32 8,28 0,02 0,00
3 млн м 113,17 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 26,18 49,78 13,43 3,54 20,20 0,04 0,00
и) мелкие участки от истока до границы с Краснодарским краем м3/с -0,42 -0,12 0,18 0,23 -0,04 -0,73 -0,49 -0,65 -1,03 -0,63 -0,65 -0,53 -0,60
3 млн м -13,25 -0,32 0,45 0,62 -0,11 -1,89 -1,31 -1,68 -2,76 -1,69 -1,59 -1,42 -1,55
4 Суммарная подача в Краснодарский край м3/с 68,40 92,42 219,53 156,82 120,29 50,05 30,50 23,30 20,89 19,86 19,05 19,90 48,19
3 млн м 2164,45 247,67 568,57 420,28 322,38 129,63 81,74 60,35 55,99 53,22 46,48 53,33 124,8
№ п/п Элементы водного баланса Ед. изм. За год Распределение по месяцам
V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV
1 Сток у г.Усть-Джегута с учетом переброски Зеленчуков м3/с 75,59 90,10 196,98 221,55 149,59 99,48 31,05 17,94 15,29 16,88 15,84 20,40 31,98
3 млн м 2395,98 241,47 510,18 593,75 400,89 257,65 83,21 46,46 40,98 45,24 38,65 54,67 82,83
2 Сток в створе Невинномысска с учетом переброски Зеленчуков м3/с 137,79 218,98 369,20 319,91 253,92 143,45 83,10 55,00 33,00 26,00 25,00 36,00 89,86
3 млн м 4366,01 586,87 956,23 857,36 680,51 371,54 222,71 142,45 88,44 59,68 61,00 96,48 232,7
3 Суммарный безвозвратный отбор Верхней Кубани, всего м3/с 80,34 112,86 130,05 172,69 185,37 129,31 48,88 40,19 22,55 16,53 23,96 37,94 49,85
3 млн м 2546,50 302,46 336,82 462,80 496,78 334,92 131,00 104,08 60,42 44,29 58,45 74,87 129,1
в том числе: а) орошение м3/с 46,74 72,78 86,83 124,19 138,88 90,18 12,19 11,98 0,53 0,08 0,09 5,57 17,56
3 млн м 1484,49 195,04 224,89 332,83 372,20 233,57 32,67 31,03 1,42 0,21 0,22 14,93 45,48
б) рыбное хозяйство м3/с 1,69 0,41 0,42 0,77 0,96 0,22 0,00 1,45 1,40 1,41 1,51 5,77 5,94
3 млн м 53,14 1,09 1,08 2,06 2,56 0,58 0,00 3,74 3,74 3,77 3,67 15,47 15,38
в) промышленное и коммунально -бытовое водоснабжение м3/с 7,88 9,47 11,26 10,96 10,96 10,47 8,81 6,73 5,06 5,05 4,78 5,05 5,95
3 млн м 249,13 25,37 29,16 29,37 29,37 27,12 23,61 17,43 13,56 13,53 11,66 13,53 15,42
г) сельхозводоснабжение м3/с 2,45 2,92 2,98 3,86 3,84 3,91 1,47 1,49 1,47 1,49 1,53 1,49 2,94
3 млн м 77,37 7,83 7,72 10,34 10,29 10,13 3,94 3,86 3,94 3,99 3,73 3,99 7,61
д) потери МК и вдхр. м3/с 9,98 17,21 16,26 20,32 18,38 13,35 4,10 3,72 2,55 3,33 3,99 6,08 10,43
3 млн м 315,94 46,12 42,11 54,46 49,26 34,58 10,99 9,63 6,83 8,92 9,74 16,29 27,01
е) подпитка р. Калаус и сан. проточность м3/с 6,85 8,21 10,09 10,11 10,08 10,08 6,63 6,00 6,00 3,00 3,00 3,00 6,00
3 млн м 216,68 22,00 26,14 27,09 27,01 26,11 17,77 15,54 16,08 8,04 7,32 8,04 15,54
ж) промышленность и энергетика м3/с 1,77 1,99 2,03 2,25 2,31 1,83 1,60 1,60 1,56 1,48 1,43 1,49 1,63
3 млн м 55,83 5,33 5,26 6,03 6,19 4,74 4,29 4,14 4,18 3,97 3,49 3,99 4,22
з) сброс в р. Егорлык м3/с 3,42 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 14,57 7,87 5,01 5,23 8,28 0,02 0,00
3 млн м 107,13 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 39,05 20,38 13,43 14,02 20,20 0,05 0,00
и) мелкие участки от истока до границы с Краснодарским краем м3/с -0,42 -0,12 0,18 0,23 -0,04 -0,73 -0,49 -0,65 -1,03 -0,63 -0,65 -0,53 -0,60
3 млн м -13,25 -0,32 0,45 0,62 -0,11 -1,89 -1,31 -1,68 -2,76 -1,69 -1,59 -1,42 -1,55
4 Суммарная подача в Краснодарский край м3/с 57,42 96,73 162,43 130,27 104,29 38,24 27,96 22,24 20,63 19,39 18,74 19,02 29,13
3 млн м 1819,51 259,23 420,68 349,12 279,5 99,04 74,93 57,6 55,29 51,97 45,73 50,97 75,45
№ п/п Элементы водного баланса Ед. изм. За год Распределение по месяцам
V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV
1 Сток у г.Усть-Джегута с учетом переброски Зеленчуков м3/с 67,22 81,55 178,12 200,01 135,42 87,66 27,46 15,63 13,33 14,71 13,84 14,81 24,11
млн м 2130,98 218,55 461,33 536,03 362,92 227,04 73,59 40,48 35,72 39,42 33,77 39,69 62,44
2 Сток в створе Невинномысска с учетом переброски Зеленчуков м3/с 122,63 196,61 332,72 287,91 228,92 128,45 74,10 49,00 29,00 23,00 23,00 28,00 70,86
3 млн м 3886,00 526,91 861,74 771,60 613,51 332,69 198,59 126,91 77,72 61,64 56,12 75,04 183,5
3 Суммарный безвозвратный отбор Верхней Кубани, всего м3/с 78,60 112,86 130,05 172,69 185,37 129,31 35,83 32,32 22,55 16,53 23,96 37,94 49,85
3 млн м 2491,12 302,46 336,82 462,80 496,78 334,92 96,02 83,70 60,42 44,29 58,45 74,87 129,1
в том числе: а) орошение м3/с 46,74 72,78 86,83 124,19 138,88 90,18 12,19 11,98 0,53 0,08 0,09 5,57 17,56
3 млн м 1484,49 195,04 224,89 332,83 372,20 233,57 32,67 31,03 1,42 0,21 0,22 14,93 45,48
б) рыбное хозяйство м3/с 1,69 0,41 0,42 0,77 0,96 0,22 0,00 1,45 1,40 1,41 1,51 5,77 5,94
3 млн м 53,14 1,09 1,08 2,06 2,56 0,58 0,00 3,74 3,74 3,77 3,67 15,47 15,38
в) промышленное и коммунально -бытовое водоснабжение м3/с 7,88 9,47 11,26 10,96 10,96 10,47 8,81 6,73 5,06 5,05 4,78 5,05 5,95
3 млн м 249,13 25,37 29,16 29,37 29,37 27,12 23,61 17,43 13,56 13,53 11,66 13,53 15,42
г) сельхозводоснабжение м3/с 2,45 2,92 2,98 3,86 3,84 3,91 1,47 1,49 1,47 1,49 1,53 1,49 2,94
3 млн м 77,37 7,83 7,72 10,34 10,29 10,13 3,94 3,86 3,94 3,99 3,73 3,99 7,61
д) потери МК и вдхр. м3/с 9,98 17,21 16,26 20,32 18,38 13,35 4,10 3,72 2,55 3,33 3,99 6,08 10,43
3 млн м 315,94 46,12 42,11 54,46 49,26 34,58 10,99 9,63 6,83 8,92 9,74 16,29 27,01
е) подпитка р. Калаус и сан. проточность м3/с 6,85 8,21 10,09 10,11 10,08 10,08 6,63 6,00 6,00 3,00 3,00 3,00 6,00
3 млн м 216,68 22,00 26,14 27,09 27,01 26,11 17,77 15,54 16,08 8,04 7,32 8,04 15,54
ж) промышленность и энергетика м3/с 1,77 1,99 2,03 2,25 2,31 1,83 1,60 1,60 1,56 1,48 1,43 1,49 1,63
3 млн м 55,83 5,33 5,26 6,03 6,19 4,74 4,29 4,14 4,18 3,97 3,49 3,99 4,22
з) сброс в р. Егорлык м3/с 1,67 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,52 0,00 5,01 5,23 8,28 0,01 0,00
3 млн м 51,75 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 4,07 0,00 13,43 14,02 20,20 0,03 0,00
и) мелкие участки от истока до границы с Краснодарским краем м3/с 102,62 -0,12 0,18 0,23 -0,04 -0,73 -0,49 -0,65 -1,03 -0,63 -0,65 -0,53 -0,60
3 млн м 2173,92 -0,32 0,45 0,62 -0,11 -1,89 -1,31 -1,68 -2,76 -1,69 -1,59 -1,42 -1,55
4 Суммарная подача в Краснодарский край м3/с 44,58 82,92 119,58 69,41 79,30 33,58 26,50 21,41 20,36 18,90 18,60 18,32 26,02
3 млн м 1410,99 222,21 309,72 186,02 212,52 86,97 71,02 55,45 54,56 50,65 45,38 49,10 67,39
В таблице 4 приведены данные об использовании водных ресурсов на современном уровне в зоне Верхней Кубани по отраслям экономики и в разрезе субъектов Российской Федерации.
Водохозяйственные балансы бассейна реки Кубань на территории Краснодарского края и республики Адыгея выше и ниже Краснодарского водохранилища (с учетом отборов Верхней Кубанью) составлены ОАО "Кубаньводпроект" по календарному стоковому ряду за период 1926-2000 гг.
Расчеты выполнены с использованием компьютерных технологий на специально разработанном "Кубаньводпроектом" блоке программ водохозяйственных расчетов водобалансовым способом по среднемесячным объемам водохозяйственного года. Основное уравнение водного баланса Краснодарского водохранилища имеет вид:
AW = V - ^ + Б + Р), где AW - изменение объема воды в водохранилище за расчетный
3
промежуток времени, м ;
V - объем притока воды в водохранилище, м3;
W - объем воды, сбрасываемый из водохранилища в нижний бьеф через водосбросные отверстия плотины, м3;
Б - объем воды, расходуемый из верхнего бьефа водохранилища на нужды всех водопотребителей в соответствии с расчетным водопотреблением, м3;
Р - объем потерь воды из водохранилища на дополнительное испарение, фильтрацию в грунт, м3.
Для начального года принято, что водохранилище должно быть наполнено до отметки НПУ. Для каждого последующего года начальный объем принят равным объему водохранилища в конце предыдущего водохозяйственного года.
Таблица 4 - Безвозвратный отбор Верхней Кубани по отраслям экономики и субъектам
3
_______________Российской Федерации на современном уровне, млн м___________________
КЧР Ставропольский край Калмыкия Ростовская область Мелкие участки от ист. до границы с Краснодарским краем Всего
1 2 3 4 5 6 7
Безвозвратно
а) Нормативное водопотребление
Орошение 36,32 1405,83 35,68 6,65 1484,48
Рыбное хозяйство 0,721 52,429 53,15
Промышленно-коммунальное водосн. 35,65 213,5 249,15
С.-х. водоснабжение 77,39 77,39
Подпитка Калауса и сан. проточн. 216,69 216,69
Пром. и энергоснабжение 55,83 55,83
Потери 14,08 300,43 1,2 0,24 315,95
Линейные потребители р. Кубань -13,25 -13,25
Итого 86,771 2322,099 36,88 6,89 -13,25 2439,39
б) Сброс в реку Егорлык
При обеспеченности стока 50 % 113,17
При обеспеченности стока 75 % 107,13
При обеспеченности стока 95 % 51,75
Суммарный безвозвратный отбор Верхней Кубани
При обеспеченности стока 50 % 86,771 2435,269 36,88 6,89 -13,25 2552,53
При обеспеченности стока 75 % 86,771 2429,229 36,88 6,89 -13,25 2546,49
При обеспеченности стока 95 % 86,771 2373,849 36,88 6,89 -13,25 2491,11
Расчеты выполнены с учетом сложившейся водохозяйственной обстановки и современной технической схемы регулирования стока, с соблюдением следующих исходных расчетных положений:
1) Полезная емкость Краснодарского водохранилища в расчетах принята с учетом прогноза заиления на период до 2005 г., до проведения мероприятий по увеличению пропускной способности рек Кубань и Протока, при сниженном НПУ = 32,75 м абс. в объеме 1735
3
млн м .
2) Уровень мертвого объема сохранен на отметке 25,85 м абс.
3) Форсированный уровень сохранен на отметке 35,23 м абс.
4) Комплексный попуск из Краснодарского водохранилища определен с учетом используемой боковой приточности на нижележащем участке (сбросы из Шапсугского водохранилища, главного Чибийского коллектора, сток по Варнавинскому сбросному каналу) и включает в себя:
- объемы водоподачи на водоснабжение населения и производственных объектов (Краснодарской ТЭЦ), Таманского и Анапского групповых водопроводов в объемах выделенных лимитов водопользования;
- рыбонерестовые попуски на устья рек Кубань и Протока суммарным объемом 2216 млн м3 в год;
- санитарный расход в н/б Краснодарского водохранилища - 80 м /с, который в Раздерах делится 50:50 % на устья рек Кубань и Протока и составляет по 40 м /с. В особенно маловодные периоды допускается снижение санитарного расхода до 60 м /с;
- объемы водоподачи для объектов рыбного хозяйства, включая опреснение лиманов, в соответствии с Техпроектом Краснодарского водохранилища по письму Минрыбхоза 1966 г., с корректировкой 1976 г. и с уточнением Департаментом биологических ресурсов, экологии и
рыбохозяйственной деятельности Краснодарского края на уровень 2010 года в год 75 %-й обеспеченности (письмо № 398 от 17.03.2006 г.) по выделенным лимитам;
- водопотребление на орошение определено расчетным путем, исходя из следующего:
а) нерисовые орошаемые площади при оросительной норме -брутто 3000 м /га;
б) водопотребление рисовых оросительных систем (РОС) рассчитаны из условия, что насыщение риса составляет 50 % в севооборотах;
в) часть потребности в воде рисовых севооборотов удовлетворяется повторным использованием сбросных вод.
5) Регулирование стока Краснодарским водохранилищем произведено с учетом диспетчерского графика, который разработан соответственно уровню развития участников водохозяйственного комплекса в бассейне реки Кубань и строительства водохозяйственных объектов. Соблюдение диспетчерских правил обеспечивает поддержание гарантированной отдачи и снижение глубин дефицитов воды за счет заблаговременных ограничений попусков на 10 и 20 % в зонах недостаточных запасов воды, а также работу водохранилища со сниженными уровнями воды в октябре - ноябре до отметок 27,0-31,0 м абс. с целью выполнения планово-предупредительных ремонтных работ.
6) Распределение расходов воды в узле деления между рукавами Кубани и Протоки принято поровну (50 %) от подходящего к узлу расхода по всей амплитуде расходов.
В зоне Средней и Нижней Кубани водохозяйственные расчеты выполнены с целью выявления возможности удовлетворения в нормативных пределах всех участников водохозяйственного комплекса действующим распределением Кубанских водных ресурсов.
При расчетах объема притока к створу Краснодарского водохранилища для расчетов его регулирования и составления водохозяйственных балансов восстановленный сток реки Кубань за расчетный период 1926-2000 гг. уменьшен на величину отборов в зоне Верхней Кубани в объеме 2931 млн м3, а в Краснодарском крае и республике Адыгея выше Краснодарского водохранилища - в объеме 316 млн м год, то есть на уровне, достигнутом к 1990 г.
В зоне Средней и Нижней Кубани для выполнения водохозяйственных расчетов на территории Краснодарского края и Республики Адыгея выделены пять расчетных участков:
а) Средняя Кубань
1 - участок бассейна реки Кубань от границы со Ставропольским краем до Краснодарского водохранилища;
2 - верхний бьеф Краснодарского водохранилища;
б) Нижняя Кубань
1 - участок бассейна от Краснодарского водохранилища до Раздер (места разделения Кубани на два потока - места Тиховского гидроузла) КГУ-ТГУ;
2 - участок реки Кубань от ТГУ до устья;
3 - участок рук. Протоки от ТГУ до устья.
По каждому расчетному участку определены необходимый объем и режим водопотребления в расчетах, называемых наборами водопотребителей. Суммирование графиков водопотребления и водопользования по всем участкам дает обобщенный объем расходной части баланса и представляет собой сумму заявленных всеми водопотребителями требований на воду. Суммарное водопотребление и обязательные попуски Нижней Кубани на современном уровне составляют объем 8912 млн м .
Водохозяйственная оценка современного использования водных ресурсов, технической схемы регулирования стока и обеспеченности комплексного водопотребления Нижней Кубани произведена по данным итоговой таблицы 5, в которую сведены результаты выполненных расчетов по 74-летнему ряду водности.
Водохозяйственные расчеты выполнены в условиях:
- уменьшения полезной емкости (за счет увеличения паводковой) Краснодарского водохранилища с целью повышения его надежности;
- увеличения санитарного расхода до 80 м /с;
- сохранения существующих рисовых оросительных систем, даже со снижением содержания риса в севообороте до 50 %
и показывают наличие дефицитов объемов стока.
В водохозяйственных расчетах, согласно принятому диспетчерскому графику работы водохранилища, в перебойные годы включались годы со снижением водопотребления до 10 %, а затем - до 20 %, а также годы, когда в отдельные месяцы снижение
водопотребления более 20 % учитывалось особо, как "дефицитные". Согласно данным итоговой таблицы 5, из ряда 74 лет - в течение 34 лет производилась урезка водопотребления, причем в 5 годах она превышала 20 %. В перебойные годы урезка водопотребления производилась только для потребителей, питающихся за счет попусков из Краснодарского водохранилища. Период урезок приходится в основном на август - ноябрь.
Из 74-летнего ряда восстановленного стока для водохозяйственных балансов в качестве расчетных выбраны конкретные годы с годовым стоком, близким к стоку расчетной обеспеченности. Таким образом, приходная часть данных балансов равна годовому объему стока соответствующей обеспеченности, а внутригодовое распределение стока принято по фактическому, выбранному году.
Водохозяйственные балансы в годы 50 и 75 %-й обеспеченности для всех расчетных интервалов времени (месяцев) сведены без дефицитов, и только в год 95 %-й обеспеченности в отдельные расчетные интервалы возникают дефициты воды.
Необходимо отметить, что водохозяйственные балансы в годы расчетной обеспеченности для бассейна Кубани имеют чисто иллюстративный характер, так как в зависимости от внутригодового распределения стока 3-5 рассмотренных характерных по водности лет дают разные результаты. Колебания стока внутри года и сезонная неравномерность водопотребления и водопользования обуславливают необходимость выполнения водобалансовых расчетов по календарному ряду лет.
Список литературы
1. Бахтиаров В. А. Водное хозяйство и водохозяйственные расчеты. Технологии внедрения комплекса. - Л.: Гидрометиздат, 1961.
2. Отчет НиР «Адаптация программного комплекса для разработки
гидродинамической модели прогнозирования водохозяйственной обстановки в низовьях Кубани. - М.: НКФ «Волга» (Исполнители ВНИИГИМ), 2005.
3. Акт Maik-11 и разработанных в ее среде Комплексных моделей управления безопасностью бассейна Нижней Кубани в период прохождения высоких вод, 1X11-2005.
4. Материалы отчетов ЗАО «Кубаньводпроект».
Таблица 5 - Сводная таблица
№ п/п Годы Расход max Расход тт Емкость на конец года Холостой сброс Удовлетворен- ное водопотребление Урезка Дефицит Сумма дефицита и урезки Урезки Период
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 1926-1927 1735 386 1154 94 8756 156 0 156 2
2 1927-1928 1708 610 1672 108 8912 0 0 0 0
3 1928-1929 1445 0 1230 0 8471 441 1054 1495 17 8, 9, 10, 11, 12, 2
4 1929-1930 1139 0 0 0 8244 335 727 1395 16 8,2,4
5 1930-1931 505 0 1103 115 7876 811 2060 2871 32 5,6,7,8,9
6 1931-1932 1735 730 1735 4378 8687 0 0 0 0
7 1932-1933 1735 719 977 1659 8763 149 0 149 2
8 1933-1934 1735 0 1445 712 8630 282 55 337 4 9
9 1934-1935 802 0 1168 0 7887 800 192 992 11 8, 9
10 1935-1936 915 0 114 0 7949 850 1648 2498 28 7, 8, 9, 11, 12
11 1936-1937 1735 0 1710 571 8203 484 196 680 8 5, 8, 9
12 1937-1938 1735 269 1735 2103 8912 0 0 0 0
13 1938-1939 1617 622 1082 72 8772 140 0 140 2
14 1939-1940 1735 798 1735 5050 8799 0 0 0 0
15 1940-1941 1735 156 1735 4083 8912 0 0 0 0
16 1941-1942 1735 798 1735 3560 8912 0 0 0 0
17 1942-1943 1735 501 1735 533 8912 0 0 0 0
18 1943-1944 1735 45 1735 1213 8874 38 0 38 0
19 1944-1945 1735 611 1386 950 8851 61 0 61 1
20 1945-1946 1735 103 1735 2025 8912 0 0 0 0
21 1946-1947 1735 498 1459 2032 8912 0 0 0 0
22 1947-1948 1735 0 1735 3597 8101 586 575 1161 13 8, 9
23 1948-1949 1735 304 1626 1327 8857 55 0 55 1
24 1949-1950 1735 581 1627 351 8911 1 0 1 0
25 1950-1951 1139 0 256 179 8101 811 1394 2205 25 7, 8, 9
Научный журнал КубГАУ, №37(3), 2008 года Продолжение таблицы 5_____________
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
26 1951-1952 1735 0 1735 1474 8175 624 0 624 7
27 1952-1953 1735 798 1735 4756 891128912 0 0 0 0
28 1953-1954 1735 720 1735 3064 88938893 19 0 19 0
29 1954-1955 1735 545 1387 824 88718871 41 0 41 0
30 1955-1956 1735 0 1735 1951 83968396 516 279 795 9 8, 9
31 1956-1957 1735 798 1735 2862 89128912 0 0 0 0
32 1957-1958 1735 0 1735 1682 88508829 83 211 294 3 9, 11
33 1958-1959 1735 740 1735 2066 88738912 0 0 0 0
34 1959-1960 1735 0 1735 1028 89128850 62 44 106 1 9
35 1960-1961 1735 56 1664 2146 88568873 39 0 39 0
36 1961-1962 1735 798 1735 3944 89128912 0 0 0 0
37 1962-1963 1735 0 1735 2822 89128856 56 0 56 1
38 1963-1964 1735 760 1653 2898 88278912 0 0 0 0
39 1964-1965 1735 689 1735 1776 8858912 0 0 0 0
40 1965-1966 1735 12 1453 1200 89128827 85 0 85 1
41 1966-1967 1735 413 1729 1536 87648895 17 0 17 0
42 1967-1968 1735 798 1735 4906 8912 0 0 0 0
43 1968-1969 1735 798 971 1713 8764 148 0 148 2
44 1969-1970 1735 0 1735 10 8180 732 1593 2325 26 7, 8, 9, 10, 11
45 1970-1971 1735 0 1548 460 8886 26 93 119 1 9
46 1971-1972 1593 0 1735 98 8599 313 114 427 5 9
47 1972-1973 1683 798 1520 2237 8912 0 0 0 0
48 1973-1974 1735 0 1707 836 8473 326 35 361 4 9
49 1974-1975 1735 68 1735 1382 8896 16 0 16 0
50 1975-1976 1735 0 1735 1075 8698 214 58 272 3 8, 9
51 1976-1977 1735 718 1735 1205 8911 1 0 1 0
52 1977-1978 1735 798 1735 3222 8912 0 0 0 0
53 1978-1979 1735 268 1735 1061 8604 308 0 308 3
Научный журнал КубГАУ, №37(3), 2008 года Окончание таблицы 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
54 1979-1980 1735 483 1735 1141 8912 0 0 0 0
55 1980-1981 1735 30 1735 3603 8836 76 0 76 1
56 1981-1982 1735 779 1735 4220 8912 0 0 0 0
57 1982-1983 1735 624 1735 2160 8912 0 0 0 0
58 1983-1984 1311 0 1249 0 8565 347 303 650 7 8, 9, 10
59 1984-1985 1735 538 1735 1093 8799 0 0 0 0
60 1985-1986 1414 71 1204 254 8797 115 0 115 1
61 1986-1987 1735 0 1735 1060 8098 589 1114 1703 19 8, 9, 10, 11
62 1987-1988 1735 798 1735 4703 8912 0 0 0 0
63 1988-1989 1735 656 1735 5914 8912 0 0 0 0
64 1989-1990 1735 798 1735 4696 8912 0 0 0 0
65 1990-1991 1735 0 1468 434 8779 133 161 294 3 9
66 1991-1992 1735 728 1735 1794 8912 0 0 0 0
67 1992-1993 1735 798 1735 6435 8912 0 0 0 0
68 1993-1994 1735 528 1735 1764 8683 0 0 0 0
69 1994-1995 1735 0 1735 1423 8458 454 1574 2028 23 8, 9, 10, 11
70 1995-1996 1735 156 1735 3318 8912 0 0 0 0
71 1996-1997 1735 798 1735 3323 8912 0 0 0 0
72 1997-1998 1735 798 1735 8967 8912 0 0 0 0
73 1998-1999 1735 0 1735 2066 8855 57 341 398 4 9, 10
74 1999-2000 1735 0 1735 4649 8912 0 0 0 0
Число урезанных лет - 34 Дефицитных лет - 5 Процент водообеспечения - 54
