Определение проектных морфометрических параметров водохранилищ
Основные параметры неэнергетических водохранилищ устанавливают следующим образом.
Определяется мертвый объем VМ с учетом заиления, санитарных, технических и иных требований.
Минимальное значение мертвого объема обычно назначают из условия его заиления за расчетный срок службы:
VМ ≥ TЭКС[WВЗВ(1–δВЗВ) + WВЛК],
где Тэкс – срок службы водохранилища [СП 58.13330.2012] ; δВЗВ – доля наносов, проходящих транзитом, δВЗВ=0,3…0,4 ( для русловых
гидроузлов δВЗВ=0,7…0,8); WВЗВ иWВЛК – соответственно годовые объемы взвешенных и влекомых наносов.
При известном мертвом объеме выясняется УМО и площадь водной поверхности FУМО, а также глубина максимальная и средняя, площадь мелководья и т. п.
Параметры водохранилища при УМО должны удовлетворять санитарным требованиям.
Санитарные требования к водохранилищам
|
Наименование требований |
Источник |
Требуемая |
|
|
|
величина |
|
Площадь мелководий |
|
Не более 15…20 % |
|
СанПиН 3907-85 |
общей площади |
|
(с глубиной менее 2 м) |
|
|
водохранилища |
|
|
|
|
Глубина воды в весенне-летний |
СНиП 2.07.01-89* |
Не менее 1,5 м |
|
период |
|
|
|
|
Водообмен за весенне-летний |
|
|
|
период при площади водной |
СНиП 2.07.01-89* |
2 раза |
|
поверхности: более 6 га |
|
|
Сопоставлением стока реки и водопотребления из водохранилища с учетом потерь стока выясняется полезный объем VПЛЗ .
Вычисляется полный объем VП = VПЛЗ + VМ, по величине которого и кривой объемов определяется НПУ, а по величине мертвого объема – УМО .
Из расчетов трансформации половодья и паводков выясняется форсированный объем VФС; по сумме полного и форсированного объема определяется ФПУ.
Водный режим нижних бьефов гидроузлов
Водный режим в нижних бьефах гидроузлов определяется видом регулирования стока. В наибольшей мере его изменчивость проявляется на свободных участках рек.
Свободный (неподпертый) нижний бьеф Миатлинской ГЭС на р. Сулак в Дагестане: |
|
вид от ОРУ |
281 |
|
При сезонном регулировании (выравнивании) уменьшаются половодные и увеличиваются меженние (летние и зимние) среднесуточные расходы воды. При этом режим уровней нижнего бьефа на крупных реках изменяется на протяжении сотен километров.
Изменение среднемесячных зимних расходов и уровней воды р. Колымы после пуска Колымской ГЭС
|
|
|
|
Естественные условия |
После пуска ГЭС |
|
|
|
|
в 1989-1990 гг. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
снижение |
понижение |
|
повышение |
|
|
Пункт |
|
расходы |
уровней воды |
|
|
|
расходов воды с |
уровней воды |
|
|
|
|
воды, |
против |
|
|
|
|
октября по март- |
за зимний |
|
|
|
|
м3/с |
естественных, |
|
|
|
|
апрель, м3/с |
период, м |
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
Створ |
Колымской |
ГЭС |
от 150 |
0,84 |
225-350 |
– |
|
(Синегорье) |
|
до 2–3 |
|
|
|
|
|
|
Створ |
Усть-Средне-канской |
от 240 |
|
|
|
|
ГЭС |
(230 км ниже |
по |
0,76 |
250-380 |
1,4-2,8 |
|
до 6–5 |
|
течению) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднеколымск |
|
от 980 |
|
|
|
|
(1240 км ниже Колымской |
0,73 |
300-450 |
0,7 |
|
до 65–55 |
|
ГЭС) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При суточном регулировании резко колеблется величина сбросов воды через ГЭС в течении суток.
Соответствующие колебания уровней воды на больших реках прослеживаются на расстояние 50 – 100 км от ГЭС. Они могут мешать судоходству.
Режим уровней воды в р. Волге при суточном графике работы Нижегородской ГЭС со среднесуточным расходом 1100 м³/с:
1 – гидропост №7 г. Городец, 6 км от ГЭС; 2 – гидропост г. Балахна, 26 км от ГЭС;
3 – гидропост г. Н. Новгород – Сормово, 50 км от ГЭС
Осушение мелководий в нижнем бьефе Нижегородской ГЭС (3 км ниже плотины) в результате суточной цикличности работы гидроагрегатов
Для уменьшения внутрисуточных колебаний уровней в нижних бьефах крупных гидроузлов строятся гидроузлы – контррегуляторы.
Пример: контррегулирующий Майнский гидроузел, расположенный в 21,5 км ниже Саяно-Шушенского гидроузла по течению р. Енисея. Полезный объем Майнского водохранилища 0,0487 км³ предназначен для выравнивания суточных колебаний расходов воды Саяно-Шушенской ГЭС. Паводковые расходы пропускаются транзитом.
Майнский гидроузел на р. Енисее. Вид с правого берега: грунтовая плотина,
водосливная плотина, здание ГЭС
285
При изменении водного режима в нижнем бьефе необходимо соблюдение требуемых санитарно-гигиенических условий, что обеспечивается специальными санитарными попусками (расходами).
Санитарные попуски в нижнем бьефе гидроузла [СанПин 3907-85]
|
Характеристика попуска |
Значение |
|
|
|
|
Минимальный санитарный |
Не меньше минимального среднесуточного расхода |
|
расход воды |
|
воды летней и зимней межени года |
|
|
|
|
95 % обеспеченности по годовому стоку |
|
|
|
|
Минимальный санитарный расход |
Обеспечивающее скорость течения не менее |
|
воды в каскаде гидроузлов |
минимальной до сооружения гидроузла |
|
|
|
|
|
Изменение морфометрических параметров водохранилищ в период эксплуатации
Процессы, приводящие к изменению морфометрических параметров водохранилищ
Основные процессы:
переформирование берегов, переформирование ложа
Последствия:
потеря прибрежных земель, необходимость защиты берегов, изменение стратегического запаса воды, изменение отдачи водохранилищ.
Наблюденная интенсивность переформирования абразионных берегов
водохранилищ
Водохранилище |
Период |
Средняя скорость |
|
наблюдений, |
отступания бровки берега в |
|
годы |
разных створах, м/год |
Рыбинское |
1949-1999 |
0,96 |
|
|
|
|
1999-2009 |
0,46 |
|
|
|
|
Горьковское |
1957-1966 |
1,85 |
– 4,93 |
|
|
|
|
|
1957-2010 |
0,7 |
– 1,3 |
|
|
|
|
|
2009-2010 |
0,2 |
– 1,0 |
|
|
|
|
Чебоксарское |
1981-1989 |
0,5 |
– 1,5 |
|
|
|
|
|
1981-2011 |
0,2 |
– 1,2 |
|
|
|
|
Воткинское |
1976-1986 |
0,42 |
– 3,97 |
|
|
|
|
1976-1991 |
0,49 – 2,7 |
|
|
|
Волгоградское |
1961-1970 |
15,0 – 2,4 |
|
|
|
|
|
1971-2002 |
5,0 |
– 1,7 |
|
|
|
|
