Бабкин В.И.: Схема регулирования пропуска половодий согласно СНиП и схеме треугольника Д.И. Кочерина

К сожалению, схема расчета Д.И. Кочерина применялась только для предварительных расчетов трансформации половодий и дождевых паводков. При более подробном анализе оказалось, что в этой на вид простой схеме заложен глубокий смысл.

Она по своей сути представляет собой схему замещения  уравновешенной на предельных значениях параметров системы, в которую входят параметры площади водосбора, водохранилища,  водяного сброса, нижнего бьефа и расход воды через турбины ГЭС, работа которых надежно гарантирована.

Очевидно, что для данной схемы справедливы следующие уравнения:

W = Wи + Vтр + Vx (4)                      Qмакс = Qи + Qтр + Qх (5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

где Vx – расчетный объем холостых сбросов воды (треугольник 134); T – расчетная величина периода половодья, измеряемая длиной отрезка 0 – 5; Tтр – период заполнения объема Vтр, измеряемый длиной отрезка 1 – 4; Tx – расчетный период холостых сбросов воды, измеряемый длиной отрезка 1 – 4; Qтр – максимальная величина расхода, на которую трансформируется (снижается) Qмакс.

Поскольку система уравновешена на предельных значениях параметров, следовательно, их на выходе системы  уменьшать нельзя без соответствующего снижения параметров на входе. Если равновесие системы нарушается, то безопасность гидрологического узла нельзя гарантировать. Именно в этом заключается весь смысл расчета безопасности гидрологического узла. Эта простая схема в полной мере соответствует всей идеологии регулирования стока воды. По ней расчет идет по средним значениям расходов притока, аккумуляции и сброса воды, то есть в полном соответствии  закону природы  “золотая середина”.

Известно, что гидрограф наперед узнать невозможно. По наблюдавшимся ранее гидрографам видно насколько они сложны: частые пики расхода сменяются провалами (многофакторная зависимость).

Сложнейшие процессы формирования стока воды на площади водосбора, зависящие от многочисленных факторов, и не менее сложный процесс трансформации, усредняются внутри треугольников без изменения конечного результата в точках 3, 4, 5. Пик половодья или дождевого паводка (точка 2) может отклоняться влево и вправо без изменения конечного результата. В самой схеме расчета уже заложен резерв безопасности (заштрихованные треугольники на рисунке 1).

По схеме треугольника весь процесс регулирования идет в две последовательно идущие стадии (но никак не параллельно!). Это главное условие регулирования и его нарушать нельзя.

Первая стадия  соответствует периоду заполнения полезного объема водохранилища, когда трансформируется (снижается) максимальное значение расхода притока воды (пик) в половодье до допустимого по условиям нижнего бьефа значения  (также пика) расхода (точка 3 на рисунке 1). Вторая стадия регулирования  начинается после заполнения полезного объема водохранилища с расходом воды, равным расходу притока воды, вплоть до максимального  расчетного  расхода воды  в нижний бьеф.  Если расход притока воды  превышает допустимое значение расхода воды в нижний бьеф, то разрешается заполнять резервный объем водохранилища. Тогда начинается третья дополнительная стадия регулирования, которая идет до стабилизации нормального подпорного уровня (НормПУ). Резервный  объем водохранилища опоражнивается быстро для трансформации максимального расхода притока воды в дождевой паводок до допустимого расхода воды в нижний бьеф.

В настоящее время признается, что расчеты регулирования стока приходится производить, распространяя на будущее характеристики стока прошедшего периода, и обосновывается такое тем, что многовековые изменения климата, ландшафта и стока происходят крайне медленно, поэтому могут не учитываться в период срока службы водохранилища. Считается возможным на будущее перенести средние величины, общие характеристики изменчивости стока и т.п.

Принято считать, что проектные расчеты позволяют выяснить возможные режимы работы водохранилища, но не могут установить будущий календарный срок наступления того или иного режима. Расчеты годичного и многолетнего регулирования стока рекомендуется производить, пользуясь диспетчерскими графиками. При этом  принципиально не используются данные о будущем стоке, имеющиеся у проектировщиков при расчете по календарным рядам периода наблюдений. Тем самым проектные показатели работы водохранилищ как бы приводятся к реальным условиям эксплуатации. При наличии надежных прогнозов стока режим работы водохранилища может уточняться и эффективность регулирования стока должна повышаться. Идеальная схема регулирования основывается на предположении, что при годичном регулировании сток известен на г. вперед, а при многолетнем регулировании – на несколько лет вперед.

К сожалению, достоверность прогнозов притока воды остается низкой. Не секрет, что максимальные расходы, как правило, проходят ночью, но пункты по учету стока на реках не обеспечены приборами и устройствами для регистрации истинно максимальных расходов в ночное время. По оценкам специалистов ошибки вычисления параметров статистического ряда величин максимальных расходов воды и слоев стока достигают 20%. Новые технологии пока не пришли в гидрологию.

Наводнения последних лет показывают, что изменения климата происходят быстрее и максимальные притоки воды могут сформироваться в любой г. уже при жизни нашего и следующих поколений. За последние 150 лет температура в северном полушарии повысилась примерно на 0,8º С  и   продолжает резко расти. Новые знания о природе  привели к переоценке (повышению) угрозы от возможных землетрясений, например, в Саянских горах. Считается, что Енисей на 40% питают снега, на 37% — дожди и на 23% — подземные источники.  Землетрясение может резко увеличить выход подземных вод, который вместе с дождевым паводком вполне может наложиться на половодье. Недавно такое явление наблюдалось на Алтае. Во всяком случае, нет никаких оснований подвергать сомнению прежние расчеты максимальных расходов и объемов притока воды в водохранилища и можно только надеяться, что принятая в расчетах часть гидрографа половодья или дождевого паводка не окажется более сжатой по времени из-за наложения дополнительных факторов. В данной работе заведомо признается справедливость сведений проектировщиков, например, по створу Саяно-Шушенского гидрологического узла (таблица 1).

Таблица 1: Максимальные расходы воды (пики) для створа Саяно-Шушенской ГЭС, рассчитанные по результатам гидрологических наблюдений за 1908 — 1999гг. по методике Гидропроекта:

Обеспеченность 5% 1% 0,1% 0,01% 0,01% + Δ
Половодье,

апрель-июнь, м3

10600 13300 17700 22600 25000
Дождевой паводок,  июнь-сентябрь, м3 6600 8400 11300 14600 16300

Саяно-Шушенский гидроузел как сооружение первого класса должен быть безопасным при пропуске расходов обеспеченностью 0,01% + Δ.

Возможно, для уникального гидрологического узла гарантийная поправка 11% к обеспеченности расхода притока воды 0,01% могла быть поднята до максимума 20% согласно СП 33.01-2003, п. 5.31, но это отдельная тема.

Еще записи на эту же тему:

Метки:


Страницы: 1 2 3 4

Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2017 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.