Гiдрологiчнi основи комплексного використання водних ресурсiв
Гiдрологiчнi основи комплексного використання водних ресурсiв
План
2. Види регулювання стоку
Лiтература
1.
Регулювання стоку
Необхiднiсть регулювання рiчкового стоку виникає в зв’язку з невiдповiднiстю мiж об’ємом води, що є в рiчцi, i величиною споживання води за той чи iнший вiдрiзок часу.
Вiдносно великi рiчки не можуть забезпечити водою багатьох водоспоживачiв iз-за рiзкого зниження стоку в меженний перiод. Саме в таких умовах виникає необхiднiсть в створеннi водосховищ для перерозподiлу природного рiчкового стоку мiж окремими перiодами року. Водосховища в перiод високого весняного стоку наповнюється, а в перiод дефiциту води спрацьовується. В багатьох випадках потреба у водi перебiльшує стiк рiчки маловодного року. В зв’язку з цим виникає необхiднiсть не тiльки в сезонному, але i в багаторiчному регулюваннi, тобто в створеннi достатньо великих водосховищ.
Все бiльший розвиток в водогосподарськiй практицi отримує регулювання рiчкового стоку для запобiгання повеней.
Рацiональне регулювання стоку повинне базуватись на:
1. Прогнозi розвитку водоспоживання i водокористування з урахуванням ресурсiв рiчкового стоку по довжинi основної рiчки i її притокiв.
3. Вивченнi можливих варiантiв i виборi оптимальної єдиної схеми регулювання режиму стоку основної рiчки i її притокiв з обґрунтуванням розташування i параметрiв всiх необхiдних регулюючих водосховищ.
4. Обґрунтуваннi черговостi створення водосховищ, що входять в єдину систему регулювання режиму стоку рiчкового басейну.
2. Види регулювання стоку
Воно може виступати у формi забору води, створення водосховищ, перекиду стоку з iнших басейнiв, акумулювання мiсцевого стоку, змiни морфометричних елементiв рiчок.
При непрямому регулюваннi цi змiни проявляються через значно бiльший перiод часу i можуть бути не такими значними, як при першому видi регулювання. Тут виконують обробку i використання ґрунтового шару, зрошення, осушення i лiсорозведення.
Охарактеризуємо коротко рiзнi форми регулювання.
Забiр води iз рiчок чи водойм здiйснюється для задоволення потреб водоспоживання, риборозведення, зрошення, обводнення, енергетики i iнш. Для цього споруджуються вiдкритi водозабори у виглядi шлюзiв-регуляторiв при невеликих витратах води, або греблi з водоскидами. Такi пристрої забезпечують самостiйну подачу води до мiсць її споживання. Для цих же цiлей досить часто будуються насоснi станцiї.
Створення водосховищ є найбiльш розповсюдженим видом регулювання. Зведення гребель i дамб дає змогу акумулювати великi об’єми види, якi використовуються багатьма учасниками водогосподарського комплексу. В багатьох випадках практикується будiвництво наливних водосховищ значно менших об’ємiв.
Перекид стоку з iнших басейнiв здiйснюється для покриття дефiциту водних ресурсiв в райони де зростає потреба у водi. Ця форма регулювання стоку отримує все бiльше розповсюдження, особливо при реалiзацiї перспективних водогосподарських планiв. Транспортування води iз одного басейну в iнший вирiшується за допомогою каналiв i тунелiв в поєднаннi з рiзноманiтними гiдротехнiчними спорудами.
Акумулювання мiсцевого стоку частiше всього проводиться в зонах нестiйкого i недостатнього зволоження для використання поверхневого стоку з порiвняно невеликих водозборiв в перiод весняного снiгорозтавання i лiтньо-осiннiх дощiв. Для цього будуються невисокi греблi i дамби, або влаштовуються низькi землянi вали, якi утворюють так званi лимани. Як правило, об’єм зiбраної води витрачається на протязi одного сезону для зрошення невеликих дiлянок, а також для риборозведення. Інколи до цiєї форми заходiв вiдносять i снiгозатримання.
Змiну морфометричних елементiв рiчок часто називають регулюванням рiчок. Вона проводиться частiше всього в iнтересах судноплавства для забезпечення необхiдних розмiрiв поперечного перерiзу i радiусiв закруглення рiчкових русел. Інколи це необхiдне при будiвництвi осушувальних систем i виконаннi iнших гiдротехнiчних робiт.
Регулювання рiчок виконується рiзними шляхами. У випадку недостатнiх глибин виконують заглиблення i розчистку дна рiчки. При значнiй кривизнi русла його випрямляють. Для створення стiйкої i правильної форми поперечного перерiзу потоку будують рiзнi споруди у виглядi струмененапрямних i водостискаючих дамб. Цi роботи досить часто приходиться доповнювати крiпленням берегiв в мiсцях з великими швидкостями руху води. На дiлянках з недостатньою пропускною здатнiстю русла проводять так зване розвантаження його, для чого вздовж рiчки прокладають спецiальнi канали.
вiдкладення наносiв на рiзних дiлянках.
водних ресурсiв в межах рiчкового басейну, або його частини, не повинне викликати погiршання природних умов i, в першу чергу, гiдрологiчного режиму водотоку.
З найкращої сторони, з точки зору регулювання рiчкового току, зарекомендував себе вид регулювання водосховищем.
3. Регулювання стоку водосховищем
Можливiсть регулювання стоку водосховищем залежить вiд спiввiдношення корисного об’єму WКОР
, об’єму середньобагаторiчного стоку WСР
i вiд нерiвномiрностi розподiлу природного стоку в часi. Вiдношення WКОРСР
=b називається коефiцiєнтом ємностi водосховища.
водоспоживання. При виборi параметрiв водогосподарського об’єкта назначають розрахункову забезпеченiсть РРОЗР
за якої водовiддача (потужнiсть, енергiя) гарантується визначеним процентом.
При любому регулюваннi споживачi води в деякi перiоди працюють з витратою, що бiльша вiд притоку, а в iншi – витрачають води менше нiж приток. В першому випадку вiдбувається спрацювання водосховища, а в другому – його наповнення. Вiдрiзок часу вiд початку якого-небудь одного перiоду спрацювання водосховища (до НПР) до початку наступного, пiсля чергового його повного заповнення, називають циклом регулювання. Тривалiсть циклу визначає рiзновид регулювання, у вiдповiдностi з чим, розрiзняють короткострокове (добове i тижневе) i тривале (рiчне i багаторiчне) регулювання.
Добове регулювання забезпечує можливiсть нерiвномiрного споживання води гiдроелектростанцiєю вiдповiдно змiнi навантаження на протязi доби при практично постiйному притоцi води у водосховище.
Рiвень води у водосховищi здiйснює повний цикл коливання за добу, повертаючись до вихiдного положення. Для здiйснення добового регулювання необхiдний об’єм водосховища рiвний 20... 40 % вiд об’єму добового стоку маловодного року розрахункової забезпеченостi, тобто b = 0,2... 0,4.
Тижневе регулювання полягає в забезпеченостi нерiвномiрного споживання води гiдростанцiєю на протязi тижня у вiдповiдностi з тижневим коливанням навантаження енергетичної системи. В неробочi днi тижня, коли споживання енергiї зменшується, навантаження на ГЕС доцiльно понижувати. В цьому випадку, за неробочий день, вiдбувається накопичення води у водосховищi i отриманий запас може витрачатись на протязi робочих днiв тижня iз додатковим збiльшенням навантаження до природного стоку рiчки. Тривалiсть повного циклу коливання рiвня складає один тиждень. Об’єм водосховища складає 30... 50 % об’єму добового стоку маловодного року розрахункової забезпеченостi, тобто b = 0,3... 0,5.
Рiчне регулювання являє собою перерозподiл стоку на протязi року за рахунок накопичення надлишкiв води в багатоводнi перiоди року (повiнь) i використання в маловоднi перiоди. Тривалiсть циклу коливання рiвня води у водосховищi рiчного регулювання складає один рiк. Об’єм водосховища такого регулювання складає 10... 30 % середньо багаторiчного об’єму стоку рiчки, тобто b = 0,1... 0,3.
Багаторiчне регулювання служить для збiльшення витрати води у маловоднi роки за рахунок стоку багатоводних. При багаторiчному регулюваннi водосховище наповнюється надлишковим стоком одного чи декiлькох багатоводних рокiв. Рiвень води у водосховищi в кiнцi маловодного року буде завжди нижчим, чим на його початку. Повний цикл коливання рiвня має тривалiсть в декiлька рокiв. Рахується, що об’єм водосховища для здiйснення багаторiчного регулювання повинен складати не менше 30... 50 % середнього за багаторiчний перiод об’єму рiчного стоку рiчки, тобто b = 0,3... 0,5.
Кожний вид регулювання може буди повним або неповним, в залежностi вiд об’єму, який знаходиться у водосховищi для здiйснення багаторiчного регулювання.
Якщо у водосховищi можна затримати весь стiк повенi i забезпечити постiйну витрату води на протязi року, то таке регулювання буде повним рiчним. Якщо ж об’єм водосховищ недостатнiй для затримання всього стоку повенi, то в маловодний перiод року вдається пiдвищити витрату тiльки самих маловодних мiсяцiв, а в решту часу використовується природна витрата рiчки. В цьому випадку здiйснюється неповне рiчне (сезонне) регулювання.
Водосховище може одночасно виконувати декiлька видiв регулювання, якщо це дозволяє його об’єм i мiсце розташування. Так, водосховище рiчного регулювання може за своїм об’ємом виконувати добове i тижневе регулювання. Водосховище багаторiчного регулювання дозволяє виконувати i рiчне вирiвнювання стоку.
Основне рiвняння регулювання стоку можна написати, виходячи iз рiвняння нерозривностi потоку, в такому виглядi
Q = QПРИТ
– F(dzВБ
/dt),
де Q – витрата води споживачем; QПРИТ
– приток води; F - площа дзеркала водосховища; zВБ
- рiвень води у верхньому б’єфi; t - час;
F(dzВБ
/dt) – витрата води, що забирається iз водосховища.
4. Спецiальнi види регулювання стоку
Один iз видiв регулювання – компенсуючи, яке здiйснює водосховище, розташоване окремо вiд ГЕС вище за течiєю рiчки, в основному її руслi, або на однiй iз її притокiв. Якщо мiж водосховищем i ГЕС рiчки приймає промiжнi притоки, то їх витрата є незарегульованою. Тому iз верхового водосховища повиннi здiйснюватись попуски в рiчку тiльки в об’ємi, необхiдному для компенсацiї дефiциту витрати промiжних притокiв. Якщо ж цi притоки дають достатню витрату для ГЕС, то iз верхового водосховища воду в рiчку не скидають.
Якщо регулювання здiйснюють водосховищем, вiддаленим вiд ГЕС, i воно знаходиться вверху рiчки, то важко точно врахувати час добiгу руслом води, що подається з цього водосховища i необхiдну витрату цiєї води. В цьому випадку бiля ГЕС створюється невелике буферне водосховище, яке служить для вирiвнювання рiзного роду неточностей подачi води. Таке регулювання називають буферним.
Велика ємнiсть водосховища може використовуватись для зменшення максимальних скидних витрат в перiод повеней. В цьому випадку перед приходом повенi водосховище повинне мати деякий вiльний об’єм i воно здiйснює спецiальне регулювання, яке називається трансформацiєю повеней. Таке регулювання дозволяє зменшити розлив рiчки i затоплення пойми у нижньому б’єфi, а також зменшити вартiсть водоскидних споруд.
Каскадне регулювання здiйснюють, як правило, при комплексному використаннi водних ресурсiв. Мета каскадного регулювання – забезпечення оптимального режиму спрацювання i наповнення водосховищ каскаду за заданим критерiєм економiчної ефективностi.
З однiєї сторони, найбiльшу цiннiсть в такому каскадi мають водосховища верхнiх щаблiв, оскiльки зарегульована ними витрата використовується на всiх нижче лежачих установках каскаду. З iншої сторони, водосховища верхнiх щаблiв можуть регулювати стiк тiльки вище розташованої порiвняно невеликої частини водозбору. Весь стiк нижче лежачої частини може зарегульовуватись тiльки нижче розташованими водосховищами. Розрахунок регулювання для каскаду ГЕС розпочинають з розрахунку i проектування верхнього водосховища.
Лiтература
1. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / Под. ред. О. Л. Юшманова/ -М.: Агропромиздат, 1985.
3. Грищенко Ю. М. Комплексне використання та охорона водних ресурсiв. Рiвне, 1997.
| 
