1. Регулирование стока представляет собой циклический процесс: фазы наполнения водохранилищ чередуются с фазами его сработки (опорожнения). В зависимости от продолжительности цикла различают регулирование: многолетнее, годичное, суточное и недельное.[ ...]

Годичное регулирование — перераспределение стока реки на протяжении года за счет накопления избытков воды в многоводные периоды года (паводок) и использования в маловодные периоды года.[ ...]

Каждый вид регулирования может быть полным или неполным в зависимости от объема, который имеет водохранилища для осуществления многолетнего регули-можно задержать в водохранилище весь сток паводка к обеспечить постоянный расход в течение года, то такое регулирование будет полным годичным. Если же объем водохранилища недостаточен для вмещения всего стока паводка, то в маловодное время года удается только повысить в большей или меньшей степени расходы самых маловодных месяцев, а в остальное время иметь в реке естественные расходы воды. В этом случае будет осуществлено неполное годичное (сезонное) регулирование.[ ...]

При многолетнем регулировании стока нельзя ограничиваться отдельными годами, как это возможно при годичном регулировании, а необходимо рассматривать ряд лет.[ ...]

Расчеты неполного годичного регулирования стока проводят для водохозяйственного года — с начала половодья данного календарного года до начала половодья следующего календарного года.[ ...]

Перераспределение стока, производимое годичным и многолетним регулированием, вносит существенные изменения в ход руслового процесса и в состояние глубин на перекатах. В пределах ближайших к плотине нескольких десятков километров на эти изменения накладываются эффекты воздействия на русло волн попусков. Здесь же дает о себе знать и с течением времени приобретает доминирующее значение задержка твердого стока реки водохранилищем. В непосредственной близости к гидроузлу значительные массы наносов приводятся в движение за счет избыточной кинетической энергии потока, прошедшего через отверстия плотины или турбины ГЭС.[ ...]

2. . Расчеты регулирования по интегральным кривым стока

Расчет регулирования по интегральным кривым стока выполняет-

ся в графоаналитической форме – изменение притока и потребления во

времени представлено в виде суммарных (интегральных) кривых (рис.

15). Интегральные кривые – это графическое изображение хронологи-

ческой последовательности стока или потребления в нарастающем ви-

де. Их использование, по сравнению с другими методами расчета, вы-

годно отличается наглядностью, что имеет важное значение для озна-

комления с сущностью регулирования стока и решения многовариант-

ных задач регулирования стока на начальных стадиях проектирования

водохранилища.

Прежде всего, необходимо произвести расчет и построение инте-

гральной кривой стока в створе проектируемого гидроузла. Исходными

данными для подсчетов интегральной кривой служат среднемесячные

расходы за расчетный период водохозяйственных лет. В практике про-

ектирования используется интегральная кривая не абсолютных значе-

ний месячных объемов стока, а разностная интегральная кривая, пред-

ставляющая собой суммарное нарастание разностей между месячным

стоком и равномерным стоком (близким по значению к среднемного-

летнему месячному стоку).

Применение интегральных кривых для расчетов регулирования

основано на следующем уравнении водного баланса водохранилища за

период его работы между моментами t1 и t2

Vt2 = Vt1 + (Qпр – Q)dt = Vt1 + Qпрdt – Qdt, (68)

где Vt1 – запас воды в водохранилище в начальный момент t1, Vt2 − запас

воды в конце периода t2, Qпр и Q, соответственно, приток в водохрани-

лище и расход воды из него. Первый интеграл в уравнении (68) выра-

жает приращение объема притока за период (t2 – t1), а второй – прира-

щение объема расходуемой воды. Это значит, что разности ординат ин-

тегральных кривых притока и потребления дают величину наполнения

или сработки водохранилища в любой момент времени.

При равенстве Qпр и Q в какой-то период первый интеграл равен

второму и, следовательно, наполнение водохранилища за период оста-

ется неизменным. Исходя из этого, параллельная интегральной кривой

притока воды линия, отстоящая вниз от нее на некотрое расстояние, бу-

дет характеризовать неизменное наполнение водохранилища. Если это

расстояние в масштабе шкалы объемов mW принять равным Vполез, то

верхняя линия будет соответствовать интегральной кривой пустого во-

дохранилища, а нижняя – полного. Интегральная кривая зарегулиро-

ванного расхода, то есть полного расхода брутто (включая полезное по-

требление, холостые сбросы и потери) пройдет в зоне, ограниченной

этими двумя линиями, направляясь то к верхней (если приток меньше

потребления), то к нижней (если приток больше потребления). При ра-

венстве этих расходов линия зарегулированного стока совпадает с ниж-

ней линией, что означает избыток притока, сбрасываемого вхолостую,

или с верхней, что означает перебой в отдаче воды.

3. Топографические характеристики водохранилища

Главной топографической характеристикой водохранилища

являются кривые зависимости площадей зеркала и объемов от

отметки подпорного уровня (наполнения водохранилища).

Площади зеркала водохранилища при тех или иных положе-

ниях уровня определяются путем планиметрирования на планах

съемки площадей, ограниченных контурами горизонталей и ли-

нией продольной оси подпорного сооружения, замыкающей го-

ризонтали обоих берегов

Для расчета и построения графиков на рассматриваемые ха-

рактеристики необходимо иметь подробные топографические

материалы крупномасштабной планово-высотной съемки терри-

тории будущих затоплений, представленных в виде планов мест-

ности с нанесенными на них горизонталями.

Чтобы выполнить построение зависимости площадей зеркала

от отметок уровней, следует первоначально по плану водохрани-

лища путем планиметрирования площадей зеркала при всех гори-

зонталях получить соответствующие им значения площадей.

Площади измеряются в пределах горизонталей от самой низкой

(у дна) при Z0 до наиболее высокой горизонтали при Zn, т. е. до

которой возможен подпор при эксплуатации водохранилища.

Топографические характеристики водохранилища, получен-

ные на основе мелкомасштабных съемок, должны рассматривать-

ся как приближенные и могут использоваться только на предвари-

тельных стадиях проектирования. Впоследствии их следует

уточнять по детальным съемкам более крупного масштаба.

4. При многолетнем регулировании стока требуется большая по сравнению с сезонным емкость водохранилища. В этом случае, кроме сезонной, необходима еще емкость для накопления стока многоводных лет с целью использования его в маловодные годы (многолетняя емкость). Сезонная емкость может быть определена графическим и аналитическим путем. Для графического определения сезонной емкости применяют интегральные кривые притока и отдачи (с учетом потерь).

К основным методам, позволяющим выполнить расчеты многолетнего регулирования стока, относятся методы С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля, метод вероятных вариантов А. Д. Саваренского и др. В методе С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля, например, анализируются дефициты стока за два, три и более смежных лет. Используя методы математической статистики, устанавливают модульные коэффициенты различной обеспеченности для группировок в два, три и более лет, обозначают число лет, входящих в группировку маловодных лет. Далее определяют дефициты стока по максимальному дефициту, который соответствует многолетней емкости рек, и величину многолетней емкости водохранилища.

В последующие годы были разработаны графики и номограммы для вычисления многолетней емкости водохранилища. Наличие таких номограмм, связывающих расчетную обеспеченность, отдачу, коэффициент многолетней емкости водохранилища, коэффициенты вариации, асимметрии и корреляции стока смежных лет, делает расчет многолетнего регулирования простым. Номограммы построены путем моделирования гидрологических рядов методом статистических испытаний (Монте-Карло); на основании их можно определить.