Возможность и необходимость регулирования стока

Необходимость регулировать сток реки водохранилищем проявляется при перебоях в процессе водопотребления. Это обычно случается во время летне-осенней межени, особенно в маловодные годы. Необходимость создания запаса воды выявляется особенно остро, если река однажды полностью пересохнет или перемерзнет на несколько суток (недель, месяцев).

При проектировании новой оросительной системы. Нового населенного пункта или промпредприятия на пересыхающей или перемерзающей реке потребность в регулировании стока можно обнаружить только путем сравнения графика притока в расчетный маловодный год с графиком потребления. Они могут быть заданы в виде таблиц, например, последние строки таблиц 5 и 9. На рис.11 приведены примеры составления графика притока в расчетный (наиболее невыгодный, довольно маловодный год) и графика потребления.

Если регулирование стока необходимо и возможно, то задача состоит в том, чтобы определить полезный объем водохранилища при минимальных затратах средств на создание плотины и других сооружений.

Рассмотрим несколько примеров расчета полезного объема водохранилища сезонного регулирования без учета потерь. На рис. 11-13 в результате сравнения расчетного графика потребления воды с расчетным графиком притока воды по реке в водохранилище установлены объемы избытков и недостатков воды. Во всех примерах замкнутые расчетные гидрографы «разрезаны» 31 декабря/1 января.

В примере на рис.11 регулирование стока возможно, так как объем избытков больше объема недостатков. Полезный объем при однотактной работе равен объему недостатка. Таким образом, без учета потерь мы должны создать (плотиной) емкость, вмещающую 60 единиц полезно запасенной воды.

Рис.11. Однотактная работа водохранилища.

Рис.12. Двухтактная работа водохранилища (каждый недостаток меньше предыдущего избытка)

Рис.13. Двухтактная работа водохранилища (один из недостатков больше предыдущего избытка)

Если при двухтактной работе каждый последующий недостаток меньше предыдущего избытка, то полезный объем без учета потерь равен наибольшему недостатку. На рис.12 зимний период недостатков воды начинается в ноябре и заканчивается только в конце апреля. К началу весеннего половодья воды в водохранилище не останется.

Значит, к началу зимнего периода недостатков мы должны иметь в водохранилище 60 единиц полезной воды. Эту воду мы запасем в октябре из избытка (из 65 единиц). Летний недостаток в объеме 40 единиц мы запасем из весеннего избытка (из 180 единиц). Эта вода срабатывается к началу октября. Значит, самое большое количество воды, которое придется запасать – 60 единиц. Это и есть полезный объем (без учета потерь).

На рис.13 зимний период недостатков воды в реке (по сравнению с потреблением) начинается в октябре и заканчивается к апрелю. Зимний недостаток равен 10 ед., значит к его началу (а это конец осеннего избытка величиной 5 ед.) в водохранилище должно быть 10 ед. полезной воды. Для того, чтобы осуществить это условие, мы должны забрать осенью 5 ед. из избытка и хранить к началу этого избытка заранее запасенные 5 ед. А это значит, что к началу летнего недостатка (15 ед.), нужно иметь 15+5=20 ед. полезной воды. Это наибольшее в году количество полезной воды и является полезным объемом V_по = 20 ед.

Начало расчета всегда – начало самого большого в году периода избытка. От этой даты следует вести расчет против хода времени, прибавляя объемы недостатков и вычитая объемы избытков. Наибольшее текущее значение запаса воды и окажется полезным объемом.