Основными характеристиками водохранилищ являются (рис. 19):
По уровню воды – НПУ, ФПУ, УМО.
По объему воды:полный объем – V ( НПУ – дно ), полезный объем – Vп ( НПУ – УМО ), мертвый объем – Vм ( УМО – дно), призма форсирования – Vф ( ФПУ – НПУ ). Подробная информация по этим характеристикам представляется на практических занятиях.
Рис. 19. Поперечный профиль и план водохранилища
Величины полезного объема и НПУ водохранилищ устанавливают в результате водохозяйственных расчетов путем сопоставления и анализа речного стока, поступающего в проектируемое водохранилище и плановой отдачи из него.
Применяемые методы расчетов водохранилищ подразделяют на две группы:
- группа методов, основанная на использовании календарных рядов стока,
- группа методов, использующих обобщенные статистические параметры, обоснованные исходя из теории вероятности и математического моделирования рядов стока.
При расчетах по календарным рядам стока прежде всего выбирают расчетный водохозяйственный год. Это, как правило, маловодный год, в котором объем стока за год и за лимитирующий сезон (например, зимнюю или летнюю межень) близки к объемам стока расчетной обеспеченности (90…95% для систем водоснабжения или бесперебойная водоподача в течении 90…95 лет из 100).
Объемы стока за год и межень расчетной обеспеченности определяют известными в гидрологии способами в зависимости от продолжительности наблюдений за стоком (СП 33-101-2003).
Так, при длительных наблюдениях (более 20 лет) расчетный год выбирается из реальныхлет. Распределение стока внутри расчетного года принимают таким же, как и в выбранном реальном году.
При недостаточности данных по стоку расчетный год и внутригодовое распределение стока определяются методом «компоновки».
Наконец, при отсутствии данных используют реки-аналоги или имеющиеся районные схемы внутригодового распределения стока.
Для выбранного расчетного года последовательно за каждый расчетный интервал времени (декада, месяц) проводят балансовые расчеты и определяют возможность сезонного регулирования стока, полезный и полный объемы водохранилища, объемы сбросов и отметку НПУ.
Многолетнее регулирование стока, как уже отмечалось, применяется тогда, когда стока воды в водохранилище в расчетный маловодный год будет не хватает водопотребителям.
При многолетнем регулировании потребность в воде в эти маловодные годы должна обеспечиваться как стоком воды в эти годы, так и сработкой запасов в водохранилище, сформированных в многоводные годы. Таким образом, полезный объем водохранилища с многолетним регулированием стока состоит из сезонной и многолетней составляющих объема: Vп = Vс + Vмн. Для определения этих составляющих полезного объема используется, также как и для сезонных водохранилищ, балансовый метод (по календарным рядам стока) и метод обобщенных статистических параметров стока.
При расчетах многолетних водохранилищ балансовым методом расчетный интервал времени принимается равным 1 году. Алгоритм этих расчетов принципиально не отличается от расчетов полезного объема сезонного водохранилища.
Для окончательного выбора параметров ВДХ производятся технико-экономическое сравнениеразличных вариантов отдачи, НПУ и УМО.
В последние годы вариантное проектирование ГТС получило широкое распространение. Применительно к задаче водохозяйственных расчетов оно заключается в переборе различных вариантов местоположения ВДХ и величин его характеристик. Так, например, мы можем задаться 5 и более вариантов отдачи из ВДХ и для каждого из них определить Vп, Vпол и НПУ.
Для различных отметок НПУ вычисляются приведенные затратына строительство ВДХ в расчете на 1 млн. м3 или 1 млн. квт часов (ЗТ). Для каждого варианта НПУ оценивается негативное влияние ВДХ (затопление, подтопление и т.д.) и потери в стоимостном выражении (Пт). На рис. 21 приведены функции затрат и потерь в зависимости от отметки НПУ.