книги из ГПНТБ / Обрезков, В. И. Гидроэлектрические станции в электроэнергетических системах

80

В этом состоит сущность способа Мастицкого. Под­ черкнем еще раз то обстоятельство, что этот способ является приближенным и используется обычно в учеб­ ных целях ввиду его наглядности и возможности реше­ ния вручную с весьма малой затратой времени.

Как показывает практика расчетов с применением указанного способа, достаточно хорошая точность может быть достигнута в расчетах режимов ГЭС годичного ре­ гулирования, если в качестве предельной величины ин-

берется (для равнинных рек

снегового питания) для периода сработки—месяц, для периода паводка — декада. Естественно, что при умень­ шении расчетного интервала точность способа Мастиц­ кого увеличивается.

Рассмотрим подробнее путь решения поставленной задачи способом Мастицкого. Для проведения расчетов

координат 2в.б—Qv проводим линию гв.бо = const (пусть НПУ) и откладываем на ней величину Q6i = const (от­ резок ab). Далее проводим с помощью вспомогательного

Rr.o

Рис. 2-8. Расчет сработки водохранилища по планшетке Мастицкого.

С помощью построенной планшетки определяются одновременно и другие параметры режима ГЭС, в част­ ности, средний за первый (в данном случае) интервал времени расход водохранилища Q^\, ' соответствующий

ему Q^'и H(Qr, Nr) (точка g).

Если далее необходимо рассчитать режим водохра­ нилища для следующего интервала ht, то расчет про­ изводится аналогичным образом, но начинается уже

сработки водохранилища. Аналогичным образом осу­

84

мов стока или среднегодовых расходов. В этом суть процесса речного стока как процесса вероятностного, и как таковой он должен иметь определенное вероятност­ ное описание. В качестве такого описания могут слу­ жить функции распределения вероятностей, плотности распределения или кривые обеспеченности (см. прило­ жение).

При определении параметров таких описаний необ­ ходимые данные могут быть взяты только из прошлых наблюдений. В этом случае используется временной или, как его обычно называют, календарный ряд, т. е. ряд последовательных наблюдений, полученных в равноот­ стоящие моменты времени. Таким образом, при расчете многолетнего регулирования в качестве основной исход­ ной гидрологической информации используются наблю­ денные стоковые ряды. В практике расчетов получили распространение два способа использования такой ин­ формации.

Первый способ заключается в непосредственном при­ менении календарного ряда с последующей статистиче­ ской обработкой результатов расчета. Этот способ пред­ полагает, что календарный ряд, полученный в резуль­ тате наблюдений, отражает все основные закономерности процесса речного стока и может быть перенесен на бу­ дущее.

Достоверность результатов расчета при этом зависит от длительности рядов. Существенное значение имеет также чередование лет разной водности. Недостаточная информация о режиме стока приводит в этом случае к возникновению значительной погрешности результатов расчета.

Второй способ сводится к предварительной статисти­ ческой обработке наблюденных рядов и их характери­ стик, на основе чего определяется расчетная математи­ ческая модель процесса стока. Используемые в этом способе обобщенные статистические характеристики сто­ ка позволяют получать более надежные, чем непосред­ ственно по ряду наблюдений, решения. Вместе с тем использование недостаточно обоснованной модели стока (см. § 1-3) может в свою очередь привести к погреш­ ности, снимающей все достоинства этого способа по сравнению с первым, как более простым и наглядным. Очевидно, что чем строже и полнее составляется мате­ матическое описание процесса стока, тем большее коли-

86

чество статистических характеристик для него требуется: Точность же таких характеристик определяется прежде всего длительностью гидрологических рядов, а здесь-

еще представляют исключение).

Некоторые' характеристики процесса речного стока удается уточнить и дополнить путем искусственного удлинения наблюденных гидрологических рядов. В ин­ женерной гидрологии известно несколько методов удли­ нения рядов. Каждый из них используется' на практике в соответствующих условиях, особенно в тех случаях,

обладают необходимой точностью, а иногда требуют

рядов все большее распространение приобретает метод статистических испытаний (Монте-Карло). Применитель­ но к гидрологии этот метод в начале 60-х годов был наиболее полно разработан Г. Г. Сванидзе [Л. 36]. Впо­ следствии он получил дальнейшее развитие в совместных работах Г. Г. Сванидзе и А. Ш. Резниковского и сейчас является общепризнанным и основным методом удли­ нения рядов.

Метод Монте-Карло позволяет создать (смоделиро­ вать) искусственный гидрологический ряд любой дли­ тельности, если известны определенные характеристики (параметры) исходного ряда. При известной (на основе гидрометрических наблюдений или априори заданной)

ции г (в случае, если математической моделью режима стока служит простая цепь Маркова) или, наконец, если ряд описывается сложной цепью Маркова, корреляцион­

87

Теоретическая кривая обеспеченности стока, расхода или модульных коэффициентов (предполагается, что мате­ матическое описание ее известно, т. е. известно, является ли она кривой Пирсона I I I типа или какой-либо другой). Далее из таблицы случайных чисел с равномерным распределением по принятому правилу берется какоелибо число, принимаемое за значение обеспеченности, и

по кривой обеспеченности определяется искомый пара­ метр ряда, т. е. сток, расход или модульный коэффи­ циент рис. 2-10.

Само собой разумеется, что для расчета вовсе не обязательно строить кривую обеспеченности, а достаточ­ но иметь математическое описание того процесса, ко-

юо% торый она отражает.

Таким образом, на осно­ ве сравнительно ограничен­ ных исходных данных можно получить (смоделировать)

практически неограниченный гидрологический ряд, со­ держащий значительно большую информацию о возмож­ ных экстремальных значениях случайных величин, отве­ чающих принятой кривой обеспеченности, и возможных вариантах чередования периодов различной водности. Последнее, как увидим далее, имеет решающее значешие при определении регулируемого объема водохрани­ лища.

Подчеркнем, что термин моделирование здесь ни в коем случае не отождествляется с термином прогнози-

формации, используемой при расчете многолетнего ре­ гулирования, перейдем теперь к рассмотрению некото­ рых методов расчета. По-прежнему будем основное вни­ мание уделять лишь тем методам, которые позволяют вести расчет вручную, так как они наилучшим образом позволяют выяснить как физическую, так и вычислитель-

:88

ную сущность расчета. Общие принципы использования средств вычислительной техники будут рассмотрены в гл. 7.

Расчет на постоянную отдачу с помощью интеграль­ ной кривой стока. Рассмотрим, так же как и в случае расчета годового регулирования (§ 2-3), сначала реше­ ние наиболее простой задачи и наиболее простыми спо­ собами (при аналогичных исходных данных). В качестве

Годы

Рис. 2-11. Многолетнее регулирование стока иа постоянную отдачу по ИКС.

такой задачи рассмотрим регулирование на постоянную отдачу воды с помощью интегральной кривой стока, т. е. в предположении, что гидрологическая информация за­ дана в детерминированной форме.

Величина зарегулированного расхода при многолет­ нем регулировании определяется не одним годом, а пе­ риодом маловодных лет. Если в течение такого периода срабатывается весь полезный объем водохранилища, то этот период называется критическим. Совершенно оче­ видно, что чем длиннее критический период, тем мень­ ший зарегулированный расход воды можно получить

маловодный период начинается с третьего года и кон­ чается на седьмом.

Определим объем водохранилища, необходимый для полного многолетнего регулирования для 8-летнего пе­ риода, т. е. для обеспечения постоянного Q3ap, равного QHa- С этой целью проведем, аналогично тому как мы

89