Тема №10 Гидрологический режим водохранилищ. Водный баланс. Учет стока воды через гэс.

10.1.Типы водохранилищ

Искусственно созданное озеро называется водохранилищем. Водохранилище образуется путем воздействия подпорного сооружения - дамба, каменно-набросная плотина, глухие плотины, бетонные плотины (бетонно-арочные гравитационные плотины, прямые бетонные гравитационные плотины). Чашей водохранилища обычно служит долина реки или котловина озера. В плане водохранилища бывают озерного, озерно-речного типа.

По площади водного зеркала водохранилища классифицируются на малые 10W50 км², средние50W250 км², крупнейшиеW1000км². По средней глубине h_ср на мелководные h_c_р10м, средние 10h_ср20 м, глубоководные h_ср15 – 20м. По степени прочности, характеризуемой отношением , (где W_пр- средний многолетний годовой объем притока, W- объем воды при НПГ) на сильнопроточные 100 >4, средне- и слабопроточные 4> >1, непроточные (аккумулятивно-бессточные) 1> >0,1.

10.2. Гидрологический режим водохранилищ

Для расчета водного баланса водохранилищ, который полностью используется для расчета работы ГЭС и для расчета – планирования выработки электроэнергии, необходимо изучить гидрологический, метеорологический режим акватории водохранилища и его бассейна.

В гидрологический режим входят:

ветроволновой режим,
уровенный режим;
термический режим;
ледовый режим;
режим наносов;
химический режим;
метеорологический режим;
режим подземных вод;
режим переработки берегов.

Кроме того, на крупных водохранилищах, имеющих гигантскую емкость, которая миллионами тонн веса давит на плиты земной коры, необходимо изучать сейсмический режим в комплексе с геодезическими наблюдениями.

10.2.1.Ветро-волновой режим

Для внесения поправок и расчета среднего уровня водохранилища, для изучения режима переработки берегов, а также, для судоходства, необходимы данные о ветро-волновом режиме.

Как правило, при созданном водохранилище, роза местных ветров существенно меняется, что должно использоваться при градостроительстве, расчет ветровых нагрузок на объекты гражданского, военного строительства и особенно для линий электропередач, сельского хозяйства.

К примеру, на Хантайском водохранилище не были учтены изменения местной розы ветров и в результате сильный северо-восточный перенос с акватории водохранилища переувлажненных воздушных масс на участок линии электропередач Снежногорск - Игарка явилось причиной к образованию гололеда на проводах ЛЭП местами до 40 см., что привело к свертыванию гигантских опор и разрывов линий на протяжении 19 км.

Пришлось проанализировать розу ветров, контраст температур в осенне-зимний период, влажность и т.д., и только после анализа составить проект переноса линий в «теневую часть» плато 410. Что повлекло привлечение больших незапланированных средств государства.

Примеров можно привести много (сильная ветро-волновая деятельность в юго-западном участке Хантайского водохранилища вызвала активную береговую эрозию - переработка берегов сильная, что привело к необходимости снижения уровней водохранилища и организации строительства дамб, чтобы предотвратить утечку вод в реку Енисей.

Примеры Братского, Красноярского, Иркутского водохранилищ, где были перенесены населенные пункты, т.к. разрушаясь урезы водохранилищ подступают к селам, поселкам, где площади переработки достигали десятков км.).

Сгонно-нагонные явления также искажают уровень водохранилищ на значительную величину до 1,40 см, что привело к необходимости строительства дополнительных водомерных постов по периметру и используя данные наблюдений постов рассчитывается средний уровень водохранилища. Иначе неизбежны значительные ошибки в расчетах приточности в водохранилище, которые приведут к неправильным расчетам режима работы ГЭС.

Сейши также приводят к искажению истинного уровня водохранилищ, причина – разные барические атмосферные поля, находящиеся над акваторией водохранилища. Чтобы их учитывать, необходимы метеонаблюдения и уровенные наблюдения в репрезентативных точках по акватории водохранилищ.

Для водохранилищ с большой площадью характерно увеличение высоты волн, что существенно вредит судоходству. Образование гололеда на реях, радиоантеннах и обледенение корпусов кораблей приводят к дополнительным затратам в весенний и осенне-зимние периоды года.

Волны гидравлического удара - это волны, образующиеся в результате резкого повышения или резкого уменьшения сбросов в нижний бьеф.

Наблюдаются и регистрируются только приборы СУВ. Существенного изменения уровней водохранилища не имеют (амплитуда до 3 см.)

Но возможны большие амплитуды колебания волны в случае резонанса встречного транзитного объема (к примеру, волны паводка) воды и волны от гидравлического удара при резком уменьшении сброса воды через ГЭС (природа происхождения - свойство неразрывности воды или закон уравнения неразрывности потока).

В целом, волны характеризуются следующими элементами:

вершина или гребень т. А;

подошвы или ложбины т. В;
высота волны h;
крутизна волны ;
период волны – промежуток времени, в течение которого волна пробегает расстояние, равное ее длине;
скорость распространения волны – расстояние, проходимое точкой волны за единицу времени.