Оценка гидрологических характерискик в створе проектируемой мотыгинской ГЭС

River Angara is regulated by cascade of hydro power stations. In this case waste discharge of lower hydroelectric complex is as usually defined using discharge of upper hydroelectric complex and value of side inflow with respect to river-analogue. This ordinary approach leads to some errors of calculated values. In present paper the alternative way of calculation of hydrological characteristics for hydro power station Motyginskya is discussed.

 

Мотыгинская гидроэлектростанция станет пятой в каскаде Ангарских ГЭС. Ее возведение намечено в створе, расположенном в районе 130 км от устья Ангары.

В расчетах регулирования стока каскадом ГЭС сбросные расходы воды нижележащего гидроузла принято определять с учетом расходов выше­лежащего, и боковой приточности с частных водосборов между плотинами. В случае Мотыгинской ГЭС это означает, что расчет проводится по каскаду Иркутская – Братская – Усть-Илимская – Богучанская – Мотыгинская ГЭС. Боковой приток между плотинами определяется по стоку малых рек, что неизбежно приводит к погрешностям его оценки. Ошибки вызваны недостаточным количеством наблюдений, возможными погрешностями исходных данных (недоучет стока на пойме, недостаточное количество наблюдений за стоком воды), а также обусловлены неодинаковой полнотой дренирования подземного стока за счет разной глубины вреза русел Ангары и малых рек-аналогов. По этой причине представляется целесообразным выполнить расчет гидрологических характеристик Мотыгинской ГЭС с применением альтернативного подхода, исключающего указанное накопление ошибок. Сущность предлагаемого подхода состоит в следующем.

В 30 км от устья Ангары расположен гидрологический пост Татарка, контролирующий сток воды с площади водосбора 1 040000 км2 (рис. 1).

 

Рис. 1. Схема пунктов наблюдений на устьевом участке р. Ангары
(Татарка и Мшуковка – стоковые посты, Рыбное – уровенный пост).


 

Между гидропостом Татарка и створом Мотыгинской ГЭС впадает приток – р. Тасеева с площадью водосбора до поста Машуковка 127000 км2, а также ряд малых рек и временных водотоков. Неучтенная наблюдениями за стоком воды площадь водосбора между пунктами наблюдений Ангара ­– д. Татарка, Тасеева – п. Машуковка и створом Мотыгинской ГЭС невелика, всего 10000 км2. Следовательно, площадь водосбора до створа Мотыгинской ГЭС оценивается как 1 040000 - 127000 - 10000 = 903 000 км2. Расходы воды в створе Мотыгинской ГЭС () близки к разнице расходов в пунктах р. Ангара – д. Татарка () и р. Тасеева – пос. Машуковка ():

=KF[–], (1)

где KF – поправочный коэффициент на действующую площадь водосбора

KF=903000/(1040000–127000)= 0.989.

Полученная по формуле (1) величина должна быть скорректирована с учетом дополнительных потерь на испарение с акватории водохранилища и аккумуляции его регулирующей емкостью. Водохранилище Мотыгинской ГЭС относится к русловому типу. Его площадь близка к площади водной поверхности реки в естественном состоянии, поэтому поправку на испарение можно не учитывать.

Итак, данные натурных наблюдений в пунктах Татарка и Машуковка могут быть положены в основу расчета гидрологических характеристик в створе Мотыгинской ГЭС. В этом случае причина рассмотренных выше погрешностей традиционного расчета будет устранена. Подчеркнем, что в расчетах таким способом используется период наблюдений с момента ввода Усть-Илимской ГЭС (1975–2009). Тем самым автоматически будет учтено регулирование стока водохранилищами всех действующих в настоящее время ГЭС Ангарского каскада (Иркутской, Братской, Усть-Илимской). Кроме того, накопленный ряд наблюдений 35 лет (1975 – 2009) достаточен для определения искомых гидрологических характеристик с допустимой точностью, поскольку коэффициенты их вариации весьма малы, что объясняется зарегулированностью стока Ангары озером Байкал и указанными ГЭС.

В табл.1 приводятся параметры кривой обеспеченности годового стока р. Ангары в створе Мотыгинской ГЭС, рассчитанные методом наибольшего правдоподобия. Расчеты подтвердили, что создание водохранилища Усть-Илимской ГЭС не привело к заметному снижению среднего расхода воды в нижнем бьефе за счет увеличения испарения. Наоборот, сток несколько увеличился (табл. 1), что связано с возрастанием водности за последние десятилетия. В качестве расчетных величин рекомендуется принять результаты за полный ряд наблюдений (табл. 1).


 

 

Таблица 1. Параметры кривой обеспеченности годового стока р. Ангары
в створе Мотыгинской ГЭС

 

Qср

Cv

Cs

 

Обеспеченность, Р (%)

0.01

0.1

0.3

0.5

1

3

5

25

50

90

95

3687

0.1

0.2

5216

4930

4778

4704

4596

4409

4339

3926

3672

3221

3100

3788

0.1

0.1

5229

4969

4829

4760

4659

4481

4414

4008

3752

3280

3151

 

Примечание: Первая строка: период наблюдений 1954 – 2006 (полный ряд наблюдений); вторая строка: период наблюдений 1975 – 2006 (с момента пуска Усть – Илимской ГЭС).


 

Расчеты средних годовых расходов бокового притока () на участке р. Ангара между створами плотин Богучанской и Мотыгинской ГЭС определены двумя способами.

Первый способ: приток определен по формуле

=– . (2)

где – расход воды р. Ангара у пос. Сыромолотово (расположен ниже плотины Богучанской ГЭС, период наблюдений 1979 – 1995 и 1997 гг). Ряд наблюдений в этом пункте приведен к продолжительному периоду по данным поста р. Ангора – с. Богучаны (теснота связи характеризуется коэффициентом корреляции r=0.98). Результаты расчета статистических характеристик годового притока методом наибольшего правдоподобия приведены в табл. 2.

Второй способ расчета годовых расходов воды бокового притока основан на использовании наблюдений за стоком малых рек (Чадобец, Мура, Карабула, Иркинеева, Каменка). Расчеты показали, что второй способ (табл. 2) дает несколько меньшие величины годового притока по сравнению с первым способом. Такой результат объясняется погрешностями расчета с применением рек-аналогов, причины которых подробно указаны в начале статьи. В основу проектирования следует положить результат по первому способу расчета.

 

Таблица 2. Статистические параметры распределения годовых расходов бокового притока (м3/с). Числитель – 1-й способ; знаменатель – 2-й способ

 

Qср, м3

Cv

Cs

Обеспеченность Р, %

0.01

0.1

1

5

10

25

50

75

90

95

97

487

301

0,30

0,20

0,15

0,30

1041

560

949

511

835

453

743

409

678

379

585

339

483

298

383

258

299

226

252

227

215

192

 

Ежедневные (в том числе максимальные) расходы воды в створе Мотыгинской ГЭС (замыкающий створ) можно представить в виде

, (3)

где tвремя; Q1(t) – составляющая расхода воды в замыкающем створе, обусловленная стоком воды в створе Богучанской ГЭС (верхний створ); Q2(t) – составляющая расхода воды в замыкающем створе, обусловленная добеганием боковой приточности на участке между верхним и нижним створами (расход бокового притока).

В настоящее время, когда Богучанская и Мотыгинская ГЭС не пущены в эксплуатацию, на участке Ангары между рассматриваемыми створами наблюдается квазиустановившееся движение воды. В этом случае можно приближенно записать

(4)

где QБоГЭС(t-) – расход в верхнем створе, принимается равным расходу воды по наблюдениям гидрологического поста р. Ангара­ – п. Сыромолотово со сдивижкой на время добегания ; – кривая добегания [1].

Из (4) следует формула для расчета искомого расхода бокового притока

, (5)

в которой Q1(t) вычисляется по (4). Напомним, что расход воды QБоГЭС(t-) принимается по наблюдениям поста р. Ангара­ – с. Сыромолотово. Ординаты кривой добегания аппроксимируются с применением гамма-распределения [1].

Расчет максимальных расходов боковой приточности выполнен по (5) с использованием максимальных расходов воды в створе Мотыгинской ГЭС (1) и ежедневных расходов верхнего створа (р. Ангара­ – с. Сыромолотово). Расчеты расходов воды максимального бокового притока выполнены за все годы, когда проводились наблюдения в Сыромолотово (1979 – 1995 и 1997). Далее, ряд полученных значений приведен к длительному периоду наблюдений по следующей эмпирической зависимости, специально разработанной для этой цели:

QП max= 0.9007* X + 1994.2, r = 0.853; (6)

где: Х = Qmax АТ Q max ТМQ maxАБ ; Qmax АТ, Q max ТМ, Q maxАБ – максимальные расходы воды в пунктах соответственно р. Ангара – д. Татарка, р. Тасеева – пос. Машуковка и р. Ангара – с. Богучаны; (Х характеризует боковой приток на участке между пунктами).

Другой метод расчета бокового притока основан на использовании данных о максимальном стоке малых рек. В табл. 3 приведены полученные результаты. Подчеркнем заметную разницу максимальных расходов притока, рассчитанного двумя рассмотренными способами (примерно 3000 м3/с). Полагаем, что результаты, рассчитанные по (5) являются более обоснованными. Они учитывают сток на входе и выходе рассматриваемого водохранилища. Расчеты по стоку малых рек, как указано выше, не вполне корректны.

 

Таблица 3. Максимальные расходы максимальной боковой приточности (м3/с) в

водохранилище Мотыгинской ГЭС

 

Характеристика

Обеспеченность Р, %

 

0.01

0.1

1

5

10

Боковая приточность по формуле 5

Qcp = 6617.90 м3/с, Cv = 0.35, Cs = 0.525

17559

15358

12841

10959

9707

Боковая приточность по малым рекам,

Qcp = 3781 м3/с, Cv=0.50, Cs=1.0

15044

12348

9496

7547

6316

 

В табл. 4 представлены значения максимальных расходов воды в створе Мотыгинской ГЭС различной обеспеченности. Как показано выше, они определяются по формуле (1), учитывающей наблюдения на гидрологических постах р. Ангара – д. Татарка и р. Тасеева – пос. Машуковка. В данном расчете (табл. 4, А) принят период наблюдений с момента ввода Усть-Илимской ГЭС (1975–2006). Тем самым учтено регулирование стока водохранилищами всех действующих в настоящее время ГЭС Ангарского каскада. Приближенный учет регулирования стока водохранилищами строящейся Богучанской ГЭС и проектируемой Мотыгинской ГЭС (табл. 4, Б) выполнен по схеме Д.И. Кочерена [2].


 

Таблица 4. Максимальные расходы воды в створе плотины Мотыгинской ГЭС (без учета гарантийной поправки QР%=0,01)

 

А) Расчет без учета регулирования стока водохранилищами Богучанской и Мотыгинской ГЭС (формула 1)

Qср

Cv

Cs

Обеспеченность Р, %

0.01

0.1

0.3

0.5

1

3

5

10

50

70

95

12350

0,30

0,60

31049

27005

24949

23955

22557

20192

19358

17272

11987

10173

6949

Б) Расчет с учетом регулирования стока водохранилищами Богучанской и Мотыгинской ГЭС (упрощенная формула Д.И. Кочерина)

 

Обеспеченность Р, %

0.01

0.1

0.3

0.5

1

3

5

10

50

70

95

28362

24211

22070

21118

19836

17520

16710

14690

9730

7993

5182

 

 

Сравнивая результаты расчетов основных гидрологических характеристик в створе Мотыгинской ГЭС предложенным нами альтернативным (табл. 1-4), и традиционным способами, отметим, что традиционный подход дает существенно заниженные результаты по максимальному стоку, по сравнению с альтернативным. Полагаем, что полученные нами результаты, опирающиеся на фактически измеренные данные в замыкающем створе р. Ангара – с. Татарка, дают более точное и более осторожное решение, позволяющее правильно запроектировать размеры водосбросных отверстий плотины Мотыгинской ГЭС, что обеспечит безаварийную работу гидросооружения в период катастрофически высокого весеннего половодья.

 

Литература

1. Бураков Д.А. Кривые добегания и расчет гидрографа весеннего по­ловодья. Томск:
Томский госуниверситет, 1978.– 129 с.

2. Соколовский Д.Л. Речной сток. Л., Гидрометеоизда

Д.А. Бураков1, Е.Д. Карепова2, В.Ф. Космакова3

1 Институт землеустройства, кадастров и природообустройства КрасГАУ,
Красноярск, Россия,
daburakov@yandex.ru
2 Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия, e.d.karepova@krasn.ru,
3 Красноярский центр по гидрометеорологии и мониторингуокружающей среды
(КЦГМС-Р),
bur@meteo.krasnoyarsk.ru

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Другие материалы

 Река Иртыш расположена на территории трех государств: верхний участок протяжен­ностью 525 км в КНР, средний 835 км в Ка­захстане и нижний 2010 км в Российской Федерации. КНР и Казахстан совместно с США ведут интенсивное гидростроитель­ство в русле р. Иртыш без учета интересов России как водопользователя. На протя­жении 1200...
Уникальное историко-культурное наследие России, составляющее часть мирового культурного наследия, может уйти под воду. Четверг, Ноябрь 11, 2010 Александр Колотов, руководитель информационно-экологического проекта «Плотина.Нет!» В Красноярске прошел «круглый стол» по теме: «Экология и культура...
28 июля 1999 г. образован национальный парк «Нарочанский». 29 июля наступает день экодолга, когда мы истратим все ресурсы, которые Земля может восстановить за год. За последние 50 лет из-за разрушения среды обитания популяция насекомых уже уменьшилась на 75% и продолжает сокращаться. Эти и другие темы в новом выпуске Обзора эконовостей Международного Социально - экологического союза от Света Забелина. Охрана природы, проблемы окружающей среды и разв...
Dear friends and co-fighters, Welcome to the next issue of Positive News. Let you spread it among your friends and co-fighters in your countries and around the Earth. I will be glad to receive and publish your positive news from the fields and offices. Sviatoslav Zabelin, SEU coordinator   Digest of Socio-Ecological Union International for August 5, 2021. №31 More than 1,000 landowners in East Anglia are taking part in an ambitious rewilding project, which is being led by three farmers...
 2 сентября 1931 года родился Феликс Робертович Штильмарк —  учёный-биолог, эколог, охотовед, писатель, один из основных создателей системы заповедников в СССР. В дикой природе каждое третье дерево находится на грани исчезновения. Верховный суд Беларуси ликвидировал Экодом. Эти и другие темы в новом выпуске Обзора эконовостей Международного Социально - экологического союза от Света Забелина. Охрана природы, проблемы окружающей среды и развития ч...
Пластик обладает уникальным и полезным набором свойств. Это полимеры, длинные цепочки молекул, состоящие из повторяющихся звеньев, называемых мономерами, часто получаемыми из химических веществ, таких как нефть. Его молекулярная структура может быть сконструирована таким образом, чтобы иметь различные характеристики—быть гибким или твердым, прозрачным или непрозрачным. Они долговечны, прочны, легки, водостойки, относительно просты и недороги в изготовлении. Большинство современных пластмас...
10 августа 1919 года родилась великий врач-невролог и защитница животных Ксения Александровна Семенова. Многие из наблюдаемых климатических изменений беспрецедентны за тысячи, если не сотни тысяч лет и будут необратимыми на протяжении сотен тысяч лет. Площадь самого большого действующего в Якутии лесного пожара (и самого большого лесного пожара в мире с начала XXI века) превысила 1,3 миллиона гектаров. Эти и другие темы в новом выпуске Обзора эконовостей Международного Социально -...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Активность на сайте

сортировать по иконкам
20 недель 1 день назад
Евгений Емельянов
Евгений Емельянов аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 8,768 |

Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/

20 недель 4 дня назад
andrejpireswolski@gazeta.pl...
andrejpireswolski@gazeta.pl andrejpireswolski@gazeta.pl аватар
Бутырский район

Смотрели: 8,750 |

Como se llamo esto i am from SPAIN

2 года 40 недель назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 8,750 |

Экология в Новой Москве . Поселение Щаповское.

Щапово (Александрово) — посёлок в Троицком административном округе Москвы (до 1...

2 года 40 недель назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 8,750 |

Проверить качество воды в Бутырском районе Москвы можно в независимой лаборатории...

2 года 6 недель назад
Марина Иванова
Марина Иванова аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 227,464 |

Спасибо за ссылку. Очень пригодилась! ...

размешен 22.09.21 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 21.09.21 | Тип: Статью

22 сентября 1989 года был организован заказник «Кижский». “Ленивые” сады поддерживают жизнь животных всех форм и размеров, имеют большую ценность для...

размешен 21.09.21 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 20.09.21 | Тип: Статью

20 сентября 1900 г. родился один из величайших биологов современности Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский. В Великобритании впервые испытан в воздухе одноместн...

размешен 20.09.21 | Тип: Новость
Новое в экологических рассылках на текущий день.
 
...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал