Методические указания по разработке правил использования водохранилищ Общие положения (стр. 11 из 12)
За основу на этом этапе принимаются правила регулирования режимов работы водохранилища (диспетчерские графики), полученные в результате ВХР и ВЭР по многолетнему стоковому ряду. В результате гидравлических расчетов должно быть получено расчетное обоснование обеспечения безопасности ГТС водохранилища при пропуске высоких вод при регулировании по заданным правилам (диспетчерским графикам), либо внесение изменений в эти правила (изменение координат зон диспетчерского графика) с последующим проведением ВХР и ВЭР по уточненным правилам.
3.11. В зависимости от продолжительности половодья (паводка) и его основной волны расчет выполняется по пятидневным, суточным или часовым расчетным интервалам по времени.
Расчет проводится для всей расчетной продолжительности половодья (паводка) по расчетному гидрографу. Расчет начинается с границы первого расчетного интервала времени, использовавшегося при проведении ВХР, предшествующего, либо включающего в себя календарную дату начала половодья для модельного гидрографа. В качестве начальных условий принимаются уровни и расходы воды, полученные при выполнении ВХР для года, гидрограф половодья (паводка) которого принят за модель расчетного гидрографа.
3.12. Расчеты кривых свободной поверхности водохранилища, являются частным случаем гидравлических расчетов движения воды в водохранилище при фиксированных граничных условиях (притоку воды в водохранилище – верхнее граничное условие и уровню воды у плотины гидроузла – нижнее граничное условие), т.е. установившегося движения воды, при котором решается только уравнение динамического равновесия.
В этих расчетах обычно применяют методы, основанные на использовании непосредственно характеристик пропускной способности русла, получаемых по данным гидрометрии. Исследуемое протяжение реки и водохранилища разбивается на ряд участков; средние значения геометрических и гидравлических характеристик русла и потока (площадь живого сечения при заданном расходе воды, уклон водной поверхности, коэффициент шероховатости) на каждом участке должны максимально соответствовать действительным значениям. Длина расчетных участков определяется исходной гидрологической и топографической информацией. При больших уклонах следует стремиться к сокращению длин участков путем выделения дополнительных, гидравлические характеристики которых принимаются по интерполяции. Падение уровня воды на участке при пропуске максимальных расходов должно составлять 0,4-1,0 м, предельный перепад, как правило, не должен превышать 1,5 м.
3.13. Один из наиболее широко используемых методов – метод кривых
где `К - средний модуль пропускной способности участка, а Zср - уровень в середине этого участка длиной DS. Показатель К может быть определен как среднее арифметическое модулей пропускной способности русла Кi=f(Zi) и Кi+1=f(Zi+1) в начале и конце участка, т.е. К=(Кi+Ki+1)/2. Модуль пропускной способности русла К в каждом створе вычисляется либо по кривой связи расходов и уровней воды Q=f(Z) и зависимости 
либо гидравлическим способом по морфометрическим характеристикам русла и поймы с использованием формулы Шези-Маннинга 
, где w - площадь живого сечения, С - коэффициент Шези, R - гидравлический радиус. Вместо R обычно используется средняя глубина потока `Н=w/В, где В - ширина реки поверху. Для определения С можно воспользоваться, например, формулой Маннинга 
. Точность вычисления в значительной степени зависит от достоверности оценки коэффициента шероховатости русла и поймы.3.14. При разработке проекта ПИВР должны быть выполнены расчеты кривых свободной поверхности водохранилища на всем его протяжении вплоть до точки выклинивания подпора или до вышерасположенного гидроузла, а также для участков крупных притоков, находящихся в подпоре от водохранилища.
Расчеты выполняются для:
среднемноголетнего меженного расхода воды через гидроузел водохранилища при уровне воды у плотины гидроузла на отметке НПУ;
максимальных расходов воды половодья и паводков расчетной обеспеченности при соответствующих уровнях воды у плотины гидроузла (вплоть до ФПУ);
расходов половодья и паводков обеспеченностью от 10 до 1% при соответствующих уровнях воды у плотины гидроузла, полученных по результатам ВХР.
3.15. Особую группу гидравлических расчетов составляют расчеты уровней воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузла водохранилища при суточном и недельном регулировании режимов его работы (например, при регулировании мощности ГЭС). Здесь всегда имеет место неустановившееся движение воды и поэтому должны использоваться методы и модели расчета только в динамической постановке задачи.
В большинстве случаев краткосрочное (суточное и недельное) регулирование режима работы гидроузла связано с регулированием мощности ГЭС и влияет как на ее энергоотдачу, так и на хозяйственную и экологическую обстановку в верхнем и нижнем бьефах гидроузла. Поэтому задачами соответствующих гидравлических расчетов является получение оценок этого влияния и, в конечном счете, введение соответствующих ограничений по критериям водообеспечения других участников ВХК и сохранения водных и околоводных экосистем.
Иногда недельное регулирование имеет место при осуществлении навигационных попусков через гидроузлы для осуществления планового, так называемого, караванного пропуска через лимитирующие участки нижнего бьефа крупнотоннажных судов в условиях недостаточных запасов воды в водохранилище.
При выполнении расчетов неустановившегося движения воды в бьефах ГЭС при суточном и недельном регулировании ее мощности в качестве верхнего (внутреннего) граничного условия в створе ГЭС принимается график электрической нагрузки, пересчитываемый в расходы сбросов воды через гидроузел. В качестве нижнего граничного условия принимается кривая связи расходов и уровней воды в конце рассматриваемого участка, где влияние ГЭС практически не сказывается, либо уровень воды нижележащего водохранилища. Расчеты, как правило, проводятся по часовым расчетным интервалам времени.
4.1. Исходная информация, необходимая для составления или пересмотра Правил использования водных ресурсов, для выполнения необходимых водохозяйственных, водноэнергетических и гидравлических расчетов подразделяется на следующие основные группы:
гидролого-гидрометрическая информация;
гидролого-гидравлическая информация;
гидрометеорологическая информация;
морфометрическая информация;
информация о пропускной способности водосбросных сооружений гидроузла водохранилища;
водохозяйственная информация;
водноэнергетическая информация.
4.2. К гидролого-гидрометрической информации относятся:
календарные ряды речного стока в определенных створах (включая створы гидроузлов водохранилищ) и бокового притока между расчетными створами. Они представляют собой календарные последовательности средних за принятые расчетные интервалы времени (месяц, декада, сутки) естественных или зарегулированных вышележащими водохранилищами расходов воды в створах гидроузлов и боковой приточности на участках между расчетными створами (гидроузлами) за весь или часть периода наблюдений;
расчетные гидрографы высокого половодного и паводочного стока расчетной вероятности превышения, получаемые в результате обработки календарных рядов стока в соответствии с требованиями СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик»;
календарные ряды наблюденных уровней воды на гидрометрических постах, включая фактические уровни воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузла рассматриваемого водохранилища.
4.3. К гидролого-гидравлической информации относятся:
кривые связи расходов и уровней воды Q=f(Z) в определенных створах, в том числе и в нижнем и верхнем бьефах гидроузла водохранилища;
кривые модулей пропускной способности участков водохранилища (рек) K= f(Zср) в зависимости от средних уровней воды на расчетном участке;
номограммы динамических объемов по участкам рассматриваемого водохранилища W=f(Qср,Zвх,Zвых), представляющие собой зависимости объемов воды на расчетном участке водохранилища от среднего расхода воды по нему и уровней воды во входном и выходном створах участка.
4.4. К гидрометеорологической информации относятся:
данные о температурах воздуха в районе рассматриваемого водохранилища;
данные об осадках на поверхность рассматриваемого водохранилища;
данные об испарении с поверхности водохранилища;
данные об атмосферном давлении в районе рассматриваемого водохранилища;
данные о ветровых явлениях в зоне рассматриваемого водохранилища;
данные о температуре воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузла водохранилища;
данные о ледовых явлениях в верхнем и нижнем бьефах гидроузла водохранилища;
4.5. К морфометрической информации относятся:
кривые статических площадей зеркала F=f(Z) в зависимости от уровней воды в рассматриваемом водохранилище;
кривые статических объемов водохранилища в зависимости от уровней воды V=f(Z);
поперечные профили русла и поймы по характерным створам в пределах каждого водохранилища и “елочки” кривых Q=f(Z);
продольные профили участков рек, где располагается водохранилище, гидроузел и зона нижнего бьефа, где вероятно заметное влияние режимов работы гидроузла на водный режим.
Номограммы динамических объемов в равной степени могут быть отнесены и к морфометрической информации.