- уровни воды в нижнем бьефе гидроузла (у ГЭС);
- напоры ГЭС (брутто и нетто);
- средние и пиковые мощности ГЭС;
- выработка электроэнергии ГЭС.
5. ВХР (а при наличии в составе сооружений гидроузла ГЭС, и ВЭР), являются абсолютно необходимой основой разработки режимов работы водохранилища и соответствующих диспетчерских правил и графиков. Только по результатам этих расчетов могут быть получены оценки надежности водообеспечения потребителей и, в определенной степени, безопасности гидротехнических сооружений водохранилища. Для получения полных оценок критериев безопасности ГТС водохранилища, необходимо проведение еще и гидравлических расчетов.
6. При выполнении ВХР и ВЭР по расчетным интервалам времени, принимается, что интенсивности прихода и расхода воды в водохранилище в течение каждого интервала постоянны и соответствуют некоторому среднему по времени за этот интервал уровню водохранилища. Поскольку значение среднего уровня воды в водохранилище зависит от его конечного (за интервал) наполнения, которое в свою очередь, в значительной мере определяется расходованием воды из водохранилища, расчеты работы водохранилища проводятся методом последовательного приближения, примерно по следующей схеме.
Задается предполагаемое конечное наполнение водохранилища, определяется средний (за расчетный интервал) уровень воды в нем и зависящие от него расходные статьи водного баланса, производится расчет водного баланса и проверяется соотношение между рассчитанным и принятым на конец расчетного интервала наполнением водохранилища. В случае несоответствия последних друг другу вносятся необходимые коррективы и расчет выполняется заново.
7. При проведении расчетов режимов работы водохранилища длительность расчетных интервалов зависит от характера колебаний стока для гидрологических условий рассматриваемого водохранилища. Обычно для анализа меженных периодов достаточным является проведение ВХР и ВЭР по месячным и/или декадным отрезкам времени. В период прохождения половодий приходится переходить к декадам, пятидневкам (пентадам), а в ряде случаев и к суточным интервалам. Переход к коротким расчетным интервалам времени оказывается необходим также для расчетов прохождения дождевых и снего-дождевых паводков. Необходимость уменьшения длительности расчетных интервалов, вытекает из того, что при значительной длительности этих интервалов замена сильно колеблющегося стока средними расходами воды приводит к искажению результатов расчетов.
8. В расчетах по рассматриваемому в проекте ПИВР водохранилищу следует использовать такую временную разрезку водохозяйственного года на расчетные интервалы, чтобы она позволяла достаточно точно учитывать изменчивость статей водного баланса водохранилища, то есть чтобы при дальнейшем сокращении длительности расчетных интервалов, получаемые по результатам расчетов оценки критериев надежности и безопасности рассматриваемых режимов работы водохранилища практически не изменялись.
В расчетах для всех лет многолетнего расчетного ряда должна использоваться единая временная разрезка на расчетные интервалы.
Выполнение расчетов по расчетным интервалам длительностью более 1 месяца (квартал, полугодие, год) не допускается.
9. В целях получения корректных результатов, включая многолетний водный баланс водохранилища, при проведении расчетов по многолетнему ряду должно выполняться условие нулевого изменения наполнения водохранилища за многолетний период, то есть наполнение водохранилища на начало первого расчетного интервала первого в ряду расчетного водохозяйственного года должно точно соответствовать наполнению водохранилища на конец последнего расчетного интервала последнего в ряду расчетного водохозяйственного года. Это достигается путем подстановки в качестве начальных условий результатов расчета на конец рассматриваемого многолетнего периода и проведения повторного расчета. Для достижения требуемого результата обычно достаточно 2-3 итераций.
10. При обосновании разрабатываемого проекта ПИВР все ВХР и ВЭР проводятся по многолетним (календарным) стоковым рядам среднедекадных (среднепентадных, среднесуточных) и среднемесячных расходов воды.
Длительность расчетного ряда должна быть не менее 40-50 лет, а в случае, если период эксплуатации водохранилища превышает указанные величины, то длительность ряда должна быть не менее длительности фактического периода эксплуатации.
При недостаточности рядов фактических наблюдений за стоком они могут быть продлены с помощью известных методов математического моделирования временных рядов.
11. Все ВХР и ВЭР проводятся применительно к определенным правилам управления водными ресурсами водохранилищ (диспетчерским графикам) при допущении, что приток воды в водохранилище считается известным лишь на один расчетный интервал времени вперед.
Возможно использование в расчетах и другого допущения - что приток воды в водохранилище наперед вообще неизвестен и режим работы водохранилища на предстоящий расчетный интервал назначается сразу, исходя только из отметки уровня воды в водохранилище на начало этого расчетного интервала. Результатом последнего подхода будут более «осторожные» правила управления и, возможно, более низкие расчетные показатели обеспеченности отдачи. Такой подход может применяться только для водохранилищ, обладающих значительной полезной емкостью и/или при расчетных интервалах менее 1 декады.
12. В расчетах и, соответственно, в разрабатываемых вариантах правил регулирования режимов работы водохранилищ и диспетчерских графиков, должны быть точно учтены пропускные способности и другие характеристики производительности сооружений и оборудования гидротехнических сооружений водохранилища, а также возможные и допустимые схемы их работы, включая необходимость резервирования и планового ремонта части оборудования, время, необходимое для ввода сооружений и оборудования гидроузлов в действие и перевода их из одного режима работы в другой.
Так показатели отдачи в пределах любой зоны диспетчерского графика для любой отметки уровня воды и любого момента времени, не могут превышать суммарной производительности (пропускной способности) соответствующих сооружений (в том числе, для ГЭС – и максимальной пропускной способности (мощности) отходящих линий электропередач).
В случае если зона диспетчерского графика достаточно широка и имеет место существенное изменение пропускных способностей сооружений при переходе от нижней границы зоны к верхней, отдача должна назначаться в виде соответствующего диапазона значений.
13. В случае если в отдельные периоды водохозяйственного года для рассматриваемого водохранилища, перепады уровней воды, по его длине столь значительны, что объемы воды, вычисленные по приплотинным отметкам (статические объемы), значительно отличаются от реальных объемов воды (динамические объемы), необходим учет влияния динамики движения водных масс на показатели расчетов. В этом случае ВХР и ВЭР должны проводиться с использованием схем учитывающих динамические объемы либо в целом по водохранилищу, либо по нескольким его участкам и по соответствующим укороченным интервалам времени для лимитирующих периодов (пентада, сутки).
14. Порядок проведения ВХР и ВЭР по календарным многолетним рядам стока может зависеть от размеров регулирующего объема водохранилища и от целей, для которых используется этот объем, т.е. от целей регулирования. Но суть его является общей – последовательное вычисление расчетных показателей по каждому расчетному интервалу времени в течение водохозяйственного года и затем последовательно от года к году по всему многолетнему ряду. При этом результаты расчета по предыдущему расчетному интервалу являются начальными условиями для последующего.
15. Гидравлические расчеты обычно относят к специальному виду расчетов и включают в себя:
- расчеты пропуска высоких половодий через гидроузел или каскад гидроузлов;
- расчеты кривых свободной поверхности (кривых подпора) водохранилищ;
- расчеты уровней воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузла водохранилища при суточном и недельном регулировании режимов работы гидроузла водохранилища (например, при регулировании мощности ГЭС), когда имеет место неустановившееся движение воды.
16. Пропуск половодий и паводков представляет собой особую задачу регулирования режимов работы водохранилища. На практике – это особое водохозяйственное мероприятие, целью которого, в общем случае, является уменьшение максимальных расходов воды, пропускаемой в нижний бьеф водохранилища. Для количественной оценки условий пропуска высоких половодий и паводков выполняются соответствующие гидравлические расчеты их регулирования (трансформации) водохранилищем. Основной задачей расчетов является определение максимальных уровней воды водохранилища и расходов воды в нижнем бьефе.
17. В подготовке и проведении гидравлических расчетов пропуска половодий и паводков можно выделить три основных элемента (этапа):
- гидрологический;
- гидравлический;
- водохозяйственный.
Гидрологический этап представляет собой построение расчетных гидрографов половодий и паводков, принимаемых за исходные при проведении расчетов пропуска половодий и паводков.
Гидравлический этап посвящен процессам неустановившегося движения воды, сопровождающим прохождение волны и паводков через водохранилище, выбору схем расчета, математических моделей, их калибровке и верификации.