13.3. Управляемыми объектами водохранилища можно считать лишь частично. Непосредственно и лишь до определенной степени управлению подлежат только запасы воды, а экосистема и геосистема водохранилища могут управляться лишь частично и косвенно.
13.4. При разработке правил следует всегда помнить, что неправильное управление технической подсистемой водохранилищ может вызвать развитие таких процессов, явлений и эффектов в природной подсистеме, которые невозможно будет преодолеть, либо их преодоление потребует значительных затрат трудовых и материальных ресурсов.
13.5. Основные параметры водохранилища как объекта управления (объем, площадь, место расположения, назначение, режим регулирования и др.) определяются на стадии проекта. В составе гидроузлов водохранилищ имеются специальные технические системы, сооружения и устройства, позволяющие изменять уровень и объем воды в водохранилище. Только правильный учет индивидуальных и совместных характеристик этих систем, сооружений и устройств для конкретных гидроузлов отдельных водохранилищ и водохозяйственных систем в целом, позволяет разработать корректные правила использования водохранилищ.
13.6. Главной особенностью решений, связанных с использованием водохранилищ является неопределенность, обусловливаемая стохастическим (вероятностным) характером направленности и интенсивности гидрометеорологических процессов в водосборном бассейне. Влияние указанной неопределенности различно для различных водохранилищ, а для водохранилищ входящих в каскад или систему водохранилищ оно определяется положением водохранилища в каскаде или в водохозяйственной системе, его относительными характеристиками и выполняемыми задачами, что должно обязательно учитываться при разработке правил.
13.7. Водохранилищам присуща особая система внутриводоемных процессов. Свойственные им гидрологические, гидрофизические, гидрохимические и гидробиологические процессы значительно отличаются от тех, которые наблюдаются в других водных объектах – озерах, реках. Основными факторами, определяющими специфику взаимосвязанных и взаимообусловленных внутриводоемных процессов в водохранилищах, подлежащими тщательному учету при разработке правил, являются водообмен и уровенный режим водохранилища.
Период водообмена в течение которого происходит полная смена водной массы в водохранилище для водохранилищ разного типа может составлять от нескольких суток до нескольких лет.
Амплитуда колебаний уровня воды в различных водохранилищах изменяется в широких пределах – от нескольких десятков сантиметров для равнинных водохранилищ до многих десятков метров для горных водохранилищ.
13.8. При разработке правил следует учитывать возрастающее экономическое и социальное значение водохранилищ как базовых элементов современных водохозяйственных систем. Даже когда водохранилище первоначально создается в интересах только одного вида водопользования (одной отрасли хозяйства), со временем и другие водопользователи (отрасли хозяйства) оказываются заинтересованными в его использовании.
13.9. Принципиальной особенностью водохранилищ, обуславливающих необходимость регулярного обновления правил их использования, является высокая их динамичность как природно-хозяйственных объектов, обусловленная тремя факторами: изменчивостью гидрометеорологических процессов, определяющих гидрологический режим водохранилища; стремительным изменением воздействия хозяйственной деятельности на природную среду, в том числе и на водохранилища; изменением по разным причинам режима использования водохранилища. Из-за воздействия указанных факторов водохранилища крайне редко можно считать стационарными объектами, эволюцию которых можно однозначно определить только на основе прошлой предыстории. В отличие от озер, изменения в которых продолжаются в течение сотен тысяч лет и носят постепенный направленный характер, в водохранилищах изменения происходят на порядки быстрее, часто имеют циклический и скачкообразный характер, определяемый соотношением изменений ведущих факторов.
14. При разработке правил следует учитывать, что использование водохранилищ связанно как с безвозвратным изъятием воды, так и не только с ним. Для рыбного хозяйства, рекреации, отвода теплоты отработавшего пара агрегатов тепловых и атомных электростанций, поддержания гарантированных судоходных глубин в пределах водохранилища и т.п. нужны акватория и водная масса водохранилища в целом, а не только его используемый запас (полезный объем). Особенности различных видов водопользования (как связанных с изъятием воды из водохранилищ, так и не связанных с ним), подлежат критическому учету.
14.1. Требования водоснабжения (питьевого, хозяйственно-бытового, а также промышленного) к режиму использования водных ресурсов водохранилищ заключаются в обеспечении регламентированных уровней воды в водохранилище и/или расходов сбросов из водохранилища для бесперебойной работы водозаборных сооружений, а также в поддержании высокого санитарного качества воды. Прослеживается тенденция к увеличению со временем требуемых расходов воды для бесперебойной работы водозаборных сооружений. В большинстве случаев это связано не с действительным увеличением потребностей в воде, а вызвано состоянием водозаборных сооружений (необходимостью их ремонта, переустройства, ошибками при проектировании и строительстве), поэтому, к таким требованиям необходимо относиться критически.
14.2. Современные тепловые электростанции (ТЭС) и атомные электростанции (АЭС) являются крупными водопользователями и относительно небольшими потребителями воды из водоисточника (водохранилища), которая требуется для восполнения безвозвратных отборов.
В зависимости от типа охладителя безвозвратные отборы воды составляют примерно 12,5-25 млн. м3 в год на 1000 МВт установленной мощности.
К безвозвратным отборам воды дополнительно к обычным потерям на испарение, зависящим в основном от метеорологических условий в районе расположения водохранилища и способа охлаждения циркуляционной воды (с использованием прудов-охладителей, градирен, брызгальных устройств и т.п.) относятся также: дополнительное испарение в пруде-охладителе за счет его подогрева в технологическом цикле (около 1% циркуляционного расхода) и восполнение потерь оборотного цикла брызгальных устройств и градирен за счет уноса брызг и утечек.
Около 98% поступающей на электростанцию воды используется для отвода теплоты отработавшего пара из конденсаторов турбин. Для больших современных ТЭС с энергоблоками мощностью 500, 800 и 1200 МВт для отвода теплоты из конденсаторов турбин требуется расход воды, соответственно 17, 28 и 40 м3/с на каждую турбину. Для АЭС на эти же цели удельные расходы воды в 1,5-1,6 раза больше в связи с использованием турбин с низким давлением пара. Учитывая, что на ТЭС и АЭС обычно устанавливается 6-8 таких турбин, обеспечение электростанций охлаждающей водой, суммарный расход которой может достигать 300-400 м3/с, является сложной инженерной задачей.
Требования тепловой и атомной энергетики к режиму использования водных ресурсов водохранилищ в основном сводятся к следующему:
обеспечение необходимого объема и режима водоподачи в суточном, недельном, сезонном и годовом разрезах;
беспрепятственное использование водохранилища в качестве охладителя сбросной теплой воды.
Поверхность водохранилища должна обеспечивать необходимый отвод тепла в зависимости от схемы циркуляции воды в водохранилище, взаимного расположения водосбросных и водоприемных сооружений, площади зеркала водохранилища и метеорологических условий.
При разработке правил следует обращать внимание на отметки водозаборов тепловых и атомных станций, которые могут ограничивать глубину сработки водохранилища из-за угрозы полной остановки или частичного снижения мощности тепловых и атомных электростанций.
Некоторые тепловые электростанции предъявляют требования к минимальным и максимальным расходам и уровням воды в реке в створе водозабора, которые, могут зависеть от режима работы вышележащего водохранилища.
14.3. В качестве отдельных компонентов рыбного хозяйства, учитываемых при разработке правил использования водохранилищ, могут рассматриваться:
- естественное воспроизводство рыбы в водохранилище и на устьевых участках рек, впадающих в водохранилище;
- естественное воспроизводство рыбы в реке ниже гидроузла водохранилища, включая устьевые и дельтовые зоны;
- рыбоводство в прудах-охладителях тепловых и атомных электростанций;
- прудовое рыбоводство в отсекаемых частях водохранилища, либо в прудах, обеспечиваемых водой из водохранилища;
- промышленное воспроизводство.
Эффективность функционирования отдельных компонентов рыбного хозяйства, связанных с использованием водохранилищ, зависит не только от режима использования их водных ресурсов, но и от различных гидрометеорологических и биотехнических факторов, а также от проведения рыбоводно-мелиоративных мероприятий.
Различные типы компонентов рыбного хозяйства производят не равнозначную рыбную продукцию. Так, товарные прудовые хозяйства могут производить ограниченное количество видов рыб, тогда как естественное воспроизводство в реках и водохранилищах обеспечивает значительно большее разнообразие рыбной продукции. Промысловая ценность воспроизводимых видов рыб и их урожайность в устьевых и дельтовых участках рек ниже гидроузлов водохранилищ могут значительно превышать соответствующие показатели для собственно водохранилищ.
Для обеспечения эффективного естественного воспроизводства рыб на участках рек ниже гидроузлов водохранилищ необходимо обеспечение системы условий, включая, прежде всего, режим расходов воды в реке (попусков из водохранилищ), обеспечивающий естественный нерест и миграции в реке ценных промысловых рыб, к которым относятся проходные (осетровые, рыбец, шемая, донская сельдь) и полупроходные (судак, лещ, тарань и другие).