Положение указанных характерных линий диспетчерского графика зависит от назначения гидроузла, регулирующих возможностей его водохранилища, характеристик речного стока, принятой стратегии ведения режимов работы водохранилища и других факторов.
34.6. Для конкретных водохранилищ, в зависимости, прежде всего, от размеров их регулирующей призмы (полезной емкости), назначения и характера использования, ряд перечисленных в пункте 34.4 зон на диспетчерском графике могут отсутствовать (вырождаться в линию), а при необходимости, могут вводиться дополнительные зоны.
34.7. Диспетчерские графики могут строиться как для отдельных водохранилищ, так и для систем (групп) водохранилищ. Для систем водохранилищ основные положения для зон и линий диспетчерских графиков сохраняются, но в усложненном виде, что связано с рациональным распределением тех или иных функций между конкретными гидроузлами и их водохранилищами.
34.9. В качестве характеристик зон диспетчерского графика, определяющих режим работы водохранилища, задаются расходы воды, подаваемые водопотребителям (участникам ВХК) и/или расходы сбросов воды в нижние бьефы регулирующих гидроузлов. Допускается указывать для зон диспетчерского графика, но только в качестве вторичных, иные характеристики отдачи – например, мощность в случае с ГЭС. В последнем случае, для условий недостаточной пропускной способности системных электрических связей, необходимости своевременного проведения ремонтов генерирующего и сетевого оборудования, осуществления возложенных на ГЭС функций при управлении режимами энергосистем, установленная для зон диспетчерского графика отдача в расходах воды должна быть обеспечена путем компенсирующего открытия холостых сбросов воды.
34.10. В случае построения диспетчерских графиков для систем водохранилищ в качестве второй координаты на них используется суммарный полезный объем водохранилищ системы, а в качестве характеристик зон – суммарный расход отдачи системы и его распределение по отдельным водохранилищам и гидроузлам в зависимости от уровней воды в конкретных водохранилищах.
34.11. В соответствии с общепринятой в Российской Федерации и ряде других стран схемой разделения объема воды водохранилища, на диспетчерском графике могут быть выделены следующие основные зоны (в порядке роста отметок уровня воды в водохранилище):
- неиспользуемый объем водохранилища – так называемый мертвый объем, ограниченный сверху уровнем мертвого объема (УМО);
- зона перебоев или сниженной, относительно гарантированной, отдачи водохранилища. Внутри этой зоны могут выделяться подзоны, характеризуемые линиями перехода на разные величины сниженной отдачи. Верхнюю границу этой зоны называют противоперебойной линией;
- зона гарантированного режима является наиболее ответственной зоной, где назначается гарантированная отдача воды (и, например, мощности – в случае наличия ГЭС). При гарантированных отдачах обеспечивается нормальное (но минимальное) водообеспечение. Внутри этой зоны также возможна разбивка на подзоны в случае наличия нескольких участников ВХК, для которых они и определяются;
- зона повышенных отдач сверх гарантированных (избыточных отдач). В этой зоне выделяют подзоны с различными значениями повышенной отдачи. В частности, при наличии ГЭС, выделяют подзону загрузки ГЭС на полную мощность. Линию перехода на полную мощность (нижнюю границу подзоны загрузки ГЭС на полную мощность) называют противосбросной линией. Верхней границей зоны повышенных отдач, как правило, является отметка нормального подпорного уровня (НПУ);
- зона противопаводковой призмы, имеет место у водохранилищ, одной из основных функций которых является защита нижнего бьефа гидроузла водохранилища от наводнений. В этой зоне назначаются максимальные допустимые (по условиям незатопления и неподтопления) расходы воды в нижний бьеф;
- зона максимальных сбросов. В этой зоне по условиям безопасности сооружений гидроузла открываются все водосбросные отверстия. В верхней части этой зоны может выделяться подзона, в которой включается и сброс воды через сооружения непосредственно для этого не предназначенные (например – судоходные шлюзы, при их наличии в составе гидроузла). Могут также выделяться подзоны с постепенным наращиванием открытий затворов водосбросов. Верхней границей этой зоны является отметка форсированного подпорного уровня (ФПУ), который не должен превышаться в условиях любой водности, вплоть до расчетной поверочной.
34.12. Задача построения диспетчерского графика является многокритериальной задачей при вероятностной исходной информации. Должен учитываться целый ряд частных критериев, таких как: безопасность гидротехнических сооружений, защита нижнего бьефа от наводнений, надежность водоснабжения, характеризуемая выдачей гарантированных отдач, смягчение перебоев в зоне перебоев, эффективность работы производственных установок в зоне избыточных отдач и др.
34.13. Имеются несколько принципиально различных подходов к решению многокритериальной задачи построения диспетчерского графика. Однако для целей разработки проектов ПИВР должен использоваться общепринятый и наиболее распространенный на практике приоритетный подход на основе вероятностных критериев расчетной обеспеченности. При этом могут использоваться критерии двух видов:
- критерий экономичности – математическое ожидание издержек (без ущербов) должно быть минимальным;
- критерий безопасности и надежности – интегральные вероятности отсутствия дефицитов или избытков воды, вызывающих ущербы или опасных для гидротехнических сооружений, должны быть не ниже заданных нормативов.
Критерии безопасности и надежности при решении указанной задачи учитываются в форме ограничений и должны выполняться в первую очередь, т.е. являются обязательными. Во вторую очередь выполняется критерий экономичности, использование которого при разработке ПИВР не обязательно. Такая очередность выполнения критериев определяется последствиями, которое влечет за собой их невыполнение.
34.14. В современной практике существуют два основных подхода (способа) построения диспетчерских графиков:
- с использованием оптимизационных методов (и соответствующих математических моделей) на основе функций распределения вероятностей стока или на основе неявного вероятностного описания стока выборкой гидрографов;
- с использованием имитационных математических моделей, когда для поиска решений близких к оптимальным используется процедура проб и ошибок.
Наиболее широко применяются имитационные модели, поскольку имеют целый ряд преимуществ перед оптимизационными:
- позволяют детально моделировать рассматриваемую водохозяйственную систему и отдельные ее компоненты (в том числе водохранилища и сооружения их гидроузлов);
- гибки при определении правил для водохранилищ многоцелевого (комплексного) назначения, когда некоторые цели не могут быть оценены экономически (например, социальные факторы использования водохранилищ или факторы сохранения водных и околоводных экосистем и др.);
- позволяют вовлечь в процесс выработки правил управления технологов, управляющих режимом водохранилищ, использовать их интуицию, опыт и знания;
- обладают большой наглядностью и результаты, получаемые при их использовании более понятны для специалистов водного хозяйства и водопользователей.
Единственным и, в современных условиях, весьма относительным недостатком использования имитационных моделей перед использованием оптимизационных является необходимость проведения большого числа расчетов.
При разработке проектов ПИВР обязательным является использование имитационных моделей.
В случае использования оптимизационных моделей, полученные в результате диспетчерские графики (правила) подлежат обязательной проверке и, при необходимости, уточнению на имитационных моделях.
34.15. При использовании имитационных моделей, в зависимости от их назначения и детальности описания (имитации) реальных физических процессов, выполняются водохозяйственные и водноэнергетические расчеты по многолетним рядам стока и гидравлические расчеты пропуска высоких вод (по фактическим и модельным гидрографам стока) для водохозяйственных систем в целом и их отдельных элементов (включая водохранилища и их гидроузлы).
34.16. В проекте ПИВР для рассматриваемого водохранилища обязательно указывается исходя из значений (отметок) какого уровня(ей) воды, определяемых ежедневно, назначаются режимы работы соответствующего гидроузла водохранилища (см. пункт 34.8). Указывается (в том числе и на соответствующей карте-схеме) места расположения уровнемеров (гидропостов). В случае если регулирование режима работы водохранилища осуществляется по вычисляемым (средним) уровням воды приводится порядок (формула) их вычисления.
34.17. В проекте ПИВР указывается в интересах каких участников ВХК осуществляется регулирование использования водных ресурсов рассматриваемого водохранилища и приводятся в графической и/или иной форме диспетчерские графики, используемые при назначении режимов работы водохранилища, включая сбросы воды в нижний бьеф, величины подачи воды потребителям и т.д.