Методические указания по составлению правил использования водных ресурсов водохранилищ гидроузлов электростанций вводятся с 1 января 2000 г (стр. 8 из 11)
- правила регулирования стока высоких половодий и паводков.
6.3. Кривые свободной поверхности водохранилищ
Обычно применяются методы расчета кривых свободной поверхности, основанные на использовании непосредственно характеристик пропускной способности русла, получаемых по данным гидрометрии. Исследуемое протяжение реки или водохранилища разбивается на ряд участков, для которых устанавливаются средние значения геометрических и гидравлических характеристик русла и потока (площадь живого сечения при заданном расходе воды, уклон водной поверхности, коэффициент шероховатости). Падение уровня воды на участке должно составлять 0,4-1,0 м, предельный перепад, как правило, не должен превышать 1,5 м.
В качестве основной исходной информации используется совокупность кривых связи расходов и уровней воды Q = f(Z) или модулей пропускной способности русла K = f(Z), где 
, I - гидравлический уклон. Кривые Q = f(Z) или K = f(Z) должны быть экстраполированы до отметок, несколько превышающих предполагаемый подпорный уровень.
Подробно методы построения кривых свободной поверхности излагаются в специальных курсах гидравлики. Ниже дается краткое описание одного широко используемого при проектировании метода кривых
. Он основан на использовании зависимости 
, или 
, где K = f(Z), DS - постоянная величина. Зависимость 
, где K - средний модуль пропускной способности участка, Zср – уровень воды в середине этого участка длиной DS. Показатель K может быть определен как среднее арифметическое модулей пропускной способности русла Ki = f(Zi) и Ki+1 = f(Zi+1) в начале и конце участка, т.е. K = (Ki + Ki+1,)/2. Модуль пропускной способности русла K в каждом створе вычисляется либо по кривой расходов Q = f(Z) и зависимости K = 
, либо гидравлическим способом по морфометрическим характеристикам русла и поймы с использованием формулы Шези-Маннинга K = wС 
, где w - площадь живою сечения, С - коэффициент Шези, R -гидравлический радиус. В речной гидравлике вместо R обычно используется средняя глубина потока 
, где В - ширина реки поверху. Для определения С при экстраполяции кривых Q = f(Z) и построении кривых свободной поверхности можно воспользоваться, например, формулой Маннинга 
. Точность вычисления в значительной степени зависит от достоверности оценки коэффициента шероховатости n русла и поймы.6.4. Неустановившийся режим уровней воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузла при суточном и недельном регулировании мощности ГЭС
Краткосрочное (суточное и недельное) регулирование мощности ГЭС влияет на ее энергоотдачу, а связанные с ним колебания уровней воды - на хозяйственную и экологическую обстановку в верхнем и нижнем бьефах гидроузла.
Анализ условий суточного и недельного регулирования мощности ГЭС проводится для определения:
- режима расходов и уровней воды в нижнем и верхнем бьефах гидроузла;
- колебаний напора и мощности ГЭС;
- влияния краткосрочного регулирования мощности на водноэнергетические показатели ГЭС - среднюю многолетнюю выработку электроэнергии (Э), гарантированную мощность (Nгар) и располагаемую пиковую мощность (Nрасп).
В основе расчетов по определению режима расходов и уровней воды в нижнем и верхнем бьефах при неустановившемся движении воды лежит решение дифференциальных уравнений динамического равновесия и неразрывности потока уравнений Сен-Венана. В настоящее время существует ряд компьютерных программ, реализующих решение этой задачи. К основным исходным данным можно отнести:
- продольный профиль исследуемого участка реки и ее притоков;
- поперечные профили реки, количество которых зависит от уклона реки;
- коэффициенты шероховатости русла и поймы;
- подпорный уровень воды в водохранилище;
- графики электрической нагрузки;
- граничные условия: верхние (входные гидрографы, соответствующие графикам электрической нагрузки) и нижние (либо кривая Q = f(Z) в замыкающем створе, где движение воды близко к установившемуся, либо уровень воды в створе нижнего гидроузла).
7. Структура Правил использования водных ресурсов водохранилищ гидроузлов электростанций
7.1. Общая часть
"Правила" для новых водохранилищ разрабатываются на основе материалов проекта гидроузла, для эксплуатирующихся - на основе материалов проекта гидроузла и эксплуатационного опыта. "Правила" согласовываются с органами исполнительной власти субъектов РФ, государственными органами в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора, управления использованием и охраной рыбных ресурсов и другими государственными органами и утверждаются Министерством природных ресурсов Российской Федерации (МПР России). По новым водохранилищам "Правила" должны разрабатываться проектной организацией и утверждаться МПР России к моменту сдачи объекта в постоянную эксплуатацию.
Перевод гидроузла на режим, не предусмотренный "Правилами" или даже запрещенный в условиях нормальной эксплуатации, допускается только при возникновении непредвиденных обстоятельств, угрожающих безопасности основных сооружений и требующих принятия экстренных мер. В этих случаях режим работы гидроузла изменяется по распоряжению лица, ответственного за его эксплуатацию, с одновременным уведомлением об этом органов МПР России, Минтопэнерго России, Росгидромета, исполнительной власти соответствующего субъекта Российской Федерации, а в чрезвычайных обстоятельствах - МЧС России.
Использование водных ресурсов водохранилища в период до ввода его в нормальную эксплуатацию регламентируется правилами временной эксплуатации.
Водные ресурсы водохранилища должны использоваться в интересах всех водопользователей, имеющих лицензии, выданные МПР России.
"Правила" должны предусматривать:
- безопасную эксплуатацию подпорных сооружений, образующих водохранилища, а равно безопасность населения, жилищ, предприятий и хозяйств в верхнем и нижнем бьефах гидроузлов;
- порядок удовлетворения нужд водопользователей;
- порядок наполнения и сработки водохранилища.
Общий контроль за работой водохранилищ осуществляют:
- в части режимов работы гидротехнических сооружений - МПР России, Минтопэнерго России и их организации на местах;
- по использованию водных ресурсов водохранилищ, их акваторий и водоохранных зон - МПР России и Госкомсанэпиднадзор России совместно с органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации.
7.2. Гидротехнические сооружения, естественные водные ресурсы, требования водопользователей, нормативные уровни и расходы воды
В "Правилах" приводятся: описание местонахождения гидроузла, состав и параметры гидротехнических сооружений, характеристика естественного стока реки, в т.ч. максимальных расходов воды и объема стока половодий и паводков редкой повторяемости в створе гидроузла. Обозначаются заявки на воду или требования всех пользователей к режиму расходов и уровней. Устанавливаются максимальный и минимальный уровни воды у плотины гидроузла при нормальной эксплуатации и условия, при которых допускаются наполнение выше максимального или сработка ниже минимального уровней. Для водохранилищ, на которых осуществляется судоходство, регламентируются минимальные навигационные уровни воды и минимальный уровень воды на период зимнего отстоя судов. Устанавливается уровень обязательной предполоводной сработки водохранилища.
Для нижнего бьефа гидроузла устанавливаются минимальные уровни воды, подлежащие обеспечению, например, у выхода в реку судоходного канала, в зонах питьевых, промышленных и ирригационных водозаборов, в местах зимнего отстоя судов, и максимальные уровни воды, например, в период пропуска половодий и паводков, в зимний период и др. Нормирование предельных уровней воды в нижнем бьефе гидроузла может дополняться или заменяться нормированием соответствующих расходов воды.
Устанавливаются максимально допустимые значения амплитуды внутрисуточных колебаний и интенсивности подъема и спада уровней воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузла.
Для каждого сезона года устанавливаются предельно допустимые максимальные и минимальные расходы воды в нижнем бьефе гидроузла.
7.3. Управление водным режимом
Порядок пропуска через гидроузлы высоких половодий вероятностью превышения 0,01-1% регламентируется специальными правилами, режим водохранилищ в нормальных эксплуатационных условиях - диспетчерскими графиками и правилами регулирования стока.
Диспетчерские правила регулирования стока устанавливают, в зависимости от наличия запасов воды в водохранилище, прогноза притока и фазы гидрологического цикла, энергоотдачу ГЭС, водоподачу всем пользователям и санитарно-экологические попуски в нижние бьефы гидроузлов. Изменение размеров водо- или энергоотдачи гидроузла осуществляется при переходе уровня воды в водохранилище через границу зон диспетчерского графика.