Файл: Аполлов, Б. А. Курс гидрологических прогнозов учебник.pdf

эффективные, режимы работы ГЭС и эксплуатации водохрани­ лищ. Напомним, что большинство гидроузлов имеет комплексное народнохозяйственное назначение и используется для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства, орошения, водо­ снабжения, а также позволяет предотвратить наводнения на уча­

личных долгосрочных гидрологических прогнозов и свыше 100 ты­ сяч краткосрочных.

С каждым годом возрастает роль гидрологических прогнозов

впроизводственной деятельности различных отраслей народного хозяйства. Подсчитано, что использование прогнозов притока воды

вводохранилища крупных ГЭС дает возможность повысить вы­ работку ими электроэнергии на 1,5—2% даже при соблюдении всех оговоренных правилами эксплуатации ограничений в регули­ ровании стока, связанных с удовлетворением потребностей вод­

ного транспорта, рыбного, сельского и коммунального хозяйства. В годы повышенной водности рек Средней Азии можно дополни­ тельно орошать в среднем не меньше 300 тыс. га подготовленных для этого земель. Прогнозы стока этих рек на весь вегетацион­ ный период выпускаются уже в январе—феврале.

Приведем несколько примеров, когда ответственные оператив­ ные решения по управлению водохозяйственными системами при­ нимаются на основе прогнозов стока.

По долгосрочному прогнозу приток воды в Цимлянское водо­ хранилище на Дону за период половодья 1969 г. ожидался очень

сокращены до санитарного минимума и установлен очень строгий режим водопользования. Только благодаря этому к 20 мая уда­ лось наполнить водохранилище до отметки 34, 35 м абс. (нор­ мальный проектный горизонт НПГ = 36,00 м абс.) и с трудом обес­ печить в дальнейшем судоходство на Дону ниже Цимлянского гидроузла. Без принятия этих мер народное хозяйство понесло бы

15

большой убыток. В то же время, поскольку ожидался малый при­ ток воды в водохранилище и сбросы воды в нижний бьеф должны быть, естественно, небольшими, что не приведет к обычному зато­ плению поймы, были засеяны все пойменные земли ниже Цимлян­ ской ГЭС. Фактический приток воды за период половодья был 6,1 км3, т. е. на 10% больше, чем ожидался. Отметим, что по дан­ ным за многолетний период средняя величина притока воды за период половодья в Цимлянское водохранилище равна 14,8 км3, наибольшая 35,0 км3 и наименьшая 3,9 км3, а весной 1972 г. при­ ток был рекордно малым — лишь 3,4 км3. Долгосрочный прогноз притока воды в этом году тоже полностью оправдался.

При естественном водном режиме на Нижней Волге весной

(см. рис. 1) положение резко изменилось. Теперь при использо­ вании вод Волги и Камы в период половодья сталкиваются инте­ ресы энергетики, водного транспорта, рыбного, сельского н ком­ мупаль иого хозяйства.

Для наполнения всех водохранилищ весной обычно требуется около 60—65 км3 воды (см. рис. 2). Чтобы обеспечить затопление нерестилищ и лугов ниже Волгограда, нужно дать на Нижнюю Волгу не меньше 90—100 км3 воды. Таким образом, в годы с ве­ сенним стоком меньше 150—160 км3 возникает трудное положение: энергетика и речной транспорт, естественно, заинтересованы в на­

прогнозы весеннего притока воды в каждое водохранилище Волж­ ско-Камского каскада (см. рис. 1). Имея прогнозы, определяют общий объем попуска воды на Нижнюю Волгу. Затем путем сравнительных расчетов выбирается такой график (гидрограф) попуска, когда при уже принятом объеме попуска будет обеспе­

глубина и продолжительность затопления. Расчеты проводятся на основе приближенной теории движения паводочной волны, раз­ работанной Г. П. Калининым, с помощью ЭВМ, в том числе ана­ логовых ЭВМ ПР-27 и ПР-43. Эти ЭВМ выпускаются нашей промышленностью и предназначены специально для расчетов расхо­ дов воды при неустановившемся движении речного потока. Рас­ четы показали, что при объеме попуска, близком к минимально необходимому, надо давать крутой подъем попуска, так как тогда происходит более быстрое заполнение русловой емкости на участке Волгоград—Астрахань. Попуск из Волгоградского водохранилища должен начинаться не раньше того времени, когда температура воды у Астрахани повысится настолько, что рыба пойдет на не­ рест. Обычно такая температура наступает в конце апреля — на­

16

на прогнозе, были проведены большие работы по расчистке сброспых каналов, обвалованию населенных пунктов, подготовке водо­ хранилищ к приему паводковых вод, укреплению оградительных дамб и гидротехнических сооружений. Прогноз оправдался. Рас­ ходы воды на многих реках, в том числе на Сырдарье, Амударье, Теджене, Мургабе, Нарыне, Карадарье, были близки или пре­ вышали ранее наблюдавшиеся за многолетний период. В резуль­ тате своевременно принятых мер ущерб для народного хозяйства республик Средней Азин в 1969 г. был сведен до минимально воз­ можного в исключительно сложных и опасных гидрологических условиях этого года.

Особенно напряженная обстановка сложилась в марте — июне этого года с пропуском исключительно высокого половодья через Кайраккумский н Чардаринский гидроузлы на Сырдарье. В марте возможности сброса воды в нижний бьеф Чардаринского водо­ хранилища были весьма ограничены из-за опасности образования заторов льда и больших затоплений в среднем и нижнем течении

был разработан график пропуска половодья через эти гидроузлы, предусматривавший сброс части вод в Арнасайскую впадину. Трудно представить размеры бедствия, которое могло бы быть, если бы отсутствовали прогнозы и предупреждения об исключи­ тельно высоком половодье на Сырдарье, на основании которых было своевременно осуществлено регулирование стока водохрани­ лищами.

В 1965 г. по долгосрочному прогнозу, составленному еще в ян­ варе, ожидалась, наоборот, очень низкая водность большинства рек республик Средней Азии. Прогноз, который полностью оправ­ дался, дал возможность своевременно принять необходимые меры по наиболее рациональному использованию ресурсов поверхност­ ных н подземных вод и тем самым обеспечить выполнение плана производства хлопка и риса в условиях маловодья. Были про­ ведены зимне-весенние влагонакопительиые поливы полей, эко­ номно расходовались запасы воды в водохранилищах, была ча­ стично реконструирована ирригационная сеть в целях улучшения

и т. д.

Приведем еще один пример. С 1967 г. четыре водохранилища, созданные в верховьях Москвы-реки и ее притоков, стали каждую весну изымать из естественного стока около 450 млн. м3, т. е. почти половину. Затем, по мере надобности, они отдают накопленную воду. В результате столице, во-первых, больше не грозят наводне­ ния, о которых говорилось выше, и, во-вторых, обеспечено водо­ снабжение летом и зимой. Но возникла проблема весенней сани­ тарной промывки русла Москвы-реки в пределах города. Здесь река сильно подперта Перервинской плотиной и имеет вследствие этого настолько небольшие скорости течения, что они не обеспечи­

18

вают самоочищения русла. Плотина же может быть открыта лишь при расходе воды, превышающем 700 м3/с. Если это сделать при меньшем расходе воды, то скорости реки тоже достаточно повы­

последствиям. В то же время в результате наполнения упомянутых водохранилищ весной естественный максимальный расход воды Москвы-реки у столицы упал до 300—600 м3/с. Вот и возникла задача повышения этого расхода воды на 2—3 дня до 700—800 м3/с за счет попусков из водохранилищ.

Выяснилось, что такие попуски могут даваться лишь в много­

до проектных отметок. Но и в многоводные годы попуски должны быть рассчитаны так, чтобы они наложились на пик естественного стока и на 2—3 дня повысили его до 700—800 м3/с. Следовательно, чтобы принять решение о санитарной промывке русла Москвы-реки и рассчитать попуски из водохранилищ, надо иметь долгосрочный прогноз весеннего притока воды в эти водохранилища и кратко­ срочный прогноз расходов воды, формирующихся за счет есте­ ственного стока с бассейна Москвы-реки ниже водохранилищ. Такие прогнозы составляются Гидрометцентром СССР.

Строительство каждого крупного гидроузла занимает несколько лет. В этот период прогнозы стока, максимальных расходов воды, вскрытия и замерзания совершенно необходимы. Уже отмечалось, что на период строительства первых ГЭС па Волхове и Днепре создавались специальные бюро гидрологических оповещений. В на­ стоящее время обеспечение прогнозами такого строительства вхо­ дит в задачи Гидрометслужбы. Приведем один пример очень эффективных гидрологических прогнозов во время строительства ГЭС.

В 1966 г. руководство строительства Красноярской ГЭС (рис. 4) за три месяца было предупреждено о том, что половодье на Ени­ сее будет экстремально высоким. Прогноз полностью оправдался. Учитывая прогноз, строители провели большие работы по наращи­ ванию перемычек котлована для защиты его от затопления. Работы обошлись в 2,2 млн. руб. Если бы этого не было сделано, строи­ тельству был бы причинен ущерб, в десятки раз превосходящий затраты, не считая существенного нарушения графика работ по постройке ГЭС.

Как уже отмечалось, своевременное предупреждение об угрозе наводнения позволяет снижать убытки, которые оно вызывает. Примером большой экономической эффективности таких преду­ преждений может служить долгосрочный прогноз высоты поло­ водья па реках Северо-Запада Европейской территории СССР

в 1966 г. По прогнозу, который оправдался, половодье ожидалось исключительно высоким. По сведениям, собранным Северо-Запад­ ным управлением гидрометслужбы, только в одной Новгородской области благодаря прогнозу были предотвращены убытки на сумму