Адрес для переписки:
Немеровец Ольга Владимировна – магистр,Белорусский национальный технический университет,просп. Независимости, 150,220014, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 249-56-77
fes@bntu.by
Address for correspondence:
Nemeravets Volha V. – Belаrusian National Technical University,150 Nezavisimosty Ave.,220014, Minsk, Republic of BelarusTel.: +375 17 249-56-77
fes@bntu.by
Беларусь имеет сравнительно небольшое количество крупных гидроузлов из-за равнинного рельефа и умеренного климата. Все они построены в последнее десятилетие и удовлетворяют требованиям нормативных документов. Также на территории страны располагаются более 140 гидроузлов, относящихся к 4-му классу надежности. Необходимо отметить, что эксплуатация водохозяйственных сооружений играет важную роль в регулировании стока рек, обеспечении водоснабжения, ирригации, судоходства и защите от паводков. В работе рассмотрены подходы к математическому моделированию процессов прохождения паводков через реконструируемые гидроузлы. Основное внимание уделено разработке и применению комплексных моделей, позволяющих прогнозировать изменение уровней воды, нагрузок на сооружения и возможных аварийных ситуаций. Разработанная методика основана на совместном решении уравнений баланса воды и гидродинамических уравнений (Сен-Венана) для описания движения потока в водохранилище и нижнем бьефе. Для учета особенностей реконструируемого гидроузла применяются уточненные расчеты пропускной способности водосбросов, влияние изменения профиля сооружений. Предлагается алгоритм, включающий: оценку исходных гидрологических данных и сценариев паводка; расчет динамики наполнения водохранилища; моделирование взаимодействия потоков с элементами гидроузла. Проведенные расчеты позволяют определить критические уровни воды, оптимальные режимы управления затворами и оценить риски перелива или разрушения сооружений. Полученные результаты могут быть использованы при разработке проектов реконструкции, в оперативном управлении гидротехническими сооружениями и для подготовки планов мероприятий по предотвращению чрезвычайных ситуаций. На основании методики, разработанной автором, рассмотрен пример прогнозного расчета уровней в русловом водохранилище ГЭС «Яново» и определены параметры потока в нижнем бьефе с определением границ затопления.
Belarus has a relatively small number of large hydroelectric power plants due to the flat terrain and moderate climate, all of them were built in the last decade and meet all the requirements of regulatory documents. There are also more than 140 hydroelectric structures located in the country that belong to the 4th reliability class. It should be noted that the operation of water management structures plays an important role in regulating river flows, ensuring water supply, irrigation, navigation and flood protection. The paper considers approaches to mathematical modeling of the processes of flood flow through reconstructed hydroelectric structures. The main attention is paid to the development and application of complex models that allow forecasting changes in water levels, loads on structures and possible emergency situations. The developed methodology is based on the joint solution of water balance equations and hydrodynamic equations (Saint-Venant) to describe the flow in the reservoir and downstream. To take into account the features of the reconstructed hydroelectric structure, refined calculations of the capacity of spillways and the impact of changes in the profile of structures are used. An algorithm is proposed that includes: assessment of initial hydrological data and flood scenarios; calculation of reservoir filling dynamics; modeling of flow interactions with hydraulic structure elements. The calculations performed allow us to determine critical water levels, optimal gate control modes, and assess the risks of overflow or destruction of structures. The results obtained can be used in developing reconstruction projects, in operational management of hydraulic structures, and for preparing plans for preventing emergency situations. Based on the methodology developed by the author, an example of predictive calculation of levels in the channel reservoir of the Yanovo hydroelectric power station (HPS) has been considered and the flow parameters in the downstream pool have been determined with the definition of flood boundaries.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.