Моделирование процесса изменения уровней в каскаде из двух русловых водохранилищ при пропуске половодья

Последние десятилетия в Республике Беларусь наблюдается тенденция уменьшения стока рек, но параллельно этому увеличивается вероятность наступления паводка. На территории страны большая часть гидротехнических сооружений запроектирована на напор до 15 м. При использовании недостаточно обоснованной методики расчета гидротехнических сооружений на стадии проектирования, неудовлетворительном уровне их технического обслуживания, при отсутствии или недоукомплектованном штате эксплуатационного персонала возникает риск аварии на гидроузле. Опасность существенно возрастает при расположении водохранилищ в каскадах. Одним из примеров такого водохранилища и неслаженной работы обслуживающего персонала может служить гидроузел Меркуловичи Чечерского района Гомельской области. Там при дождевом паводке произошел перелив через гребень земляной плотины, что повлекло частичное разрушение ее тела. В данной статье рассмотрены вопросы прогнозирования таких ситуаций. Предложена упрощенная методика расчета изменения уровня воды в двух водохранилищах при пропуске паводка, основанная на совместном решении дифференциальных уравнений балансов воды в водохранилищах без учета неустановившегося движения по их длине. Предполагается, что при входе в верхнее водохранилище изменение расхода во времени соответствует гидрографу паводка, а изменение расходов во времени на входе в нижележащее водохранилище и на выходе из него соответствует гидрографам сбросных расходов согласно таким графикам управления затворами водосбросов первого и второго водохранилищ, чтобы не допустить перелива через плотины (плотину) водохранилищ. На основании данной методики рассмотрен пример прогнозного расчета уровней в русловом водохранилище Меркуловичи и находяшемся ниже пруде при их каскадном расположении в случае пропуска паводка.

1. Малик, Л. К. Факторы риска повреждения гидротехнических сооружений: проблемы безопасности / Л. К. Малик. Минск: Наука, 2005. 354 с.

2. Обеспечение безопасности и надежности низконапорных гидротехнических сооружений / В. Н. Щедрин [и др.]. Новочеркасск: РосНИИПМ, 2016. 283 с.

3. Гидротехнические сооружения. Строительные нормы проектирования: ТКП 45-3.04-169–2009 (02250). Введ. 30.12.2009. Минск: Минстройархитектуры, 2011. 74 с.

4. Калинин, М. Ю. Водохранилища Беларуси. Справочник / М. Ю. Калинин [и др.]. Минск, 2005. 183 с.

5. Совершенствование управления каскадом волжских водохранилищ на основе гидродинамических моделей и ГИС-технологий / А. О. Щербаков [и др.] // Мелиорация и водное хозяйство. 2002. № 2. С. 8–12.

6. Беднарук, С. Е. О планировании мероприятий по снижению риска ущербов от наводнений / С. Е. Беднарук // Безопасность энергетических сооружений: сборник. Москва, 2003. Вып. 11. С. 407–414.

7. Беднарук, С. Е. Опыт управления каскадом волжско-камских водохранилищ с использованием имитационных математических моделей в период весеннего половодья [Электронный ресурс] / С. Е. Беднарук, Ю. Г. Мотовилов // Управление водно-ресурсными системами в экстремальных условиях: сборник статей Междунар. конф. Москва 04-05 июн. 2008 г. М., 2008. 1 электрон. опт. диск (CD-ROM):

8. Гидрология и гидротехнические сооружения / Г. Н. Смирнов [и др.]; под ред. Г. Н. Смирнова. М.: Высш. шк., 1988. 472 с.

9. Справочник по гидравлическим расчетам / П. Г. Киселев [и др.]; под ред. П. Г. Киселева. М., Энергия, 1972. 312 с.

10. Расчетные гидрологические характеристики. Порядок расчета: ТКП 45-3.04-168–2010 (02250). Введ. 30.12.2009. Минск: Минстройархитектуры, 2010. 55 с.

11. Ресурсы поверхностных вод СССР: в 20 т. / под ред. В. В. Куприянова. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. Т. 5: Белоруссия и Верхнее Поднепровье. Ч. 1, 2: Основные гидрологические характеристики. 720 с.

12. Прогноз уровней в Вилейском водохранилище при пропуске расходов половодья / В. В. Ивашечкин [и др.] // Вестник БрГТУ. Серия Водохозяйственное строительство, теплоэнергетика и геоэкология. 2017. № 2. С. 57–61.