II. Разработка правил использования водных ресурсов водохранилищ (ПИВР)
Основными задачами использования водных ресурсов водохранилищ являются удовлетворение нужд водопотребителей и водопользователей в водных ресурсах и обеспечение безопасного функционирования основных гидротехнических сооружений водохранилища, а в случае достаточной полезной емкости водохранилищ, и регулирование речного стока путем управления режимами наполнения и сработки водохранилищ с обеспечением нормативной безопасности населения и хозяйственных объектов в верхних и нижних бьефах гидроузлов водохранилищ.
При многоцелевом или комплексном использовании водных ресурсов водохранилищ удовлетворение в полном объеме запросов всех водопользователей и отраслей хозяйства во все годы (различные по водности) практически невозможно. Поэтому режимы использования водных ресурсов, регламентируемые ПИВР, представляют собой, как правило, компромиссные решения, при которых неизбежны ограничения в тех или иных размерах, в те или иные годы и периоды внутри года, интересов всех или части водопользователей для достижения максимально эффективного использования водных ресурсов водохранилищ в целом. Таким образом, основным содержанием ПИВР является система ограничений на водопользование, увязанная с ресурсными возможностями водохранилища в различных гидрологических и водохозяйственных условиях, и учитывающая необходимость поддержания надежного и безопасного функционирования гидротехнических сооружений водохранилища.
Водные ресурсы водохранилища используются, в основном, для:
санитарных попусков воды в нижний бьеф гидроузла;
специальных сезонных попусков воды в нижние бьефы гидроузлов в интересах различных отраслей хозяйства и охраны окружающей среды (экологические попуски);
коммунального (питьевого и хозяйственно-бытового) водоснабжения;
промышленного водоснабжения;
обеспечения потребностей тепловой и атомной энергетики;
рыбного хозяйства;
гидроэнергетики;
водного транспорта;
сельского хозяйства (орошение земель и водоснабжение сельских населенных пунктов).
Санитарные или минимальные обязательные попуски (расходы) воды в нижние бьефы гидроузлов водохранилищ обеспечивают сохранение: безопасных условий проживания населения на территориях ниже гидроузлов водохранилищ, включая санитарное состояние водных объектов; водных экосистем (качество воды в водных объектах, гидробионты, ихтиофауна); околоводных систем (растительность и животный мир).
Специальные сезонные попуски воды в нижние бьефы гидроузлов, по существу, предназначены для тех же целей, что и санитарные, но не являются минимальными и определяются текущей водностью, осуществляются по специальным графикам и направлены на поддержание режимов и уровней воды в нижних бьефах гидроузлов приближенных к естественным режимам водного объекта.
Правила использования водных ресурсов водохранилища (или нескольких водохранилищ в составе единого каскада или водохозяйственной системы) являются руководящим документом, обязательным для всех организаций (физических и юридических лиц) имеющих отношение к использованию водных ресурсов этого водохранилища, а также к эксплуатации гидроузлов, образующих соответствующее водохранилище, независимо от ведомственной принадлежности, форм собственности и организационно-правовых форм организаций.
Регулирование режимов работы водохранилища в порядке, устанавливаемом ПИВР, осуществляется организацией (лицом), ответственным за эксплуатацию гидроузла(ов), образующих водохранилище, и организацией, осуществляющей оперативно-диспетчерское управление ГЭС, в соответствии с указаниями федерального органа исполнительной власти, осуществляющего функции государственного управления водными объектами и их водными ресурсами (Федеральное агентство водных ресурсов).
ПИВР регламентируют режимы работы гидроузлов водохранилищ и использования их водных ресурсов в условиях нормальной эксплуатации. Переход на режимы, не предусмотренные ПИВР, допускается только при возникновении непредвиденных обстоятельств, угрожающих безопасности основных водоподпорных сооружений гидроузлов водохранилищ и требующих принятия экстренных мер. В ПИВР должно быть определено лицо, уполномоченное на изменение режима работы гидроузла в указанных обстоятельствах.
Все отметки нормативных и иных уровней воды, высотные отметки нулей графиков водпостов, отметки сооружений гидроузлов и других гидротехнических сооружений на водохранилище, отметки уровней воды на характеристиках пропускной способности сооружений и участков рек и водохранилища, в ПИВР должны даваться в действующей государственной Балтийской системе высот.
В ПИВР должен быть указан период их действия. Досрочный пересмотр, изменения и дополнения ПИВР для конкретных водохранилищ могут инициироваться только по содержащим необходимые обоснования и расчеты представлениям заинтересованных органов исполнительной власти, либо органов исполнительной власти заинтересованных субъектов Российской Федерации.
Решение о плановом пересмотре (уточнении, корректировке) ПИВР или их продлении на следующий срок должно приниматься не позднее, чем за два года до истечения срока их действия.
Государственный контроль за исполнением положений и требований ПИВР осуществляется федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным на осуществление государственного контроля в сфере природопользования и охраны окружающей среды (Росприроднадзор), в рамках контроля за водопользованием и охраной водных объектов, а также федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным на осуществление государственного контроля в сфере технической и промышленной безопасности (Ростехнадзор), в рамках надзора за безопасностью гидротехнических сооружений водохранилищ.
Проект ПИВР должен содержать следующие основные разделы (главы):
"I. Общие положения, характеристика гидроузла, водохранилища и их возможностей";
"II. Основные характеристики водотока";
"III. Состав и описание гидротехнических сооружений водохранилища";
"IV. Основные параметры водохранилища";
"V. Требования по безопасности в верхнем и нижнем бьефах";
"VI. Водопользование и объемы водопотребления";
"VII. Регулирование режима функционирования водохранилища";
"VIII. Порядок гидрометеорологического обслуживания";
"IX. Оповещение о режимах функционирования водохранилища и сведения о действиях, осуществляемых при возникновении аварий и чрезвычайных ситуаций";
"X. Приложения".
Раздел "I. Общие положения, характеристика гидроузла, водохранилища и их возможностей" проекта ПИВР должен содержать характеристики гидроузла, водохранилища либо нескольких водохранилищ или каскада водохранилищ и их возможностей, позволяющих регулировать уровни воды в водохранилищах, а также иные общие сведения и положения, в том числе указанные в пунктах 21, 22, 24 и 26 настоящих методических указаний.
В раздел I проекта ПИВР вносятся физико-географические сведения о месторасположении гидроузла, образующего водохранилище, самого водохранилища. Карты-схемы их расположения с указанием границ гидрографических единиц и водохозяйственных участков, в пределах которых располагаются рассматриваемые водохранилища, с нанесением положения постов гидрометрической сети наблюдений за водным режимом водных объектов помещаются в раздел "X. Приложения".
В разделе I проекта ПИВР приводится общее описание типа гидроузла и типа образуемого им водохранилища, указываются сроки начала строительства и ввода в эксплуатацию (временную и постоянную), период начального заполнения водохранилища. Желательно указание проектных организаций, разрабатывавших как первоначальный проект гидроузла и водохранилища, так и разрабатывавших проекты последующих реконструкций гидроузла и водохранилища, и места хранения проектной документации.
В разделе I проекта ПИВР приводятся сведения об основных задачах водохранилища (и оценки соответствующих возможностей их выполнения), как по первоначальному проекту, так и фактические на момент начала разработки проекта ПИВР.
В разделе I проекта ПИВР указываются ранее действовавшие нормативные документы, определявшие режим использования водных ресурсов водохранилища в течение всего периода его эксплуатации (Основные положения правил использования водных ресурсов водохранилища, Основные правила использования водных ресурсов водохранилища и т.п.), организации-разработчики проектов этих документов и органы исполнительной власти, утвердившие их.
Раздел "II. Основные характеристики водотока" проекта ПИВР должен содержать основные характеристики водотока, на котором расположено водохранилище, включая сведения о режиме поступления вод и режиме стока вод, сведения о водосборной площади и др.
В разделе II проекта ПИВР приводится краткое физико-географическое описание водотока, на котором расположено водохранилище или (в случае, например, наливных водохранилищ, водохранилищ ГАЭС и т.п.) - за счет стока которого формируются запасы воды в водохранилище. В описание указываются исток(и) водотока, общая длина его до впадения в другой водоток или водоем, километраж (координаты) расположения гидроузла, площадь водосбора в створе гидроузла, образующего водохранилище. Положение водохранилища на водотоке приводится на карте-схеме, включаемой в раздел "X. Приложения".
В табличном виде в разделе II проекта ПИВР должны содержаться параметры естественного годового стока в створе гидроузла водохранилища, либо в створе водозабора из которого формируются запасы воды в водохранилище. В число параметров естественного стока обязательно включаются следующие показатели:
объем среднего многолетнего стока;
максимальный наблюдавшийся (восстановленный) объем годового стока и соответствующий ему календарный (водохозяйственный) год;
минимальный наблюдавшийся (восстановленный) объем годового стока и соответствующий ему календарный (водохозяйственный) год;
расчетная кривая обеспеченности объемов годового стока (общего притока в водохранилище) в рассматриваемых створах;
минимальный наблюденный расход воды;
максимальный наблюденный расход воды;
коэффициент изменчивости годового стока CV;
коэффициент асимметрии CS;
распределение объема годового стока по сезонам года, в случае, если в естественных условиях внутригодовое распределение стока в рассматриваемых створах мало зависит от водности года, либо характерное внутригодовое распределение стока для многоводных, средних и маловодных лет, в противном случае.
В разделе II проекта ПИВР характеризуется максимальный сток воды в рассматриваемых створах с указанием обычных сроков прохождения весеннего половодья, летне-осенних и зимних паводков. Приводятся статистические параметры максимального стока воды для рассматриваемых створов (отдельно для максимальных расходов и объемов по периодам половодья и паводков), включая:
средние многолетние величины максимальных расходов и объемов;
коэффициенты изменчивости максимальных расходов и объемов CV;
соотношения соответствующих коэффициентов асимметрии и изменчивости максимальных расходов и объемов CS/ CV;
величины максимальных расходов и объемов различной обеспеченности – от 50-10% до 0,01% с гарантийной поправкой (в зависимости от класса капитальности основных сооружений гидроузла водохранилища).
Все приводимые в разделе II проекта ПИВР характеристики водотока должны быть актуализированы по состоянию на начало года разработки проекта ПИВР, в случае разработки их для действующих водохранилищ, и не более, чем за 3 года до представления проектов ПИВР по новым (строящимся) водохранилищам.
Раздел "III. Состав и описание гидротехнических сооружений водохранилища" проекта ПИВР должен содержать состав и краткое описание гидротехнических сооружений основного гидроузла (плотин, водосбросов, водозаборных, водовыпускных и других гидротехнических сооружений), судопропускных сооружений, рыбозащитных и рыбопропускных сооружений, а также сооружений, расположенных в акватории водохранилища и на специально отведенной территории водохранилища (водозаборных, водовыпускных сооружений, насосных станций, дамб, берегозащитных сооружений, объектов водного транспорта и других сооружений, функционирование которых оказывает воздействие на водный режим водохранилища)
В проект ПИВР включается описание гидротехнических сооружений гидроузла водохранилища, включая:
плотины гидроузла с указанием ее типа и материала, отметок гребня, длины по гребню, ширины по гребню, а также характеристик составных частей плотины;
водосбросных сооружений гидроузла (включая промывные) с указанием их конструкции, типа и конструкции затворов водосбросов и гасителей энергии в нижнем бьефе, количества и размеров водопропускных отверстий и отметок их порога. Обязательно приводятся характеристики пропускной способности отверстий водосбросных сооружений в зависимости от уровней воды в верхнем и нижнем (при наличии подпора) бьефах гидроузла, а также правила, схемы разрешенного маневрирования затворами, ограничения по маневрированию ими;
гидроэлектростанции (при ее наличии в составе гидроузла) с указанием типа и конструкции, количества агрегатов и их мощности, типов турбин и их расчетного напора, эксплуатационных характеристик турбин с линиями ограничений по расходу и мощности;
судоходных шлюзов и судоподъемных устройств (при их наличии в составе гидроузла) с указанием количества ниток и ступеней, основных размеров и объемов камер, правил и схем их работы, имеющихся ограничений по использованию;
водозаборных сооружений (при их наличии в составе гидроузла) с указанием их конструкции, типа и конструкции затворов, количества и размеров водопропускных отверстий и отметками их порога. Обязательно приводятся характеристики пропускной способности отверстий водозаборных сооружений в зависимости от уровней воды в верхнем бьефе гидроузла, а также правила, схемы разрешенного маневрирования затворами, ограничения по маневрированию ими;
насосных станций (при их наличии в составе гидроузла) с указанием типа и конструкции, количества агрегатов и их мощности, типов насосов и их расчетного напора, эксплуатационных характеристик насосов;
других сооружений и устройств с указанием их типа, конструкции и характеристик.
В проекте ПИВР должны быть описаны другие (не входящие в состав гидроузла, образующего водохранилище) гидротехнические сооружения на рассматриваемом водохранилище, в том случае если их характеристики оказывают значительное влияние на режим использования водных ресурсов водохранилища (прежде всего, крупные водозаборы) или накладывают определенные ограничения на режим регулирования уровней воды в водохранилище (защитные сооружения). Приводятся конструкции и характеристики этих сооружений, аналогичные по своему составу пункту 30.1..
Раздел "IV. Основные параметры водохранилища и характеристики водопропускных сооружений гидроузла" проекта ПИВР должен содержать основные параметры и характеристики водохранилища, в том числе нормальный водоподпорный уровень, морфометрические, гидравлические, гидрологические и термические характеристики.
К числу основных параметров водохранилища относятся:
характерные (нормативные) уровни воды в водохранилище;
топографические характеристики водохранилища;
состав и максимальная пропускная способность водопропускных сооружений гидроузла водохранилища, позволяющих контролировать его водный режим;
характерные расходы воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища;
расчетные уровни воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища;
основные показатели использования водных ресурсов водохранилища по крупнейшим водопользователям (отраслям хозяйства), включая натуральные показатели количества производимой продукции (количество вырабатываемой электроэнергии, объемы грузоперевозок водным транспортом, площади орошаемых земель и т.д.);
среднемноголетний укрупненный водный баланс водохранилища;
характеристики максимальных расходов и уровней воды в нижнем и верхнем бьефах гидроузла водохранилища при пропуске половодий и паводков;
В качестве характерных уровней воды в водохранилище, как правило, выступают уровни воды в верхнем бьефе у плотины гидроузла водохранилища. Однако, в случае водохранилищ, гидроузлы которых расположены на реках, вытекающих из водоемов (озер), на значительном расстоянии от истока, и имеющих ярко выраженную речную часть (на протяжении которой с увеличением расходов сбросов воды через гидроузел имеет место заметное падение уровня воды и объем которой относительно невелик) и озерную часть (уровни воды в пределах которой изменяются незначительно и объем воды в ней содержащейся составляет основную часть суммарного объема воды водохранилища) в качестве характерных в проект ПИВР должны включаться, как уровни воды у плотины гидроузла, так и уровни воды в озерной части водохранилища.
В число характерных уровней воды обязательно входят:
нормальный подпорный уровень, НПУ;
минимальный допустимый уровень, уровень мертвого объема. УМО;
максимальный допустимый (для расчетных характеристик максимальной водности) уровень, форсированный подпорный уровень, ФПУ.
Кроме того, в зависимости от назначения конкретных водохранилищ и выполняемых ими задач, могут быть установлены следующие характерные уровни воды в водохранилище:
уровень принудительной предполоводной сработки на конкретную календарную дату, УПС;
максимальный допустимый уровень наполнения водохранилища при пропуске паводков при неполном использовании всей пропускной способности гидроузла, уровень противопаводковой призмы водохранилища, УПП;
минимальный навигационный уровень воды в водохранилище, МНУ.
В число топографических характеристик водохранилища обязательно входят:
статическая кривая зависимости объемов воды в водохранилище от уровней воды (в случае водохранилищ имеющих выраженные речную и озерную части – отдельные кривые для озерной и речной частей);
площадь зеркала водохранилища при НПУ;
площадь зеркала водохранилища при УМО;
полная статическая емкость водохранилища при НПУ, полный объем;
полная статическая емкость водохранилища при УМО, мертвый объем;
полезный объем водохранилища при НПУ, представляющий собой разницу между полным и мертвым объемами водохранилища.
Кроме того, в зависимости от назначения конкретных водохранилищ и выполняемых ими задач, могут быть определены следующие топографические характеристики водохранилища:
объем принудительной предполоводной сработки водохранилища, полезная статическая емкость водохранилища между отметками НПУ и УПС;
объем противопаводковой призмы водохранилища, статическая емкость водохранилища между отметками УПП и НПУ;
полный форсированный объем водохранилища, полная статическая емкость водохранилища при отметке ФПУ;
объем форсировки водохранилища, статическая емкость водохранилища между отметками ФПУ и НПУ;
объем навигационной сработки водохранилища, статическая емкость водохранилища между отметками НПУ и МНУ;
объем судоходной призмы водохранилища, статическая емкость водохранилища между отметками МНУ и УМО.
Для водохранилищ, включающих в себя значительные участки выраженного руслового типа, на которых (особенно при прохождении повышенных расходов) имеет место существенная негоризонтальность водной поверхности, рекомендуется включать в состав проекта ПИВР такие топографо-гидравлические характеристики, как семейства кривых (номограммы) динамических объемов воды по участкам водохранилища.
В качестве характеристик водохранилища в проект ПИВР включаются следующие характеристики состава и максимальной пропускной способности водопропускных сооружений гидроузла водохранилища (в зависимости от их наличия в составе гидроузла):
перечень всех сооружений, через которые может осуществляться сброс воды из водохранилища (донные водовыпуски, поверхностные водосбросы (эксплуатационные и аварийные), турбины гидроэлектростанций, водозаборы крупных магистральных каналов, судоходные шлюзы и т.п.);
возможность задействования имеющихся сооружений для пропуска высоких вод при различных уровнях воды в водохранилище от отметки НПУ до отметки ФПУ;
количество водопропускных отверстий каждого сооружения и максимальная пропускная способность каждого отверстия при отметках НПУ, УПП и ФПУ;
суммарная пропускная способность гидроузла водохранилища при стоянии уровня воды в верхнем бьефе на отметках НПУ, УПП и ФПУ, с разбивкой суммарного расхода по отдельным сооружениям;
допустимый максимальный (расчетный) расход нижнего бьефа (при пропуске половодий и паводков вероятностью превышения 1% и более).
В качестве характерных расходов воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища в проект ПИВР включаются:
расчетный средний многолетний расход воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища;
расчетный среднемесячный расход в нижнем бьефе гидроузла водохранилища 95% обеспеченности (по многолетнему ряду);
расчетный максимальный среднедекадный расход воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища;
расчетный навигационный среднедекадный (среднесуточный) расход воды в нижнем бьефе обеспеченностью от 80 до 95% (по бесперебойным годам, при наличии судоходства в нижнем бьефе);
минимальный среднесуточный расход воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища по сезонам года;
базовый (минимальный внутрисуточный) расход воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища по сезонам года (в случае наличия ГЭС в составе гидроузла);
максимальный по условиям незатопления в нижнем бьефе расход воды.
В проекте ПИВР приводятся следующие расчетные уровни воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища:
уровень воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища при среднемноголетнем расходе воды (в случае наличия подпора от нижерасположенного водохранилища при отметке НПУ этого водохранилища);
уровень воды при среднемесячном расходе воды 95% обеспеченности (с учетом подпора от нижерасположенного водохранилища при необходимости);
уровень воды в нижнем бьефе гидроузла при минимальном среднесуточном и/или базовом расходе воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища;
уровни воды в нижнем бьефе гидроузла водохранилища при навигационных расходах обеспеченностью от 80 до 95 %.
В число основных показателей использования водных ресурсов водохранилища в зависимости от вида использования водохранилища могут входить:
при наличии ГЭС – количество агрегатов; номинальная мощность одного агрегата; установленная и рабочая мощности ГЭС; напоры ГЭС (нетто) – расчетный по мощности, максимальный и минимальный расчетные, среднемноголетние зимний и летний; зимние среднемесячные мощности обеспеченностью 90-95% (по бесперебойным годам);
при наличии в верхнем и нижнем бьефах гидроузла водохранилища крупных оросительных систем – основные показатели этих систем, включая площади орошения максимальные расходы и объемы отбора воды, продолжительность вегетационного периода и т.п.;
при наличии в нижнем бьефе нерестилищ ценных промысловых видов рыб – площади нерестилищ, объемы специальных попусков среднемноголетний, обеспеченностью 75%, минимальный (обеспеченностью 95%) и т.п.;
показатели других видов водопользования (судоходства, водоснабжения и др.) как на самом водохранилище, так и в нижнем бьефе его гидроузла.
На некоторых реках с большим содержанием шуги и другими особенностями формирования и разрушения ледового покрова, термические характеристики верхнего и нижнего бьефов гидроузла водохранилища подлежат специальному исследованию и учету в ПИВР. Подпор от гидроузла и попуски из водохранилища и, в частности, режим расходов воды через турбины ГЭС в период формирования ледовых заторов (зажоров) должны предотвращать или минимизировать подъем уровня и зимние затопления в бьефах гидроузла. При составлении ПИВР подлежат уточнению расчетные значения толщины льда, размера полыньи в нижнем бьефе гидроузла и значения зимнего коэффициента КЗ во все месяцы разных по суровости зим. Методы ледотермических расчетов, в т.ч. определение КЗ изложены в специальной литературе.
Среднемноголетний укрупненный водный баланс водохранилища приводится по результатам расчета по многолетнему ряду. Баланс приводится в годовом разрезе, в терминах объемов воды за год. В состав приходных статей баланса включаются: приток в рассматриваемое водохранилище из вышерасположенных водохранилищ и боковой приток воды в водохранилище, либо общий приток воды к водохранилищу в случае отсутствия вышерасположенных водохранилищ; осадки на зеркало водохранилища. В состав расходных статей баланса включаются: безвозвратные отъемы воды из водохранилища по основным водопользователям (отраслям); потери воды на испарение с поверхности водохранилища; поступление воды в нижний бьеф, в том числе, фильтрация через основание, берега, плотину гидроузла и неплотности затворов водосбросных сооружений, сбросы через водосбросные сооружения с выделением сбросов через турбины ГЭС и холостые сбросы (при наличии ГЭС в составе гидроузла) и подача воды через судоходные шлюзы (при их наличии в составе гидроузла). Для длительно эксплуатирующихся водохранилищ, в случае наличия невязки водного баланса за период фактической эксплуатации водохранилища, она указывается как неучтенные статьи водного баланса и имеет положительное значение, если учтенные приходные статьи баланса превышают расходные, и отрицательное значение в противном случае. При наличии в составе гидроузла водохранилища ГЭС приводится также коэффициент использования стока, представляющий собой отношение объема воды проходящего через турбины ГЭС к суммарному поступлению воды в нижний бьеф гидроузла.
Часть основных параметров водохранилищ, перечисленных выше, принимается согласно проекту гидроузла и водохранилища, остальные в соответствии с изменениями в использовании водохранилищ, произошедшими за время его эксплуатации и по результатам водохозяйственных, водноэнергетических, гидрологических и гидравлических расчетов, выполненных при разработке проекта ПИВР. Все изменения проектных параметров водохранилища, должны быть обоснованы соответствующими расчетами на основании фактических данных по наблюдению за стоком и водопотреблением с учетом изменений характеристик сооружений гидроузлов в результате их реконструкции (см. Приложение 1 к настоящим методическим указаниям).
|
