автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Имитационно-балансовая модель функционирования системы водохранилищ многоцелевого назначения

Московский Государственный Университет Природообустройства

ТгЪ ОД

- в №¡1 да

На правах рукописи

Перминов Алексей Васильевич

ИМИТАЦИОННО-БАЛАНСОВАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВОДОХРАНИЛИЩ МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.23.16 - гидравлика и инженерная гидрология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2000

Работа выполнена в Московском государственном университете природообустройства

Ведущая организация - И. Ц. «Союзводпроект»

Защита состоится « 22» мая 2000 г. в 1522 часов на заседании диссертационного Совета К 120.16.01 в Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 19, ауд. 201/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУП.

Автореферат разослан « 21 » апреля 2000 г.

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Исмайылов Г.Х.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Алиев Т.А. кандидат технических наук, доцент Раткович Л.Д.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат технических наук

иЧ-И -огг .2 уо

Общая характеристика работы

Актуальность темы. При использовании водных ресурсов и управления ми характерным является столкновение интересов двух сторон - окружающей риродной среды и общества. Основная причина этого столкновения аключается в том, что, общество стремиться к изменению объема, режима и зчества природных вод в собственных интересах.

Хорошо известно, что со строительством водохозяйственных объектов юдохранилищ, каналов, гидромелиоративных и водоотводящих систем и т.д.) рсисходит затопление и подтопление земель, изменение объемов водных есурсов и их качества. Так, например зарегулирование стока р. Еолги величило в 10 раз (в средних условиях) время добегакия воды от Рыбинска до !рославля. Водообмен в течение года в разных водохранилищах Волжско-амского каскада (ВКК) составляет от 1,4 до 19 раз. В результате здрофизических и биофизических процессов в донных отложениях одохранилищ происходит аккумуляция огромного количества загрязняющих еществ - тяжелых металлов, пестицидов, нефтепродуктов, трудноразлагаемых рганических соединений.

Нельзя также забывать, что со строительством водохранилищ или каскадов одохранилищ возникают конфликтные ситуации не только между окружающей риродной средой и обществом, но и происходит столкновение интересов тдельных участников (промышленность, сельское хозяйство, гидроэнергетика, удоходство, рыбное хозяйство и т.д.) водохозяйственного комплекса (ВХК). 1ротиворечия происходят часто между основными участниками ВХК, асположеннымм в верхних и нижних бьефах,

Таким образом, в настоящее время одной из актуальных проблем в области правления водными ресурсами является совершенствование методики пределэния оптимальных параметров режима функционирования одохозяйственных систем (ВХС), в структуры которых входят водопотребители, риродные комплексы и водохозяйственные объекты. Это усовершенствование олжно в себя включать такие вопросы как: учет многоцелевого характера спользования водных ресурсов, улучшение информационного обеспечения одохозяйственных и воднознергетических расчетов и создание инфицированного пакета программ на современных персональных эмпьютерах.

Цель и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы включается: в исследовании закономерностей функционирования современных рупных ВХС многоцелевого назначения, совершенствовании методики расчета

по определению оптимальных режимов работы ВХС, создании пакета программ для анализа и оценки функционирования ВХС при различных изменяющихся природно-хозяйственных условиях. Для реализации поставленных целей потребовалось решение комплекса взаимосвязных задач:

гидролого-водохозяйственные аспекты управления природными водными

ресурсами речного бассейна;

исследование эффективности функционирования ВХС;

разработка имитационной модели функционирования ВХС многоцелевого

назначения;

разработка модели трансформации стока в русле реки; - численные имитационные эксперименты для построения оптимальных вариантов функционирования ВХС.

Методика и объект исследования. Общим методическим положением является теория системного анализа и ее прикладного аппарата математического моделирования. Характерной особенностью исследований в рамках методики является учет присущей исследуемому объекту сложности организации. В связи с этим при моделировании использован метод векторной оптимизации. Для выявления характерных особенностей гидролого-водохозяйственной информации использована теория стохастических процессов, а для оценки и учета трансформации руслового стока использован метод кубических сплайнов.

Объектом исследования является Нижневолжская водохозяйственная система, состоящая из трех водохранилищ - Куйбышевского, Саратовского и Волгоградского и участка Волгс-Ахгубинской поймы между Волгоградом и створом В. Лебяжье.

Научная новизна. В методологической части диссертационной работы исследованы вопросы рационального использования и охраны водных ресурсов речного бассейна с учетом интересов окружающей природной среды. Научная новизна работы заключается в следующем: разработана методика анализа сложной ВХС;

разработана и реализована имитационная модель определения оптимальных режимов работы системы водохранилищ многоцелевого назначения;

предложена модель трансформации стока в русле реки;

установлены и учтены гидрологические особенности средне годовых

значений стока р. Волги при имитационном эксперименте;

проанализированы и даны оценки эффективности функционирования

Нижневолжской ВХС, как по 40-летним данным ее работы, так и по

результатам имитационного эксперимента.

Практическая ценность. На основе полученных результатов разработана методика расчета режимных параметров Нижневолжской ЗХС. Данная методика представляет собой инструмент для определения оптимальных параметров функционирования ВХС речного бассейна в изменяющихся природно-хозяйственных условиях. Предложенная методика может быть использована для выбора правил управления водными ресурсами Нижневолжской ВХС.

Апробация модели. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях МГУП и научных семинарах кафедры гидрологии, метеорологии и регулирования стока МГУП.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения. Основная часть работы содержит 178 страниц машинописного текста, включая 24 рисунка и 10 таблиц. Список литературы включает 135 наименований работ отечественных и зарубежных автороз.

Содержание работы.

В первой главе рассматриваются методические подходы к рациональному ^пользованию водных ресурсов речного бассейна. Как известно, ВХС это часть сродного хозяйства, где сгруппированы водохозяйственные сооружения, учреждения и организации, основным назначением которых является эбеспечение потребностей общества в воде в требуемом количестве, режиме и :ачестве. Для выполнения данной цели ВХС осуществляет следующие функции: >егулирование и перераспределение водных ресурсов во времени и в фостранстве; охрана водных объектов; обеспечение защиты территорий от федного воздействия вод; учет, контроль и анализ использования водных >есурсов; организация планирования и управления водными ресурсами.

Для выполнения этих функций ВХС обладает средствами управления в виде юдохранилищ, гидроузлов, каналов (распределительных и сбросных), ¡одоводов, сооружений по очистке сточных вод, насосных станций и т.д. С юмощью этих сооружений обеспечивается воспроизводство водных ресурсов, ащита населенных мест и территорий от наводнений и борьба с эрозией почв. I ВХС функционирует сеть учета и контроля, задачей, которой является рганизация наблюдений за забором и рациональным использованием воды, а

также качеством воды. Управленческая функция в ВХС осуществляется структурами подразделениями, занимающимися планированием..

На разных стадиях развития водного хозяйства требования к гидрологическому обоснованию водохозяйственных и энергетических объектов и систем неодинаковы. Условно использование речной воды для хозяйственных целей в бассейне реки можно разделить на пять этапов.

I этап. Использование реки при значительном превышении водных ресурсов з любой момент времени над потребностью в них. На этом этапе хозяйственное освоение рек обычно не требует каких-либо серьезных технических обоснований. Однако уже здесь требуются вполне определенные гидрологические оценки и опыт их выполнения. По мере развития водопотребления устанавливается необходимость в многолетних гидрологических наблюдениях и расчетах, которые обычно сводятся к статистической оценке ожидаемых величин и вероятностей появления минимального и максимального стока реки.

II этап. Одноцелевое и комплексное использование реки, масштабы которого превышают минимальный речной сток в какие-либо периоды отдельных лет. На этом этапе для надежного удовлетворения потребностей в воде необходима организация регулирования речного стока отдельными водохранилищами. Размеры водопотребления на этом этапе в сравнении с объемом водных ресурсов, имеющихся в средних условиях, не велики, однако превышают минимальный расчетный сток маловодных лет. Сложность в/х обоснования повышается с увеличением глубины регулирования речного стока водохранилищами. Основной задачей проектирования на этом этапе является выбор оптимальных параметров водохранилища и правил управления режимами его работы.

ill этап. Водопотребление и водопользование в бассейне реки достигло высокого уровня. Для его удовлетворения создаются каскады водохранилищ, работа которых взаимосвязана, т. е. в бассейне реки создается водохозяйственная система. Характерной особенностью этого этапа является необходимость принятия оптимальных решений не для отдельных гидроузлов и потребителей, а для многоотраслевой и многообъектной системы в целом. Гидрологическое обоснование при проектировании такой системы, в отличие от первого и второго этапов использования водных ресурсов бассейна реки, требует объема и обоснованной информации по всему бассейну.

IV этап. Потребности системы в воде и требования к ее использованию существенно возросли. Строительство новых водохранилищ по тем или иным

причинам невозможно, а с помощью существующих водохранилищ полностью приспособить режим стока к режиму водопотребления. Это приводит к тому, что в бассейне реки водных ресурсов недостаточно для полного удовлетворения потребностей системы.

При проектировании развития ВХС необходимо выбирать оптимальное соотношение между различными активными средствами управления системой для более полного использования водных ресурсов, различными способами сокращения потребностей в воде и главное между различными способами увеличения водных ресурсов в данной системе. На этом этапе требуются совместное исследование и выбор гидрологических исходных данных по нескольким смежным бассейнам рек, анализ асинхронности стока этих рек и т. п.

V этап. Этот конечный этап развития использования рек на территории России еще не наступил, однако его появление можно предвидеть в обозримом будущем на некоторых южных реках в засушливой зоне. На этом этапе водопотребление и водопользование настолько велики по сравнению с водными ресурсами рек, что избытков водных ресурсов нет вообще Гидрологическое обоснование проектирования и эксплуатации водохозяйственных систем на пятом этапе практически не должно отличаться от необходимого на четвертом этапе. Водное хозяйство страны во многих районах уже находится на третьем этапе своего развития.

Особое место в этой главе отводится роли водохранилища, как средства управления водными ресурсами речного бассейна. Общим для всех водопользователей, кроме, пожалуй, рекреации, и, отчасти, рыбного хозяйства, является при регулировании стока стремление перераспределять естественный речной сток по наиболее выгодному для данной отрасли гидрографу, а также поддерживать оптимальный для нее уровенный режим и в водохранилищах, и на свободных участках рек. Эти пожелания, однако, могут быть противоречивыми и трудно совместимыми уже в пределах одной отрасли водопользования. Еще более расходиться могут интересы разных водопользователей; как правило, неодинаковы и их требования к надежности водообеспечения.

Дается подробный аналитический обзор существующих подходов к расчету каскадов водохранилищ многоцелевого назначения. Имеющиеся подходы к определению рациональных режимов работы водохранилищ комплексного назначения можно условно делить на две группы, различающиеся способами описания речного стока. В первую группу отнесены методы и приемы, которые в водохозяйственных расчетах используют непосредственно наблюденный сток за

некоторый промежугок времени. Во вторую группу - методы и приемы, использующие обобщенные характеристики речного стока (кривые обеспеченности стока). Далее здесь же определены место и роль предполагаемого исследования в общей проблеме рационального использования и охраны водных ресурсов.

В самом общем виде задача управления режимами каскада водохранилищ состоит в определении таких правил управления режимами работы водохранилищ, которые обеспечили бы требуемую водоподачу участникам ВХС с заданной надежностью (обеспеченностью). Основная особенность управления системами водохранилищ заключается в необходимости принятия однозначных решений в любой момент времени.

Собственно задача управления каскадом водохранилищ формулируется следующим образом: требуется найти такие режимы работы каскада водохранилищ для всего расчетного периода Г (Г меняется от до tN), которые позволяют свести к минимуму математическое ожидание отклонений от «эталонных» оптимальных режимов искомых режимов работы при вероятностном характере и непрерывно изменяющихся системных условиях.

Математическая постановка рассматриваемой задачи такова: требуется минимизировать функционал

и,-иор<

Ф(К,(7,0 = тшЛ/

и

т

£

<=0

иор<

(1)

У = А1¥ + Ви

¥<Р<¥ (2)

¿/>0

при ¿ = 0, где V- вектор наполнения, V- вектор попусков из

водохранилищ, иор1- оптимальное значения попусков, Ж- вектор водных

ресурсов, t - текущее время, А и Б - матрицы системных условий.

Решение задачи управления каскадом водохранилищ в постановке (1) - (2) требует использования прямых методов стохастического программирования. Однако, учитывая неполноту вероятностной характеристики исходной информации, исключительную трудоемкость расчетоз (особенно при динамической постановке задачи) для решения поставленной задачи (1) - (2)

строится имитационная модель функционирования каскада водохранилищ многоцелевого назначения.

Этим и обусловлено использование имитационного моделирования, которое наряду с оптимизационным подходом, создали единую программную систему, включающую как элемент имитации, так и элемент оптимизации.

Во второй главе рассматриваются функциональная и топологическая структура имитационной модели функционирования системы водохранилищ многоцелевого назначения.

Важность разработки такого рода инструмента в настоящее время подтверждается необходимостью решения задачи нахождения оптимальных режимов функционирования каскадов водохранилищ многоцелевого назначения. Только система эффективных вычислительных алгоритмов и реализующих их машинных программ, работающих з имитационном и оптимизационном режиме, взаимодополняющих друг друга позволяет осуществить машинные эксперименты с целью получения, анализа и выбора наиболее предпочтительных альтернативных режимов работы каскада водохранилищ.

Построение имитационной модели каскада водохранилищ трудоемкий и длительный процесс. На современном уровне развития информационной технологии не представляется возможным создать унифицированную имитационную систему, вследствие сложности и специфичности региональных ВХС. Однако методический подход в построении такого рода систем должен быть единым. Работа по построению модели начинается с изучения структурных элементов, а также тех гидролого-водохозяйственных и эколого-экономических процессов, которые свойственны ВХС.

Далее осуществляется формализация моделируемого объекта. В основе формализации лежит принцип эквивапентирования рассматриваемой ВХС. В процессе эквивапентирования укрупняются (разукрупняются) как территориальные единицы, так и природные и водохозяйственные объекты, используя основные положения теории многомерной объектной классификации. В результате рассматриваемая ВХС, в пределах которой функционирует данный каскад водохранилищ, представляется в виде совокупности агрегированных, водохозяйственных и производственных объектов, которые характеризуются однородностью совокупных показателей их функционирования. Независимо от степени детализации, каждый агрегированный объект со своими процессами организует первичный элемент, в структуре имитационной модели, носящий название «камера». Эти «камеры» и организуют структурную схему объекта

моделирования. При этом различаются "камеры" сухопутные и водные. Первьк в основном связаны с водопотребителями (крупные промышленные I агропромышленные комплексы, оросительные системы, населенные пункты I др.), а вторые - с водными объектами (водохранилища, участки реки, окраинные моря, заливы, губы и т.д.).

Задача определения рациональных режимов работы каскада водохранилии в имитационном режиме формулируется следующим образом. Пр1 фиксированной системе водохранилищ и структуре участников ВХС, требуете? определить векторы:

х^={х^,хи={х1,}1уи = {у;г;},рт ={РТТМ}, рпк={ргпк},

Сх = {Стх}, Ср ={Стр}, Су = {Су}, ск = {С\}, при последовательном

выполнении следующих критериев:

1. Максимизация суммарного водопотребления более приоритетных потребителей

(з)

г=1 ¡еЯ

2. Максимальное сглаживание, т.е. подтягивание водообеспеченности менее приоритетных водопотребителей

/2 = max{lV)

^пц Рntj

■ min (4)

Р mi

3. Максимизация наполнения водохранилищ

/3 ->тах (5)

jeL

4. Минимизация максимального отклонения фактического попуска из водохранилища от оптимального (Uopt):

Jk =шах]Г]Г

t^IUR

xT..-U(k)

лО ^ opt.t

u(k)

—> min (6)

минимизация некоторого параметра, характеризующего качество водных ресурсов

5 = rainji,,^,^) (7)

¿1

¿2 =

О, =

р{Сх)-р{Срн)

и{Сн)-и(Сх)

™ВЗ(СХ)-}УВЗ{С*)

(В)

(9)

(10)

(11)

(12)

при ограничениях:

уравнение водного баланса для распределительных гидроузлов уравнение водно-солевого баланса для этих гидроузлов

I + I скЛ + -

уравнение водного баланса для гидроузлов с водохранилищем

р^,,- 7 <13>

ге5(/) АеУгС) 'е^(') /е/1 (О м;еВ(/)

уравнение водно-солевого баланса для этих гидроузлов

ге\(г) *е/2(0 'еЖО ^

(О т/еВ(()

Кроме того, для этих гидроузлов должны выполняться следующие условия: Ишт, < V? < Ктах/

V* ™п^(Г7САН ттктш ттГЭС ттТРАИС ттРЬ1Б \ ; г т г;\ хц ^ тах {£/,-,. ,и(]Мп ,и!}Мп,Цу ггЛп , ид<т1а} , /е/ДО

К/ >тах;,/е!

Гг <

где Ху - объем (расход) боды, поступающий из / -го узла в у" -ый (попуск из /

-го узла в нижний бьеф); Щ - объем (расход) воды, полученный нижележащим

у-ым узлом из вышележащего /-го узла; IV/ - объем естественного агрегированного притока воды по основному руслу и боковая приточность к / -му узлу, расположенному на входе системы; IV¡¡3 у - сток возвратных вод, поступающих к у -му узлу от к - ой водопотребительных системы, получающей

„„ • ......,-г.г,. гтСЛЯ. тгКОМП. „ГЭС. и РЫБ. ттТРАНС.

воду из г - го вышележащего узла; и у ,И ц ,Ь1у

санитарный, компенсирующий, энергетический, рыбный, транспортный попуски

из I - го узла; рт.,р],р] -суммарное водопотребление и его допустимое минимальное и максимальное значения; ртш -требование внутреннего водоема и устьевого участка реки; ртпк -требования природных комплексов, включая экологические попуски; у.- коэффициент, учитывающий предел наполнения водохранилища на последний отрезок времени периода регулирования в зависимости от водности года; V/ - текущее наполнение водохранилища / -го узла; К/-соответственно конечное и начальное наполнение водохранилища / -го узла; К] -потери на испарение и фильтрацию из водохранилища / -го узла; Ртт^Ктах,- -минимальный и максимальный допустимые объемы водохранилища / -го узла; СТ1У,Сд-,Стк,Стр,Сгвз,Су„,Сук -концентрация солей естественного притока,

попуска из узла, притока к узлу, водопотребления, водоотведения или стока возвратных вод и водохранилища, при конечном и начальном наполнении; ^(О - совокупность узлов, получающих воду из /-го узла; /2(0 " совокупность узлов, дающих воду / -му узлу; £(/) - совокупность агрегированных притоков воды к / -му узлу; ЛЦ) - совокупность водопотребительных систем, возвращающих воду / -му узлу; 2»(/) -совокупность водопотребительных систем, получающих воду из / -го узла; Л и Ь множество всех промежуточных узлов и узлов с водохранилищами;

допустимая концентрация веществ в воде; к =1, 2, 3.....и - порядковый номер

руслового потребителя.

При такой постановке задача определения рациональных режимов работы каскада водохранилищ является динамической задачей и для ее решения используется алгоритм максимального потока, разработанный Фордом -Фалкерсоном. Используя постановки (3-10) при ограничениях (11-15), а также программное обеспечение указанного алгоритма можно получить спектр вариантов функционирования каскада водохранилищ при природно-хозяйственных условиях и тем самым осуществить всесторонний анализ

водообеспечения отраслей народного хозяйства, населения и природных комплексов, обслуживаемых ВХС. Данная постановка также может быть принята для обоснования ввода новых водохранилищ в системе и взаимоувязывать ее режимные параметры с режимными параметрами других ступеней каскада водохранилищ.

В третьей главе, используя основные положения теории регулирования стока, разработана и реализована методика анализа эффективности функционирования ВХС речного бассейна.

Водохозяйственные системы относятся к классу больших систем с вероятностной и частично неопределенной информацией. Каждая ВХС обладает присущими только ей особенностями, и хотя сама по себе техника водохозяйственных расчетов не представляет большого труда, постановка задачи, необходимость непрерывной корректировки расчетов в процессе их проведения, методы анализа получаемых результатов — все это трудно поддается формализации.

Изменчивость речного стока — одна из основных особенностей водохозяйственных систем, требующая специальных методов для оценки их эксплуатационных характеристик. Другой немаловажной особенностью современных ВХС является изменчивость водоотдачи из нее, определяемой стохастическим характером притока воды в ее входные створы. Изменчивость величины водоподачи может повлиять на работу промышленных предприятий, коммунальное водоснабжение, рыбное хозяйство и на возможности рекреации. Все это приводит к необходимости применения понятия надежности к режиму функционирования ВХС.

Надежность водоподачи обычно характеризуется вероятностью превышения ее заданной величины и называется обеспеченностью водоподачи. Важным определением для анализа эффективности функционирования ВХС является гарантированная отдача и ее надежность. Под гарантированной водоотдачей ВХС подразумевается некоторая совокупная отдача ее гидроузлов, которая с определенной надежностью (обеспеченностью) может удовлетворять требования водопотребителей (участников) системы в многолетнем разрезе. Применительно к Нижневолжской ВХС гарантированная отдача, прежде всего, выражается величиной и обеспеченностью поступающего в нижний бьеф расхода воды для нужд водного транспорта, сельского и рыбного хозяйства. Для гидроэлектростанций - количество гидравлической энергии, используемой в расчетных маловодных условиях для участия в покрытии графика нагрузки энергосистемы во время прохождения ее максимума. Обеспеченность

гарантированной отдачи оценивается несколькими способами: 1) по числ] бесперебойных лет; 2) по продолжительности работы гидроузлов < гарантированной отдачей в длительном гидрологическом ряду; 3) по отношении суммарной фактической величины отдачи к сумме гарантированных отдач з; длительный ряд лет.

В управлении работой водохранилища различают три основных режима.

Режим нормальной водоподачи. Нормальный режим водоподачи — одна и; основных характеристик водохозяйственной системы; в нем проявляете; специфика каждого вида водопользования. Как правило, этот режим изменяете; в течение года, по сезонам, и даже в течение суток, причем эти изменения ! большинстве случаев не совпадают с режимом колебаний источников. I реальных условиях эксплуатации водохозяйственных систем нормальный режиг водоподачи может изменяться, именно этот режим является основным I величина водных ресурсов, определенная в условиях нормального режим; водоподачи, жестко связана с основными конструктивными параметрам! водохозяйственной системы и в конечном итоге определяет состав и объек мероприятий по перераспределению речного стока, как во времени, так и п< территории.

Режим использования избытков водных ресурсов. Этот режим непременн; возникает при работе водохозяйственных систем и рассматривается в дву; аспектах. Во-первых, избытки стока влияют на безопасность сооружена системы, проблема отражена в строительных нормах и правилах, имеющих сил; государственных законов, определяющих порядок расчета гидротехнически: сооружений на пропуск максимальных расходов воды. Другой аспект это! проблемы, а именно возможность использования избытков воды, которые в сил; ограниченности регулирующей емкости водохранилищ не могут был аккумулированы. Возможность использования избытков стока в этом случа; зависит от асинхронности двух вероятностных процессов — водопотребления I речного стока; причем, чем выше асинхронность, тем больше вероятност! утилизировать избытки воды, конечно в технически допустимых пределах.

Режим работы водохозяйственной системы в условиях дефицита водь принципиально отличается от рассмотренных ранее режимов нормально! водоподачи и использования избытков стока. Эти условия возникают тогда когда естественный расход воды в реке и существующие в данный момен запасы воды в водохранилище не могут обеспечить нормальный режия водопользования. Ограничение водопользования в период дефицита водны: ресурсов приводит к ущербам в народном хозяйстве.

Опираясь на вышеизложенные методические положения, нами дана оценка |ффективности функционирования Нижневолжской ВХС за 40- летний период ее !ксплуатации (с 1961 по 1999 г.). Рассматриваемый период по водности близок к ;реднемноголетним значениям имеет как экстремально многоводные (1966, 979, 1990, 1991 гг.) так и исключительно маловодные годы (1972, 1973, 1975,). ice это дает основание считать этот период репрезентативным для суждения об |ффективности работы каскада, степени обеспечения требований и сравнения «временной работы гидроузлов каскада с проектным режимом.

Расчетная обеспеченность гарантированных судоходных глубин, с учетом ¡есенних рыбохозяйственных попусков в Низовья Волги принята разной 95%, при арантированном по пуске через Волгоградский г/у 4000 м3/с. Этот попусковой южим формируется при совместной работе с другими водохранилищами и, в iepsую очередь, с Куйбышевским. В случае исключительной маловодной гавигационной межени предусматривается уменьшение попускового расхода на 5% (до 3400 мУс). Анализ показывает, что за рассматриваемый период уровень [уйбышевского водохранилища был ниже чем нижние границы (50,7...50,0 м) зоны юрмального гарантированного попускав 3 случаях из 38. Суммарно объем стока за [ериод навигации при гарантированном попуске 4000 м3/с в нижний бьеф 1олгоградской ГЭС составляет 53 км3 за межень, а фактически в среднем за 38 лет юпуск составил более 75 км3 за межень. Лишь в двух экстремально маловодных 973 и 1975 годах объем стока за навигационную межень был меньше 53 км3. !астое превышение гарантийного навигационного попуска, выззано нэ столько ребованиями навигации, сколько потребностью электроэнергии для нергетических систем.

В среднем объем половодья в естественных условиях составлял 150 км3. 1ри этом режим половодья не всегда благоприятствовал сельскому хозяйству 13-эа длительных (до середины июля) затоплений сельскохозяйственных емель. Сооружение каскада Волжско-Камских гидроузлов и водохранилищ ущественно изменило естественный гидрологический режим Волго-\хтубинской поймы и дельты. Аккумуляция весеннего стока в водохранилищах ¡есной (до 60 км3) для дальнейшего его использования в летне-весеннюю и имнюю межень в интересах комплекса потребителей выше г. Волгограда ¡ривела к изменению объема, высоты стояния и продолжительности половодья ta Нижней Волге по сравнению с естественными условиями. Так, например, располагаемые водные ресурсы Нижней Волги после регулирования, т.е. вободный остаток после заполнения водохранилищами до • НПУ резко ¡зменились, при 5% обеспеченности сам приток половодного стока составлял

211 км3, а при регулировании снизился до 147 км3 (30 % от естественного) Особенно это снижение наблюдается при обеспеченности естественного половодного стока выше 90%. Таким образом, остающиеся после заполнена водохранилищ водные ресурсы при существующих правилах регулирована стока фактически исключает естественные по объему, высоте ^ продолжительности весенние половодья на Нижней Волге.

Регулирование стока в водохранилищах Волжско-Камского каскаде увеличило неравномерность весеннего затопления Волго-Ахтубинской поймы ^ волжской дельты и значительно уменьшило величину и продолжительность » стояния максимальных расходов. Среднемноголетнее значение попуска за годь эксплуатации составляет 104,3 км3 при среднемноголетнем притоке 158,2 км3 тогда как по «Основным правилам работы Волгоградского гидроузла» тако£ объем попуска должен быть обеспечен в 70% лет. Амплитуда колебания попуске за исследованный период эксплуатации составляет более 100 км3 (от наибольшего 158,3 км3 в многоводном 1991 г. до минимального - 56,3 км3 е экстремально маловодном 1975 году).

В четвертой главе рассматриваются результаты численных машинны) экспериментов, полученных по модели Нижневолжской ВХС и ее информационной обеспеченности. Проводится верификация имитационной модели на Нижневолжской ВХС, включающей в себя три водохранилища -Куйбышевское, Саратовское и Волгоградское. Сформулированы основные варианты численных имитационных экспериментов и приводятся их результаты Особое место в этой главе отводится анализу и оценке пространно-временны) закономерностей многолетней динамики притока воды к Нижневолжской ВХС. С этой целью были проанализированы временные ряды речного стока за перио/: 1881/82-1994/95 г.г. («=114 лет) р. Волги у Волгограда

Как видно из табл. 1, среднегодовой объем естественного стока р. Волги у г Волгограда за период 1881/82-1994/95 г.г. составил 257 км3/год Су= 0,18 С$-2Су и =0,431. Начиная с 1934/35 г. в бассейне становится заметныг, влияние антропогенных факторов на сток. Так, если естественный сток за этот период составил 256 км3 /год, то в условиях хозяйственной деятельности сто! уменьшился до 239 км3/год. Интегральное снижение годового стока р. Вола относительно стокоформирующей части ее водосбора за 60 последних лет составило около 1040 км3 или в среднем 17 км3/год, т.е. около 7% от среднемногояетнего условно-естественного стока. Столь незначительное снижение годового стока свидетельствует о том, что основную роль е

формировании стока Волги играют природные факторы и, прежде всего климатические.

В таблице 2 приведены выборочные оценки основных статистических параметров для некоторых 30-летних скользящих отрезков ряда. Как видно, для математического ожидания крайние значения 30-летних отрезков ряда составляют 272 и 240 км3/год, а для среднего квадратического отклонения - 55,3 и 34,3 км3/год. И, наконец, наиболее существенное различие имеет место для коэффициентов корреляции стока смежных лет, крайние значения оценок которого равны 0,70 и 0,02. Такие различия в оценках параметров как будто свидетельствуют в пользу применения гипотезы о нестационарности рассматриваемого временного ряда условно-статистического стока р. Волги. Однако проверка гипотезы об однородности среднего и стандарта скользящих 30-летних отрезков ряда показала, что при доверительной вероятности 5% расхождение в оценках среднего и стандарта может быть признано статистически недостоверным. В то же Бремя различия между оценками коэффициента автокорреляции явно превосходят их вероятные случайные ошибки и, следовательно, анализируемый ряд является неоднородным с точки зрения корреляции между его смежными членами.

Оценка степени однородности и независимости характеристик годового стока р. Волги у г. Волгограда, за более чем 100-летний период, позволяет сделать вывод о наличии статистически значимых изменений в динамике годового стока и межгодовых его связей, обусловленных как естественно-климатическими, так и антропогенными изменениями гидрологического цикла. В результате имеются основания полагать, что m(t) ф const (норма стока) и R( 1) ^ const [автокорреляция при г =1) и, таким образом, можно говорить о стационарности процесса многолетних колебаний годового стока р. Волги лишь на отдельных этрезках рассматриваемого временного ряда.

Становится также очевидным, что оценка годового стока в ближайшей и отдаленной перспективе достаточно достоверно может быть произведена лишь при наличии аналогичных оценках годовых атмосферных осадков в бассейне реки.

Ясно также, что исследование методов теории случайных процессов при знализе закономерностей многолетних колебаний годового стока рек должно ;очетаться с анализом генезиса рассматриваемого процесса и природо-(озяйственных факторов его определяющих, прежде всего климатических.

Таблица 1

Основные статистические параметры годового стока р. Волги у г. Волгограда

Период, число лет Статистические параметры

Шр, км3/год а\М, т31год СУ Се Н(1)(зо)

1. Наблюденный ряд

1881/82-1994/95 г.г.,п=114 247 44 0,18 2Сч 0,406

1881/82-1933/34 г.г.,п=53 258 44 0,17 2Сч 0,345

1934/35-1994/95 г.г„ п=61 239 42,6 0,18 2См 0,394

2. Условно-естественный ряд

1881/82-1994/95 г.г., п=114 257 45,1 0,18 2Сч 0,431

1881/82-1933/34 г.г., п=53 258 44,0 0,17 2С V 0,345

1934/35-1994/95 г.г., п=61 256 46,5 0,18 2Сч 0,490

Таблица 2

Выборочные оценки статистических параметров характерных ЗОлетни) скользящих отрезков условно-естественного стока р. Волги у г. Волгограда

30-летний отрезок ряда Статистические параметры

УУср<30> км3/год стУ|/,<30> км3/год Су'30) Я(1Р>

1881/82-1910/11 г.г. 249 39,7 0,16 0,122

1899/00-1928/29 г.г. 264 47,8 0,18 0,432

1910/11-1939/40 г.г. 249 55,3 0,22 0,690

1925/26-1954/55 г.г. 246 52,6 0,21 0,696

1929/30-1958/59 г.г. 240 42,4 0,18 0,597

1947/48-1976/77 г.г. 248 34,3 0,14 0,017

1965/66-1994/95 г.г. 272 46,6 0,17 0,296

1881/82-1994/95г.г. 257 45,1 0,18 0,431

Также были исследованы вопросы трансформации речного стока в русле р Волги на основе использования сплайн-функции. На рис.1, приведем

фактический и расчетный уровни воды на участке н/б Волгоградского г/у -В. Лебяжье.

На основе кубического сплайна, который имеет вид:

У = а, + 6,(Х -Х,) + с,(Х- х,.)2 + а,(Х -х,.)3, (16)

где я,., Ьп с{, (¡1, ■ коэффициенты сплайна, свои для каждого интервала Х1 - Хм , получен множественный коэффициент корреляции для расчета без учета времени добегания К =0,859 с интервалом 0,896-0,932, с учетом времени добегания К =0,953 с интервалом 0,938-0,964.

Рис 1 Динамика уровня воды р. Волги -ств. В. Лебяжье, 1979 г.

Далее имитационная модель верифицирована для условий маловодного [1975/76), средневодного (1992/93) и многоводного (1991/92) годов. На рис. 2 1риведено сравнение наблюденных параметров функционирования Нижневолжской ВХС за 1992/93 г. с режимными параметрами, полученными численными имитационными экспериментами. Кроме того, на рис 2 показаны

приток к Куйбышевскому водохранилищу за 1992/93 г. и режимные параметрь взятые из «Основных правил...». Как видно из этого рисунка уровень (г полученный численными имитационными экспериментами ближе к фактически! (наблюденным) уровням Куйбышевского водохранилища, нежели к уровням рекомендованными по «Основным правилам...». Сходимость также получена пр сравнении фактического (наблюденного) попуска из Куйбышевского Волгоградского водохранилищ (б, в) с результатами численного имитационног эксперимента. Внимание обращает на себя тот факт, что гидрограф попуска половодье в «Основных правилах ...» несколько сдвинут правее, че,' наблюденный и модельный, причем как видно из рисунка (б) наблюденный модельный гидрограф попуска половодья синхронен как по фазам так и п максимальному расходу, достаточно близки друг другу.

Для анализа эффективности функционирования Нижневолжской ВХ( осуществлен численно-имитационный эксперимент. В качестве модели приток к Нижневолжской системе приняты периоды с 1914/15- по 1939/4) водохозяйственный год. Принятый период является репрезентативным, так ка содержит годы малой водности, годы средней водности и многоводные годы.

На рис. 3 приведена динамика уровней Куйбышевского водохранилища полученных численными имитационными экспериментами (рис За -3), там Ж! указаны верхняя и нижняя граница зоны нормальной отдачи. Как видно и рисунка 3 результаты имитационного эксперимента согласуются с режимным! параметрами.

Проведенные численные имитационные эксперименты для Нижневолжско! ВХС и анализ их результатов со всей очевидностью показывают, что режимь функционирования данной системы во многом определяются требованиям! русловых потребителей, хотя из внерусловых немаловажное значение имее надежность водообеспечения промышленности, сельского хозяйства ! коммунально-бытового водоснабжения.

Безусловно, важное значение для рассматриваемой системы имеет наряд с управлением количества качество воды, что, несомненно, является предмето! дальнейших исследований.

1- значения по "Основным правилам..."

2- фактические (набпнвденные) знач.

3- расчетные значения по модели

декады, месяцы

А. 1-4.11 421-5.1 5.11-521 6.1-в.11 8.21-7.1 8.1-Э.1 10.1-11.1 12 1-1.1 2.1-3.1

4.1-4.11 5.11-5.21 в. 21-7.1 10.1-11.1 2.1-3.1

4.21-5.1 в.1-е 11 в. 1-9.1 12.1-1.1

Рис 2. Сравнение наблюденных параметров функционирования жневолжской системы с расчетными (1992/93 г.): а-уровень Куйбышевского рхраннилища у плотины, б- попуск через плотину Куйбышевского г/у, (в)-попуск зез Волгоградский г/у.

1- верхняя граница зоны II- зоны гарантирова! нота попуска в н/5 Волгоградского узлз;

2- нижняя граница зоны II- зоны гарантирован кого попуска в н/б Волгоградского узла;

3- расчетные отметки, полученные по модели

декады, месяцы

4.1-4.11 6.21-7.1 2.1-3.1 6.1-6.11 12.1-1.1 5.11-5.21 10.1-11.1 4.21-5.1 8.1-9.1

5.11-5.21 10.1-11.1 4.21-5.1 8.1-9.1 4.1-4.11 6.21-7.1 2.1-3.1 6.1-6.11 12.1-1.1

5.11-5.21 10.1-11.1 4.21-5.1 8.1-3.1 4.1-4.11 6.21-7.1 2.1-3.1 6.1-6.11 12.1-1.1

Рис 3. Экспериментальные расчеты на имитационной модели, (а)- уровень верхнего бьефа у плотины Куйбышевского гидроузла, (б)-гидрограф попуска через Волгоградский г/у (1933/34, 1934/35, 1935/36, 1936/37 водохозяйственные годы).

21

Основные выводы.

1. Выполненные исследования и анализ функционирования ВХС речного юсейна показал, что в сложившихся эколого-экономических условиях з ¡ласти водопользования особое значение приобретают проблемы щионального использования и охраны водных ресурсов с учетом интересов ружающей природной среды. Выявленные причины возникновения нфликтных ситуаций з области водопользования со всей очевидностью называют, что с одной стороны необходимо углубление наших знаний в учении гидролсго-экологических процессов, сопутствующих водопользованию, с другой стороны усовершенствование методики оптимального управления |дными ресурсами речного бассейна.

2. Выделены пять основных этапов развития, которые прошли современные <С. Особенно большой интерес представляет последний, когда интересы ^пользователей остро сталкиваются с интересами природных комплексов, з этом этапе высокие требования предъявляются как эколого-экономической и дролого-водохозяйственной информации, так и к поиску оптимальных фиантов водопользования. Приобретает особое значение многоцелевое ¡пользование водных ресурсов бассейна на фоне сохранения приоритета ебований природных комплексов.

3. Разработана имитационно-балансовая модель определения щиональных режимов работы каскада водохранилищ комплексного ¡значения. Задача функционирования ВХС в общем виде формулируется как дача математического программирования и для ее решения используется 1Горитм максимального потока. Функциональная структура модели состоит из |да блоков: блок оценки речных вод, блок оценки исходной информации, блок феделения сточных вод и стока возвратных вод и их концентрация, блок учета юмени добегания, блок повторного использования возвратного стока, блок феделения потерь воды из водохранилища на испарение и фильтрацию, блок феделения поступления веществ из донных отложений водохранилища, блок шанса водных ресурсов, блок баланса веществ, блок параметров дростанций, блок принятия решений в условиях дефицита водных ресурсов и фушения нормативов концентрации вод.

4. Отличительной особенностью предлагаемой имитационной модели ¡ляется наличие в ее функциональной структуре системы критериев, юледовательная реализация которых дает возможность получить боптимальные (Парето) решения распределения водных ресурсов в юстранстве и во времени. Модель позволяет лицам, принимающих решения

(ЛПР) работать в диалоговом режиме и соответственно имеют возможность сформулировать и ввести в имитационные эксперименты новые начальные и краевые условия. Системное математическое обеспечение модели позволяв! получить конечные результаты в виде удобном для ЛПР. Также в структуре модели имеется оптимизационный блок, который позволяет дать оценку эффективности зарегулирования речного стока.

5. Разработана методика анализа функционирования ВХС в различных природно-хозяйственных условиях. ВХС рассматриваются как связывающее звено природных комплексов с социально-экономической системой. Основной характеристикой функционирования является надежность и величина гарантированной отдачи системы. В качестве гарантийной отдачи системы в модели предлагается: величина и обеспеченность поступающего в нижний бьеф расхода воды для водного транспорта, сельского и рыбного хозяйства. При наличии гидроэлектростанций -количество гидравлической энергии, используемой в расчетных маловодных условиях для участия в покрытии графика нагрузки энергосистемы во время прохождения ее максимума.

6. Функционирование Нижневолжской ВХС является сложным процессом совместной работы многих важнейших отраслей народного хозяйства на фоне функционирования природных комплексов. Ретроспективный анализ ее эксплуатации за 40-летний период показал, что не всегда были выполнены гарантированные отдачи и обеспеченность их применительно к таким секторам экономики как водный транспорт, сельское и рыбное хозяйство. Создание Волжско-Камского каскада гидроузлов существенно изменило естественный гидрологический режим Волго-Ахтубинской поймы и дельты. Аккумуляция весеннего стока в водохранилищах весной (до 60 кмЗ) для дальнейшего его использования в летне-осеннюю и зимнюю межень в интересах комплекса потребителей выше г. Волгограда, привела к изменению объема, высоты стояния и продолжительности половодья на Нижней Волге по сравнению с естественными условиями.

7. Проведенные исследования многолетних колебаний речного стока за период 1881/82-1994/95 гг.(п=114 лет) р. Волги у г. Волгограда позволяют сделать вывод о наличии статистически значимых изменений в динамике годового стока и межгодовых его связей, обусловленных, как климатическими, так и антропогенными изменениями гидрологического цикла. В результате имеются основания полагать, что m(t) -ф const (норма стока) и i?(l) ^ const (автокорреляция при г =1) и, таким образом можно говорить о

зционарности процесса многолетних колебаний годового стока р. Волги лишь определенных отрезках рассматриваемого временного ряда.

8. Полученные зависимости между уровнем и расходом воды р. Волги в зоре В. Лебяжье, 1979 год, позволили прийти к выводу, что использованный ми сппайн-функции для описания трансформации речного стока при его ижении по руслу дает хорошие результаты. Следовательно, использование пайн-функции в структуре имитационной модели, позволяет скорректировать жимные параметры Нижневолжской ВХС, особенно при расчете с временным (гом - сутки.

9. Верификация имитационной модели осуществлялась для трех дохозяйственных лет функционирования Нижневолжской ВХС. Маловодный -75/76 (97%) год, средний по водности -1992/93 (49%) год, многоводный -91/92 (2%) год. Сопоставление режимных параметров (уровень и попуски в жний бьеф) Куйбышевского и Волгоградского водохранилища, полученных в зультате численного имитационного эксперимента, свидетельствует об екватности предполагаемой имитационной модели с реальными процессами 'нкционирования Нижневолжской ВХС. Полученные результаты исследований литационная модель и ее информационное обеспечение) являются ределенным шагом вперед в области управления водными ресурсами речного ссейна.

10. Предлагаемая имитационная модель может быть использована б эектных и эксплуатационных организациях при определении режима эектных параметров водохранилищ многоцелевого назначения.

В дальнейших исследованиях необходимо включить в модель блок, бывающий качество воды и расширить количество гидроузлов в ^логической структуре модели.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих

работах:

Исмайылов Г. X., Перминов А. В. Модель управления водными ресурсами водохранилищ многоцелевого назначения. II Сборник тезисов докладов. «Природообустройство и экологические проблемы водного хозяйства и мелиорации». - Москва: МГУП, 1999. - стр. 41-42. Исмайылов Г. Х„ Перминов А. В. Имитационно-балансовая модель определения рациональных режимов работы системы водохранилищ. II

Сборник научных работ. «Основы рационального природопользования. -Саратов: СГАУ, 1999. - стр. 153-159.

3. Ильинич В. В., Перминов А. В. Рациональное регулирование максимального стока с учетом экологической безопасности. II Сборник. Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения. -Брянск, 1999. - стр. 698-702.

4. VITALY ILINICH, ALEXEY PERMINOV Management technology by multipurpose water reservoirs for protection of territory from floods. - Rocz. AR Pozn. CCCX, Melior. Inz. srod. 20, II: 17-22.

5. VITALY ILINICH, ALEXEY PERMINOV Management Rules for multi-purpose Reservoir during Emergency Flood. In the book. Hydrologic Issues of 21st Century: Ecology, Environment and Human Health. USA, St. Paul, Minessota. American Institute of Hydrology, p 58.

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВОДОХРАНИЛИЩ.

1.1. Водохозяйственная система речного бассейна как объект исследования.

1.2. Водохранилища как средство управления водными ресурсами речного бассейна.

1.3. Особенности функционирования водохранилищ многоцелевого назначения.

1.4. Существующие методы определения рациональных режимов работы системы водохранилищ.

1.5. Постановка проблемы и общий подход к ее решению.

2. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВОДОХРАНИЛИЩ МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

2.1. Функциональная и топологическая структура имитационной модели.

2.2. Формализация и основные уравнения имитационной модели.

2.3. Алгоритм задачи определения рациональных режимов работы водохранилищ.

2.4. Информационное обеспечение имитационной модели.

3. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ . НИЖНЕВОЛЖСКОЙ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ

НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

3.1. Нижневолжская водохозяйственная система, формирование и функционирование.

3.2. Методика анализа и оценки эффективности водохозяйственной системы речного бассейна.

3.3. Анализ и оценка эффективности Нижневолжской водохозяйственной системы.

4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ НИЖНЕВОЛЖСКОЙ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ.

4.1. Исходная информация для имитационного моделирования.

4.2. Верификация имитационной модели.

4.3. Численная реализация модели.

4.4. Анализ эффективности функционирования Нижневолжской водохозяйственной системы на основе результатов реализации имитационной системы.

Актуальность темы. При использовании водных ресурсов и управления ими характерным является столкновение интересов двух сторон — окружающей природной среды и общества. Основная причина этого столкновения заключается в том, что общество стремится к изменению объема, режима и качества природных вод в собственных интересах.

Хорошо известно, что со строительством водохозяйственных объектов (водохранилищ, каналов, гидромелиоративных и водоотводящих систем и т.д.) происходит затопление и подтопление земель, изменение объемов водных ресурсов и их качества. Так, например, зарегулирование стока р. Волги увеличило в 10 раз (в средних условиях) время добегания воды от Рыбинска до Ярославля. Водообмен в течение года в разных водохранилищах Волжско-Камского каскада (ВКК) составляет от 1,4 до 19 раз. В результате гидрофизических и биофизических процессов в донных отложениях водохранилищ происходит аккумуляция огромного количества загрязняющих веществ — тяжелых металлов, пестицидов, нефтепродуктов, трудноразлагаемых органических соединений.

Нельзя также забывать, что со строительством водохранилищ или каскадов водохранилищ возникают конфликтные ситуации не только между окружающей природной средой и обществом, но и происходит столкновение интересов отдельных участников (промышленность, сельское хозяйство, гидроэнергетика, судоходство, рыбное хозяйство и т.д.) водохозяйственного комплекса (ВХК). Противоречия происходят часто между основными участниками ВХК, расположенными в верхних и нижних бьефах.

Таким образом, в настоящее время одной из актуальных проблем в области управления водными ресурсами является совершенствование методики определения оптимальных параметров режима функционирования водохозяйственных систем (ВХС), в структуры которых входят водопотребители, природные комплексы и водохозяйственные объекты. Это усовершенствование должно в себя включать такие вопросы как: учет многоцелевого характера использования водных ресурсов, улучшение информационного обеспечения водохозяйственных и водноэнергетических расчетов и создание унифицированного пакета программ на современных персональных компьютерах.

Цель и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы заключается: в исследовании закономерностей функционирования современных крупных БХС многоцелевого назначения, совершенствовании методики расчета по определению оптимальных режимов работы БХС, создании пакета программ для анализа и оценки функционирования ВХС при различных изменяющихся природно-хозяйственных условиях. Для реализации поставленных целей потребовалось решение комплекса взаимосвязных задач:

- гидролого-водохозяйственные аспекты управления природными водными ресурсами речного бассейна;

- исследование эффективности функционирования ВХС;

- разработка имитационной модели функционирования ВХС многоцелевого назначения;

- разработка модели трансформации стока в русле реки;

- численные имитационные эксперименты для построения оптимальных вариантов функционирования ВХС.

Методика и объект исследования. Общим методическим положением является теория системного анализа и ее прикладного аппарата математического моделирования. Характерной особенностью исследований в рамках методики является учет присущей исследуемому объекту сложности организации. В связи с этим при моделировании использован метод векторной оптимизации. Для выявления характерных особенностей гидролого-водохозяйственной информации использована теория стохастических процессов, а для оценки и учета трансформации руслового стока использован метод кубических сплайнов.

Объектом исследования является Нижневолжская водохозяйственная система, состоящая из трех водохранилищ - Куйбышевского, Саратовского и Волгоградского и участка Волго-Ахтубинской поймы между Волгоградом и створом В. Лебяжье.

Научная новизна. В методологической части диссертационной работы исследованы вопросы рационального использования и охраны водных ресурсов речного бассейна с учетом интересов окружающей природной среды. Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана методика анализа сложной ВХС;

- разработана и реализована имитационная модель определения оптимальных режимов работы системы водохранилищ многоцелевого назначения;

- предложена модель трансформации стока в русле реки;

- установлены и учтены гидрологические особенности средне годовых значений стока р. Волги при имитационном эксперименте;

- проанализированы и даны оценки эффективности функционирования Нижневолжской ВХС, как по 40-летним данным ее работы, так и по результатам имитационного эксперимента.

Практическая ценность. На основе полученных результатов разработана методика расчета режимных параметров Нижневолжской ВХС. Данная методика представляет собой инструмент для определения оптимальных параметров функционирования ВХС речного бассейна в изменяющихся природно-хозяйственных условиях. Предложенная методика может быть использована для выбора правил управления водными ресурсами Нижневолжской ВХС.

Апробация модели. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях МГУП и научных семинарах кафедры гидрологии, метеорологии и регулирования стока МГУП.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения. Основная часть работы содержит 178 страниц машинописного текста, включая 24 рисунка и 10 таблиц. Список литературы включает 135 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Выполненные исследования и анализ функционирования ВХС речного бассейна показал, что в сложившихся эколого-экономических условиях в области водопользования особое значение приобретают проблемы рационального использования и охраны водных ресурсов с учетом интересов окружающей природной среды. Выявленные причины возникновения конфликтных ситуаций в области водопользования со всей очевидностью показывают, чтр^ с одной стороны, необходимо углубление наших знаний в изучении гидролого-экологических процессов, сопутствующих водопользованию, а; с другой стороны, усовершенствование методики оптимального управления водными ресурсами речного бассейна.

2. Выделены пять основных этапов развития, которые прошли современные ВХС. Особенно большой интерес представляет последний, когда интересы водопользователей остро сталкиваются с интересами природных комплексов. На этом этапе высокие требования предъявляются как эколого-экономической и гидролого-водохозяйственной информации, так и к поиску оптимальных вариантов водопользования. Приобретает особое значение многоцелевое использование водных ресурсов бассейна на фоне сохранения приоритета требований природных комплексов.

3. Разработана имитационно-балансовая модель определения рациональных режимов работы каскада водохранилищ комплексного назначения. Задача функционирования ВХС в общем виде формулируется как задача математического программирования и для ее решения используется алгоритм максимального потока. Функциональная структура модели состоит из ряда блоков: блок оценки речных вод, блок оценки исходной информации, блок определения сточных вод и стока возвратных вод и их концентрация, блок учета времени добегания, блок повторного использования возвратного стока, блок определения потерь воды из водохранилища на испарение и фильтрацию, блок определения поступления веществ из донных отложений водохранилища, блок баланса водных ресурсов, блок баланса веществ, блок параметров гидростанций, блок принятия решений в условиях дефицита водных ресурсов и нарушения нормативов концентрации вод.

4. Отличительной особенностью предлагаемой имитационной модели является наличие в ее функциональной структуре системы критериев, последовательная реализация которых дает возможность получить суб оптимальные (Парето) решения распределения водных ресурсов в пространстве и во времени. Модель позволяет лицам, принимающим решения (АПР) работать в диалоговом режиме и соответственно имеют возможность сформулировать и ввести в имитационные эксперименты новые начальные и краевые условия. Системное математическое обеспечение модели позволяет получить конечные результаты в виде удобном для АПР. Также в структуре модели имеется оптимизационный блок, который позволяет дать оценку эффективности зарегулирования речного стока.

5. Разработана методика анализа функционирования ВХС в различных природно-хозяйственных условиях. ВХС рассматриваются как связывающее звено природных комплексов с социально-экономической системой. Основной характеристикой функционирования является надежность и величина гарантированной отдачи системы. В качестве гарантийной отдачи системы в модели предлагается: величина и обеспеченность поступающего в нижний бьеф расхода воды для водного транспорта, сельского и рыбного хозяйства. При наличии гидроэлектростанций -количество гидравлической энергии, используемой в расчетных маловодных условиях для участия в покрытии графика нагрузки энергосистемы во время прохождения ее максимума.

6. Функционирование Нижневолжской ВХС является сложным процессом совместной работы многих важнейших отраслей народного хозяйства на фоне функционирования природных комплексов. Ретроспективный анализ ее эксплуатации за 40-летний период показал, что не всегда были выполнены гарантированные отдачи и обеспеченность их применительно к таким секторам экономики как водный транспорт, сельское и рыбное хозяйство. Создание Волжско-Камского каскада гидроузлов существенно изменило естественный гидрологический режим Волго-Ахтубинской поймы и дельты. Аккумуляция весеннего стока в водохранилищах весной (до 60 км3) для дальнейшего его использования в летне-осеннюю и зимнюю межень в интересах комплекса потребителей выше г. Волгограда, привела к изменению объема, высоты стояния и продолжительности половодья на Нижней Волге по сравнению с естественными условиями.

7. Проведенные исследования многолетних колебаний речного стока за период 1881/82-1994/95 гг.(п=114 лет) р. Волги у г. Волгограда позволяют сделать вывод о наличии статистически значимых изменений в динамике годового стока и межгодовых его связей, обусловленных, как климатическими, так и антропогенными изменениями гидрологического цикла. В результате имеются основания полагать, что m(t) ф const (норма стока) и /?(1) ф const (автокорреляция при т—\) и, таким образом можно говорить о стационарности процесса многолетних колебаний годового стока р. Волги лишь на определенных отрезках рассматриваемого временного ряда.

8. Полученные зависимости между уровнем и расходом воды р. Волги в створе В. Лебяжье, 1979 год, позволили прийти к выводу, что использованный нами сплайн-функции для описания трансформации речного стока при его движении по руслу дает хорошие результаты. Следовательно, использование сплайн-функции в структуре имитационной модели, позволяет скорректировать режимные параметры Нижневолжской ВХС, особенно при расчете с временным шагом - сутки.

9. Верификация имитационной модели осуществлялась для трех водохозяйственных лет функционирования Нижневолжской ВХС. Маловодный -1975/76 (97%) год, средний по водности -1992/93 (49%) год, многоводный -1991/92 (2%) год. Сопоставление режимных параметров (уровень и попуски в нижний бьеф) Куйбышевского и Волгоградского водохранилища, полученных в результате численного имитационного эксперимента, свидетельствует об адекватности предполагаемой имитационной модели с реальными процессами функционирования Нижневолжской ВХС. Полученные результаты исследований (имитационная модель и ее информационное обеспечение)

178 являются определенным шагом вперед в области управления водными ресурсами речного бассейна.

10. Предлагаемая имитационная модель может быть использована в проектных и эксплуатационных организациях при определении режима проектных параметров водохранилищ многоцелевого назначения.

В дальнейших исследованиях необходимо включить в модель блок, учитывающий качество воды и расширить количество гидроузлов в топологической структуре модели.

1. Агасандян ГА. Алгоритмы построения диспетчерских правил управления для каскадов водохранилищ. Водные ресурсы, 1985, № 5, с. 34-46.

2. Алоев Т.Б. Выбор оптимальных параметров водохозяйственной системы /ВХС/. В сб.: САПР и АСПР в мелиорации. Нальчик: КБГУ, 1983, с. 28-41.

3. Андерсен Т. Статистический анализ временных рядов. —М.: Мир, 1976 — 756 с.

4. Асарин А. Е., Бестужева К.Н., Москалев A.A. О современных правилах использования водных ресурсов водохранилищ Волжско-Камского каскада гидроузлов.-Вод. ресурсы, 1975, №4.

5. Асарин А.Е., Бестужева К.Н. Водноэнергетические расчеты. М.: Энергоатомиздат, 1986. 223 с.

6. Атурин В.В. Долгосрочное стохастическое управление режимами работы каскадов гидроэлектростанций в объединенных энергосистемах. Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. А., 1977. 23 с.

7. Баишев Б.Б., Киктенко В.А. Расчет многолетней емкости водохранилища в каскаде. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Алма-Ата. Вып. 9,1972, с. 96-106.

8. Барышников Н.В., Попов И.В. Динамика русловых потоков и русловые процессы. — Л: Гидрометеоиздат, 1988. 454 с.

9. Бахтиаров В.А. Водное хозяйство и водохозяйственные расчеты. А.: Гидрометеоиздат, 1961. 430 с.

10. Ю.Блохинов Е.Г. Распределение вероятностей величин речного стока. М.: Наука, 1974. -169 с.

11. И.Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов, прогноз и управление. М.: Мир, 1974, вып. 1. 406 с.

12. Боровиков В. П., Ивченко Г. И. Прогнозирование в системе Statistica в среде Windows. М.: Финансы и статистика. 1999, с. 370.

13. Боровкова Т.Н. и др. Куйбышевское водохранилище. Куйбышев, 1962. 90 с.

14. Бусалаев И.В. Сложные водохозяйственные системы. Алма-Ата: Наука, 1980.232 с.

15. Бусалаев И.В. Метод оптимизации состава водохранилищ каскадного регулирования стока. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Алма-Ата, 1971. Вып. 8, с. 52-71.

16. Бусалаев И.В. Принципы и методы оптимизации схем комплексного использования водных ресурсов и межбассейновых перебросок стока. В кн.: Применение системного анализа в ирригации и дренаже. М.:Наука,1976,с.40-43.

17. Бусалаев И.В., Ваганов М.Н., Сергеева A.B. Экономико-математическая модель оптимизации водохозяйственного баланса. В сб.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Вып. 6,1968, с. 13-28.

18. Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко П.Н. Лекции по теории сложных систем. М.: Сов. Радио, 1973. 439 с.

19. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. 339 с.

20. Буторин Н.Б., Успенский С.М. Значение мелководий в биологической продуктивности водохранилищ. М.: Наука, 1984, с. 23-40.

21. Велиев Ф.И., Исмайылов Г.Х., Лисицын М.Ю. Модель функционирования каскада водохранилищ ирригационно-энергетического назначения с учетом природных аспектов. Вод. ресурсы. №6,1991. с.122-142.

22. Великанов А.Л., Коробова Д.Н., Пойзнер В.И. Проблемы управления современными водохозяйственными системами и методы их решения. В кн.: Научные основы рационального использования, охраны и управления водными ресурсами. Ч. I. М., 1983, с. 29-31.

23. Великанов А.Л., Коробова Д.Н. Применение метода динамического программирования к распределению водных ресурсов. В кн.: Проблемы изучения и использования водных ресурсов. М.:Наука, 1972, с. 101-108.

24. Великанов A.A. Водохозяйственные системы и расчетная обеспеченность. Водные ресурсы, 1973, № 5, с. 179-183.

25. Великанов А.Л., Коробова Д.Н., Пойзнер В.И. Моделирование процессов функционирования ВХС. М.: Наука, 1983. 104 с.

26. Великанов А.Л. Распределение воды между участниками водохозяйственныхкомплексов методом динамического программирования. В сб.: Оптимальное распределение водных ресурсов. М.: Изд. института ЭНИН, 1969.

27. Висенс Ж.А. Приложение статистических методов к управлению режимами гидроэнергетических систем. В кн.: Оптимальное регулирование стока водохранилищами гидростанций. Л.: Госэнергоиздат, 1963, с. 65-79.

28. Водноэнергетические расчеты методом Монте-Карло. Под ред. Резниковского А.Ш. М.: Энергия, 1969. 304 с.

29. Воропаев Г.В., Исмайылов Г.Х., Федоров Б.М. Исследование и оценка эффективности функционирования крупных ВХС. Водные ресурсы, 1983, №2, с. 3-31.

30. Воропаев Г.В., Исмайылов Г.Х., Федоров В.М. Моделирование водохозяйственных систем аридной зоны СССР. М.: Наука, 1984. 312 с.

31. Вуглинский B.C. Водные ресурсы и водный баланс крупных водохранилищ. Л.: Гидрометеоиздат -1991, с. 210.

32. By Чанг-Ну. Оптимальная работа водохранилища годичного регулирования. В кн.: Оптимальное регулирование стока водохранилищами гидростанции. Л.: Госэнергоиздат, с. 64-65.

33. Гафт М.Г. Принятие решений при многих критериях. Серия "Математика, кибернетика", № 7,1979. М. : Знание. 64 с.

34. Гессфорд Дж., Карлин С. Оптимальная стратегия при эксплуатации гидроэлектростанции. В кн.: Оптимальное регулирование стока водохранилищами гидростанции. Л.: Госэнергоиздат, с. 50-63.

35. Гильденблат Я.Д., Коренистов Д.В. О вероятностном расчете компенсационного регулирования стока. Труды Гидропроекта. I960. Сборник 4, с. 166-182.

36. Государственный водный кадастр. Данные обобщения использования по России за 1995 г. /АО «ВодНИИинформпроект». 1996.

37. Губин Ф.Ф., Аршневский H.H. и др. Гидроэлектростанции. М.: Энергия, 1980.

38. Домбровский Ю.А., Шустова В.Л. Использование имитационной модели для оптимизации управления водохранилищем. Водные ресурсы, 1984,№4, с. 12-23.

39. Дружинин И.П., Маматканов Д. Обобщенный прием расчета многолетнего регулирования стока. Фрунзе. Илим, 1967, 60 с.

40. Елаховский C.B., Сорокина С.И. Характеристика ущербов от ограничения водопользования объектов Волжской ВХС на современном этапе ее работы. В кн.: Тр. Гидропроекта. М., 1981, № 81, с. 57-64.

41. Елаховский С.Б. Гидроэлектростанции в водохозяйственных системах. М.: Энергия, 1979.191 с.

42. Емельянов C.B., Калашников В.В., Лутков В. И., Немчинов Б.В. Методологические вопросы построения имитационных систем. Обзор. М.: МЦНТИ, 1978. 88 с.

43. Жидиков А.П. и др. Методы расчета и прогноза половодья для каскада водохранилищ и речных систем. Л.: Гидрорметеоиздат, 1977. 127 с.

44. Ефимович П.А. Вопросы водохозяйственных расчетов и гидрологии. М.-Л.: КНТП, 1936. 320 с.

45. Захаров В.П. Расчеты регулирования стока каскадных водохранилищ в бассейне однородного питания. Изв. АН Каз. ССР, серия гидроэнергетическая. i960. Вып. 2/18/, с. 11-16.46.3олотарев Т.Л. Гидроэнергетика. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1950. 196 с.

46. Иванов Г.П. Метод расчета многолетнего регулирования стока. Труды первого совещания по регулированию стока. Изд-во АН СССР, М.-Л., 1946, с. 161-172.

47. Иванов Г.П. Некоторые частные задачи расчета многолетнего регулирования стока. Труды первого совещания по регулированию стока. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1946. с. 199-203.

48. Основные правила Использование водных ресурсов Куйбышевского водохранилища на р. Волге. 1983 г.

49. Основные правила Использование водных ресурсов Саратовского на р. Волге. 1983 г.

50. Основные правила Использование водных ресурсов Волгоградского водохранилища на р. Волге. 1983 г.

51. Калачев Н.С., Лаврентьева Л.Д. Приближенная оценка целесообразного уровнярегулирования стока /на примере рек Казахстана/. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Вып. 8, 1971, с. 36-51.

52. Калачев Н.С. Установление целесообразных пределов регулирования стока. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Вып. 1,1963, с. 101-119.

53. Картвелишвили H.A. Теория вероятностных процессов в гидрологии и регулировании речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 291 с.

54. Картвелишвили H.A. Регулирование речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 218 с.

55. Картвелишвили H.A. Стохастическая гидрология. А.: Гидрометеоиздат, 1975. 162 с.

56. Киндлер Я., Салевич К., Слота X., Терликовский Т. Управление системами водохранилищ /на примере Верхней Вислы/. Водные ресурсы, 1983,№3,c.3-17.

57. Коган Б.Я., Тетельбаум И.М. Методы моделирования в научных исследованиях. Автоматика и телемеханика, 1979, .№ 6, с. 171-180.

58. Колев Н., Янчева С., Николова К. Оптимальное управление водохозяйственными комплексами в НРБ. Водные ресурсы, 1983, № 1. с. 11-18.

59. Константинов А. Р., Химии Н. М. Применение сплайнов и метода остаточных отклонений в гидрометеорологии. — А.: Гидрометеоиздат, 1983. — 184 с.

60. Коренистов Д.В., Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Проблемы теории регулирования речного стока. В кн.: Проблемы изучения и использования водных ресурсов. М.: Наука, 1972, с. 50-83.

61. Коробова Д.Н., Пойзнер В.И., Меньшиков П.С., Чабан А.Н. О построении диспетчерских графиков работы водохранилищ. Водные ресурсы, 1986, .№ 2, с. 151-161.

62. Косолапов А.Е. исследование режимов функционирования сложных водохозяйственных систем с преимущественным развитием орошения на примере ВХС Нижнего Дона/. Канд. диссертация. Новочеркасск, 1983. 246 с.

63. Королев В.М., Снищенко Д.В., Усачев В.Ф. Авиаизмерения расходов воды в Обь-Иртышском гидрографоческом узле в половодье 1974 г.—Труды ГТИ, 1977, вып. 245, с. 41-53.

64. Кошелева Н.Е., Хранович И.Л. Модель выбора оптимальных параметров водохозяйственной системы, обеспечивающих жесткий график водопотребдения. Водные ресурсы, 1984, .№ 4, с. 61-75

65. Криц кий С.Н., Менкель М.Ф. Водохозяйственные расчеты. Л: Гидрометеоиздат, 1952. -392 с.

66. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Об основах теории регулирования речного стока. -В кн.: Тр. ГГИ, 1968. Вып. 160, с. 3-35.

67. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. О приемах исследования случайных колебаний речного стока. В сб.: Сток и гидрологические расчеты. Серия 17, вып. 29.: Гидрометеоиздат, 1946.

68. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Расчет многолетнего регулирования речного стока с учетом корреляционной связи между стоком смежных лет. В кн.: Труды III Всесоюзного гидрологического съезда. Т. VI. Секция водного хозяйства. Л.: Гидрометеоиздат, 1959, с.

69. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Расчет многолетнего регулирования речного стока с учетом корреляционной связи между стоком смежных лет. -В кн.: Проблемы регулирования речного стока. Вып. 8. Изд. АН СССР, 1959. с. 5-36.

70. Кучмент . Л.С. Гидрологическое прогнозирование для управления водноресурсными системами. Итоги науки и техники. Серия Гидрология суши. Т. 4. М., 1981.-220 с.

71. Кучмент A.C., Демидов В.Н., Мотовилов Ю.Г. Формирование речного стока. Наука, 1983. 216 с.

72. Кучмент Л.С. Математическое моделирование речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 142 с.

73. Ларичев О.П. Наука и искусство принятия решений. М.:Наука, 1979. 200 с.

74. Лаукс Д., Стединжер Дж., Хейт Д. Планирование и анализ водохозяйственных систем. М.: Энергоиздат, 1984. -400 с.

75. Литтл Дж. Использование водохранилищ в гидроэлектрической системе. В кн.: Оптимальное регулирование стока водохранилищами гидроэлектростанций. Л.: Госэнергоиздат, 1963, с. 43-50.

76. Ляпичев П.А. Методика регулирования стока и водохозяйственные расчеты. М.: Стройиздат, 1972. 272 с.

77. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики. Новосибирск, Наука, 1973. -352 с.

78. Математическое моделирование в управлении водными ресурсами. М.: Наука, 1988. 248 с.

79. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.:Наука,1981.488 с.

80. Мостков М.А. Основы и расчет водосливного регулирования. Тбилиси: Закгиз. 1933. 63 с.

81. Обзор зарубежных работ по применению математических методов и ЭВМ в водном хозяйстве. Вып. 15. М.: ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1983. 73 с.

82. Плешков Я.Ф. Расчет системы водохранилищ на основе теории вероятностей,-Гидротехническое строительство, 1941. № 6, с. 8-12.

83. Плешков Я.Ф. Регулирование речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 560 с.

84. Попков Н.В., Тулупчук Ю.М., Хилюк Л.Ф. Задача трехкритериального управления водохозяйственным комплексом днепровского водохранилища. Автоматика, 1978, № 2, с. 44-53.

85. Потапов М.В. Сочинения. Т. 3. Водохозяйственные расчеты. М. : Сельхозиздат, 1951. -479 с.

86. Проектирование схем комплексного использования водных ресурсов. Пер. с англ. /Под ред. Золотарева Т.Л. и Обрезкова В.И./. М.: Энергия, 1966. 334 с.

87. Пряжинская В.Г. Математическое моделирование в водном хозяйстве. М.: Наука, 1985. 112 с.

88. Пряжинская В.Г., Хранович И.Л. Система оптимизационных моделей развития водного хозяйства региона. Водные ресурсы. 1979, № 3, с. 20-27.

89. Пряжинская В.Г., Хранович И.Л., Шнайдман В.М. Взаимодействие моделей при принятии решений о развитии водного хозяйства региона. В кн.: Методология системных исследований. Труды I Всесоюзной школы молодых ученых. М.: ВНИИСИ, 1982, с. 7884.

90. Пряжинская В.Г., Хранович И.Л., Шнайдман В.М. Математические моделиоптимизации структуры и параметров водохозяйственной системы региона. Оптимальное использование водных ресурсов. Труды симпозиума. Варна, 1983, с. 197-210.

91. Пряжинская В.Г., Хранович И.Л., Шнайдман В.М. Согласование решений в системе моделей развития водного хозяйства. В кн.: Методы системного анализа в мелиорации и водном хозяйстве. Л.: Гидрометеоиздат, 1983, с. 75-87.

92. Раткович Д.Я. Многолетние колебания речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 255 с.

93. Рациональное использование водных ресурсов бассейнаАзовского моря. Под ред. И.П. Воровича. М.: Наука, 1981. 359 с.

94. Резниковский А.Ш. и др. Гидрологические основы гидроэнергетики. М.: Энеррия, 1979. 232 с.

95. Резниковский А.Ш. Об активных средствах управления при использовании водных ресурсов. Водные ресурсы, 1973, № 5, с. 136-138.

96. Резниковский А.Ш. Об управлении режимами работы ВХС. Гидротехническое строительство, 1972, № 1, с. 34-37.

97. Резниковский А.Ш., Рубинштейн М.И. Диспетчерские правила управления режимами водохранилищ. М.: Энергоатомиздат, 1984,104 с.

98. Резниковский А.Ш., Рубинштейн М.И. Управление режимами водохранилищ ГЭС. М.: Энергия. 1974. 176 с.

99. Ретеюм А.Ю., Дьяконов К.Н. и др. Взаимодействие техники с природой и геотехнические системы. -Изв.АН СССР, сер. географ., 1972, №4 с. 46-55.

100. Саваренский А.Д. Регулирование речного стока водохранилищами. М.: АН СССР, 1951.-236 с.

101. Саваренский А.Д. Метод расчета регулирования стока. Гидротехническое строительство, 1940, № 2, с. 24-28.

102. Сарманов И.О. Композиция случайных величин, связанных гамма-корреляцией. Труды ГТИ, вып. 180. А., 1970, с.

103. Сванидзе Г.Г., Резниковский А.Ш. Опыт применения метода Монте-Карло к расчетам многолетнего регулирования стока в каскадах ГЭС. Гидротехническоестроительство, 1964, № 1, с. 34-37.

104. Сванидзе Г.Г. Основы расчета регулирования речного стока методом Монте-Карло. Тбилиси: Мецниереба, 1964. 271 с.

105. Сванидзе Г.Г. Математическое моделирование гидрологических рядов. А.: Гидрометеоиздат, 1977. 296 с.

106. Сванидзе Г.Г., Пиранашвили З.А. К методу расчета регулирования речного стока с помощью системы водохранилищ. Сообщения АН ГССР, 1963, т. XXX, № 6. с. 765-772.

107. Системный подход к управлению водными ресурсами. Под ред. Бисваса А. М.: Наука, 1985. 392 с.

108. Соломония О.Г. Основы проектирования оптимальной схемы ирригационной системы методами математического программирования. Автореф. дисс. на соиск. ученой степени докт. техн. наук. М., 1968. 43 с.

109. Файзуллаева Т.М. Управление работой каскадов гидроузлов с водохранилищами многоцелевого назначения. Водные ресурсы. 1983, № 3 с. 27-42.

110. Форд А., Фалкерсон Д. Потоки в сетях. М.: Мир, 1966 с.267.

111. Хранович H.A. Взаимодействие потоковых моделей. -В кн.: Теория сложных систем и методы их моделирования. Труды семинара. -М.: ВНИИСИ, 1983, с. 94-109.

112. ИЗ. Цветков Е.В., Алябышева Т.М., Парфенов Л.Г. Оптимальные режимы гидроэлектростанций в энергетических системах. М.: Энергоатомиздат, 1984. 304 с.

113. Цветков Е.В. Расчет оптимального регулирования речного стока водохранилищами ГЭС на ЦВМ. М.: Энергия, 1967. 155 с.

114. Чеботарев А.И. Общая гидрология. А., 1975. 544 с.

115. Чилингарян A.A., Оганесян A.A., Мхитарян С.А. Моделирование ВХС с целью оптимизации их параметров. Гидротехническое строительство, 1975, № 7, с. 7-9.

116. Чилингарян A.A. О линейной модели оптимизации сезонногорегулирования стока в каскаде водохранилищ. В сб.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Алма-Ата, вып. 13,1976, с. 135-145.

117. Чокин Ш.Ч. Комбинированная методика расчета регулирования стока при однотактном режиме водохранилища. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Вып. 6,1968, с. 54111.

118. Чокин Ш.Ч., Григорьев В.А., Редькин В.К. К методике расчетов регулирования стока водохранилищами в системе. В кн.:

119. Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Выл. II, 1974, с. 79-84.

120. Чокин Ш.Ч., Григорьев В.А., Редькин В.К. Методика расчета регулирования стока. Алма-Ата: Наука, 1977. 300 с.

121. Чокин Ш.Ч., Григорьев В.А., Редькин В.К. Обобщенный прием расчетов многолетнего регулирования стока при многолетнем режиме работы водохранилища. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Вып. 8,1971, с. 152-161.

122. Шаталова К.Ю. Учет трансформации речного стока при решении водохозяйственных задач. Вод. ресурсы 1993, том 20.

123. Шикломанов И А Антропогенные изменения водности рек Л.: Гидрометеоиз-дат, 1979 302 с

124. ТТТикломанов И. А. Влияние хозяйственной деятельности на речной сток Л Гидрометеоиздат, 1989 333 с.

125. Эдельштейн К.К. Водохранилища России: экологические проблемы, пути189их решения. -М.: ГЭОС, 1998.-277 с.

126. Edelstem К К Hydrologie peculiarities of valley reservoirs // Int Revue ges Hydro-biol 1995 80 1 P 27-48

127. Hazen A. Stopoge to be provided impouding reservoirs for municipal water supply. Tr. A.S.S.E. 1914.

128. The operation of multiple Reservoir System // Proc. of an Inter. Workshop Jadlowy Drop. CP-82-53. Laxenburg: JJASA, 1979. p. 370.

129. The operation of multiple Reservoir System Laxenburg: JJASA, 1982. p. 402.

130. Stedinger J.R., Sule B.G., Pei D. Multiple reservoir System Screening models. Water Resources research. 1983. vol. 19. №6, p. 1383-1393.

131. Sudler C.E. Storage required for the regulation of stream flow. Trans. ASSE 1927.

132. Reinh H. Smothing by Spline Functions-Humeriche Mathimatik, 1967, vol.10, p. 177-183.