автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Совершенствование методов управления режимами работы двух водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса

На правах рукописи

Юров Владимир Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ДВУХ ВОДОХРАНИЛИЩ В СОСТАВЕ ЕДИНОГО ВОДОРЕГУЛИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА (на примере р. Белой)

05.23.07 Гидротехническое строительство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 МАЯ 2Й14

005549258

Самара - 2014

005549258

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» на кафедре «Природообустройство, строительство и гидравлика»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент, профессор

кафедры «Природообустройство, строительство и гидравлика» ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Хафизов Айрат Райсович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заведующий кафедрой «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» Арефьев Николай Викторович доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Гидротехнические сооружения» ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет» Белов Виктор Александрович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Московский

государственный строительный университет»

Защита состоится 20 июня 2014 г. в 16 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д212.213.02 в ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 194.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 194 и на вебсайте http://www.samgasu.ru/

Автореферат разослан «Об» МОЯ : 2014 г.

Ученый секретарь ,

диссертационного совета А. А. Михасек

к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рациональное использование водных ресурсов сегодня неразрывно связано с эксплуатацией водохранилищ. Методы управления режимами работы водохранилищ разрабатываются в составе правил использования водных ресурсов, зависят от назначения объекта, определяются видом регулирования стока (суточное, недельное, сезонное, многолетнее), а так же требованиями, предъявляемыми к нему хозяйствующими водопользователями, совместно использующих водные ресурсы. По истечении времени, условия эксплуатации водохранилищ меняются. Стареют конструкции, меняется сток, увеличиваются нагрузки водопотребителей на водотоки, развивается дисбаланс водопотребления водохозяйственных систем и водно-ресурсных потенциалов. В этом случае проводятся дополнительные гидротехнические мероприятия, которые способны компенсировать потери эксплуатационной надежности устаревших гидротехнических сооружений при изменившихся условиях эксплуатации. Наиболее распространенные из них - ввод новых водохранилищ компенсирующего назначения, ремонт и повышение эксплуатационной надежности гидротехнических сооружений, находящихся в эксплуатации довольно долгий период. Такие дополнения в состав устоявшихся водохозяйственных систем влекут за собой изменение правил эксплуатации сооружений и методов управления режимами работы водохранилищ, разработанных проектом для первоначальных условий эксплуатации. Однако, анализ публикаций показывает, что практически во всех отраслях водного хозяйства при измененных условиях эксплуатации управление режимами работы водохранилищ ведется по правилам, разработанным для первоначальных эксплуатационных условий. При этом снижается эффективность их работы. Эксплуатационную отдачу водохранилищ для работы в условиях, не предусмотренных проектом, можно повысить корректировкой режимов их работы. Поэтому, совершенствование методов управления режимами работы водохранилищ является задачей весьма

актуальной и своевременной.

Цель исследования настоящей работы заключается в совершенствовании методов управления режимами работы двух водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса, трансформирующего сток горной части водосборной площади реки, для решения водохозяйственных задач в равнинной ее части.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать существующие методы управления режимами работы водохранилищ, обеспечивающих выполнение хозяйственных целей, определить целевую функцию управления режимами работы водохранилищ.

2. Установить возможности гидротехнических сооружений двух горных водохранилищ, трансформирующих сток верхнего течения рек, в решении водохозяйственных задач в лесостепной ландшафтной зоне и провести анализ проектных методов управления режимами работы водохранилищ и их работы в составе единого водорегулирующего комплекса для определения возможности выполнения условий критериев эффективности управления.

3. Разработать усовершенствованные методы управления режимами работы водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса для периода половодья и межени, обеспечивающих выполнение условий критериев эффективности управления водорегулирующим комплексом.

4. Провести экспериментальные апробации разработанных методов управления работой двух водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса с целью подтверждения их достоверности.

Объект и предмет исследования. Объект исследований -водорегулирующий комплекс из двух водохранилищ. Предмет исследований — методы управления режимами работы двух водохранилищ в условиях незавершенных водохозяйственных мероприятий.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования. В качестве теоретической базы исследований применялись

работы ученых и специалистов в области управления режимами работы водохранилищ, нормативно-техническая документация по гидротехническим сооружениям. Методологическим материалом послужили руководящие документы по эксплуатации гидротехнических сооружений, законодательные акты, расчетные и практические методы управления режимами работы водохранилищ, правила эксплуатации гидротехнических сооружений, гидромеханического оборудования гидроузлов, правила использования водных ресурсов водохранилищ. Эмпирической базой исследования послужили водомерные посты на участках верхнего и среднего течения реки Белая, имитационные и компьютерные модели управления режимами работы двух водохранилищ.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Впервые разработана методика управления режимами работы двух водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса, трансформирующего сток горной части водосборной площади реки для решения водохозяйственных задач в равнинной ее часта

2. Усовершенствованы методы оценки возможностей управления единым водорегулирующим комплексом на основе оперативных данных динамики развития фазы водотока на входном створе компенсирующего водохранилища.

3. Усовершенствованы методы управления режимами работы водохранилищ с использованием данных исследований их фактических режимов работы и позволяющие предварительно оценить выполнение условий критериев эффективности управления водорегулирующим комплексом в контрольном створе на краткосрочную (период половодья) и долгосрочную (период межени) перспективы.

Практическая ценность и теоретическая значимость исследований. Практическая ценность работы обусловлена тем, что обоснована возможность применения результатов исследований для управления режимами работы водохранилищ в период половодья и межени. Результаты исследований

позволяют планировать режимы работы водохранилищ к выполнению условий критериев водорегулирующего комплекса. Усовершенствованные методы управления режимами работы водохранилищ обеспечат оптимальные режимы работы двух водохранилищ, которые позволят добиться выполнения условий критериев для незавершенного водохозяйственного комплекса в контрольном створе.

Теоретическая значимость исследований состоит в совершенствовании научных представлений о методах управления режимами работы водохранилищ для достижения водохозяйственных целей, в развитии методов экспериментальных исследований на основании данных фактических режимов работы двух водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса, в применении эмпирических коэффициентов формирования стока в методике определения режимов работы водохранилищ.

Личный вклад соискателя заключается в непосредственном его личном участии в проведении анализа научных работ и публикаций, обработке и оценке всех экспериментальных исследований, установления зависимости между динамикой стока верхнего течения р. Белой и выбором оптимальных режимов управления Юмагузинским гидроузлом, определения взаимосвязи между режимами работы Юмагузинского и Нугушского водохранилищ и условий хозяйственных критериев в контрольном створе водомерного поста Стерлитамак, в апробации и внедрении результатов диссертации.

На защиту выносятся:

1. Результаты натурных исследований фактической работы водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса, трансформирующего сток горной части водосборной площади реки для решения водохозяйственных задач в равнинной ее части.

2. Методика управления единым водорегулирующим комплексом на основе оперативных данных динамики развития фазы водотока на входном

створе компенсирующего водохранилища.

3. Усовершенствованные методы управления режимами работы водохранилищ, использующие данные исследований их фактических режимов работы и позволяющие предварительно оценить выполнение критериев эффективности управления водорегулирующим комплексом в контрольном створе на краткосрочную (период половодья) и долгосрочную (период межени) перспективы.

4. Новая трехступенчатая имитационная модель управления режимами работы двух водохранилищ в составе водорегулирующего комплекса, позволяющая производить обработку гидрологической информации в on-line режиме с использованием ГИС — технологий и выбирать режимы работы водохранилищ, обеспечивающие выполнение установленных критериев и повышающие эффективности управления водорегулирующим комплексом с учетом динамики боковой приточности.

Достоверность полученных результатов подтверждается совпадением результатов управления режимами работы Юмагузинского и Нугушского водохранилищ по усовершенствованной методике с данными управления фактическими режимами работы; совместимостью расчетных данных, полученных по разработанной методике с данными экспериментальных исследований, использованием в работе апробированных и научно-обоснованных приемов экспериментальных исследований. Полученные в результате исследований данные согласуются с опубликованными экспериментальными данными по теме диссертации.

Апробация результатов диссертации. Результаты исследований докладывались на Всероссийской научно-практической конференции «Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование» (Оренбург, 2008 г.), Межрегиональных научно-практических конференциях «Чистая вода Башкортостана» (Уфа, 2008 г.), «Вода для жизни» (Уфа, 2009 г.), «Современные проблемы географии, экологии и природопользования» (Волгоград, 2012 г.), на XII международном научно-

практическом симпозиуме «Чистая вода России» (Екатеринбург, 2013 г).

Реализация работы. Результаты диссертационной работы внедрены в производственный процесс ГКУ РБ Юмагузинское водохранилище и используются: при управлении режимами работы Юмагузинского водохранилища в период половодий и меженей, при планировании сценариев управления Юмагузинским и Нугушским водохранилищами с целью обеспечения выполнения условий критериев работы водорегулирующего комплекса в среднем течении р. Белой в контрольном створе г. Стерлитамак (Камское БВУ), при оценке водохозяйственной обстановки и выбора режимов работы основного водопотребителя среднего течения р. Белой (ОАО «Башкирская содовая компания», г. Стерлитамак), для принятия мер по минимизации негативного влияния паводков на населенные пункты и сельскохозяйственные угодья структурами ГО и ЧС Кугарчинского и Мелеузовского районов Республики Башкортостан, при расчетах установления квот заборов водных ресурсов и сброса сточных вод в р. Белая (Министерство природопользования и экологии Республики Башкортостан).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе: одна монография, три статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы из 177 наименований, в том числе 8 на иностранном языке и 11 приложений. Работа содержит 145 страниц основного текста, 23 - рисунка, 22 таблицы. Общий объем работы 178 страниц.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, обозначены предмет и объект исследований, приведены сведения о теоретической и практической значимости работы, указаны сведения о личном вкладе соискателя в получении результатов, изложенных в диссертации и ее апробации.

В первой главе диссертации выполнен анализ литературы о методах управления режимами работы водохранилищ. Проанализированы причины усовершенствования методов управления водохранилищами для водохозяйственных целей. Актуальность усовершенствования методик возрастает по мере снижения функциональных возможностей водохранилищ. В зависимости от стадии эксплуатации водохранилищ автором выделено пять групп методов управления режимами их работы: теоретические, временные, эксплуатационные, усовершенствованные, завершающие.

Целевую функцию управления водохранилищем (рисунок 1) можно выразить через зависимость £(ЦФ) = Г (Т); где: £(ЦФ) - суммарное выражение функций водохранилищ; Т — периоды эксплуатации водохранилищ.

2(ЦФ)

Рекреация, рыбное Водный

Мелиорация г/знергетик промышленно Противопав.

Рисунок 1 - Целевая функция управления водохранилищами В период ТЭО и временной эксплуатации водохранилищ количество функций водохранилищ максимально. Однако, в течение первых лет эксплуатации, развиваются факторы, способствующие снижению суммарного количества целевых функций, которое вызывает необходимость усовершенствования режимов управления их работой. Наиболее длительный и постоянный — период постоянной эксплуатации, отличающийся тем, что управление режимами работы водохранилищ осуществляется по усовершенствованным методикам относительно первого периода

Усоверш {1}

Эксплуатационный

ПАПИПЛЫ

эксплуатации. Далее, в процессе длительной эксплуатации или при изменении нагрузок водохозяйственного потребления, функциональные возможности водохранилищ падают. Для такого периода характерно очередное усовершенствование методов управления режимами работы водохранилищ, вплоть до завершения работы объекта.

Во второй главе приведены сведения о ГТС водорегулирующего комплекса, показан его состав и единство. Приводится анализ способов управления гидротехническими сооружениями Юмагузинского и Нугушского гидроузлов, характеристика проектных методов управления режимами работы водохранилищ в решении водохозяйственных задач и установлены водопотребители верхнего и среднего течения р. Белой. Водорегулирующий комплекс среднего течения р. Белой представляет собой систему регулирования водных ресурсов, состоящую из двух водохранилищ: Юмагузинского и Нугушского. Единство водорегулирующего комплекса состоит в необходимости единого управления режимами работы двух водохранилищ с целью совместного решения современных водохозяйственных задач в контрольном створе водомерного поста (в.п.) Стерлитамак. В главе приводится краткая характеристика района изысканий, технические характеристики Юмагузинского и Нугушского гидроузлов и водохранилищ (таблица 1), дан анализ и оценка стока рек Белая и Нугуш, питающих водохранилища.

Таблица 1 - Таблица объемов водорегулирующего комплекса

Объект Харак-ка УМО НПУ ФПУ

Поли. Полезн. Поли. Полезн. Поли. Полезн. п/пав.

ЮВ м(БС) 225,0 - 260,0 225,0260,0 270,0 225,0-270,0

млн.м3 21,0 - 456,0 435,0 809,0 788,0

НВ м(БС) 199,6 - 217,0 199,6-217,0 217,67 199,6-217,67

—*—Т" млн.м 44,0 - 400,0 356,0 417,0 373,0

£ (ЮВ, НВ) млн.м3 65,0 - 856,0 791,0 1226,0 1161,0

С целью оценки цикличности и влияния на режимы работы водохранилища в створе Юмагузинского гидроузла (ЮГ), была построена кривая многолетнего

колебания стока р.Белая и разностная интегральная кривая (рисунок 2). Анализ кривых позволяет сделать вывод о наличии в рядах трех достаточно самостоятельных периодов изменения динамики водности. Вместе с тем, внутри периодов колебаний стока отмечены «всплески», по которым можно сделать вывод о вероятности наступлений редких половодий (1990 г.) независимо от периода водности. Направленность колебаний разностной интегральной кривой позволяет с определенной долей вероятности, предположить, что река Белая входит в цикл лет средней водности.

Юмагузинского гидроузла

В третьей главе приводится анализ фактических и усовершенствованных методов управления режимами работы двух водохранилищ. Оценка методов производилась как совместная работа двух водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса (ВРК), для которого обозначены условия основных критериев работы:

1. К) - минимальный, гарантированный расход 40 м3/с в контрольном створе в.п. Стерлитамак в межень маловодного года;

2. К2 - зарегулированный максимально - допустимый расход воды (<3=1500 м3/с) в створе в.п. Стерлитамак.

Исследования методов управления режимами работы водохранилищ проводились по данным пяти водомерных постов (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема расположения водомерных постов

Оценка фактической работы водохранилищ в периоды межени маловодного года (2010 г.) и половодья наиболее редкой обеспеченности периода изысканий (2007 г.) показала, что существующие методы управления режимами работы водохранилищ в комплексе не обеспечили выполнение условий критериев К] и К2. В период половодья Р = 17%(2007 г.) в контрольном створе в.п. Стерлитамак допустимый расход 1500 м3/с был превышен. Вместе с тем режимы работы Юмагузинского и Нугушского водохранилищ не были направлены на использование своих противопаводковых емкостей, поскольку фактический расход в контрольном створе в.п. Стерлитамак не превысил допустимый проектный <Зшах = 2200 м3/с. При анализе возможности выполнения условий критерия К2 совместной работой водохранилищ установлено, что при дополнительной аккумуляции 134 млн. м3 водохранилищами на дату окончания периода превышения максимальный среднесуточный расход в створе г. Стерлитамак не превышал бы С),™,* = 1500 м3/с (Рисунок 4).

С целью доказательства готовности водорегулирующего комплекса к выполнению условий критерия К2, в половодье 2012 г. была испытана усовершенствованная методика управления режимами работы водорегулирующего комплекса в период половодья (Рисунок 7).

1.После получения официального прогноза, используя ряды обеспеченных характеристик, по максимальному расходу и объему половодья определялся год — аналог (расчетный год - по П.А. Ляпичеву). Для года — аналога, с целью корректировки прогнозов для определения влияния Нугушского водохранилища (НВ), эмпирически выводился коэффициент

отношения стоков К^ = -щ^щ, показывающий превышение стока к

водомерному посту Юмагузинского водохранилища над стоком к водомерному посту Нугушского водохранилища.

Рисунок 4 - Динамика уровней и расходов по водомерным постам при проектном и усовершенствованном режимах работы водорегулирующего

комплекса

2. По данным наблюдений выводился среднемесячный расход к контрольному створу в.п. Стерлитамак. Используя коэффициент отношения стоков и данные изысканий распределения естественного стока внутри года, корректировался прогноз максимального объема на половодье и на год для створов водоемов. По таблице изысканий динамики уровней воды в период половодья в верхнем и среднем течении главного водотока производилась «привязка» к строке года-аналога в створе самого верхнего водомерного поста (№1) и определялась отметка уровня воды. С учетом времени «добегания волны» 1, (сутки), для нижележащего водомерного поста (№2) определялась соответствующая отметка уровня воды. «Сопровождая» по датам гидрограф, ежесуточно снималась информация об отметках уровней

воды на водомерных постах. Для определения предварительных притоков к створу водомерного поста Юмагузинского водохранилища (створ №3), использовалась связь Ь (О) для №2 (в.п. Кутаново) и данные по времени «добегания волны» (рисунок 3).

О-^щТ = КПБ х б(Л2)(Г -1), (м3/с) (1),

где: расход в створе №2, на время Т, (сут)

1 - сут, - время волны добегания от водомерного поста (в.п.) №2 до в.п.

№3.

КБП=1.0К1.25 - эмпирический коэффициент боковой приточности. Принимается в зависимости от развития фаз водотока.

КБП___

=3 р.. 1 ------ 2 ► 1

- — - | у 1МШ. -4--

\ .......... 1

[

10 25 50 75 95 99

Р(%)года

Рисунок 5 - Кривые связи КБП и (Р%) года: 1 - для межени, 2 — для половодья 3. При развитии половодья по сценарию выбранной формы гидрографа (года - аналога) использовалась зависимость для определения притоков к створу №3 (ЮВ) на 1 сутки вперед. При отклонении формы гидрографа и несовпадении отметок результата, на водомерном посту № 1, выбирался ряд другого года и далее, расчеты велись по этому ряду (метод наложения гидрографов). В этом случае, откорректированному значению И отметки водомерного поста №1 также соответствовало откорректированное значение отметки водомерного поста Ь №2 с разницей «плюс I сутки»:

^2)Г»м(БС) (2)

4. Далее приток к водомерному посту №3 определяется по формуле (1).

В основе определения зарегулированных расходов в среднем течении

водотока лежат опытные зависимости уровней воды в створе контрольного водомерного поста № 5 (Стерлитамак), уровней водомерных постов № 3 (УНБ ЮВ) и № 4 (УНБ НВ), КБП (коэффициент боковой приточносги) для участка. По таблице зависимости Н(УНБ)=А:(3) (ПИВР ЮВ) определялся уровень водомерного поста №3. По выбранному году - аналогу для среднего течения водотока, принимая в расчеты время «волны добегания» (установленного исследованиями автора для периода половодья в среднем течении), определялся уровень:

\т){Т)=>\м!){Т + Ьм), (3)

где: Ь(ли) (Т) - уровень нижнего бьефа ЮВ, м (БС) на период (Т) (сут.);

Ь(№5) (Т+ Ш.т.) - уровень водомерного поста №5, м(БС), на период (Т+ ^.т.) (сут);

^т - время «волны добегания» для периода половодья в среднем течении.

5.По определенному уровню воды в контрольном створе (в.п. Стерлитамак), используя таблицу <3 = Г(Н), (УГМС РБ), определялся расход на перспективу в (Т+ 1СТ ) (сут). Таким образом, на период половодья устанавливалась взаимосвязь между естественным стоком верхнего течения и зарегулированным стоком среднего течения водотока в контрольном створе.

Анализ применения методики показывает, что разница между расчетным и фактическим объемами половодья 2012 г. в створе Юмагузинского гидроузла составила 4,5%. Разница между расчетным объемом лет-аналогов и фактическим объемом половодья - 8%, что доказывает практическую ценность представленной методики. Анализ зарегулированного стока в межень показал, что суммарный расчетный объем

дефицита воды в межень 2010/11года (Р = 94%) в створе в.п. Стерлитамак (по условию критерия К1=40 м3/с) составил 159 млн. м3. После расчетов всех вариантов возможности аккумуляции необходимого дополнительного объема, наиболее предпочтительным оказалось использование форсированной емкости Юмагузинского водохранилища.

С целью исследования способности водохранилищ обеспечить выполнение условия критерия К] в межень 2010/11гг, эмпирически были выведены коэффициенты формирования стока (КФС), представляющие собой доли Юмагузинского, Нугушского водохранилищ и боковой приточности в формировании годового стока в контрольном створе водомерного поста Стерлитамак и определяющиеся для каждой составляющей как отношение объема стока в створе к общему

(суммарному) стоку в контрольном створе

КФС,

2>

(4)

КФС

0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00

1

/

♦

А 2

■ ■ я

ь* 3 а

1,70 1,90 2,10 2,30 2,50 2,70 2,90 3,10 УУполоводья в створе в.п.Стерлитамак, км3

Рисунок 6 - Зависимости: 1-КФС (ЮГ); 2- КФС(НГУ); 3 -КФС(БП).

В период межени 2011/12 гг. прошла экспериментальные исследования

усовершенствованная методика управления режимами работы

водорегулирующего комплекса в межень (Рисунок 8).

Рисунок 7 - Блок-схема усовершенствованного метода управления режимом работы водорегулирующего комплекса в период половодья

1. После пропуска пика половодья и заполнения Юмагузинского и Нугушского водохранилищ до отметок НПУ определялся объем половодья в створе Юмагузинского водохранилища и обеспеченность года.

2. По опубликованным гидрологическим ежегодникам определялся годовой объем стока в створе водомерного поста Стерлитамак на искомый год. Далее, подбирался год-аналог.

3. Используя коэффициенты формирования стока (КФС), был получен годовой объем стока, который должен быть сформирован Юмагузинским, Нугушским водохранилищами и боковой приточностью.

Пик патоволь»

Рисунок 8 - Блок-схема усовершенствованного метода управления режимом работы ВРК в межень 4. При известном суммарном годовом и стоке половодья в створе в.п. Стерлитамак, определялся суммарный меженный сток для створов гидроузлов на предстоящий год. С учетом боковой приточности в межень, расчетный обеспеченный суммарный среднемесячный расход в створе в.п.

Стерлитамак определялся:

QpacH = Qcpcym + вбок (5)

5. По Qpac, в створе в.п. Стерлитамак, с использованием КФС, назначались режимы работ водохранилищ на перспективу.

6. При соблюдении расчетных условий критерия Q > 40м3/с в створе в.п. Стерлитамак, режимы управления работой водохранилищ подчинялись ПИВР.

7. При Q < 40м3/с в створе в.п. Стерлитамак, производились дополнительные расчеты и обоснования, направленные на выполнение условия критерия Ki (Рисунок 8).

Рассчитанный по усовершенствованной методике, объем межени 2011/12 гг. позволял обеспечить в контрольном створе расход 46 мэ/с. Фактический, рассчитанный в январе 2013г, Qcp.cyr. (межени 2011/12гг) составил 47 м3/с.

Таким образом, ошибка определения Qcp cyT составила 2%, что говорит о возможности практического применения усовершенствованной методики.

В четвертой главе рассматривается новая трехступенчатая имитационная модель управления режимами работы водорегулирующего комплекса в среднем течении р. Белой (рисунок 9) и приводятся данные экспериментальных исследований усовершенствованных методов управления режимами работы Юмагузинского (ЮВ) и Нугушского (НВ) водохранилищ.

Разработанная модель объединяет решение трех задач:

1. производит обработку гидрологической информации водосборной площади Юмагузинского и Нугушского водохранилищ в on-line режиме с использованием ГИС - технологий;

2. производит подбор режимов работы Юмагузинского гидроузла;

3. производит подбор режимов работы Юмагузинского и Нугушского водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса, с учетом боковой приточности, с целью выполнения условий критериев в створе

контрольного водомерного поста Стерлитамак.

Рисунок 9 - Блок-схема имитационной модели управления режимами работы водорегулирующего комплекса в среднем течении .р. Белой В пятой главе приводится оценка эффективности реализации

разработанных усовершенствованных методик управления режимами работы водорегулирующего комплекса. Расчеты показали, что применение усовершенствованной методики для управления режимами работы водорегулирующего комплекса в период пропуска половодий (на примере 2007 г.) позволяет снизить условный ущерб народному хозяйству на 24 %. Эффект применения методики для периода половодья составил Э(1) = 1279.3 - 904 = 375.3 млн. руб. Внедрение усовершенствованной методики управления работой водохранилищ в межень 2011/12 гг. обеспечило условный экономический эффект Э(2) = 56.8x7 = 397.6млн.руб. Условный экономический эффект от внедрения усовершенствованной методики управления работой водохранилищ для водохозяйственного года составил 1Э = 375.3 + 397.6 = 772.9 млн. руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выявлено, что управление режимами работы водохранилищ для измененных условий эксплуатации производится по проектным правилам, разработанных для первоначальных условий. Анализ применения методик и установленная целевая функция управления водохранилищами показывают, что практически во всех отраслях водного хозяйства методы управления режимами работы водохранилищ нуждаются в усовершенствовании.

2. Установлено, что возможности гидротехнических сооружений двух горных водохранилищ, трансформирующих сток верхнего течения рек и объединенных в единый водорегулирующий комплекс, позволяют решать водохозяйственные задачи по снижению ущерба хозяйствующим объектам от высоких половодий и низких меженей в лесостепной ландшафтной зоне.

3. Разработана усовершенствованная методика управления режимами работы единого водорегулирующего комплекса для периода половодья, позволяющая устанавливать взаимосвязь между режимами работы двух водохранилищ, определяемых по динамике стока во входном створе в компенсирующее водохранилище и контрольном створе, с использованием

эмпирических коэффициентов.

4. Разработана усовершенствованная методика управления режимами работы единого водорегулирующего комплекса в межень, позволяющая определять режимы работы двух водохранилищ на предстоящую межень в целях выполнения условий критерия эффективности управления водорегулирующим комплексом.

5. Показано, что водохранилища обеспечивают выполнение задач по снижению ущерба хозяйствующих объектов от высоких половодий и низких меженей, в условиях эксплуатации, отличных от проектных, с использованием разработанных методик, на краткосрочную (до 4 суток, в период половодья) и долгосрочную (до 10 месяцев, в период межени) перспективы.

6. Разработана новая трехступенчатая имитационная модель, позволяющая устанавливать режимы работы водохранилищ, обеспечивающие выполнение установленных критериев эффективности управления водорегулирующим комплексом, в зависимости от гидрологической информации, полученной в on-line режиме с использованием ГИС - технологий.

7. Расчеты эффективности реализации разработанных усовершенствованных методик управления режимами работы водорегулирующего комплекса показали, что применение методик для управления режимами работы водорегулирующего комплекса в период пропуска половодий позволяет снизить вероятный ущерб народному хозяйству на 24 %. Внедрение усовершенствованной методики управления работой водохранилищ в межень 2011/12 гг. обеспечило условный экономический эффект 397.6 млн. руб. Общий условный экономический эффект от внедрения усовершенствованной методики управления работой водохранилищ для водохозяйственного года составил 772.9 млн. руб.

СПИСОК РАБОТ, В КОТОРЫХ ОПУБЛИКОВАНЫ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Абдрахманов Р.Ф., Полева А.О., Тюр В.А., Юров В.М. Особенности гидрологического и гидрохимического режимов крупных водохранилищ Южного Урала // Вестник Воронежского государственного университета. География, геоэкология. 2009. № 1. С. 23-30.

2. Абдрахманов Р.Ф., Батанов Б.Н., Тюр ВА., Юров В.М. Режим работы Юмагузинского водохранилища II Мелиорация и водное хозяйство, 2009. №4. С. 27-29.

3. Юров В.М., Хафизов А.Р., Кулыев И.И., Габдуллин Р.Т. Исследование динамики гидрологических характеристик зарегулированного стока половодий среднего течения р. Белой // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2013. № 1. С. 91 -99.

Публикации в других научных изданиях

1. Абдрахманов Р.Ф., Тюр В. А., Юров В.М. Юмагузинское водохранилище. Формирование гидрологического и гидрохимического режимов. - Уфа: Информреклама, 2008.152 с.

2. Абдрахманов Р.Ф., Полева А.О., Тюр В.А., Юров В.М. Гидрологические и гидрохимические проблемы формирования водохранилищ Южного Урала // Материалы Всероссийской, научно-практической конференции «Водохозяйственный проблемы и рациональное природопользование». 2008. С. 63-67.

3. Юров В.М. Анализ эксплуатации Юмагузинского водохранилища на р.Белой // Чистая вода Башкортостана-2008: Материалы межрегиональной научно-практической конференции. Уфа, 2008. С. 240-245.

4. Юров В.М., Тюр В А. Оценка влияния Юмагузинского и Нугушского водохранилищ на паводковую ситуацию в среднем течении р.Белой на примере пропуска половодья 2007 г. // Вода для жизни-2009: материалы межрегиональной научно-практич. конференции. Уфа: Информреклама, 2009. С.188-191.

5. Абдрахманов Р.Ф., Тюр ВЛ., Юров В.М. Рекреационная оценка зоны влияния Юмагузинского водохранилища // Современные проблемы географии, экологии и природопользования: материалы научно-практической конференции. Волгоград. 2012. С. 397-402.

6. Юров В.М., Кулыев И.И., Хафизов А.Р. Формирование стока среднего течения реки Белой Юмагузинским и Нугушским водохранилищами // Матер. XII Международного научно-практического симпозиума. Екатеринбург. 2013. С. 290-297.

Изд. лиц. № 0230 от 03.09.97 Подписано в печать с авторского оригинал-макета 22.04.2014 г. Формат 60841/16. Бумага писчая. Гарнитура «Times New Roman». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,7. Тираж 100 экз. Заказ 1543. Министерство связи и массовых коммуникаций Республики Башкортостан ГУЛ РБ РИК«Конгэк» Мелеузовская типография. 453850, РБ, г. Мелеуз, ул. Воровского, 6. Тел.: (34764) 3-15-10, 3-27-53.