Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И РЕЖИМА РАБОТЫ СТАРООСКОЛЬСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Научная статья
Журавлёв А.А.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.79.1.013
Выпуск: № 1 (79), 2019
Опубликована:
2019/01/21
PDF

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И РЕЖИМА РАБОТЫ СТАРООСКОЛЬСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Научная статья

Журавлёв А.А. *

ORCID: 0000-0002-4381-6582,

Российский информационно-аналитический и научно-исследовательский водохозяйственный центр, Ростов-на-Дону, Россия;

Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт им. А.К. Кортунова ФГБОУ ВО Донской ГАУ, Новочеркасск, Россия

* Корреспондирующий автор (uch-sekrwxc.shemet[at]yandex.ru)

Аннотация

В настоящее время в некоторых регионах Российской Федерации особое внимание уделяется проблеме гарантированного обеспечения водными ресурсами всех нуждающихся водопользователей и водопотребителей, а также обеспечения рационального использования водных ресурсов. Одним из возможных путей решения этих проблем является оптимизация режимов работы гидроузлов комплексного назначения. В данной статье был проведен анализ режима работы Старооскольского водохранилища, в рамках которого были выявлены недостатки в управлении водохранилищем и сформированы предложения для их решения.

Ключевые слова: Режим наполнения и сработки водохранилища, предполоводная сработка, распределение водных ресурсов, контроль попусков из водохранилища, гарантированная отдача, правила использования водных ресурсов.

ANALYSIS OF MODERN CONDITION AND OPERATION MODE OF STARY OSKOL RESERVOIR

Research article

Zhuravlev A.A. *

ORCID: 0000-0002-4381-6582,

Leading Engineer of the Department of SMWO affairs, FSBI, Russian Information, Analytical and Research Center for Water Management, Rostov-on-Don, Russia;

Postgraduate student, Novocherkassk Institute of Land Reclamation named after A.K. Kortunov FSBEI of HE, Don SAU, Novocherkassk, Russia

* Corresponding author (uch-sekrwxc.shemet[at]yandex.ru)

Abstract

Currently, in some regions of the Russian Federation, special attention is paid to the problem of guaranteed water supply to all needy water users and water consumers, as well as ensuring the rational use of water resources. One of the possible ways to solve these problems is to optimize the modes of operation of integrated-design waterworks. In this article, the analysis of the operating mode of Stary Oscol reservoir was conducted, within the framework of which the deficiencies in reservoir management were identified and proposals were made for their solution.

Keywords: mode of filling and draining a reservoir, pre-flood discharge, distribution of water resources, control of releases from the reservoir, guaranteed return, rules for the use of water resources.

Введение

В настоящее время в некоторых регионах Российской Федерации остро ощущается дефицит водных ресурсов, одним из возможных путей устранения которого, является оптимизация режимов работы гидроузлов комплексного назначения [1, C. 78], [3, С. 11], [4, С. 31-36]. Основной целью работы являлся анализ современного состояния и режима работы Старооскольского водохранилища, направленного на выявление путей оптимизации его режима работы.

Старооскольское водохранилище на р. Оскол, расположено на северо-западе бассейна реки Дон, на территории Курской и Белгородской областей. Бассейн реки Дон занимает территорию 422 тыс. км2, на которой размещены полностью или частично 15 субъектов РФ и 3 области Украины. Бассейн р.Дон занимает южную часть Европейской территории России. Протяженность бассейна Дона с севера на юг достигает 800 км и с запада на восток 600 км. Водные ресурсы бассейна р.Дон, оцениваются в 27.7 км3 в средний год. В бассейне Дона, включая территорию Украины, размещается 43 водохранилища комплексного назначения с полным объемом более 10 млн.м3, в основном сезонного регулирования стока, в том числе и Старооскольское водохранилище(203 млн.м3) [10, С. 341-345].

Старооскольское водохранилище, предназначено, в основном, для промышленного водоснабжения горнорудных предприятий, является рыбохозяйственным водоемом, служит зоной отдыха, а также используется для орошения. Помимо этого, водохранилище осуществляет регулируемые попуски в нижний бьеф в качестве компенсации расположенному в низовьях р. Оскол Краснооскольскому водохранилищу в объеме не менее 60 млн. м3 [5, С. 1-5], [6, С. 1-10], [9, С. 80-94].

Исходные данные и методы исследования

Для проведения анализа современного состояния и режима работы Старооскольского водохранилища в настоящей работе использованы данные наблюдений об уровнях воды, приточности и попусках Старооскольского водохранилища за период с 01.01.2016 по 28.02.2017 годы [2, С. 397-404].

Анализ современного состояния и режима работы Старооскольского водохранилища проводился с помощью эмпирических (изучение и анализ источников информации по теме исследования) и теоретических (анализ имеющихся данных и моделирование режима работы водохранилища) методов исследования, а также метода корреляционного анализа.

Результаты исследования и их обсуждение

Режим наполнения и сработки Старооскольского водохранилища за рассматриваемый период наблюдений представлен на рис. 1, анализ фактического сбросного режима относительно гарантированной отдачи Старооскольского водохранилища приведен на рис. 2.

29-03-2019 14-35-54

Рис. 1 – Режим наполнения и сработки Старооскольского водохранилища на фоне диспетчерского графика за период с 01.01.2016 по 28.02.2017 гг

29-03-2019 14-37-55

Рис. 2 – Анализ фактического сбросного режима относительно гарантированной отдачи Старооскольского водохранилища

 

Анализируя приведенные данные по режиму наполнения и сработки, а также сбросному режиму Старооскольского водохранилища за указанный период, можно установить основные недостатки управления водохранилищем:

  1. предполоводная сработка в 2016 году не была проведена должным образом;
  2. распределение имеющихся водных ресурсов Старооскольского водохранилища в рамках выделенного периода производилось не совсем корректно;
  3. попуски в нижний бьеф осуществлялись с большими суточными отклонениями по сравнению со среднемесячными данными.

Указанные факторы в конечном итоге повлекли за собой неоправданный выход уровня воды в Старооскольском водохранилище в зону повышенных отдач.

Выявив основные недостатки при управлении Старооскольским водохранилищем, следует установить причины их возникновения и наметить пути оптимизации режима работы водохранилища.

Некорректное проведение предполоводной сработки в 2016 году обусловлено тем что, на начало периода (01.01.2016) уровень воды в водохранилище находился на отметке 136.38 м БС, которая расположена в зоне повышенных отдач, а на конец периода (15.02.2016) была сработана лишь до отметки 136.26 м БС. Разница между отметками на начало и конец периода составила всего 12 см, что является недостаточным, так как нижним порогом сработки для половодья вероятностью превышения 76% является отметка 135.39 м БС [7, С. 42-45].

Причиной недостаточной сработки водных ресурсов является несоблюдение сбросных расходов установленных диспетчерским графиком при нахождении УВ в водохранилище в зоне повышенных отдач (рис. 3, 4).

  29-03-2019 14-39-56

Рис. 3 – Фактический уровень воды Старооскольского водохранилища относительно уровенного режима при соблюдении попусков установленных ПИВР

29-03-2019 14-41-06

Рис. 4 – Фактические попуски из Старооскольского водохранилища относительно попусков установленных ПИВР и гарантированной отдачи

 

Следует обратить внимание и на то, что распределение имеющихся водных ресурсов в Старооскольском водохранилище осуществлялось не должным образом (табл. 1 и 2, рис. 5).

На основании приведенных значений фактической и гарантированной отдачи Старооскольского водохранилища видно, что в период с мая по июль 2016 года отдача из водохранилища была ниже установленной гарантированной, несмотря на то, что суммарная фактическая отдача за 2016 год составила 154,95 млн. м3, а за 2016-2017 водохозяйственный год - 165.14 млн. м3, что значительно выше суммарной гарантированной отдачи за указанные периоды, которая составляет 127.41 млн.м3.

 

Таблица 1 – Сравнение фактической и гарантированной отдачи Старооскольского водохранилища за 2016 год

29-03-2019 14-42-55

Примечание: * ФО – Фактическая отдача, ГО – гарантированная отдача

 

Таблица 2 – Сравнение фактической и гарантированной отдачи Старооскольского водохранилища за 2016-2017 водохозяйственный год

29-03-2019 14-44-34

Примечание: * ФО – Фактическая отдача, ГО – гарантированная отдача

29-03-2019 14-46-11

Рис. 5 – Сравнение фактической и гарантированной отдачи Старооскольского водохранилища на фоне приточности за период 01.01.2016 по 28.02.2017 гг

 

В период с апреля по декабрь (включительно) 2016 года среднемесячные показатели отдачи из Старооскольского водохранилища практически полностью повторяли аналогичные показатели приточности за этот же период, при этом коэффициент корреляции данных массивов составил 0,96.

Следует отметить, что согласно утвержденным Правилам использования водных ресурсов Старооскольского водохранилища [5, С. 4], по проекту Старооскольское водохранилище должно осуществлять многолетнее регулирование стока, фактически же с его помощью производится сезонное регулирование стока [7, С. 13], которое подразумевает под собой перераспределение стока из многоводных сезонов года в маловодные. При этом водохранилище должно быть наполнено до отметки НПУ в период высокой водности года, а к началу следующего водохозяйственного года срабатывается до отметки УМО [8, С. 63-64]. В результате чего при нынешнем регулировании стока Старооскольского водохранилища не выполняется основная его функция – сезонное регулирование стока.

Особое внимание следует уделить осуществлению попусков в нижний бьеф с большими суточными отклонениями по сравнению со среднемесячными данными. Данные отклонения минимальных и максимальных среднесуточных сбросных расходов от среднемесячного расхода приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что максимальное отклонение среднесуточных расходов от среднемесячного в некоторых случаях достигает 94%. Также следует отметить, что отклонение среднесуточного минимального расхода от среднемесячного в размере 50% наблюдалось в марте, апреле и августе, а отклонение максимального среднесуточного расхода от среднемесячного в том же размере -  в феврале, марте, мае, июле, августе, сентябре и ноябре.

 

Таблица 3 – Максимальные отклонения минимальных и максимальных среднесуточных сбросных расходов от среднемесячного расхода

29-03-2019 14-47-57

Данные отклонения необходимо исключить посредством введения соответствующих ограничений максимального и минимального среднесуточного расхода относительно среднемесячного, при этом необходимо учесть внутригодовое распределение стока, а также обеспеченность года по стоку. Если же имеется необходимость в осуществлении среднесуточных попусков с большим отклонением от среднемесячных, то необходимо осуществлять их с помощью внутрисуточного регулирования.

Выводы

На основании полученных результатов в рамках проведения анализа современного состояния и режима работы Старооскольского водохранилища можно сформулировать следующие предложения по оптимизации режима его работы:

  1. исключение необоснованного выхода уровня воды Старооскольского водохранилища в зону повышенных отдач;
  2. соблюдение сбросных расходов установленных диспетчерским графиком при нахождении УВ в водохранилище в зоне повышенных отдач;
  3. соблюдение установленных параметров гарантированной отдачи;
  4. соблюдение условий работы водохранилища сезонного регулирования стока, а именно перераспределение стока из многоводных сезонов года в маловодные;
  5. введение ограничений максимального и минимального среднесуточного расхода, исходя из данных приточности и внутригодового распределения водных ресурсов.

Указанные предложения могут быть реализованы с помощью разработки информационно-аналитического инструментария по управлению режимами работы Старооскольского водохранилища.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Государственный доклад «О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2016 году». – М.: НИА-Природа, 2017. – 300 с.
  2. Государственный мониторинг водных объектов Российской Федерации. Том 1 «Ежегодные данные о режимах работы водохранилищ», 2016 г.: Информационно-аналитическое издание. – Москва: Росводресурсы, Ростов-на-Дону: ФГБУ РосИНИВХЦ. – Новочеркасск: Лик, 2017. – 479 с.
  3. Журавлёв А.А. Проблема нехватки водных ресурсов для социальных, экологических и экономических нужд в Российской федерации на примере Ростовской области / А.А. Журавлёв // Научный форум: Инновационная наука: сб. ст. по материалам XIII междунар. науч.-практ. конф. — № 4(13). — М.: изд. «МЦНО», 2018. — С. 5-13.
  4. Косолапов А.Е. Цимлянское водохранилище в условиях длительного периода пониженной водности [Электронный ресурс] / А.Е. Косолапов // Водные ресурсы: новые вызовы и пути решения. – 2017. – С. 31-36. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=30524685 (дата обращения: 10.11.2018).
  5. Основные положения правил использования водных ресурсов Старооскольского водохранилища / Украинское отделение института Гидропроект. - Харьков, 1977.
  6. Правила эксплуатации и благоустройства Старооскольского водохранилища. АО «Стройинвестиция» г. Воронеж
  7. Правила эксплуатации и использования водных ресурсов Старооскольского водохранилища на р. Оскол: проектные проработки: / Центрально-Черноземный государственный институт по проектированию водохозяйственного и мелиоративного строительства (ЦЧОГИПРОВОДХОЗ). - Воронеж, 1989.
  8. Регулирование речного стока: учебное пособие / О.Г. Савичев, С.Ю. Краснощёков, Н.Г. Наливайко; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического ун-та, 2009.– 114 с.
  9. Ресурсы поверхностных вод СССР: Гидрологическая изученность. Т. 6. Украина и Молдавия: вып. 3. Бассейн Северского Донца и реки Приазовья / Под ред. М. С. Каганера. — Л.: Гидрометеоиздат, 1967. — 495 с.
  10. Схема комплексного использования и охраны водных объектов бассейна реки Дон: Утверждена приказом Донского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов от 08 апреля 2014 года № 47 / Материалы Донского бассейнового водного управления. – 2014.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Gosudarstvennyj doklad “O sostojanii I ispol’zovanii vodnykh resursov Rossijskoj Federatsii v 2016 godu” [State report “On the state and use of water resources in the Russian Federation in 2016”]. – M.: NIA-Priroda, 2017. – 300 p. [in Russian]
  2. Gosudarstvenny monitoring vodnykx ob’’ektov Rossijskoj Federatsii. Tom 1 “Ezhegodnye dannye o rezhimakh raboty vodokhranilishch” [State monitoring of water bodies in the Russian Federation” Vol.1 “Annual data on reservoir types of operation”, 2016: Information-analytic publication]. – Moscow: Rosvodresursy, Rostov-on-Don: FSBI RosINIVKhTs. – Novocherkassk: Lik, 2017. – 479 p. [in Russia]
  3. Zhuravlev A.A. Problema nekhvatki vodnykh resursov dlja sotsial’nykh, ecologicheskikh i economicheskikh nuzhd Rossijskoj Federatsii na primere Rostovskoj oblasti [Problem of water resources shortage for social, ecological and economical needs in the Russian Federation on the example of Rostov region] // Nauchny forum: Innovatsionnaja nauka: sb.st. po materialam XIII mezhdunar. nauch.-prakt.konf. [Scientific forum: innovative science. Proceedings on materials of XIII Internat.sci.conf]. – N4(13). – M.: MTsNO Publ., 2018. – pp. 5-13. [In Russian]
  4. Kosolapov, A.E. Cimljanskoe vodohranilishhe v uslovijah dlitel'nogo perioda ponizhennoj vodnosti [Tsimljansk reservoir under the conditions of long period of decreased water content] [Electronic resource] / A.E. Kosolapov // Vodnye resursy: novye vyzovy I puti reshenija. [Water resources: new challenges and ways of solution]. – 2017, pp. 31-36. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=30524685 (accessed: 10.11.2018). [in Russian]
  5. Osnovnye polozhenija pravil ispol’zovanija vodnykh resursov Starooskol’skogo vodokhranilishcha [General regulations of rules for using water resources of Starooskol reservoir] / Ukrainskoe otdelenie instituta Gidroproekt [Ukranian department of Hydroproject institute] - Khar’kov, 1977. [in Russian]
  6. Pravila ekspluatatsii i blagoustrojstva Starooskol’skogo vodokhranilishcha. [Rules of operation and improvement of Starooskol reservoir]. – [J.St.Co. “Stroyinvestitsiya”]. Voronezh, 2003 [in Russian]
  7. Pravila ekspluatatsii i ispol’zobanija vodnykh resursov Starooskol’skogo vodokhranilishcha na r. Oskol.: proectnye prorabokri [Rules of operation and use of water resources of Starooskol reservoir on the Oscol river: design elaborations] / Tsentral’no-Chernozemnyj gosudarstvennyj institute po proektirovaniju vodokhozjajstvennogo i meliorativnogo stroitel’stva [Central Chernozem State Institute for designing water economy and reclamation construction (CSIDWERC)]. - Voronezh, 1989 [in Russian]
  8. Regulirovanie rechnogo stoka: uchebnoe posobie [River flow control: manual] / O.G. Savichev, S.Ju. Krasnoshchekov, N.G. Nalivajko: Tomskij politehnicheskij universitet. – Tomsk: Tomskogo politehnicheskogo un-ta, 2009. – 14 p. [in Russian].
  9. Resursy poverhnostnyh vod SSSR: Gidrologicheskaja izuchennost'. T. 6. Ukraina i Moldavija: vyp. 3. Bassejn Severskogo Donca i reki Priazov'ja [Surface water resources of the USSR: Hydrological study. Vol.6. Ukraine and Moldova: issue. 3. The basin of the Seversky Donets river and Azov] / Pod red. M. S. Kaganera. — L.: Gidrometeoizdat, 1967. — 495 p. [in Russian]
  10. Sxema kompleksnogo ispol`zovaniya i oxrany` vodny`x ob``ektov bassejna reki Don: Utverzhdena prikazom Donskogo bassejnovogo vodnogo upravleniya Federal`nogo agentstva vodny`x resursov ot 08 aprelya 2014 goda № 47 [Scheme of integrated use and protection of water bodies of the don river basin: Approved by the order of the don basin water management of the Federal water resources Agency of April 08, 2014 № 47] / Materialy` Donskogo bassejnovogo vodnogo upravleniya. – 2014. [in Russian]