Основная программа имитационной модели 3 страница

Водохранилище с гидроузлом и участок нижнего бьефа, в пределах которого сказывается влияние изменения гидрологического режима, образуют водохозяйственный комплекс (ВХК).

Потребление воды неравномерно в течение года, недели, суток. Внутригодовые изменения в потребности воды обуславливаются сменой сезонов, недельная неравномерность – производственными условиями, суточная – как производственными так и бытовыми (уменьшение потребности в ночные часы). У разных отраслей неравномерность водопотребления выражена более и менее резко.

Рассмотрим особенности водопотребления и соответственно режима работы водохранилищ комплексного назначения для энергетики и транспорта.

Энергетика

Размеры энергопотребления зависят от потребителей и устанавливаются по удельным нормам. Удельные нормы для промышленных потребителей относят к единице выпускаемой продукции или на 1000 руб. стоимости валового выпуска продукта. В коммунальном хозяйстве – на одного жителя, для ж/д – на 1 км пути, и т.д.

При заданном развитии отрасли и нормам определяют потребность в энергии для отдельных групп потребителей и в целом для населенного пункта.

Потребление энергии меняется внутри суток, недели, месяца и года.

Основной характеристикой режима электропотребления являются графики нагрузки по району или энергосистеме.

Для водноэнергетических расчетов строят график среднемесячных нагрузок (мощностей).

Рис.9.1. Типовые суточные графики нагрузки.

1 – освещение квартирное; II – сельское хозяйство; III – угледобыча; IV – суммарная городская коммунально-бытовая нагрузка; V – железные дороги; VI – машиностроение. 1 – зима; 2 – лето; 3 – зима; 4 – лето; 5 – зима; 6 – лето; 7 – зима; 8 – лето; 9 – зима; 10 – лето, 11- зима; 12 – лето.

Рис.9.2. Пример недельного графика нагрузок.

Рис.9.3. Пример годового графика нагрузок.

1 – линия прироста; 2 – динамическая кривая; 3 – статическая кривая

В водноэнергетических расчетах при составлении суммарного графика водопотребления при комплексном использовании график электрических нагрузок строится в виде графика расходов воды, используемой на ГЭС.

Средняя величина расхода в пределах расчетного интервала может быть найдена из формулы мощности:

Q=N/KH;

где Q – расход ГЭС, N – мощность, H – напор, К – коэффициент мощности.

Водный транспорт

Требования водного транспорта сводятся к поддержанию в навигационный период необходимых для плавания габаритов: глубины, ширины и радиуса закругления, которые определяются местными условиями и габаритами судов.

Основным препятствием для водного транспорта являются перекаты, глубина на которых в период межени уменьшается. Улучшить положение можно шлюзованием или регулированием стока водохранилищами.

Регулирование стока увеличивает расходы воды и скорости течения в межень, уменьшает в паводок, шлюзование приводит к значительному уменьшению скоростей течения, особенно на участках верхних бьефов, ближайшим к подпорным сооружениям.

Рис.9.4.Продольный профиль реки при зарегулированном расходе

Рис.9.5. Поперечный профиль реки при зарегулированном расходе

На перекатах, подверженных деформации, отметка гребня изменяется с изменением горизонта воды. Повышение гребня переката может достигать 3 и более м. На реках с зарегулированным стоком только попусками из водохранилищ не удается обеспечить глубины на перекатах. При этом необходимо вести работы по дноуглублению и выправлению русла.

Обеспечиваемая на отдельном участке минимальная глубина судового хода называется гарантийной глубиной. Минимальная гарантийная глубина судового хода в данном пункте реки отсчитывается от отметки низкого меженного горизонта, называемого проектным. Отметка проектного горизонта находится по многолетней кривой продолжительности средних суточных горизонтов за пе­риод навигации при определенной обеспеченности от 95 до 99% в зависимости от категории водного пути.

Расчетные судоходные уровни и габариты судопропускных сооружений устанавливаются по СПиН 33-01-2003.

Увеличение судоходных глубин в НБ за счет регулирования стока достигается повышением навигационного расхода.

Если намечается увеличить глубину h в НБ на Δh, то горизонт повышают на ΔZ= Δh/α, при этом расход увеличивается на ΔQ.

Согласование попусков в нижний бьеф с учетом создания судоходных условий в НБ и эффективной энергоотдачи в систему.

Если при энергетическом использовании водотока водохранилище осуществляет суточное регулирование стока, то отметка в верхнем бьефе зависит от минимального расхода в часы провала суточного графика нагрузки и длительности этого провала. Допустимые величины минимального расхода воды и длительность устанавливается расчетами с учетом глубины на перекатах, пороге нижней головы шлюза, отметки горизонта у причальных сооружений. Минимальные навигационные горизонты водохранилища определяются на основе технико-экономических сравнений разных вариантов с учетом всех водопользователей.

Имитационное моделирование режима водохранилищ комплексного назначения

Обоснование оптимальных параметров гидроэнергетических объектов с водохранилищами комплексного назначения производится на основе анализа:

- гидрологических условий и степени зарегулированности реки;

- существующе­го состояния и перспективного развития экономики региона;

- социальной сферы и водопотребления;

- результатов выпол­нения водохозяйственных и водноэнергетических расчетов с обеспечением гарантированных расходов для водопользователей, гарантированной мощности и выработки ГЭС, гарантированных глубин для судоходства, уста­навливаемых по маловодным годам соответствующей обеспеченности, эколо­гических требований, защиты от наводнений и др.

В реальных условиях эксплуатационный режим водохранилищ от­личается от проектного, что связано с изменением во времени физико-гео­графических условий и объема стока, в связи с природными факторами, хо­зяйственной деятельностью на площади водосборного бассейна и т.д. Поэто­му в процессе эксплуатации целесообразно периодически уточнять водохо­зяйственные показатели, для чего устанавливаются правила управления режимом водохранилища. Правила определяют режимы его работы и водоотдачу в разли­чных условиях с учетом неравномерности внутригодового и многолетнего распределения стока, требования водопользователей. Такие правила выполняются в виде компьютерных программ или диспет­черских графиков.

Управление работой водохозяйственного комплекса возможно на основе использования имитационной модели водохранилищ в условиях взаимодействия всех водопользователей с учетом экологических требований и норм при­родопользования.

Задача моделирования процессов при эксплуатации водохранилищ в условиях комплексного использования водных ресурсов и состоит в макси­мально возможном и экологически обоснованном удовлетворении потребно­стей всех потенциальных водопользователей на основе прогнозов развития соответ­ствующих отраслей хозяйства.

Имитационное моделирование – это численный эксперимент, в основе которого лежит математическая модель, реализованная в виде компьютерных программ. Управление экспериментом заключается в варьировании исходных данных и в изменении структуры модели на основании получаемых результатов.

Разработка водохозяйственной модели предусматривает систему критериев удовлетворения требований потребителей, необходимость обеспечения отраслевых и режимных попусков, вариантность принципиальной схемы и конкретного экономического и водохозяйственного эффекта в пределах принятой схемы.

В основе большинства моделей лежит постворный водохозяйственный баланс. Рассмотрим структуру имитационной модели и моделирующий алгоритм. Модель имеет блочную структуру.

Структура модели

Блок формирования исходной информации:

- формирование и моделирование гидрометеорологических, гидрогеологических и др. природных данных;

- оценка боковой приточности между расчетными створами принятой расчетной воднобалансовой схемы.

- подготовка данных по водопотреблению и потерям воды из водохранилищ на испарение и фильтрацию;

- формирование требований режима стока в нижних бьефах с учетом отраслевых и экологических требований;

- пропуск экстремальных половодий и паводков.

- геометрия расчетных створов в виде таблиц, аппроксимирующих батиграфические кривые.

Дата добавления: 2014-12-23