Моделирующий алгоритм

Группа модулей управления стоком

Группа воднобалансовых модулей

- главный программный модуль включает ввод исходной информации и вызывает:

- главный расчетный программный модуль, реализующий алгоритм многолетнего регулирования стока - многолетний баланс с замыканием ряда по объему наполнения водохранилища на начало и конец ряда.

Он включает блоки:

- снижение гарантированной отдачи в соответствии с заданным диспетчерским графиком;

- распределение дефицита между отраслевыми потребителями;

- итерационное определение потерь из водохранилища;

- вспомогательные программные модули - ранжирования членов ряда выходных показателей, линейной интерполяции;

- статистическая обработка и анализ результатов, выдача сводной таблицы результатов;

- подготовка информации для группы модулей управления.

- модуль выравнивания многолетней последовательности дефицитов в соответствии с задаваемой проектной кривой обеспеченности.

Он вызывает:

- модуль построения линий диспетчерского графика водохранилища.

Формирует исходную информацию для главного расчетного модуля.

Последовательность расчетов такова. Сначала запускается главный программный модуль с группой балансовых модулей. При этом диспетчерский график не задается. Полученная многолетняя последовательность дефицитов и значений наполнения водохранилища на начало расчетного периода времени передается в группу модулей управления, где в автоматическом режиме подбирается диспетчерский график. Версия диспетчерского графика передается в группу балансовых модулей. При неудовлетворительных результатах имитации выполняется корректировка входных параметров задаваемой кривой обеспеченности. Затем в группе модулей пересчитывается диспетчерский график. Процедура повторяется до получения удовлетворительных результатов. Критерий – максимум суммарной отдачи при условии соблюдения системы ограничений по каждому виду потребителей.

Пример блок-схемы имитационной модели водохозяйственной системы приведен на рис.9.6.

Волжско-Камский каскад

В качестве примера рассмотрим имитационную модель Волжско-Камского каскада ГЭС (рис.9.7), предназначенную для анализа режима и построения правил управления каскадом в условиях территориального перераспределения стока.

Волжско-Камский каскад включает 11 крупных водохранилищ, ГЭС общей мощностью 12 млн. кВт вырабатывает 40 млрд кВт ч. на водный путь приходится более 75% речных перевозок РФ. Водохранилища позволяют оросить 8 млн. га земель, в водохранилищах вылавливается 300 тыс.центнеров рыбы.

Отличительной особенностью Волжско-Камского каскада (ВКК) является сопряженность бьефов основных его водохранилищ, что превращает Волгу в систему подпертых бьефов. В экономическом плане ВКК является многофакторным объектом комплексного назначения при доминирующей роли гидроэнергетики, водного транспорта, рыбного и сельского хозяйства. Требования потребителей обуславливают формирование специальных попусков ниже Куйбышевского водохранилища.

Городецкий гидроузел

Городецкий гидроузел (рис.9.8) на р. Волге построен в 1956 году в 54 км выше
г. Нижний Новгород. В состав Городецкого гидроузла входят два однокамерных шлюза, разделённых промежуточным бьефом длиной 1,9 км, дамба обвалования, здание ГЭС, бетонная водосливная плотина, нижний подходной канал длиной 1,5 км, земляная плотина.

До образования водохранилища среднемноголетний сток воды составлял 52,5 км³, а сток весеннего половодья 35 км³, таким образом, в кратковременный период половодья проходило почти 70% годового стока. При этом в маловодные годы при падении расходов воды ниже 600 м³/с транзитное судоходство практически прекращалось.

Вспомогательные модули: - стат. обработка и анализ результатов; - подготовка данных для группы модулей управления

Группа модулей управления стоком  

Группа воднобалансовых модулей    

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.  

Рис.9.6. Пример Блок-схемы имитационной модели водохозяйственной системы.

Рис.9.7. Блок-схема имитационной модели Волго-Камского каскада.

В настоящее время условия судоходства в нижнем подходном канале зависят от высоты уровня воды, обусловленной сбросами воды через Нижегородскую ГЭС.

Если снижается среднесуточный расход воды через Нижегородскую ГЭС до 1 тыс. куб. м/с, то автоматически понижаются глубины для судов в этом районе: Городецкий гидроузел смогут проходить суда с осадкой не более 2,80 м, а четырехпалубные пассажирские суда и вовсе не смогут пройти этот участок Волги.

Уровень сбросов для Нижегородской ГЭС в свою очередь зависит от уровня воды в Рыбинском водохранилище, и устанавливается Росводресурсами.

Сложившаяся ситуация с обеспечением условий судоходства на участке Нижний Новгород - Городец на р. Волге - результат нарушения проектной схемы транспортно-энергетического освоения водных ресурсов р. Волги. Согласно проекту, уровни воды должны были быть повышены подпором Чебоксарской ГЭС. Строительство Чебоксарского гидроузла было начато в 1969 году, и все его сооружения возводились под утвержденную проектную отметку водохранилища - 68 метров.

В связи с неполной готовностью зоны затопления и незавершенными работами по защите земель и населенных пунктов было решено заполнить в 1981 году водохранилище на два-три года до промежуточной отметки 63 метра. Однако гидроузел в течение многих лет продолжает работать при промежуточной непроектной отметке 63 метра в неустойчивом режиме. В результате подпор водохранилища заканчивается в районе Нижнего Новгорода, тогда как участок Волги от Нижнего до Городца (50 км) остался в естественном маловодном состоянии.

За прошедшее время на участке р. Волги от существующего Городецкого гидроузла до г. Нижний Новгород развивается глубинная эрозия русла реки в среднем на
1 м, связанная с повышенным, по сравнению с расчетным, расходом воды в нижнем бьефе, это привело к падению судоходных глубин в камерах шлюза и на перекатах - в результате гарантированная судоходная глубина на участке Городец -Нижний Новгород выдерживается в период навигации лишь два-три часа в сутки при расходе воды 1100 куб. м/с. При этом уровень воды продолжает снижаться.

Для решения транспортной проблемы предложено три варианта: - поднятие уровня Чебоксарского водохранилища до проектной отметки нормального проектного уровня 68 м; - поднятие уровня Чебоксарского водохранилища до отметки проектного уровня 65 м с обустройством зоны затопления водохранилища и строительством низконапорного транспортного гидроузла, - строительство низконапорного транспортного гидроузла и обустройство Чебоксарского водохранилища до отметки проектного уровня 63 м.В настоящее время наиболее приемлемым признан первый вариант решения транспортной проблемы Городецкого гидроузла.

Рис.9.8. Схема Городецкого гидроузла.

1 - дамба обвалования; 2 - ГЭС; 3 - бетонная водосливная плотина; 4 – земляная плотина; 5 - дамбы аванпорта; 6 – шлюза; 7 - межшлюзовой бьеф; 8 - нижний подходной канал.

Дата добавления: 2014-12-23