Задачи для применения модели функционирования
днестровских водохранилищ в оперативном режиме
Модель функционирования днестровских водохранилищ может быть применена для следующих оперативных задач:
Месячное моделирование: Определение наиболее оптимального режима совместной работы водохранилищ на месяц, исходя из месячного прогноза притока к водохранилищу ГЭС 1 и возможных многолетних сценариев водности расчетного месяца. Моделирование паводков: Определение наиболее оптимального режима пропуска конкретного паводка, исходя из фактического состояния рек и водохранилищ, а также краткосрочного прогноза притока к водохранилищу ГЭС 1. Моделирование экологического паводка: Расчет гидрографа экологического попуска воды из водохранилища ГЭС 1 для условий конкретного года с учетом имеющихся прогнозов притока и требований водопользователей. Моделирование гидрографов паводков различной обеспеченности.Ниже некоторые подробности к перечисленным задачам.
Режим работы днестровских водохранилищ согласовывает Межведомственная комиссия при Госводагентстве Украины. В состав комиссии входят все заинтересованные водопользователи: представители водохозяйственных, гидроэнергетических, рыбохозяйственных, экологических и других ведомств, а также специалисты Украинского Гидрометцентра. Комиссия устанавливает режим работы водохранилищ на месяц на основании Правил их эксплуатации и прогноза среднего месячного притока к Днестровскому водохранилищу ГЭС 1. Прогноз составляется Украинским Гидрометцентром с использованием имеющихся методик в виде интервала ожидаемого среднего за месяц притока, то есть без детализации по суткам или декадах (например, средний за май приток к водохранилищу ГЭС 1 ожидается в пределах 220 – 280 м3/с).
Режим работы на месяц оформляется протоколом и содержит лишь общие требования. В частности, указывается величина минимального санитарного сброса из водохранилища в нижний бьеф, требования к отметкам уровней воды в водохранилище ГЭС 1, ограничения суточных колебаний.
Модель могла бы предложить несколько вариантов возможного режима совместной работы всех водохранилищ (включая Днестровское, буферное, аккумулирующее, а также Дубоссарское водохранилища), учитывая пределы прогноза, ограничения или требования водопользователей, в том числе и молдавской стороны.
Во всех протоколах присутствует запись о том, что пропуск паводков осуществляется в каждом конкретном случае отдельно при получении фактической информации и прогноза об увеличении притока.Текущий (ежедневный) режим работы днестровских водохранилищ устанавливается гидроэнергетической компанией НЭК Укрэнерго, исходя из Правил эксплуатации, текущего состояния р. Днестр и прогноза притока воды к Днестровскому водохранилищу ГЭС 1 на следующие 1-2 суток. В случае фактического увеличения водности Днестра и формирования паводков необходимо достаточно быстро скорректировать установленный ранее режим с целью наиболее безопасного пропуска паводков. Необходимо быстро изменить величину сброса, рассчитать возможное наполнение водохранилища ГЭС 1 на фазе подъема паводка и его сработку на фазе спада. При этом необходимо учитывать текущие уровни воды в водохранилище ГЭС 1, граничные значения сбросов воды, «безопасных» для Нижнего Днестра - для молдавской и украинской части реки. В настоящее время все эти расчеты делают вручную, они весьма приблизительны, не всегда достаточно времени для расчетов.
Модель могла бы быстро рассчитать варианты гидрографа пропуска конкретного паводка через Днестровское водохранилище ГЭС 1, буферное водохранилище ГЭС 2, Дубоссарское водохранилище, рассчитать время и величину максимума притока к плотине ГЭС 1 с учетом трансформации паводочной волны.
То есть, в модель подаем фактический приток Днестровскому водохранилищу ГЭС 1, его прогноз на 12, 24, 48 часов, ожидаемый максимум притока, фактические уровни воды в водохранилищах, а также ограничения по уровням водохранилищ, экологические ограничения и требования водопользователей. Кроме этого, нужно будет рассчитать (предложить) наиболее оптимальный режим работы Днестровской ГАЭС. На выходе модели получим варианты гидрографа сбросов, уровни воды в водохранилищах ГЭС 1 и ГЭС 2, гидрограф притока к Дубоссарскому водохранилищу, уровни воды Нижнего Днестра (пост Маяки). По результатам моделирования можно будет определить опасные уровни для участков реки, например, для г. Могилев-Подольский, с. Маяки. Полученные по модели максимальные сбросы можно будет использовать для моделирования зоны затопления на участке Могилев - Подольский – Атаки.
Ежегодно в апреле-мае, в независимости от фактической водности Днестра, выполняется искусственный паводок (эколого-репродукционный попуск) из Днестровского водохранилища в нижнее течение Днестра для обводнения / промывки днестровских плавней и поддержания экологического равновесия в дельте реки. Такие искусственные попуски из Днестровского водохранилища начали выполняться с начала 90-тых годов прошлого столетия. Их необходимость была вызвана тем, что в период наполнения водохранилища наблюдалась пониженная водность Днестра. Вследствие этого нарушался гидробиологический режим Нижнего Днестра, создавалась угроза экологической системе плавней, рыбным запасам и пр. Поэтому было принято решение о необходимости принудительных сбросов воды в низовья реки. Решение о режиме выполнения экологического паводка (гидрограф и общий объем, сроки) принимает Межведомственная комиссия при Госводагентстве Украины с участием молдавской Стороны.Расчеты выполняются, исходя из предполагаемого / необходимого общего объема сброса и его гидрографа. Длительность паводка – 1 месяц. В зависимости от гидрологической ситуации каждого года, требований / предложений водопользователей, экологов принимается один вариантов объема сброса из водохранилища ГЭС 1 и его гидрографа на подъеме и спаде, которые уже наработаны практикой. Обязательно учитывают прогноз величины среднего за период экологического паводка (или календарный месяц) приток к водохранилищу ГЭС 1, который составляет Украинский Гидрометцентр.
Сроки начала паводка определят с учетом фактической температуры воды в нижнем течении Днестра (пост Маяки) и ее тенденции. Установлено, что попуск эффективен, когда температура в низовье достигает 8 – 10°С. Максимальный расход паводка значительно изменяется из года в год. Считается, что минимальная величина максимума должна быть 450 м3/с, желательная и эффективная не менее 650-700 м3/с. При выборе величины и гидрографа попуска дается предпочтение требованиям рыбного хозяйства Нижнего Днестра по сравнению с Верхним. Но всегда основную роль в выборе гидрографа экологического паводка играет текущая и прогнозируемая водность, а также уровень/объем воды в водохранилище ГЭС 1.
Расчет выполняется вручную, определяется величина сработки водохранилища ГЭС 1 (при отсутствии необходимой величины притока), возможные колебания в его верхнем бьефе.
Примеры режима паводков, принятых Межведомственной комиссией:
Год | Период паводка | Период сброса (сутки) | Расход, м3/с | Период сброса (сутки) | Расход, м3/с |
2012 | 11.04 – 11.05 | 1 сутки | 350 | 15-19 сутки | 400 |
2 сутки | 400 | 20-31 сутки | 350 | ||
3-14 сутки | 450 | ||||
2013 | 17.04 – 17.05 | 1-8 | 1300-600 | 20-ые | 400 |
9-18 | 500 | 21-ые | 350 | ||
19-ые | 450 | 22-31-ые | 300 | ||
2014 | 11.04 – 11.05 | 1-3 | 250 | 22-23 | 350 |
4-6 | 300 | 24-25 | 300 | ||
7-8 | 400 | 26-29 | 250 | ||
9-18 | 450 | 30-31 | 200 | ||
19-21 | 400 |
Модель позволила б выполнить многовариантный расчет для разных сценариев водности и ограничений, позволила бы найти наиболее оптимальный. Важно также задать/рассчитать правильный режим работы Дубоссарского водохранилища, чтобы пропустить паводок в дельту реки.
В годы с маловодной весной экологический паводок выполняется за счет сработки Днестровского водохранилища ГЭС 1, в этих случаях важно соблюдение интенсивности снижения в нем уровня води. Правилами эксплуатации определено, что эта величина не должна превышать 10 см в сутки, но нередко в условиях малой водности комиссия принимала другие значения интенсивности сработки (более 10 см). В отдельные особенно маловодные весны паводок прекращался ранее планируемых сроков.
Моделирование экологического паводка в маловодную весну позволило бы обосновано принять решение об объеме сброса, его максимальных ординатах, интенсивности сработки, а также корректировки принятых решений.
Нередко в период экологического паводка происходит природное увеличение водности Днестра. Такие случаи также можно было бы рассчитывать по модели.
Моделирование пропуска через водохранилища паводков расчетных обеспеченностей (1, 2, 5, 10, 25, 50, 75, 95 %). Это позволило бы обосновать режим работы водохранилищ в условиях пропуска очень высоких паводков, в условиях очень низкой водности, обосновать противопаводковые мероприятий и ограничения для разных пользователей, в частности в условиях предполагаемого изменения климата. Расчетные гидрографы есть в Правилах эксплуатации, но их, очевидно, может предоставить Украинский гидрометеорологический институт.