WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Поставленная задача усложняется тем, что при моделировании попускового режима необходимо иметь: модель притока речных вод в водохранилище Асуанского гидроузла; модель оценки дополнительных потерь на испарение, фильтрацию и шлюзование; модель трансформации наносов в верхнем бьефе; батиграфические и объемные зависимости водохранилища.

Вероятностная природа основного ресурса — речного стока придает функционированию ВХК стохастический характер. Учет стохастического характера водных ресурсов при их распределении принципиально может быть осуществлен двумя разными подходами. Первый подход основан на использовании календарных последовательностей стока (наблюденных или смоделированных). Для каждого наблюденного (смоделированного) стокового ряда решается задача оптимального распределения водных ресурсов для различных вариантов структуры ВХК. После этого осуществляется статистическая обработка результатов, и определяются обобщенные характеристики, при помощи которых устанавливается вероятностная картина водообеспеченности применительно к той или иной структуре ВХК.

Второй подход основывается на использовании метода композиции кривых обеспеченности полезной отдачи водохранилищ, их наполнения, холостых сбросов и других характеристик.

Вторая глава посвящена анализу и оценку межгодовой изменчивости притока речных вод в водохранилище Асуанского гидроузла, оценку испарения с водной поверхности и сток наносов и качества воды р. Нил.

В бассейне Нила, как и в бассейнах всех рек аридной зоны Земли, выделяются зоны формирования и потерь стока. Зона формирования его стока охватывает территорию бассейнов Белого и Голубого Нила, а зона потерь - от впадения р. Атбары до моря. В зоне формирования стока водный режим Нила обусловливается выпадающими здесь обильными дождями. В экваториальной части бассейна Белого Нила наблюдаются два максимума осадков - весенний (март-июнь) и осенний (сентябрь-ноябрь), что, обусловливает повышенную водность реки, как летом, так и зимой. Годовой сток Белого Нила в среднем составляет 15 км3/год. В Судане и бассейнах Голубого Нила и Атбары дожди идут летом (июнь-сентябрь). В Судане Белый Нил, сильно разливаясь летом вследствие муссонных дождей в пределах области Сэдд, теряет здесь 2/3 своих вод на испарение с водной поверхности, транспирацию водной растительности и аккумуляцию воды в понижениях рельефа. В питании Нила главную роль играет Голубой Нил, приносящий летом до 70% воды и обеспечивающий подъем воды в Ниле. Для периода условно-естественного режима (до сооружения высотной Асуанской плотины) среднемноголетний объем годового стока р. Нил у г. Асуан составлял 82,8 км3/год с колебаниями от 34,8 км3/год (1913 г.) до 142,0 км3/год (1878 г.). Межгосударственным соглашением 1959 г. объем стока 84 км3/год был разделен для использования в следующем соотношении: Египту – 55,5 км3/год, Судану – 18,5 км3/год и 10 км3/год оставались на потери на испарение и фильтрацию. В зоне потерь стока на участке от г. Асуан до вершины дельты на водозабор, испарение и фильтрацию расходовалось 10 – 20 км3/год и, таким образом, в дельту Нила поступало в среднем 64-74 км3/год.

На рис.1. приведен график колебаний годовых объемов притока в водохранилище Асуанского гидроузла за рассматриваемый период. Как видно, колебания годового стока характеризуются последовательным чередованием лет (или групп лет) различной водности. В то же время видно, что, начиная с 1968/69 гг., наблюдается явное снижение годовых объемов стока в сравнении с предшествующим периодом. Более наглядно характер динамики годового стока р. Нил проявляется при рассмотрении его разностной интегральной кривой (рис.2.). При этом выделяются два макропериода в динамике годового стока:

1) 1871/72 - 1968/69 гг. (n=98 лет) - период повышенного стока;

2) 1969/70 - 2004/05 гг. (n=36 лет) - период пониженного стока.

Кроме того, первый из выделенных периодов подразделяется на два подпериода с 1871/72 по 1898/99 гг. (n=28 лет) и с 1899/00 по 1968/69 гг. (n=70 лет), различающихся средней величиной годового стока.

Рис.1.Многолетние колебания годового стока р. Нил у г. Асуан

за 1871/1872 - 2004/2005 гг.

(1) Условно - естественный сток (2) Зарегулированный сток

Рис.2. Разностная интегральная кривая годового стока р. Нил

за 1871/1872 - 2004/2005 гг.

В таблице 1. приведены выборочные оценки основных статистических параметров исходного временного ряда годовых объемов стока р. Нил и выделенных характерных периодов в его динамике. При рассмотрении данных этой таблицы, прежде всего, обращает на себя внимание отличие оценок параметров последнего из выделенных характерных периодов в сравнении с параметрами исходного ряда. Так, средний сток за период 1969/70 – 2004/05 гг. меньше среднемноголетнего стока на 22,7 км3 /год (27%), а его дисперсия составляет всего лишь 38% от дисперсии всего ряда. Бросается в глаза также резкое отличие коэффициентов автокорреляции годового стока – 0,13 и 0,51.

Таблица 1.

Выборочные оценки основных статистических параметров годового притока

р. Нил в водохранилище Асуанского гидроузла, км3/год

п/п

Период

Число

лет

(n)

Статистические параметры

Среднее

(Wср)

Среднее ква-

дратическое отклонение

(w)

Коэффициент вариации

(Cv)

Коэффициент

автокорре-

ляции

R(1)

Размах колебаний

A=Wmax-Wmin

1

1871/72–2004/05гг.

134

82,8

21,1

0,26

0,508

107,6

2

1871/72–1898/99гг.

28

102,4

17,1

0,17

-0,070

74,7

3

1899/1900–1968/69гг.

70

86,6

14,7

0,17

0,097

86,8

4

1969/70–2004/05гг.

36

60,1

13,2

0,22

0,129

54,6

Анализ динамики годового притока к нижнему течению р. Нил (нижний бьеф высотной Асуанской плотины), суммарных затрат стока на участке высотной Асуанской плотины - г. Каир и притока воды к вершине дельты за период 1969/70 - 2004/05 гг. позволил получить следующие уравнения

[WЗАТ ] = 0,465 WНТ + 2,2 км3/год (1)

[WВД ] = 0,481 WНТ + 0,9 км3/год (2)

Существенна также и взаимосвязь составляющих годового водного баланса смежных лет [R(1)= 0,634-0,644]. Для рассматриваемого периода характерно также наличие положительного линейного тренда в динамике составляющих водного баланса, аппроксимируемого следующими уравнениями:

[WНТ] = 0,125t+54,7 км3/год (3)

[WЗАТ] = 0,099t+26,8 км3/год (4)

[WВД] = 0,023t+28,0 км3/год (5)

где t- временной индекс, изменяющийся от 1 до 40; Wнт- приток к нижнему течению; Wзат- суммарные затраты стока; Wвд- приток к вершине дельты. Коэффициенты корреляции составляют соответственно 0,38, 0,52 и 0,13. Наличие тренда обусловлено некоторым увеличением годового притока в конце рассматриваемого периода. Сохранится ли он в дальнейшем, будет зависеть как от режима попусков в нижний бьеф ВАП, так и от роста безвозвратных затрат стока в нижнем течении и дельте Нила.

Одним из самых значимых видов потерь воды из водохранилища является испарение с его водной поверхности. Особенно велики потери на испарение в условиях жаркого, сухого климата. Именно в таких условиях находится рассматриваемое в работе водохранилище Асуанского гидроузла. Площадь водного зеркала водохранилища составляет порядка 6500 км2. Длина водохранилища 500 км, средняя ширина 12 км. Поэтому неудивительно, что при проектировании этого водохранилища высказывались серьезные опасения, что из-за больших потерь на испарение и фильтрацию водохранилище трудно будет наполнить. Значительные объемы потерь воды на фильтрацию, имевшие место в первые годы наполнения водохранилища, практически прекратились. Поэтому в настоящее время основным источником потерь является испарение с его водной поверхности.

Величины температуры поверхности воды и воздуха, упругости водяного пара и скорости ветра над водоемом на высоте 200см принимались средними за месяц и усреднялись для всех точек наблюдений над водоемом. На предварительном этапе исследований был осуществлен анализ исходной информации за рассматриваемый расчетный период (1997-2003гг.), проведена оценка изменения метеоэлементов в пределах акватории водохранилища (рис. 3).

Как видно из рисунка, значения температуры поверхности воды, воздуха на высоте 200см над водной поверхностью и упругости водяного пара также на высоте 200см над водной поверхностью, достаточно близки между собой в среднем за рассматриваемый период (1997 - 2003гг.). Однако в отдельные годы рассматриваемого периода на северной и южной частях акватории водохранилища наблюдаются довольно существенные различия в величинах метеоэлементов. Связь между метеоэлементами в северной и южной частях акватории достаточно тесная. Коэффициенты корреляции между температурой водной поверхности в северной и южной частях составляют 0,91, а между температурой воздуха над водной поверхностью на высоте 200 см – 0,96. Также довольно тесная связь наблюдается между значениями упругости водяного пара на высоте 200 см над водной поверхностью, коэффициент корреляции равен 0,72. Наименьшая теснота связи характерна для скорости ветра, коэффициент корреляции равен 0,54. При этом измеренные на испарительных плавучих установках значения испарения в северной и южной частях акватории очень близки между собой, они практически одинаковы, за исключением случайного выброса нескольких точек.

В данной работе определение испарения с водной поверхности водохранилища Асуанского гидроузла при наличии данных наблюдений выполнены на основе уравнения (6). Учитывая, что уравнение (6) получено для условий России, нами также использованы несколько его модификаций, различающихся коэффициентами при переменных (7-10).

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

где e0 - среднее значение максимальной упругости водяного пара, вычисленное по температуре поверхности воды в водоеме, мб; e200 - среднее значение упругости водяного пара над водоемом на высоте 200см, мб; u200 - среднее значение скорости ветра над водоемом на высоте 200см, м/с; i - число суток в расчетном интервале времени (месяц).

Рис.3. Изменение метеорологических характеристик для северной и южной частей акватории водохранилища Асуанского гидроузла за 1997-2003 гг.

Испарение с водной поверхности было рассчитано в месячном разрезе за период 1997-2003 гг., используя уравнения (6-10). Сопоставление рассчитанных величин испарения с измеренными на плавучей установке, показало достаточно хорошее соответствие для северной части акватории водохранилища Асуанского гидроузла. Коэффициент корреляции измеренных и рассчитанных значения испарения составляет 0,8. Менее тесная связь наблюдается для южной части акватории, коэффициент корреляции равен 0,52. Однако, следуя логике формирования испарения с водной поверхности, следует признать достоверность расчетных значений испарения в южной части акватории.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»