WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

При расчете испарения по уравнению (7) его величины отличаются для северной и южных частей акватории, хотя они достаточно тесно связаны между собой (коэффициент корреляции равен 0,74). Значения испарения с водной поверхности водохранилища Асуанского гидроузла очень велики. Их годовые значения изменяются от 2400 мм до 4000 мм (рис.4), составляя в среднем за рассматриваемый период для северной части акватории 2579 мм, а для южной – 3229 мм. Увеличенные значения испарения в южной части акватории в 2001г. по сравнению с северной можно объяснить чрезвычайно высокими значениями температуры воды в жаркие месяцы, обусловившими повышенные градиенты упругости водяного пара, а соответственно и увеличенные значения испарения. К сожалению, в 2001г. отсутствовали данные измерений испарения на промежуточных плавучих установках. При этом следует отметить, что данные измерений на промежуточных плавучих установках носят фрагментарный характер и, на наш взгляд, не отличаются высокой достоверностью. В заключение отметим, что полученные результаты были использованы для предварительной оценки испарения с водной поверхности в пределах Асуанского водохозяйственного комплекса (глава 4).

Рис.4. Изменение испарения с водной поверхности для северной и южной частей акватории водохранилища Асуанского гидроузла.

Однако они требуют уточнения с привлечением данных метеорологических наблюдений по береговым метеостанциям и на водохранилище за более продолжительный период, а также дополнительной информации о состоянии самого объекта, включая состояние мелководной зоны.

Создание высотной Асуанской плотины (ВАП) привело к двум главным последствиям. Первое состоит в снижении максимальных расходов с 10000 до 2500 м3/с в период паводков, а второе заключается в том, что сток наносов р. Нил почти полностью аккумулируется в чаше водохранилища Асуанского гидроузла.

Средний годовой сток наносов до зарегулирования р. Нил водохранилищем Асуанского гидроузла составлял в створе водохранилища около 60 млн. м3 при средней мутности 1900-2000 г/м3. Мутность воды у г. Каира (вершина дельты) вследствие осаждения наносов в пойме снижалась до 600-700 г/м3. В настоящее время до 90% наносов осаждается в водохранилище, преимущественно в его хвостовой части, со скоростью около 110 млн. м3/год. Ниже плотины наносы практически отсутствуют. При таком ежегодном объеме отложения наносов можно полагать, что за период его 40-летней эксплуатации в нем отложилось около 4,5 км3 наносов, что составляет около 14% мертвого объема водохранилища (Vмо= 31 км3).

Анализ динамику отложения наносов (съемок 1964, 1977, 2000 и 2004гг.) показывает, что фронт заиления за 40 - летней период эксплуатации водохранилища Асуанского гидроузла продвинулся на 200 км, а отметки дна в хвостовой части водохранилища существенно увеличились. Зарегулирование стока р. Нил, кроме того, повлияло на характер русловых процессов в нижнем течении и дельте реки. На всем расстоянии от Асуана до моря падение отметок дна составляет около 80 м на 950 км или 0,08 м/км. В связи с этим без значительных наводнений, имевших место до создания ВАП, река имеет мало энергии для транспорта наносов или размыва берегов.

Развитие регулярного орошения и переход к масштабному использованию минеральных удобрений, а также рост промышленного производства обусловили повсеместную тенденцию к ухудшению качества вод р. Нил в пределах Египта. На протяжении от Асуана до Средиземного моря в настоящее время имеется около 88 точек сброса возвратных вод орошения и промышленно-коммунальных сточных вод. Для оценки влияния этих сбросов на качество воды р. Нил в настоящее время в Египте используется «Индекс качества речных вод» (WQI), представляющий собой отношение i-го показателя качества воды, наблюдаемого в той или иной точке по длине реки, к стандарту его содержания в воде. На всем протяжении нижнего течения р. Нил индекс качества изменяется от 5% у г. Луксор до 90-108% на участке от Наг-Хамади до Сухаг. В целом же приблизительно 90% участков имеют индекс ниже 50%, что свидетельствует о относительно высоком качестве воды р. Нил. В целом же можно констатировать, что в настоящее время качество вод р. Нил в нижнем бьефе водохранилища Асуанского гидроузла близко к нормативному. Тем не менее, дальнейший рост населения страны и промышленного производства, несомненно приведут к ухудшению качества речных вод, что потребует, либо очистку сбросных и стока возвратных вод до надлежащей качеству, либо дополнительного количества воды из водохранилища Асуанского гидроузла в виде специального санитарного попуска, позволяющего снизить риск загрязнения речных вод. Кроме того, следует иметь в виду, что при увеличении водозабора в дельте реки на фоне повышения уровня Средиземного моря минерализация речных вод здесь может увеличиться до 500-800 мг/л, что потребует соответствующих мероприятий по ее снижению, в том числе и за счет увеличения объемов попусков из водохранилища Асуанского гидроузла.

Третья глава посвящена построению имитационной модели Асуанского ВХК для моделирования режимов попусков из него с учетом интересов природных комплексов нижнего течения и дельты р. Нил. Задача функционирования ВХК водохранилища Асуанского гидроузла сформулирована следующий образом. Рассмотрим водохозяйственный комплекс водохранилища Асуанского гидроузла, состоящий из высотной Асуанской плотины с гидроэлектростанцией мощностью 3,1 млн.кВТ и среднегодовой выработкой 10 млрд. кВТ.час, низконапорной старой Асуанской плотины, и шести низконапорных гидроузлов (баражей) в нижним течении и дельте реки, осуществляющих подачу воды в магистральные каналы. Участники ВХК удовлетворяют свои требование на воду за счет комплексного попуска из водохранилища в нижний бьеф и водозабора непосредственного из водохранилища на орошение впадины Тошка. Комплексный попуск включает попуски на ирригацию, гидроэнергетику, промышленно-коммунальное водоснабжении, судоходство, санитарный и экологический попуски. Период регулирования [0, Т] разбивается на n равных (или неравных) отрезков с помощью моментов времени таких, что. Выбор зависит от вида регулирования речного стока в пределах одного водохозяйственного года с увязкой его со следующим годом, а продолжительность расчетного интервала полагается равной одному месяцу, декаде или пентаде. Учитывая важность водоснабжения населения, а также малую долю промышленного водоснабжения (не более 5% от общего водопотребления), в рамках данной постановки предусматривается их полное обеспечение и соответственно их требования в модель включаются в виде ограничения. Предполагается также, что все ирригационные и неирригационные потребители, расположенные вдоль реки, формируют загрязненные сбросные и возвратные воды. Сброс этих вод в русло реки прежде всего ухудшает показатели качества речной воды, это в свою очередь сопряжено с ухудшением почвенно-мелиоративных условий и, как следствие этого, со снижением продуктивности орошаемых земель. В связи с этим предполагается, что каждая ирригационная система на выходе имеет накопители (искусственные или естественные), позволяющие в зависимости от ассимилирующей способности реки перераспределять во времени и в пространстве сток возвратных вод и тем самым сохранять нормативы показателей качества речной воды. Основным требованием к накопителям является максимум их опорожнения в конце водохозяйственного года (в зависимости от водности года) при сохранении в некоторых контрольных створах водотока, расположенных ниже по течению, концентрации загрязняющих веществ (ЗВ) в речной воде, не превышающей предельно допустимую. В соответствии с принятыми условиями требуется определить оптимальный режим попусков из водохранилища с учетом сохранения надлежащего качества речной воды на всем протяжении реки до впадения в Средиземное море. Математическая постановка рассматриваемой задачи такова: требуется минимизировать функционал

(11)

(12)

(13)

(14)

при где -вектор наполнения, -вектор попусков из водохранилищ, -оптимальное значения попусков, -вектор притока речных вод, -текущее время, А и В-матрицы системных условий.

Решение задачи управления ВХК водохранилища Асуанского гидроузла в постановке (11)-(14) требует использования прямых методов стохастического программирования. Учитывая неполноту вероятностной характеристики исходной информации, исключительную трудоемкость расчетов (особенно при динамической постановке задачи) для решения поставленной задачи (11)-(14) строится имитационная модель функционирования каскада водохранилищ многоцелевого назначения.

В настоящей работе для решения задачи управления ВХК водохранилища Асуанского гидроузла, в постановке (11) — (14) использована имитационная модель, приведенная в работе Г.В. Воропаева, Г.Х. Исмайылова, В.М. Федорова «Проблемы управления водными ресурсами Арало-Каспийского региона. М.: Наука, 2003». Соответственно ограничение (12) применительно к водохранилищу Асуанского гидроузла описывается следующей системой уравнений:

где t - время, Vi(t) - объем воды в i-ом водохранилище в момент t, Qi (t) = - объем главных и боковых притоков к водохранилищу, включая сток возвратных вод из накопителей в момент t, (t), U(t), r(t) - соответственно водопотребление, попуск из водохранилища, потеря воды на испарение, фильтрацию и ледообразование из водохранилища в момент t, Vi0 - начальный объем водохранилища в момент t0, Нi - глубина водохранилища.

Уравнение кинетики процессов смешения солей в водохранилище в момент времени t может быть описано в следующем виде;

- - mдн,i(t) + i(t)Ci(t) +

+ Ui(t) Ci(t) + iVi(t) Ci(t) = 0, Mi(t0)=Mi0, ,

(16)

где Mi(t)=Ci(t)Vi(t)-масса солей в i-ом водохранилище в момент t, Cij - минерализация притока, Ci - минерализация воды, вытекающей из водохранилища, mдн,i(t) - количество солей, поступающих в момент времени t в водохранилище с подземным стоком через донные отложения, -параметр, учитывающий самоочищение, Mi0 - масса солей в водохранилище в момент .

Динамику воды в накопителе в момент t можем описать следующим дифференциальным балансовым уравнением:

-qic(t)+Uic(t)+ric(t)=0, Vic(t0) = Viс0,

(17)

Vic =Vic(qic, Нiс),

где Vic(t)-объем воды в i-ом накопителе в момент t, qic(t) - объем возвратных вод, поступающих в накопитель в момент t, Uic(t), ric(t) - соответственно попуск и потери воды на испарение и фильтрацию из накопителя в момент t, Нic - глубина воды в накопителя; Vico - начальный объем накопителя в момент t0.

,

(18)

где Cc - концентрация консервативного вещества в сбросных и коллекторно-дренажных водах, - фоновая концентрация того же вещества в речной воде выше выпуска коллекторно-сточных вод.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |






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