МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ «ПРАВИЛ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ ВОДОХРАНИЛИЩ» по материалам методических указаний «АССОЦИАЦИИ ГИДРОПРОЕКТ» и действующих методических указаний Ответственные исполнители разработки «правил»: д.т.н., проф. Асарин А.Е., к.т.н. Бестужева К.Н. Зав. кафедрой комплексного использования ФГОУ ВПО МГУприродообустройства Раткович Л.Д.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ Режим регулирования стока и использования водных ресурсов крупных водохранилищ РФ определен несколько десятилетий назад, постоянно уточняется и совершенствуется, является предметом пристального внимания ученых и специалистов в области водохозяйственного и энергетического строительства «Методические указания» регламентируют структуру и содержание документа «Правила использования водных ресурсов водохранилищ» Задают порядок его разработки Определяют состав необходимых исходных данных, включая требования водопользователей к режиму бьефов гидроузла, методику основных расчетов, а также порядок согласования документа. Предназначены для заказчиков и разработчиков документа «Правила использования водных ресурсов» изолированных водохранилищ и каскадов водохранилищ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ «ПРАВИЛ» В соответствии с Водным кодексом Российской Федерации использование и охрана водных ресурсов водохранилищ осуществляется в соответствии с требованиями, согласованными с заинтересованными органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, со специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, государственным органом санитарно- эпидемиологического надзора, государственным органом управления использованием и охраной рыбных ресурсов и другими заинтересованными органами управления правила регламентируют режим наполнения и сработки водохранилищ, порядок пропуска половодий и паводков, размеры попусков в нижний бьеф гидроузла «Правила» подлежат пересмотру по мере накопления опыта эксплуатации, изменения водохозяйственной обстановки, экологических требований к режиму использования стока, но не реже, чем один раз в лет. Как разработка, так и пересмотр «Правил» требуют выполнения значительного объема специальных расчетов. в настоящее время основным документом, регламентирующим принципы и методы управления стоком рек с максимально возможным учетом интересов водопользователей и безопасности подпорных сооружений гидроузла, населения и хозяйства в его нижнем бьефе, в настоящее время являются «Основные правила или Основные положения правил использования водных ресурсов» водохранилищ. Вновь составляемые или пересматриваемые документы именуются «Правила использования водных ресурсов».

История вопроса История разработки и применения «Правил» насчитывает около четырех десятилетий. В конце 1950-х гг. было разработано, а в 1961 г. – утверждено «Положение о порядке использования водных ресурсов водохранилищ РСФСР (Госводхоз РСФСР. РВ-1-61). В нем указывалось, что «руководящим документом по использованию водных ресурсов водохранилищ в нормальных эксплуатационных условиях должны быть «Основные положения правил использования водных ресурсов» конкретного водохранилища. В 1960-е гг. были разработаны «Основные положения правил» десятков водохранилищ, в том числе крупнейших: Волжско-Камского и Ангаро-Енисейского каскадов гидроузлов, Цимлянского гидроузла на р.Дон и других. Из последних документов основным являются методические указания по разработке «Правил использования водных ресурсов водохранилищ»

Экологические и санитарные требования к режиму работы водохранилищ и их учет в «Правилах» Общие положения сохранению безопасных условий проживания населения сохранению наземных экосистем (растительность и животный мир) сохранению водных экосистем (качество воды, гидробионты, ихтиофауна) Водохранилище Нижний бьеф гидроузла

Экологические требования и их учет в «Правилах использования водных ресурсов водохранилищ» Воздействие водохранилищ гидроузлов на окружающую среду в процессе эксплуатации в значительной степени определяется режимом использования водных ресурсов. Необходимость поддержания санитарного состояния воды в реке может противоречить оптимальному использованию водных ресурсов в интересах других компонентов. Например, принятый в проекте режим использования водных ресурсов Камского водохранилища на р. Каме и Куйбышевского водохранилища на р.Волге в межень является оптимальным для гидроэнергетики. В настоящее время он изменен с целью обеспечения постоянных в течение суток санитарных попусков в нижние бьефы гидроузлов, предотвращающих вызываемые ветром противотечения. При отсутствии этих попусков в водозаборные сооружения попадали сточные воды нижележащих населенных мест и промышленных предприятий. В целях предотвращения истощения водных ресурсов и деградации водных экосистем предельно допустимый объем ежегодного безвозвратного изъятия воды из водохранилища (в сумме с потерями воды на дополнительное испарение) не должен превышать (10 – 20) % от среднемноголетнего годового стока реки в створе гидроузла

Экологические и санитарные требования к режиму работы водохранилищ Во избежание негативных явлений, обусловленных зимней сработкой водохранилища, следует ограничить для верхних слоев водохранилища (до 5 м) скорость сработки до 0,3 м/сутки. Более глубокие слои должны срабатываться со скоростью не более 1 м в сутки. Основные экологические требования по нижнему бьефу гидроузла сводятся к обеспечению расходов воды, гарантирующих бесперебойную работу питьевых водозаборов, благоприятные условия для культурно- бытового водопользования населения и сохранность биоценозов. Размеры санитарных попусков регламентируются рядом документов различных ведомств, требования которых не всегда совпадают. Одни документы требуют, чтобы минимальный санитарный попуск был не менее минимального среднесуточного расхода воды в реке при бытовом гидрологическом режиме летней и зимней межени года 95% обеспеченности, другие – чтобы минимальный расход воды зарегулированных рек соответствовал установленному гарантированному расходу воды в нижнем бьефе гидроузла с обеспечением кратности разбавления сточных вод в контрольном створе водопользования до нормативов, установленных для данного водного объекта. Ведомственный документ МПР России «Временные методические рекомендации по установлению минимально допустимых расходов воды в реках для оценки возможных изъятий водных ресурсов», выдвигает аналогичные требования к минимально допустимым расходам воды в реках. Кроме того, указанный документ требует, чтобы для обеспечения промывки и обводнения поймы в весенний период в нижний бьеф гидроузла поступало не менее 20% объема стока половодья года 75-95%

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ В НИЖНЕМ БЬЕФЕ обеспечение условий воспроизводства и сохранения запасов ценных рыб, включая их кормовую базу прибрежные территории (обводнение поймы, сохранение ценных биоценозов и ландшафтов) особо охраняемые территории, требующие сохранения наиболее комфортного водного режима предотвращение занесения либо чрезмерного размыва русла или развития эрозионных процессов по берегам

«Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия» Водный кодекс РФ предписывает необходимость установления для водных объектов допустимого объема безвозвратного изъятия поверхностного стока (10-20) % от среднемноголетнего превышение объема безвозвратного изъятия до двух раз по сравнению с указанными значениями расценивается как чрезвычайная экологическая ситуация превышение объема безвозвратного водопотребления более двух раз рассматривается как экологическое бедствие Для водохранилищ, которые в установленном порядке отнесены к водным объектам преимущественного использования для сохранения, воспроизводства и добычи рыбных ресурсов, правила использования водных ресурсов устанавливаются исходя из приоритетного соблюдения требований рыбного хозяйства

Вопросы использования водохранилищ для противопаводковой защиты Проблема определения противопаводковой роли проектируемых и существующих водохранилищ РФ и необходимость ее специального рассмотрения при разработке или пересмотре «Правил» связана : с ущербами от наводнений отклонением от проектного режима отдельных гидроузлов и их каскадов В нижних бьефах ряда крупных гидроузлов проводилось интенсивное освоение и застройка пойменных земель, которые в естественных условиях затоплялись каждые 3-5 лет. Для предотвращения затопления этих территорий в относительно невысокие половодья приходится резко снижать сбросные расходы воды путем форсировки уровня водохранилищ сверх НПУ, что согласно проектам гидроузлов 1-го и 2-го классов и правилам использования водных ресурсов их водохранилищ допускается лишь в экстремальные половодья (повторяемостью один раз в 1000 и лет).

ЗОНЫ ВРЕМЕННОГО ЗАТОПЛЕНИЯ Условия затопления регламентированы. При наличии ценных земель продолжительность затопления Т

Учет в «Правилах» требований участников ВХК Водоснабжение Тепловая и атомная энергетика Рыбное хозяйство Гидроэнергетика Водный транспорт и лесосплав Сельское хозяйство Рекреация

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО РУСЛУ И ДОЛИНЕ РЕКИ схематический план реки и береговой полосы на участке ожидаемого воздействия гидроузла на водный режим; продольный профиль реки на том же участке с отметками дна и водной поверхности; перечень водозаборов с указанием расстояния до створа плотины, допустимыми максимальным и минимальным уровнями воды; система кривых связи расходов и уровней воды с указанием отметок выхода воды на пойму; поперечные профили русла и поймы реки в опорных створах; характеристика застройки и хозяйственного использования прибрежной полосы, последствий их затопления.

ПРАВОВЫЕ И НОРМАТИВНЫЕ АКТЫ, КОТОРЫЕ НЕОБХОДИМО УЧИТЫВАТЬ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ВХР, ВЭР И ГР Водный кодекс Российской Федерации Федеральный закон «О безопасности гидротехнических сооружений» Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от г Федеральный закон «Об особо охраняемых природных территориях» Постановление Правительства Российской Федерации «О порядке эксплуатации водохранилищ» Постановление Правительства Российской Федерации «Об утверждении Положения об осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов» Постановление Правительства Российской Федерации «Об утверждении Положения о ведении государственного мониторинга водных объектов» СНиП «Инженерная защита территорий от затопления и подтопления» Другие СНиП, СанПиН

Гидротехнические сооружения В «Правилах» должны быть приведены общие сведения о гидроузле (компоновка, состав и параметры подпорных сооружений и т.п.) и характеристика фактической пропускной способности всех водопропускных сооружений гидроузла (в графическом виде и в виде интерполяционных таблиц) Водосбросной фронт индивидуален для каждого г/у и представлен : поверхностными и донными водосбросами; шлюзами; рыбопропускными сооружениями

К ВОПРОСУ ПРАВИЛ УПРАВЛЕНИЯ Главная функция гидроузла с ГЭС - это использование притока воды, обеспечивающее получение максимальной энергоотдачи при заданной надежности электроснабжения потребителей. Главная функция комплексного гидроузла - это использование водного ресурса водохранилища вместе с притоком, обеспечивающее получение максимальной водоотдачи с учетом установленной системы приоритетов и критериев покрытия требований к воде всех участников ВХК, включая санитарно-экологическую составляющую. Важнейшим требованием к функционированию каждого гидроузла является обеспечение его безопасности и безопасности населения и хозяйства в верхнем и нижнем бьефах. Диспетчерские графики и правила определяют основное содержание Правил использования водных ресурсов водохранилищ гидроузлов электростанций. Основными элементами диспетчерских графиков являются отметки уровней воды в водохранилище у плотины в конце межени и половодья. Диспетчерский график должен быть построен таким образом, чтобы обеспечить: нормативную надежность гарантированной энерго и водоотдачи; максимально возможную среднюю многолетнюю выработку электроэнергии ГЭС; постепенное уменьшение энерго и водоотдачи по мере сокращения запаса воды в водохранилище для предотвращения глубоких перебоев в крайне маловодных условиях.

СМЫСЛ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДП Диспетчерские правила регулирования стока позволяют в условиях неопределенности исходной гидрологической информации, т.е. при недостаточной заблаговременности и точности долгосрочных гидрологических прогнозов, осуществлять оптимальное управление функционированием каскадов и их объединений в энергосистемах

Порядок использования диспетчерских графиков: на поле диспетчерского графика наносится Zв.б.i(нач.) и определяется зона, в которой будет работать гидроузел в этот интервал времени; назначаются средние за интервал Qн.б.i (и/или отбор из верхнего бьефа) или Ni ГЭС в соответствии с диспетчерской зоной, в которой окажется вышеуказанная отметка воды в водохранилище (у плотины); определяется Zв.б.i(конечн.); проверяется, в какой зоне диспетчерского графика оказывается вычисленная Zв.б.i(конечн.): если зона графика по сравнению с первоначальной не изменяется, то расчет для данного интервала заканчивается, если изменяется, то уточняется первоначальное значение Qн.б.i (и/или отбор из верхнего бьефа) или Ni ГЭС; повторяется расчет для Qн.б.i (и/или отбора из верхнего бьефа) или Ni ГЭС, соответствующих зоне, куда попадает Zв.б.i(конечн.); если и при этом конечная отметка воды в водохранилище вновь попадает в первоначальную зону графика, то Zв.б.i(конечн.) в данном интервале назначается равным отметке на границе зон и вычисляется промежуточное значение средних за расчетный интервал Qн.б.i (и/или отбор из верхнего бьефа) или Ni ГЭС.

Специальные гидравлические расчеты Необходимость расчетов обусловлена необходимостью уточнения, по сравнению с проектными данными, гидравлических характеристик русла реки в верхнем и нижнем бьефах (поперечных сечений, уклонов дна, коэффициентов шероховатости); изменением требований к предельным уровням воды во всей зоне водохранилища и диапазону колебаний уровней воды в нижнем бьефе гидроузла расчеты пропуска высоких половодий через гидроузел или каскад гидроузлов, кривых свободной поверхности (кривых подпора) водохранилищ и уровней воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузла при суточном и недельном регулировании мощности ГЭС, при котором имеет место неустановившееся движение воды.

СТРУКТУРА ДОКУМЕНТА Общая часть Порядок переработки Экстремальные и непредвиденные обстоятельства Гидротехнические сооружения, естественные водные ресурсы, требования водопользователей, нормативные уровни и расходы воды Управление водным режимом Гидрометеорологическое обеспечение Порядок согласования и утверждения «Правил использования водных ресурсов» водохранилища

ПОРЯДОК СОГЛАСОВАНИЯ «ПРАВИЛ» 1.Проектные, научно-исследовательские, эксплуатирующие или какие-либо другие организации (разработчики) составляют проект первой редакции «Правил использования водных ресурсов» водохранилищ и Пояснительной записки к нему. 2. Проект первой редакции Правил и Пояснительной записки передаются: Заказчику, финансирующему работу в Росводресурсы МПР России администрации субъектов федерации 3. Обобщение данных и экспертиза в РОСВОДРЕСУРСАХ