Водохозяйственный баланс

Оптимальный режим эксплуатации водохранилища с учетом наиболее полного удовлетворения в воде разносторонних запасов многочисленных водо потребителей и водопользователей и мини­мального нарушения существующего экологического равновесия может быть установлен на основе анализа внутригодовой динамики приходной и расходной частей водохозяйственного баланса. Име­ющиеся данные наблюдений (1976—1998 гг.) позволяют достаточ­но полно представить водохозяйственный баланс водохранилища в разные по водности годы.

В приходную часть баланса входят приток речных вод, при­носимых р. Воронеж, приток с водосборной площади, непос­редственно примыкающей к периметру водохранилища, или бо­ковая приточность и осадки, выпадающие на зеркало водохрани­лища. Расходная часть включает потери воды на испарение с вод­ной поверхности, забор воды на промышленные и коммуналь­ные цели, сброс воды в нижний бьеф гидроузла, расход воды на шлюзование, фильтрацию через тело плотины и ложе водо­хранилища. В уравнение водного баланса входят также аккуму­ляция воды (накопление или Сработка) в его чаше и невязка ба­ланса.

Основной составляющей приходной части баланса является приток речных вод, приносимых р. Воронеж. В зависимости от конкретных гидрометеорологических условий годовой сток за время существования водохранилища изменялся от 1140 млн м3 в 1989 г. до 3620 млн м3 в 1981 г. Средняя многолетняя величина го­дового стока, по данным наблюдений с 1974 по 1996 г., равна 2080 млн м3.

Основной объем притока (70—-75 %) приходится на половодье (март — май), причем в апреле проходит до 75 % весеннего сто­ка, в мае — 15 %, в марте — 10 %. Сток летне-осенней межени низкий, составляет 16—20 % годового стока. Невысоким стоком характеризуется и зимняя межень.

Приточность воды по периметру водохранилища формируется на небольшой площади 506 км2 (2,0 % всей площади водосбора). В 7,4 км от гидроузла в водохранилище впадает малая р. Тавров — ка с площадью водосбора 131 км2 и в 13,4 км — р. Песчанка с такой же площадью бассейна. Сток с остальной территории (244 км2) формируется по склонам и сухим балкам с площадями водосборов менее 20 км2. Приток воды с этой территории на­блюдается в основном в период снеготаяния и колеблется от

12,9 млн м3 (1984 г.) до 91,8 млн м3 (1994 г.) и по своей величине он не превышает 2,4 % от притока речных вод [40, 49].

Средняя многолетняя величина годовых осадков, выпадающих на зеркало водохранилища, равна 45,6 млн м3. В отдельные годы их выпадает от 29,6 млн м3 (1984 г.) до 63,5 м3 (1980 г.). На хо­лодный период приходится 30—35 % от их годовой суммы, на теп­лый — 65—70 %. В приходной части водного баланса годовые осадки, так же как боковая приточность, играют несуществен­ную роль и в среднем не превышают 2,2 % от притока речных вод. Летом, когда приток речных вод резко сокращается, роль осад­ков в водном балансе возрастает и в средний по водности год до­стигает 8—10 % от меженного стока. Для года с минимальными расходами воды в летнюю межень и для маловодного года 95 %-ной обеспеченности роль дождевого питания незначительна

— около 3 %.

Основная роль в расходной части баланса принадлежит сбросу воды через водосливную плотину. На долю этой величины в сред­нем приходится 1990 млн м3, или 92 % от суммарного расхода воды. В многоводный 1981 г. сброс воды достигал 3520 млн м3, в маловодном 1989 г. сокращался до 1050 млн м3. Как и при­ток, сброс воды имеет ярко выраженный годовой ход: он макси­мален в апреле (в 1985 г. наблюдался в мае), минимален в июле

— августе. В зависимости от водности весны в апреле сброс со­ставляет от 20 % (1984 г.) до 75 % (1993 г.) всей расходной части за год. В исключительно маловодные годы, особенно в летний засушливый период, сброс через водосливную плотину резко со­кращается [38].

Второе место в расходной части баланса занимает забор воды из водохранилища. В настоящее время он невелик (93—120 млн м3 в год) и составляет за год 3—8 % от всего расхода. Однако в лет­ний период, особенно в маловодные засушливые годы, в июле

— августе он может доходить до 20—30 % всего расхода. Макси­мум забора воды обычно приходится на июнь — июль.

Испарение с водной поверхности за годы существования во­дохранилища составило в среднем 46,2 млн м3 в год, или 2 % от расходной части баланса, в зимний, осенний и весенний се­зоны — менее 1 %, в летний — 9 %. Наибольшее испарение (55,2 млн м3) зафиксировано в 1995 г., наименьшее (25,7 млн м3)

— в 1976 г. Чаще всего максимум испарения отмечается в июне

— июле, реже — в августе.

Сброс воды в нижний бьеф гидроузла в навигационный пери­од для пропуска судов из одного бьефа в другой невелик (макси­мум 16,1 млн м3 в 1986 г.) и за год не превышает 0,5 % от сум­марного расхода. В отдельные летние месяцы расход воды на шлюзование достигает 2—3 % от суммарного расхода за соответ­ствующий месяц. В последние годы расход воды на шлюзование уменьшился до 3 млн м3 [38].

Потери воды на фильтрацию через тело плотины и в обход ее плеч незначительны — 2,5—5,0 млн м3 в год и в среднем не пре­вышают десятой доли процента от суммарного расхода воды (табл. 25).

Водохозяйственный баланс Воронежского водохранилища в характерные по водности годы, млн м3 Элементы баланса Среднее значение за 1976-1996 гг. Многоводный 1981 г. Маловодный 1989 г. Приход Речной приток 2080 3620 1140 Боковая приточность 48,5 88,0 24,5 Осадку 45,6 54,8 52,6 Итого 2170 3760 1220 Расход Сброс воды 1990 3520 1050 Расход на шлюзование 10,7 9,56 13,1 Потери на фильтрацию 3,57 5,02 3,01 Испарение 46,2 52,1 51,0 Забор воды 99,8 99,4 96,1 Итого 2150 3690 1210 Изменение объема 0 0,64 -0,64 Невязка баланса: Объем 20 70,0 10,6 Проценты 1,9 1,9 0,9

Анализ водохозяйственного баланса за годовой цикл, а также за отдельные месяцы показывает, что при современном уровне водопотребления в средний по водности год сработки уровня воды в водохранилище не может быть даже в самый напряженный в водохозяйственном отношении летний период. При этом гаран­тированный сброс воды за летний сезон составит не менее 100 млн м3. В маловодный год 95%-ной обеспеченности, как и в год с наименьшими расходами воды, сработки уровня также не будет, но сброс воды за лето не превысит 45 млн м3 [40, 49].

Наглядное представление о внутригодовой динамике элемен­тов водного баланса водохранилища в средний по водности год дает рис. 31. Максимум приходной части водного баланса, как и максимум сброса воды через водосливную плотину, представ­ляющий собой основную долю в расходной части, приходится на разгар весны, минимум — на середину лета, после чего приток речных вод и сброс воды несколько увеличиваются.

Рис. 31. Внутригодовая динамика элементов водного баланса водохрани­лища в средний по водности год: 1 — речной приток; 2 — боковая приточ — ность; 3 — сброс воды через водосливную плотину; 4 — осадки на поверх­ность водохранилища; 5 — забор воды на хозяйственные нужды; 6 — испа­рение с водной поверхности; 7 — изменение объема водохранилища; S — расход воды на шлюзование