Регулирование стока в бассейне реки Кубань
На степень современного использования водных ресурсов в бассейне реки Кубань большое влияние оказывает сложившаяся техническая схема регулирования и перераспределения стока.
Использование стока Верхней Кубани (в Республике Карачаево-Черкессия, Ставропольском крае и в части Ростовской области) осуществляется с помощью сложной водохозяйственной системы с водозаборами в створе Усть-Джегутинской плотины и Невинномысского гидроузла.
Система Большого Ставропольского канала (БСК), введенная в эксплуатацию с 1968 года, предназначена для орошения земель площадью 210 тыс. га, обводнения 2600 тыс. га, организации промышленного и питьевого водоснабжения городов и населенных пунктов 18-ти районов в правобережной части Ставропольского края. Кроме того, сооружения системы обеспечивают сезонное перерегулирование стока реки Кубань, работу каскада ГЭС (на головном участке) и крупной Невинномысской тепловой электростанции.
Головной гидроузел БСК расположен на реке Кубань у г. Усть-Джегута, пропускная способность водозаборного шлюза составляет 180 м3/с.
Канал перебрасывает сток реки Кубань в безводные районы Восточного Предкавказья на северные и северо-восточные склоны Ставропольской возвышенности и северные склоны Манычской впадины, на земли, удаленные от Кубани на сотни километров.
Общая длина магистрального канала превышает 400 км, суммарная длина распределительных каналов - 1700 км.
Канал строится с 1957 г. По состоянию на 1.01.2004 г. закончено строительство магистрального канала 1-3 очередей общей протяженностью 262 км, введены в эксплуатацию орошаемые земли площадью 100 тыс. га (48 % проектных), построены и развиваются водопроводы городов Кавминвод, построены и работают четыре ГЭС и тепловая станция.
Невинномысский канал построен в 1948 г. Узел головного водозабора на реке Кубань состоит из низконапорной щитовой плотины.
Класс капитальности сооружения - 1. Невинномысский канал рассчитан на пропуск максимального расхода - 2200 м /с. Подача воды в канал осуществляется с правого крыла шлюза-регулятора. Нормальная пропускная способность шлюза и канала на всем протяжении достигает 75 м3/с.
Питание канала водами НГРЭС осуществляется через сбросные каналы № 1 на ПК4+55 и № 2 на ПК 16+00 пропускной способностью, соответственно, 20,0 и 37,0 м /с. Кроме того, воды НГРЭС могут отводиться непосредственно в реку Кубань перед головным шлюзом канала по зимнему сбросу № 3 расходом до 27,5 м /с.
Зимний сброс предназначен для теплообогрева затворов шлюза и борьбы с заторами шуги в верхнем бьефе плотины.
Невинномысский канал является трактом магистрального питания Кубань-Егорлыкских оросительно-обводнительных систем и осуществляет самотечную переброску стока реки Кубань на северовосточные склоны Ставропольской возвышенности в засушливые бассейны маловодных рек Большой Егорлык, Западный Маныч. Зона командования тракта охватывает районы Ставропольского края (основной водопользователь), частично Ростовской области и республики Калмыкия.
Водные ресурсы тракта используют для водоснабжения городов (Ставрополь, Светлоград и др.), большого числа сельских населенных пунктов, обеспечивают обводнение территории 1,8 млн га, прудовое рыбоводство и санитарное состояние реки Большой Егорлык.
Сток тракта обеспечивает работу каскада четырех гидроэлектростанций установленной мощностью 60,6 тыс. кВт и техническое водоснабжение Ставропольской тепловой станции (СГРЭС) проектной мощностью 2400 тыс. кВт.
Излишки водных ресурсов тракта в настоящее время используют для опреснения и пополнения водных ресурсов каскада трех хозяйственных водохранилищ на реке Западный Маныч Ростовской области (Пролетарское, Веселовское, Усть-Манычское). В число плановых потребителей бассейна Верхней Кубани Манычские водохранилища не входят.
В пределах Краснодарского края внутрибассейновое перераспределение стока. Константиновский, Лабинский каналы в бассейне рек Лаба и Новокубанская с водозабором из реки Кубань подают воду на орошение земель нескольких районов в силу трудности и дороговизны устройства водозаборов на горных реках. Деривационный канал Белореченской ГЭС осуществляет переброску стока реки Белая в реку Птттиттт исключительно для нужд энергетики.
Супс-Шебшский канал отводит избыток паводочных вод реки Супс в Шапсугское водохранилище, предотвращая переполнение Октябрьского водохранилища и подтопления аула Тахтамукай. Паводковые воды Крюковского водохранилища с помощью Крюковского соединительного канала отводятся в Варнавинское водохранилище, а затем излишки Варнавинским сбросным каналом отводятся в реку Кубань.
На степень использования водных ресурсов в бассейне реки Кубань большое влияние оказывают внутрибассейновое перераспределение стока действующими каналами и сезонное перерегулирование водных ресурсов в существующих водохранилищах.
Гарантия водообеспеченности потребителей достигается на базе регулирования стока в двух построенных водохранилищах: Кубанском при головном участке БСК и Сенгилеевском при концевом участке Невинномысского канала, соответственно.
Методика водохозяйственных расчетов и исходные расчетные положения
При решении вопросов, связанных с использованием водных ресурсов бассейна реки Кубань на протяжении 30 лет, регламентирующим документом является "Схема комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна реки Кубани", составленная в 1972 г. институтом "Южгипроводхоз".
Распределение поверхностного стока реки Кубань и Закубанских рек в среднемаловодный год 75 %-й обеспеченности между административными районами и водопользователями рекомендовано постановлением № 21 ГЭК Госплана СССР от 13 ноября 1974 г. "Об экспертизе "Схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна р. Кубани". Постановление № 21 гласит:
Рекомендовать следующее распределение поверхностного стока реки Кубань и Закубанских рек в среднемаловодный год 75 %-й обеспеченности в объеме 12,5 км по административным районам и водопользователям по безвозвратному водопотреблению:
- Ставропольскому краю, Ростовской области и Калмыцкой АССР весь сток в створе Невинномысского гидроузла за вычетом санитарного попуска в нижний бьеф этого гидроузла - 3,6 м ;
- санитарный попуск в нижний бьеф Невинномысского гидроузла
- 0,5 км3;
- сток в пределах Краснодарского края - 8,9 км ; в том числе:
- на ирригацию, сельскохозяйственное промышленное водоснабжение - 4,6 км ;
- на нерестовые попуски ниже Краснодарского водохранилища -3,0 км3;
- санитарные попуски по Кубани ниже Краснодарского водохранилища - 0,45 км ;
- лиманное и прудовое рыбоводство, рыбзаводы - 1,2 км ; в том числе:
- за счет возвратных вод - 0,35 км .
С 1995 г. нормативным документом о совместном рациональном использовании, воспроизводстве, охране водных ресурсов и восстановлении водных объектов, а также координации водохозяйственной деятельности в бассейне реки Кубань являлось Соглашение республик Адыгея, Карачаево-Черкессия, Краснодарского и Ставропольского краев "О совместном использовании и охране водных ресурсов бассейна реки Кубань", разработанное ОАО
"Кубаньводпроект" по заданию КБВУ во исполнение постановления Правительства Российской Федерации от 12.08.94 г. № 951.
Использование водных ресурсов в бассейне производится в соответствии с существующим водохозяйственным комплексом по регулированию стока и согласно действующим нормативным документам.
В основу расчетов водохозяйственных балансов бассейна реки Кубань положены ряды восстановленного стока реки Кубань и ее основных притоков I порядка за период 1926-2002 гг. Расчетные гидрологические характеристики определены согласно СП 33-101-2003.
Расчеты на современном уровне соответствуют уровню развития водохозяйственной обстановки в бассейне реки Кубань на 31.12.2002 г., на перспективу - уровню планируемого развития водохозяйственной обстановки в бассейне реки Кубань на 2015 г.
В основу расчетов водохозяйственных балансов заложена структура водохозяйственной системы реки (строение речной сети, водохранилища, водозаборы и прочие сооружения). В состав водохозяйственного комплекса включены: водоснабжение всех видов, сельское хозяйство, ирригационные системы, рыбное хозяйство, гидроэнергетика, водный транспорт, охрана природы.
При выполнении водохозяйственных расчетов на современном уровне и на перспективу предусмотрено удовлетворение водой потребителей с нормативной обеспеченностью:
- питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение, в том числе важнейших воспроизводственных рыбных объектов - 95 %;
- санитарный попуск - 95 %;
- орошение рисовых и нерисовых оросительных систем - 75 %;
- рыбонерестовые попуски и лиманные рыбные хозяйства - 75 %.
На современном уровне и в расчетной перспективе расчеты
располагаемых водных ресурсов в граничных створах выполнены при величинах санитарных расходов:
- в н/б Усть-Джегутинского ГУ (БСК) - 5,0 м /с;
- в н/б Невинномысского ГУ, подача в Краснодарский край - 17,0
м3/с;
- в н/б Краснодарского водохранилища - 80 м /с.
Результаты водохозяйственных расчетов на современном уровне
На условия регулирования стока реки Кубань большое влияние оказывают ее зарегулированность и степень использования ее водных ресурсов. В зоне Верхней Кубани два главных элемента комплекса водохозяйственных объектов Большого Ставропольского канала: Большой Ставропольский и нижележащий Невинномысский каналы связаны общностью питания и регулирования стока, а также возможностью взаимного перераспределения стока. Система БСК забирает воду для орошения земель площадью 210 тыс. га, обводнения 2600 тыс. га, организации промышленного и питьевого водоснабжения городов и населенных пунктов 18-ти районов в правобережной части Ставропольского края, в части Ростовской области и Республики Калмыкия. Кроме того, сооружения системы обеспечивают сезонное перерегулирование стока реки Кубань, работу каскада ГЭС и крупной Невинномысской тепловой электростанции.
В связи с отсутствием русловых регулирующих водохранилищ в зоне Верхней Кубани величина водоотбора определяется наличием стока в рассматриваемый период в створе Усть-Джегутинской плотины и Невинномысского гидроузла и возможностью забрать его имеющимися сооружениями. Водохозяйственные балансы Верхней Кубани составлены ОАО "Севкавгипроводхоз" для характерных по водности лет 50, 75 и 95 %-й обеспеченности. При их составлении водохозяйственные расчеты зон влияния Большого Ставропольского и Невинномысского каналов выделены как самостоятельные расчетные участки с учетом их собственных технических схем подачи, сброса и распределения воды.
В водохозяйственных балансах в этих створах приводятся величины, отражающие действия только относительно ствола реки Кубань: приток, забор, сброс, величины безвозвратного
водопотребления в БСК и НК в месячных расчетных объемах и расходах.
Из анализа современных водохозяйственных балансов в зоне Верхней Кубани в годы 50, 75 и 95 %-й обеспеченности следует, что:
- забор в БСК составляет 2014 млн м в год, безвозвратное водопотребление из них - 1715 млн м ;- забор в Невинномысский канал составляет 980 млн м в год, безвозвратно - 844 млн м .
Эти объемы обоснованы в "Основных положениях Правил использования водных ресурсов Невинномысского канала, Сенгилеевского, Егорлыкского и Ново-Троицкого водохранилищ", утвержденных Минводхозом РСФСР 31 октября 1974 г., и лимиты согласованы с Кубанским Бассейновым водным управлением.
Основные показатели водохозяйственного баланса в годы расчетной обеспеченности приведены в таблицах 1, 2, 3.
За критерий достаточной обеспеченности водопотребителей и водопользователей в зоне Верхней Кубани принят бездефицитный водохозяйственный баланс в год 75 %-й обеспеченности по стоку. Согласно материалам таблиц 1-3, суммарный безвозвратный отбор воды из Кубани практически одинаков в годы различной обеспеченности. Водохозяйственный баланс в год 95 %-й обеспеченности сводится без дефицита для всех расчетных интервалов времени, т.е. урезок водопотребителей в зоне Верхней Кубани не производится; дополнительных водохозяйственных мероприятий на современном уровне не требуется.
Кроме того, в балансах учтен сброс в реку Егорлык, являющийся излишком водных ресурсов тракта Кубань - Егорлыкская осушительнооросительная система (КЕООС) и зависящий от водности года. Однако он не является плановым водопотребителем.
Объемы сброса Кубанской воды в реку Егорлык составляют:
Величины подачи в Краснодарский край, остаточный сток, притекающий в
Краснодарский край, в зависимости от водности года на современном
уровне составляют:
В таблице 4 приведены данные об использовании водных ресурсов на
современном уровне в зоне Верхней Кубани по отраслям экономики и в
разрезе субъектов Российской Федерации.
Водохозяйственные балансы бассейна реки Кубань на территории Краснодарского края и республики Адыгея выше и ниже Краснодарского водохранилища (с учетом отборов Верхней Кубанью) составлены ОАО "Кубаньводпроект" по календарному стоковому ряду за период 1926-2000 гг.
Расчеты выполнены с использованием компьютерных технологий на специально разработанном "Кубаньводпроектом" блоке программ водохозяйственных расчетов водобалансовым способом по среднемесячным объемам водохозяйственного года. Основное уравнение водного баланса Краснодарского водохранилища имеет вид:
AW = V - ^ + Б + Р), где AW - изменение объема воды в водохранилище за расчетный
3
промежуток времени, м ;
V - объем притока воды в водохранилище, м3;
W - объем воды, сбрасываемый из водохранилища в нижний бьеф через водосбросные отверстия плотины, м3;
Б - объем воды, расходуемый из верхнего бьефа водохранилища на нужды всех водопотребителей в соответствии с расчетным водопотреблением, м3;
Р - объем потерь воды из водохранилища на дополнительное испарение, фильтрацию в грунт, м3.
Для начального года принято, что водохранилище должно быть наполнено до отметки НПУ. Для каждого последующего года начальный объем принят равным объему водохранилища в конце предыдущего водохозяйственного года.
Таблица 4 - Безвозвратный отбор Верхней Кубани по отраслям экономики и субъектам
3
Расчеты выполнены с учетом сложившейся водохозяйственной обстановки и современной технической схемы регулирования стока, с соблюдением следующих исходных расчетных положений:
1) Полезная емкость Краснодарского водохранилища в расчетах принята с учетом прогноза заиления на период до 2005 г., до проведения мероприятий по увеличению пропускной способности рек Кубань и Протока, при сниженном НПУ = 32,75 м абс. в объеме 1735
3
млн м .
2) Уровень мертвого объема сохранен на отметке 25,85 м абс.
3) Форсированный уровень сохранен на отметке 35,23 м абс.
4) Комплексный попуск из Краснодарского водохранилища определен с учетом используемой боковой приточности на нижележащем участке (сбросы из Шапсугского водохранилища, главного Чибийского коллектора, сток по Варнавинскому сбросному каналу) и включает в себя:
- объемы водоподачи на водоснабжение населения и производственных объектов (Краснодарской ТЭЦ), Таманского и Анапского групповых водопроводов в объемах выделенных лимитов водопользования;
- рыбонерестовые попуски на устья рек Кубань и Протока суммарным объемом 2216 млн м3 в год;
- санитарный расход в н/б Краснодарского водохранилища - 80 м /с, который в Раздерах делится 50:50 % на устья рек Кубань и Протока и составляет по 40 м /с. В особенно маловодные периоды допускается снижение санитарного расхода до 60 м /с;
- объемы водоподачи для объектов рыбного хозяйства, включая опреснение лиманов, в соответствии с Техпроектом Краснодарского водохранилища по письму Минрыбхоза 1966 г., с корректировкой 1976 г. и с уточнением Департаментом биологических ресурсов, экологии и
рыбохозяйственной деятельности Краснодарского края на уровень 2010 года в год 75 %-й обеспеченности (письмо № 398 от 17.03.2006 г.) по выделенным лимитам;
- водопотребление на орошение определено расчетным путем, исходя из следующего:
а) нерисовые орошаемые площади при оросительной норме -брутто 3000 м /га;
б) водопотребление рисовых оросительных систем (РОС) рассчитаны из условия, что насыщение риса составляет 50 % в севооборотах;
в) часть потребности в воде рисовых севооборотов удовлетворяется повторным использованием сбросных вод.
5) Регулирование стока Краснодарским водохранилищем произведено с учетом диспетчерского графика, который разработан соответственно уровню развития участников водохозяйственного комплекса в бассейне реки Кубань и строительства водохозяйственных объектов. Соблюдение диспетчерских правил обеспечивает поддержание гарантированной отдачи и снижение глубин дефицитов воды за счет заблаговременных ограничений попусков на 10 и 20 % в зонах недостаточных запасов воды, а также работу водохранилища со сниженными уровнями воды в октябре - ноябре до отметок 27,0-31,0 м абс. с целью выполнения планово-предупредительных ремонтных работ.
6) Распределение расходов воды в узле деления между рукавами Кубани и Протоки принято поровну (50 %) от подходящего к узлу расхода по всей амплитуде расходов.
В зоне Средней и Нижней Кубани водохозяйственные расчеты выполнены с целью выявления возможности удовлетворения в нормативных пределах всех участников водохозяйственного комплекса действующим распределением Кубанских водных ресурсов.
При расчетах объема притока к створу Краснодарского водохранилища для расчетов его регулирования и составления водохозяйственных балансов восстановленный сток реки Кубань за расчетный период 1926-2000 гг. уменьшен на величину отборов в зоне Верхней Кубани в объеме 2931 млн м3, а в Краснодарском крае и республике Адыгея выше Краснодарского водохранилища - в объеме 316 млн м год, то есть на уровне, достигнутом к 1990 г.
В зоне Средней и Нижней Кубани для выполнения водохозяйственных расчетов на территории Краснодарского края и Республики Адыгея выделены пять расчетных участков:
а) Средняя Кубань
1 - участок бассейна реки Кубань от границы со Ставропольским краем до Краснодарского водохранилища;
2 - верхний бьеф Краснодарского водохранилища;
б) Нижняя Кубань
1 - участок бассейна от Краснодарского водохранилища до Раздер (места разделения Кубани на два потока - места Тиховского гидроузла) КГУ-ТГУ;
2 - участок реки Кубань от ТГУ до устья;
3 - участок рук. Протоки от ТГУ до устья.
По каждому расчетному участку определены необходимый объем и режим водопотребления в расчетах, называемых наборами водопотребителей. Суммирование графиков водопотребления и водопользования по всем участкам дает обобщенный объем расходной части баланса и представляет собой сумму заявленных всеми водопотребителями требований на воду. Суммарное водопотребление и обязательные попуски Нижней Кубани на современном уровне составляют объем 8912 млн м .
Водохозяйственная оценка современного использования водных ресурсов, технической схемы регулирования стока и обеспеченности комплексного водопотребления Нижней Кубани произведена по данным итоговой таблицы 5, в которую сведены результаты выполненных расчетов по 74-летнему ряду водности.
Водохозяйственные расчеты выполнены в условиях:
- уменьшения полезной емкости (за счет увеличения паводковой) Краснодарского водохранилища с целью повышения его надежности;
- увеличения санитарного расхода до 80 м /с;
- сохранения существующих рисовых оросительных систем, даже со снижением содержания риса в севообороте до 50 % и показывают наличие дефицитов объемов стока.
В водохозяйственных расчетах, согласно принятому диспетчерскому графику работы водохранилища, в перебойные годы включались годы со снижением водопотребления до 10 %, а затем - до 20 %, а также годы, когда в отдельные месяцы снижение водопотребления более 20 % учитывалось особо, как "дефицитные". Согласно данным итоговой таблицы 5, из ряда 74 лет - в течение 34 лет производилась урезка водопотребления, причем в 5 годах она превышала 20 %. В перебойные годы урезка водопотребления производилась только для потребителей, питающихся за счет попусков из Краснодарского водохранилища. Период урезок приходится в основном на август - ноябрь.
Из 74-летнего ряда восстановленного стока для водохозяйственных балансов в качестве расчетных выбраны конкретные годы с годовым стоком, близким к стоку расчетной обеспеченности. Таким образом, приходная часть данных балансов равна годовому объему стока соответствующей обеспеченности, а внутригодовое распределение стока принято по фактическому, выбранному году.
Водохозяйственные балансы в годы 50 и 75 %-й обеспеченности для всех расчетных интервалов времени (месяцев) сведены без дефицитов, и только в год 95 %-й обеспеченности в отдельные расчетные интервалы возникают дефициты воды.
Необходимо отметить, что водохозяйственные балансы в годы расчетной обеспеченности для бассейна Кубани имеют чисто иллюстративный характер, так как в зависимости от внутригодового распределения стока 3-5 рассмотренных характерных по водности лет дают разные результаты. Колебания стока внутри года и сезонная неравномерность водопотребления и водопользования обуславливают необходимость выполнения водобалансовых расчетов по календарному ряду лет.
Папенко И.Н. к. г. н., доцент
Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия
Епатко Александр Федорович гл. мелиоратор
Управление «Мелиоводхоз»
Тхагапсо Фатима Аскеровна аспирант
Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
Смотрите также
Комментариев нет:
Отправить комментарий