Системы водных ресурсов с каскадом водохранилищ

Вследствие высокой степени освоения водных ресурсов во многих частях мира и устойчивого роста их освоения в других странах, появление каскада водохранилищ в бассейне становится все более и более распространенным явлением.

Водохранилища могут быть расположены друг за другом вниз по течению одной и той же реки или параллельно в отдельных рукавах реки, или в различных комбинациях в пределах водосбора реки. Водохранилища в соседних водосборах также могут быть связаны друг с другом за счет перераспределения воды, в результате чего появляются большие и более сложные системы управления водными ресурсами, такие, как показано на рисунке II.4.9.

Рисунок 11.4.9. Водохозяйственная система, состоящая из нескольких водохранилищ и простирающаяся на нескольких речных бассейнах

Там, где два или более водохранилища связаны друг с другом за счет расположения в пределах одной и той же речной системы или за счет перераспределения воды, одно будет влиять на остальные пусть даже в отношении только совместного удовлетворения потребностей в воде на нижерасположенных по течению частях бассейна.

Такие водохранилища по своей природе — части той же системы и должны быть признаны в качестве таковых при управлении водными ресурсами. Во многих случаях может потребоваться введение правил управления водохранилищами. Введение новых водохранилищ также должно быть оценено, а позднее они должны управляться в составе общей системы.

Там, где проекты изначально одиночных водохранилищ со временем развиваются в проект системы водохранилищ, эксплуатация существующих элементов их системы, возможно, подлежит изменению. Основные изменения часто трудно реализовать из-за многочисленных юридических, политических, экономических и физических ограничений. Соответственно, уровень оптимизации, который может быть достигнут на практике в таких случаях, как правило, низок.

Там, где изначально была заложена возможность введения в эксплуатацию новых водохранилищ, значительные преимущества могут быть достигнуты в ходе эксплуатации водохранилищ в качестве одной взаимосвязанной системы. Как правило, эффективность работы системы еще более усиливается там, где различные бассейны связаны друг с другом за счет перераспределения воды.

Отдельные водохранилища или элементы системы могут, например, обеспечивать целевой попуск, который превышает фактическую водоотдачу водохранилища или подсистемы, и он может быть поддержан из других частей системы в течение периодов недостаточной водоотдачи. Таким образом, может быть получена общая отдача, которая больше, чем сумма значений фактической водоотдачи составных частей системы.

Настоятельно рекомендуется применять вероятностный подход при управлении системой из нескольких водохранилищ. Для этого необходимо смоделировать стохастические ряды стока для каждого пункта в системе. Особо важным в этой связи является сохранить взаимные корреляции между рядами наблюдений за стоком в соответствующих пунктах. Надежность управления системами водных ресурсов при вероятностном подходе зависит от точного воссоздания характеристик в созданных рядах.

Сложность вероятностного управления водными ресурсами как одной целостной системой всесторонне рассматривается в литературе. Очевидно, определение характеристик водоотдачи, а также оперативное управление системой водных ресурсов со многими водохранилищами, могут быть очень сложным процессом и в целом могут выполняться только с помощью сложных компьютерных моделей.

Большая часть разработанных моделей может быть получена в соответствующих организациях или учреждениях, как правило, по лицензии или по соглашению. Можно связаться с Hatch Energy, Кaнaдa (www.hatchenergy.com); BKS Group (www.bks.co.za) и Департаментом водного и лесного хозяйства, ЮАР (www.dwaf.gov.za); Датским гидрологическим институтом, Дания (www.dhisoftware. com); Гидрологическим инженерным центром, Американский корпус военных инженеров (www.hec.usace. army.mil) и Deltares, Нидерланды (www.wldelft.nl).