§ 9. Расчет уровней при переменном подпоре
При размещении створа проектируемой ГЭС в зоне действия переменного подпора от нижерасположенных ГЭС или притоков и озер возникает необходимость в анализе характера колебания уровней с учетом этого явления.
Наличие переменного подпора в нижнем бьефе гидростанции сказывается в первую очередь на ее водноэнергетических показателях и требует тщательной оценки уровенного режима.
При анализе материалов необходимо установить причину образования переменного подпора в створе ГЭС, его длительность, характер колебания подпорных уровней и зависимость уровней в створе ГЭС от уровней в. источнике подпора.
Переменный подпор в рассматриваемом створе может возникать вследствие нагонов воды в устьевых участках реки, при значительном уменьшении уклонов водной поверхности нижележащего участка реки, при повышении уровня воды в верхнем бьефе расположенной ниже гидростанции и т. п.
Так, например, в районе створа ГЭС, проектируемой на р. Шелони, наблюдается переменный подпор от оз. Ильмень во второй половине апреля, в мае, июне, июле, а также в ноябре—декабре. Подпор распространяется до створа ГЭС при небольших расходах воды в р. Шелони и при уровнях в оз. Ильмень, превышающих 250 см над нулем графика водпоста у д. Ужин.
Характер изменения уровней оз. Ильмень в зависимости от расходов воды в р. Шелони можно установить из графиков колебаний этих величин за ряд лет. На рис. 4 в качестве примера приведены графики колебания уровней оз. Ильмень у д. Ужин за 1952 г. и
расходов воды в р. Шелони у д. Заполье за апрель — июль и октябрь — декабрь того же года. Из этих графиков наглядно видна зависимость уровней оз. Ильмень от изменения расходов воды в р. Шелони. Пик уровня оз. Ильмень наступает значительно позже пика расходов р. Шелони и по времени соответствует сравнительно небольшим расходам воды в реке.
Для вычисления величин подпора в створе ГЭС, образуемого озером при различных расходах воды в реке, необходимо располагать достаточно надежными материалами наблюдений за уровнями воды в озере, на водпосту в створе ГЭС и на водпосту, расположенном выше створа ГЭС, вне зоны действия подпора. Если материалов наблюдений за подпорными уровнями в створе ГЭС недостаточно для построения связи подпорных уровней в створе ГЭС и в источнике подпора, что обычно и бывает, задача решается путем использования материалов наблюдений на водпосту в источнике подпора и на двух других водпостах, один из которых расположен выше створа ГЭС и вне влияния подпора, а другой — ниже створа ГЭС и в зоне подпора.
При отсутствии данных о подпорных уровнях в створе ГЭС и при отсутствии водомерных постов ниже его выявить характер изменения подпора в створе ГЭС не представляется возможным. При наличии достаточных данных об уровнях в створе ГЭС величина подпора в створе определяется следующим образом.
Для каждого месяца, в котором наблюдается переменный подпор, за все годы наблюдений составляется таблица с указанием среднемесячных уровней в источнике подпора, соответствующих им уровней в створе ГЭС и бесподпорных уровней на водпосту, расположенном выше створа ГЭС. По среднемесячным уровням у верхнего водпоста путем использования графика связи уровней на водпостах находятся уровни в створе ГЭС при отсутствии подпора. Среднемесячная величина подпора в створе ГЭС определится как разность среднемесячных наблюденных подпорных уровней и бесподпорных уровней в створе ГЭС, установленных по графику связи.
При отсутствии наблюдений за подпорными уровнями в створе ГЭС и наличии этих данных по водпостам ниже и выше его для определения величины подпора в створе ГЭС применяют следующий способ.
Интерполяцией уровней верхнего и нижнего водпостов определяются подпорные уровни в створе ГЭС, затем по графику связи уровней на верхнем водпосту и в створе ГЭС находятся бесподпорные уровни в створе ГЭС. Разность подпорных уровней, полученных интерполяцией, и бесподпорных уровней, полученных по графику связи, определяет величину подпора в створе ГЭС.
Следует отметить, что полученные таким образом величины подпора являются приближенными и могут служить лишь для ориентировочной оценки. Так, при интерполяции уровней на верхнем и нижнем водпостах уклоны на отдельных участках в пределах этих водпостов осредняются и кривая свободной поверхности воды заменяется прямой.
Для контроля результатов вычисления подпора в створе ГЭС и для оценки уровенного режима участка реки ниже створа ГЭС необходимо определение подпора и на нижнем водпосту. Подпорные уровни на нижнем водпосту определяются так же, как и в створе ГЭС при наличии наблюдений, т. е. по графику связи уровней на верхнем и нижнем водпостах находятся бесподпорные уровни на нижнем водпосту, а затем по разности наблюденных и бесподпорных уровней определяется подпор на нижнем водомерном посту.
В табл. 7 приведен пример определения подпора в створе водпоста при наличии данных об уровнях на нем, в пункте подпора, и на водпосту, расположенном выше рассматриваемого водпоста.
Из приведенной таблицы видно, что среднемесячному уровню оз. Ильмень за май 1924 г., равному 624 см над нулем графика водомерного поста у д. Ужин, соответствует уровень 961 см на водпосту у д. Каменка, для которого определяются среднемесячные величины подпора. Среднемесячный уровень в мае на бесподпорном водомерном посту у д. Заполье достигал 156 см; найденная по графику связи уровней для водпостов Заполье—Каменка величина уровня без подпора для водпоста у д. Каменка оказалась равной 631 см. Величина подпора, равная 330 см, получена как разность уровней с подпором (961 см) и без подпора (631 см).
Таблица 7
Величина подпора в створе ГЭС на р. Шелони от оз. Ильмень за май
Аналогичным образом производится подсчет величин подпора за все годы наблюдений и в другие месяцы. На основании полученных величин составляется в виде таблицы общая характеристика переменного подпора на водпосту (табл. 8).
Таблица 8
Величина подпора р. Шелони на водпосту у д. Каменка от оз. Ильмень
Данные о величинах подпора в рассматриваемом створе используются как для общей характеристики уровенного режима реки, так и для построения зависимости величин расходов от уровней в створе ГЭС.
