авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Противопаводковое управление водохранилищем многоцелевого назначения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Светлов Евгений Александрович

Противопаводковое управление водохранилищем

многоцелевого назначения

Специальность 05.23.16 – Гидравлика и инженерная гидрология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в Московском государственном университете природообустройства на кафедре «Гидрология, метеорология и регулирование стока»

Научный руководитель: - кандидат технических наук, профессор,

Ильинич Виталий Витальевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, заслуженный мелиоратор РФ

Антипова Татьяна Николаевна.

- кандидат технических наук, профессор

Раткович Лев Данилович

Ведущая организация: ОАО «Институт Гидропроект»

Защита состоится 16 ноября 2009 г. в 1500 ч. на заседании диссертационного совета Д 220.045.02 в Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, д. 19, аудитория 201/1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Московского государственного университета природообустройства.

Автореферат разослан «….» ……………. 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, доцент,

кандидат технических наук И.М. Евдокимова

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

Во многих странах мира и в большинстве субъектов Российской Федерации безопасность жизнедеятельности населения в значительной степени зависит от катастрофических дождевых паводков. Ежегодно от таких паводков гибнут люди, и наносится существенный ущерб экономике. В России ярким примером этого являлся дождевой паводок, произошедший в 2002 году в бассейне реки Кубань. В результате паводка было подтоплено 130 населенных пунктов, разрушено около 70 тыс. домов, пострадало более 130 тыс. человек, в том числе 96 человек - с летальным исходом. Общий ущерб от паводка составил 8,65 млрд. руб. Одной из эффективных мер противодействия разрушительной силе паводков является противопаводковое регулирование стока водохранилищем. В настоящее время при создании и эксплуатации водохранилищ выделяется специальная противопаводковая емкость, предназначенная для задержания избытков речного стока, таким образом, любое водохранилище должно являться либо комплексным, либо специально противопаводковым.

Задача установления рационального режима работы водохранилища комплексного назначения, весьма сложна из-за противоречивого и неоднозначного характера его использования. В частности, при определенных режимах речного стока и водопользования, характерных для юга России, в различные по водности годы в одноименные фазовые периоды могут происходить как засухи, так и катастрофические паводки. В этих случаях, для целей орошения и водоснабжения в маловодные периоды водохранилище должно находиться в наполненном состоянии, а для задержания максимальных расходов катастрофических паводков должно быть достаточно опорожнено. Указанное противоречие может быть отчасти устранено при заблаговременных и точных прогнозах о сроках прохождения паводков, их объемов и характере гидрографа. Однако современный уровень прогнозирования стока не может в полной мере обеспечить водное хозяйство соответствующими прогнозами. Этим обуславливается целесообразность разработки максимально безопасных правил управления водохранилищами при использовании детальной оценки ограниченной информации о гидрологическом режиме водоисточника. Соответственно, в настоящей работе разрабатывается и обосновывается методика противопаводкового регулирования стока на основе анализа формирования притока речных вод к водохранилищу, а также режима требований водопользователей.

Цель и задачи исследований. Основной целью диссертационной работы является разработка методики определения оперативных правил управления водохранилищем комплексного назначения в условиях паводкового режима, позволяющих достичь понижения вероятности аварии при регулировании максимального стока. Для достижения поставленной цели потребовалось решение комплекса взаимосвязанных задач:

  • Анализ и оценка режима речного притока к водохранилищу;
  • Разработка математической модели притока речных вод к водохранилищу;
  • Проверка разработанной модели относительно точности исходной информации;
  • Разработка модели функционирования водохранилища комплексного назначения;
  • Разработка методики определения оперативных правил регулирования максимального стока водохранилищем комплексного назначения.

Методика исследований. Основой методологии являются современные подходы к математическому моделированию режимов стока рек и функционирования водохранилища комплексного назначения. В качестве математического аппарата используется имитационные стохастические модели и методы линейного программирования.

Объектом исследования является Краснодарское водохранилище и сток питающих его рек, характеризующихся прохождением катастрофических паводков в период интенсивного водопользования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  • разработана методика формирования безопасных и рациональных правил оперативного управления водохранилищем на основе имитационного моделирования функционирования водохранилища с использованием методов линейного программирования;
  • разработана вероятностная модель процесса стока по типу Марковской цепи с пентадной дискретностью;
  • получены новые режимные характеристики Краснодарского водохранилища по выделенным внутригодовым интервалам.

Научная гипотеза, проверяемая в диссертационной работе, заключается в следующем: возможны такие правила регулирования паводкового стока, отличные от традиционных и ранее применявшихся, при которых:

а) вероятность аварии на гидроузле будет уменьшена;

б) фактическая водоотдача и обеспеченность ее плановой величины будут стабильны.

Практическая ценность работы. На основе полученных результатов разработана методика оперативного управления трансформацией паводка водохранилищем с учетом краткосрочных гидрологических прогнозов. Данная методика представляет собой инструмент для моделирования режимов функционирования водохранилищ в различных сценариях изменяющихся природно-хозяйственных условий и обеспечивает рентабельное и безопасное регулирование стока. Предложенная методика может быть использована для построения диспетчерских правил управления водными ресурсами водохранилища. Доступный инструментарий методики позволяет применение ее непосредственно на объекте без использования специального программного обеспечения. Разработанная методика позволяет уменьшить вероятность аварийной ситуации при прохождении катастрофических паводков. Результаты исследований приняты в Кубанском бассейном водном управлении для рассмотрения о внедрении в работу оперативных служб.

Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением точности результатов моделирования и исходных материалов наблюдений, а также использованием современных подходов имитационного моделирования.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались:

1) на заседании Кубанского бассейнового водного управлении и были приняты для рассмотрения о возможности внедрения в работу оперативных служб КБВУ (август 2009 г.),

2) на международной научно-практической конференции «Агротехнологии 21 века» (МСХА им. К.А. Тимирязева, 2007 г.),

3) на научно-технических конференциях МГУП (2006-2009 гг.),

4) на заседаниях кафедры гидрологии, метеорологии и регулирования стока МГУП (2006-2009 гг.),

5) на занятиях с магистрами на кафедре гидрологии, метеорологии и регулирования стока МГУП (2006-2008 гг.)

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ, две из которых опубликованы в журналах, входящим в список ВАК.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, иллюстрированного 25 рисунками, и содержит 16 таблиц. Список используемой литературы состоит из 125 наименований.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, методы исследований, научная новизна, практическая ценность, достоверность полученных результатов и структура работы.

Первая глава посвящена рассмотрению современного состояния проблемы трансформации паводков водохранилищем комплексного назначения. В ней анализируются существующие методы определения противопаводковой емкости водохранилища комплексного назначения и методы управления водохранилищем в период катастрофических паводков.

С целью предотвращения ущербов от наводнений для водохранилищ комплексного назначения предусматривается специальная резервная емкость, предназначенная для временной аккумуляции излишков стока в период паводков. Такую емкость называют противопаводковой. Вопросам ее расчета и использования при трансформации паводков посвятили свои работы Алексеев Г.А., Асарин А.Е., Бабурин Б.Л., Железняк И.А., Жиркевич А.Н., Исмайылов Г.Х., Крицкий С.Н., Менкель М.Ф., Подольский Е.М., Потапов М.В., Раткович Д.Я., Ржаницын Н.А., Сванидзе Г.Г., Цингер В.Н. и многие другие исследователи. Проведенный анализ работ позволил выяснить, что большинство моделей регулирования максимального паводкового стока не используют в полной мере современные возможности оперативного управления режимом работы водохранилища. В частности, не используются хорошо оправдывающиеся краткосрочные прогнозы стока, практически не используются также и условные стохастические зависимости распределения вероятностей величин стока в будущем временном интервале от конкретных величин стока в текущем интервале.

Вторая глава посвящена рассмотрению гидрологических условий речного бассейна Краснодарского водохранилища и включает в себя анализ и оценку многолетних и внутригодовых колебаний притока речного стока к водохранилищу. Рассмотрены основные выдающиеся наводнения в бассейне реки Кубань, причины их возникновения, а также условия формирования стока рек, питающих Краснодарское водохранилище.

Краснодарское водохранилище контролирует около 96% стока реки Кубань и является самым крупным искусственным водоемом Краснодарского края. Основным источником питания водохранилища является река Кубань. Менее значительными донорами являются реки Белая, Лаба, Пшиш, Псекупс и др.

Анализ многолетних колебаний годового стока р. Кубань в створе г. Краснодара выполнен по материалам наблюдений за период 1911 – 2006 гг. (n = 95 лет). Годовой приток к Краснодарскому водохранилищу не отличается большой водностью и изменчивостью и достаточно четко отражается представленной в диссертационной работе теоретической кривой обеспеченности. Коэффициент автокорреляции r между величинами стока в смежные годы не превышает 0,3. Такая величина соразмерна со среднеквадратической ошибкой этого параметра.

Анализ разностной интегральной кривой годового стока показал наличие двух четко выраженных периодов изменения водности. С 1911 по 1972 гг. водность р. Кубань имела незначительные колебания различной направленности и с 1973 по 2006 гг. четко прослеживалась тенденция к увеличению значений годового стока. В связи с этим для более объективной оценки цикличности и тренда многолетних колебаний стока р. Кубань исходный 95-летний гидрологический ряд был разбит на два более коротких. Первый ряд n1 состоял из последовательных значений годового стока с начала наблюдений – 1911 г. по 1972 г. (n1 = 61 год). Второй ряд n2 состоял из оставшихся наблюдений с 1973 г. по 2006 г. (n2 = 33 года). Проведенный анализ включает оценку квазипериодичности и автокорреляции, тренда и статистической однородности рядов.

При анализе тенденции к группировке лет повышенной и пониженной водности (цикличности многолетних колебаний речного стока) была рассмотрена автокорреляция исследуемых рядов между стоком смежных лет (r1) и стоком лет, удаленных на один (r2) и два года (r3), а также использован непараметрический критерий серий (t(u)), основанный на подсчете числа серий лет (u) повышенной или пониженной водности. Для выяснения наличия в исследуемых рядах монотонного возрастающего или убывающего тренда использован непараметрический критерий тренда Спирмена (rs).

  n r1 r2 r3 u t(u) rs
Ряд 1 (1911-1972) 61 0,26 0,13 -0,09 25 -0,002 -0,07
Ряд 2 (1973-2006) 33 0,30 0,09 -0,01 12 -0,007 0,51
Весь ряд (1911-2006) 95 0,30 0,15 -0,10 37 -0,005 0,19


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.