ロシアの貯水池。建材や建築技術に関する興味深く役立つ情報

私たちの国に非常に豊富な水資源は、領土全体にあまり均等に分布していません。

地域によっては超過しているところもある水資源、逆に、淡水が常に不足している地域もあります。しかし、特に敏感なのは、経済活動河川の水位の季節変動です。それらの影響を軽減し、川の流れをより均一にするために、前世紀に大規模な貯水池ネットワーク、つまりさまざまな容量の人工貯水池が作成されました。

貯水池とは何ですか?

名前が示すように、貯水池は水を貯蔵するために特別に設計された人工構造物です。大きさとしては、大または中規模の湖に匹敵します。大部分の貯水池には 100 万立方メートルを超える水が蓄えられ、最大のものは容積が 5 億立方メートルを超えます。

これらは、原則として川底をダムで堰き止めることによって作られます。過剰な水が湖に排出され、必要に応じてそこから川や運河システムに流れる湖型貯水池もあります。

貯水池の水は湖のように完全に静止しておらず、川の流れの前進を保持していますが、川に比べてかなり遅いです。さらに、このタイプの貯水池は次のような特徴があります。

— 水位の大きな季節変動。春と秋に上昇し、冬と夏の季節には徐々に低下します。

- もっと冷水絶え間ない流れのため、湖よりも。

- 小さな貯水池の凍結は川よりも早く、大きな貯水池の凍結は川より遅く、氷の融解はどちらの場合も川より遅く観察されます。

ボウルに加えて、どの貯水池にも必ず川の流れを渡って設置されるダム（ダム）と浄水ステーションが含まれます。ダム近くの底の深さは、通常、ダムの反対側の海岸近くよりもはるかに深くなります。

なぜ貯水池が必要なのでしょうか?

現在、貯水池は世界中の多くの国とオーストラリアを除くすべての大陸に存在します。

それらの必要性は、河川の水位の季節変動によって引き起こされます。我が国では、春の洪水時には、地域にもよりますが、年間総流量の最大70％が河床を流れます。川の水.

逆に、冬と夏には、必要なときに川の水が急激に不足します。貯水池の建設により、この問題は解決されました。余分な水は貯水池に蓄積され、徐々に川に放出され、それによって水位がほぼ一定に保たれます。

貯水池の存在は人間の経済活動にプラスの影響を与えます。彼らの助けを借りて：

— 洪水、住宅の建物、農地の浸水のリスクが軽減され、産業企業等。;

― 河川輸送の航行条件が改善され、小型船よりも収益性の高い大型深海船の運航が可能になる。

— 環境を汚染せずに安価な電力を生成するために、水力発電所のカスケードが建設されています。

— 貴重な種を繁殖させるための養殖場が建設されています川魚;

— レクリエーションゾーンのスペースが増加しています。

同時に、貯水池の造成にはマイナスの側面もあり、それは既存の生態系の破壊、洪水などに表れます。大量ダムの上流の川沿いの湿地帯などに、耕作可能な土地があり、時には人口密集地も含まれているため、人々は再定住しなければなりません。

貯水池: 歴史と現代性

最初の州が農民の定住地周辺に出現し始めて以来、人類は貯水池を建設する必要性を感じてきました。小さな貯水池は昔から存在していました古代エジプト: 農民はナイル川の洪水の際に水を貯留し、それを徐々に土地の灌漑に使用しました。貯水池は古代中国とインドに存在し、その後、中世ヨーロッパ。しかし、蒸気と電気の世紀が到来して初めて、川の流れのエネルギーが利用され始めました。工業生産.

最大の数現在存在する貯水池は、20 世紀の 50 ～ 60 年代に建設されました。その後も建設は続けられましたが、それほど活発ではありませんでした。現在、世界中に約 30,000 の貯水池があり、その総水量は 6,000 立方キロメートルに達します。

経済活動では約 3,500 立方キロメートルの水を使用します。これは、世界のすべての河川の年間総流量の約 10 分の 1 に相当します。同時に、総面積最大35万平方キロメートルの地域が浸水した。

講義 9. 貯水池の有効容積。最適なリザーバードローダウン深さの正当化。

9.1 年間調節池の有効容量

年次調整貯水池の主な任務は、洪水時に貯水池に過剰な水が滞留するため、年間の減水期に水力発電所のエネルギー量と出力を増加させることです。私たちが解決しなければならない最初の問題は、年間調整池の全体積を有効量とデッド量の 2 つの部分に分割する問題です。リザーバーの全容積を取得したら、それをこれら 2 つのボリュームに分割する必要があります。つまり、リザーバーのドローダウンの深さを決定するか、ULV マークを設定するかを決定する必要があります。この問題を解く際には、貯水池の FSL マークがわかっており、特に不利な水文学的条件が発生する非常にまれなケースを除いて、貯水池は洪水時に常に満水になる可能性があると仮定します。現時点では、これらのケースは考慮しません。

課題は、水力発電所で最大のエネルギー効果が得られる貯水池の最大水深を見つけることです。貯水池が毎年満たされる可能性があることを受け入れた場合、ここで貯水池を空にする期間を個別に考えることができます。この問題に対する一般的な解決策は次のようにして得られます。

貯蔵器を空にすることが増加するにつれて、貯蔵器の使用から得られるエネルギー量も増加する。このエネルギーは、貯留層が排水される深さにのみ依存し、貯留層が空になる時間の長さ、通過流の大きさ、またはその他の要因には実際には依存しません。

貯水池の存在下での水力発電所の発電は、2 つの部分で構成されるものとして表すことができます。貯水池の取水中に流れる川の通過流による発電と、貯水池の取水による発電です。

E 水力発電所 =E で +E TR (11-2)

水力発電所からの輸送エネルギーの量は、当然のことながら、輸送流量、つまり輸送水流の大きさと貯水池を空にする期間に依存します。しかし、それは圧力、つまり貯留層のドローダウン深さにも依存します。最後に、それはリザーバーの動作モードによって異なります。たとえば、図に示すように、減水期の初めに貯水池が急速に減少すると、 1.1 では、通過流の大部分は比較的低圧で通過するため、小さなエネルギー効果が生じます。図に示すように、排水は主に干潮期の終わりに行われます。 1.2、輸送流のほぼ全体が高圧で通過できるため、水力発電所から受け取ることができます。もっとエネルギー。

米。 1.1 図 1.2

貯水池が空になる干水期の水文学的特徴を教えてください。水力発電所の単純な条件付き運転モードを設定することにより (たとえば、水力発電所のタービンを通過する水の流量を一定値に調整する場合)、水力発電が消費するエネルギー量を決定できます。ステーションは、減水期の終わりまでにさまざまな運転レベルで生産します。このような計算の結果は、図 2 に示す、水力発電所の通過エネルギーの貯水池の沈下深さへの依存性を示す曲線の形でグラフで表すことができます。

貯留層のエネルギー特性が同じグラフにプロットされます。貯留層の排水が深くなるほど、つまり、貯留層の有効容積が大きくなると想定されるほど、貯留層から得られるエネルギー量は大きくなり、通過エネルギーは少なくなります。輸送エネルギーの減少は、貯留層のドローダウンが深くなるにつれて圧力が減少することによって説明されます。貯水池のエネルギーとさまざまな水深の通過エネルギーを合計することにより、貯水池を空にする全期間における水力発電所の総エネルギー値が得られます。与えられた水文条件と採用された規制体制では、水力発電所が最大量のエネルギーを生産する貯水池の取水深さが最も収益性が高いことが判明するのは明らかです。貯水池の取水がさらに深くなると、その有効容積と水力発電所で使用される調整流量が増加しますが、圧力が非常に低下するため、水力発電所によって生成されるエネルギーの総量は増加しませんが、減少。

貯留層を空にする間に通過流の特性が変化すると、貯留層の排水深さに対する通過エネルギーの依存性の曲線は異なる形式をとり、グラフ上の異なる位置をとることになります。図では、図２において、点線は通過流量を減少させた場合に得られる曲線と、この場合の水力発電所の総エネルギーの曲線を示す。上のグラフから、この場合、リザーバーの有効容積の最も有利な値が増加することがわかります。これは、通過流量が減少すると、貯水池のエネルギーが水力発電所の総エネルギーの大部分を占めるという事実によって非常に簡単に説明されます。ここで、水文学的特性が変わらない場合でも、貯水池を空にする期間が変化すると、通過流量の変化が発生する可能性があることに注意してください。

通過流量と分布を変更せずに、異なる規制体制を採用した場合、干水期の終わりまでに貯水池の最大水位低下の深さに依存する通過エネルギーの曲線の形状は変化します。変わるだろう。同時に、水力発電所の総エネルギーの曲線の形状も変化します。したがって、最も収益性の高い貯留層のドローダウンに対しては、異なるマークが与えられたことになります。リザーバーを空にする際に制御レジームが大幅に変化すると、最も有利なリザーバードローダウン深さの変化も大きくなる可能性があります。図より 1.1 と 1.2 から、リザーバが早期に空になると、その深いドローダウンは、遅く空になる場合よりも利益が少なくなることがわかります。

貯留層の最も有利なドローダウン深さの位置に対するさまざまな条件の影響は、それ自体に特定の特性がありますが、上で説明しました。しかし、異なる貯留層を相互に比較すると、同じ他の条件下での貯留層の最大ドローダウン深さが、その特性の種類、つまり体積とエネルギーに依存することを理解するのは難しくありません。たとえば図では、図 3 は、同じ FSL 標高で同じ総容積を持つ 2 つの貯留層の容積特性をプロットしています。このグラフから、図面に示されているドローダウン深さでのリザーバの有効体積は次のとおりであることが明らかです。あ総容積の大部分を占めます。リザーバー用 B同じドローダウン深さでは、有効体積はリザーバーの総体積のほんの一部にすぎません。ドローダウンをさらに深くすると、その有効体積が著しく増加するため、大きなエネルギー効果が得られます。あドローダウンを深くしても、調整された水流量はほんのわずかしか増加しません。

混合ダム分水計画の場合、最も有利な貯水池の取水深を決定するための水エネルギー計算は、ダム計画の場合と同じ方法で実行されます。もちろん、これらの計算では、ダムによって作成された水頭と分水によって作成された水頭の両方を含む水頭全体を考慮する必要があります。ダム分水計画では、貯水池の有効容積が総容積のかなり大きな部分を占め、無駄容積がダム計画よりもはるかに小さいことは明らかです。デッドボリュームは無視できる程度である可能性があります。

これまで述べてきたことから、非常に重要な点を 1 つ取り上げてみましょう。特定の貯留層について、最も有利なドローダウン深さは通過流量に大きく依存します。しかし、水文年が異なると、貯水池が空になる干潮期の通過流量は同じではありません。したがって、貯水池のドローダウン深さも水文年によって異なるはずです。

今後の干水期における川の自然流況のかなり信頼性の高い予測を得る機会があれば、各年における貯水池の最も望ましい水位低下の深さを事前に決定することは、基本的な困難を引き起こすことはないでしょう。しかし、河川流量の事前予測がなければそれは不可能になります。しかし、実質的に毎年、その年独自の特別で最も有利な貯水池の減少深さを確立することが不可能である場合、これは、水文学的特性の違いに関係なく、すべての年で同一の最大貯水池減少の深さを決定する必要があることを意味します。ここ何年も。

特に重要なのは、水量の少ない年に貯水池を空にする際に、水力発電所のエネルギーと出力を増加させるための年次調整貯水池の使用です。したがって、貯留層の最大ドローダウン深さの決定は、少量の通過流量で実行する必要があります。この場合、図からわかるように、次のようになります。 2、貯水池の最大ドローダウンのより深い深さ。これはすべての水文年で同じであると考えられます。この問題の解決策により、水量が多い年には、水力発電所によって生成されるエネルギー量が可能な最大値よりわずかに少なくなる可能性があります。しかし、後で説明するように、異なる水文年に異なる規制制度を適用すれば、この方法で失われたエネルギーは、完全ではないにしても部分的に補うことができます。実際、増水期には、大量の通過流量により水力発電所が電力で稼働できるため、減水期のように減水期の初めにすぐに貯水池を空にする必要はありません。エネルギーシステムに必要なエネルギーを保証量以上に摂取しながら、比較的少量の水しか消費しません。干水期の終わりに、通過流量のごく一部だけが未使用のままになると、貯水池のドローダウンはすぐに一定の最大レベルに達し、その結果追加のエネルギーが得られます。

私たちは、最大作業深度は干水年に基づいて決定すべきであるという結論に達しましたが、干潮年の中からどの年を選択するかを決定する必要があるため、この結論はまだ完全とは言えません。設計された年。もちろん、計算年は特定の条件、つまりエネルギーシステム内で水力発電所を最適に利用するための条件を満たさなければならないため、計算年の選択は恣意的に行うことはできません。エネルギーシステムによって水力発電所に課される 2 つの主な要件のうち、この場合、最初の要件が最も重要です。それは、エネルギーシステムの運用において最大の安全性を達成することです。エネルギーシステムの 2 番目の主な要件、つまり水力発電所によって生成される最大量のエネルギーを満たす方法については、さらに説明します。

最も有利な貯留層の最大ドローダウン深さを決定するための初期条件として、エネルギーシステムの運用における最大の安全性の達成を考慮し、同時に、以前は次のように受け入れていた貯留層を空にする体制の問題を解決します。条件付き。先ほど確立したように、水力発電所が保証された電力スケジュールに従って運転されるときに最大の安全性が達成されるため、貯水池を空にする際の規制体制は、このスケジュールに従って水力発電所の運転に対応する必要があるということになります。。

既存のエネルギーシステムの構成がわかっていれば、水力発電所の 1 日あたりの平均電力の保証スケジュールをいつでも構築できます。川の水文学的特性がかなり完全に把握されているため、水力発電所が保証された 1 日あたりの平均電力量のスケジュールに従って稼働する場合、長期間にわたる規制を計算できます。この計算の結果、過去数年間にわたる貯水池の水位の変化のグラフが得られます。図では、図 4 は、数年間にわたる貯水池の水位の変化を組み合わせた曲線を示しています。ここでは、この場合に関心のある曲線の部分、つまり貯水池を空にする時間に関連する部分だけが強調表示されています。

年の浅さが浅いほど、水力発電所で保証された電力を得るために貯水池から取水する必要のある水の量が多くなります。したがって、年が浅くなるにつれて、貯水池はより深く排水されます。しかし、特に水量が少ない年には、貯水池が深度に減水しないと、深度減水中に圧力が大幅に低下するため、貯水池を空にする全期間中、保証されたスケジュールに従って水力発電所を運転することができなくなります。このような場合の貯水池の水位変化曲線を図に示します。 4点線。このような特に水量の少ない年には、エネルギーシステムの通常の運用への混乱が避けられないことは明らかです。したがって、そのような年はすべて今後の検討から除外します。

残りの年の中から、水量が最も少なく、貯水池の取水深が最も大きい年を取り上げます。もし今年、貯水池の使用量を減らしていたら、水不足のため水力発電所は保証されたスケジュール通りに稼働できなかったでしょう。今年、保証された容量を得るために貯水池をさらに深く取り出す必要はなく、追加のエネルギーを供給することはできない。なぜなら、保証された容量を超える一日の平均容量を持つ水力発電所の運転は、貯水池の早期空になり、水力発電所の圧力の過度の低下。したがって、我々は、得られたドローダウン深さが、年間調整リザーバーを毎年空にできる限界であるという結論に達しました。最大ドローダウンマークと不良債権マークの間に含まれるリザーバーの総容積の部分が、リザーバーの有効容積を表します。

上記の方法を使用して貯水池の最大水没深さを決定するとき、水力発電所の 1 日の平均電力の保証スケジュールを初期条件として採用しました。しかし、水力発電所は年間調整量を蓄えており、同時に毎日調整を行っているため、エネルギーシステムの毎日のピーク負荷の時間帯には、1日平均を超える出力を開発する必要があります。貯水池が深く減り、圧力が大幅に低下すると、水力発電所の利用可能な電力は、保証されている 1 日あたりの平均電力と同じか、それ以上になる可能性があります。このような場合、水力発電所は保証された毎日の平均電力スケジュールに従って動作できるにもかかわらず、エネルギーシステムの通常動作の混乱が依然として発生します。したがって、この場合、毎年空にしなければならない年間調整リザーバーの最大ドローダウンマークは、以前に決定した値よりも高くなければなりません。水力発電所の保証ピーク出力の年間スケジュールとそこに設置されているタービンの特性に基づいて、どのくらいの最低圧力が必要か、したがって貯水池の水位はどのくらいでなければならないかを決定するのは難しくありません。貯水池が空になるまでの間、任意の暦日に維持されます。貯水池内の必要な最低水位の時間依存性を図にプロットします。同じグラフは、水力発電所が毎日の平均電力の保証されたスケジュールに従って動作する場合の、貯水池の水位の時間依存性の曲線を示している。図のすべてのそのような曲線のうち、 5 には 2 つだけが示されています。そのうちの 1 つ（実線で示されている）は、p.3 のグラフからわかるように、干水期の終わりまでに貯水池の減少が正確に一致する水文年に得られたものです。水力発電所で必要な「ピーク電力」を得る条件下での許容ドローダウン。貯水池のこのドローダウンの深さは限界値、つまり貯水池が毎年空になる深さとして考慮される必要があります。同じ図で点線は、貯水池の水位の時間依存性の曲線を示しています。これは、1 日の平均電力に基づいて動作深さを決定するために以前に採用されていました。

水力発電所がその総排水量全体で電力均衡に参加する必要がある場合、エネルギーシステムに対する最大の負荷は、ほとんどの場合、貯水池の最大空化と一致しません。エネルギーシステムの年間ピーク負荷は通常12月末から1月初めに発生し、貯水池が完全に空になるのは干水期の終わり、つまり洪水が始まる前の春に発生します。この点に関して、リザーバーの最も深いドローダウン中に、保証されるピーク電力は最大値よりわずかに低くなります。これにより、減水期の終わりまでに貯水池の利用率を高めることが可能になります。このような場合を図に示します。 5.

水力発電所の圧力と利用可能な電力が下流の水位の変動に依存する低圧水力発電所の場合、貯水池の最大水深を決定する際に、下流での水の動きの非定常性が考慮されます。日常的な規制中の水力発電所の影響を考慮する必要があります。水力発電所の負荷が短期間に大幅に増加しても、圧力の大きさ、したがって水力発電所の利用可能な電力には大きな影響を与えません。したがって、低圧水力発電所の場合、エネルギーシステムにおけるピーク運転電力モードと周波数調整の方が有利であると考えられます。なぜなら、これらにより、そのような水力発電所で使用される年間調整池の有効容積をわずかに増加させることができるからです。同時に水力発電所によって生成されるエネルギー量も増加します。

水力発電所の排水量に予備力が含まれる場合、特にエネルギーシステムの負荷予備力が水力発電所に設置されている場合、当然のことながら、水力発電所の運転深度を決定する際には、その値を考慮する必要があります。水力発電所で必要なピーク電力を得る条件下で許容される年間調整池。

年間調整池の取水深さの制限は、上記以外の理由によっても引き起こされる可能性があり、水力発電所に設置されているタービンの特性に依存します。これらの追加の理由の 1 つは、堆積物による貯留層の沈泥であり、エネルギー条件によって決定される死容積だけでなく、貯留層の有効容積の一部も満たされてしまう可能性があります。貯水池の取水深を制限する別の例は、ダム分水計画に見られます。このような場合を図に示します。 6.

このような水力発電所のダムが十分に高い場合、最大ドローダウンマークが上で概説したエネルギー計算に基づいて決定される場合、貯水池は非常に大きな使用可能な容積を持つ可能性があります。この場合、圧力分流トンネルは、図の点線で示す高さ位置を占める必要がある。しかし、トンネル長が長く、勾配が大きいため、貯水池が低位まで満たされた際には、タービンパイプラインとの接続部の下部の内圧が非常に大きくなります。これには、トンネル覆工の強化が必要となり、そのためコストが増加し、経済的に実行不可能になる可能性があります。このため、トンネル内の圧力を下げるためには、実線で示すようにトンネルをより高い位置に設置する必要があります。貯水池内の ULV は分水路の取水開口部より高くなければならないため、これは貯水池の有効容積の減少につながります。

また、年間調整池の取水深さの制限は、他の水消費者の運転条件によって引き起こされる可能性があります。

最後に、貯水池の取水深さを選択するときは、水力発電所に設置される機器を考慮する必要があります。一般に、RO タービンの最大圧力に対する最小圧力の比は 0.6 です。垂直潜水艦および PLD の場合 – 0.5。横型PL-0.35用。これは、選択した動作深度での最小圧力を提案された機器の最大圧力で割ると、示された数値以上の数値が得られることを意味します。

たとえば、原子力発電所の水力発電所の圧力が 110 m の場合、RO115 タービンを設置する場合、貯水池は 46 m (115 * 0.6 = 69 m) 以上の位置で作動させる必要があり、それよりも低い温度で作動させることができます。（そして、硬質ブレードタービンの場合、圧力変動が小さいほど良い）、もっと多くの - いいえ。

9.2 最適な貯留層ドローダウン深さの正当化

上記では、貯水池の排水の深さに応じて、貯水池を空にする期間のエネルギー特性または発電曲線をすでに検討しました。

認識を容易にするために、総エネルギーは、通過流出のエネルギーと貯留層の減少によるエネルギーの 2 つの成分の合計として得られました。 値が注目されましたエスラブ 一定の限界まで成長する h , ○

貯留層の減少中に通過流量が変化すると、曲線の位置も変化します。点線の曲線は、通過流の動作中のより小さい値に対応します。このような減少は、含水量の低下と貯水池の減少期間の短縮の両方の結果である可能性があります。水力発電所の総エネルギーの曲線も新たな位置をとりました。この場合の最大出力は、異なる動作深さに対応します。 一定の限界まで成長する o1 .

図 1 の水力発電所の年間総発電量の曲線も同様の性質を持っています。 7

しかし、前述の 2 つの曲線を比較すると、年間最大生産量は、貯留層を空にする期間中の生産量よりも低い最終ドローダウン深さで発生することが明らかです。これは、貯留層を充填している間、圧力と流量の両方が減少するため、生産量が減少するという事実によるものです。

図では、 7 つの点線の曲線は、カスケードの他の水力発電所での追加の発電量を考慮した水力発電所の発電量を示しています。カスケードの基礎となるステーションでの影響を考慮すると、最大出力を保証する動作深度はより大きくなります。

したがって、初期条件（通過流量、動作モードと期間、カスケードスキームなど）の各組み合わせは、水力発電所の保証された年間発電量の最大値が発生する独自の貯水池動作深さに対応します。。

ただし、この手術深度が最適であると断定的に受け入れることはできません。上に示したグラフの分析により、最適な貯留層のドローダウン深さを求める必要があるゾーンのみが得られます。それを実証するには、エネルギー指標の変化に加えて、貯留層の減少による他の影響を考慮する必要があります。

提供される生産量の増加に伴い、設置容量有効量の増加はコストの増加につながります。したがって、貯水池の最終ドローダウンが深くなると、取水深さが深くなり、ゲートや水力構造のコストが増加します。計画されている水力発電所の設備容量の増加には、追加の資本投資とコストも伴います。 . 水力発電所の建屋を拡張し、発電機、電気部品、タービン設備などの総出力を増加させるための費用です。

タービン設備の追加コストは、ホイールの直径やタービンの数の増加によって発生します。両方の対策は、貯留層のより深いドローダウンにより設計圧力が低下したときに、設置出力を増加し、タービンの利用可能な出力の減少を補償するために使用されます。水路を利用するカスケード方式では、設計された水力発電所の貯水池の有効容積が増加することで、カスケードの下流側の水力発電所の設備容量を増やすことが可能になる可能性があります。これには追加の設備投資とコストもかかります。

最後に、水路を統合的に使用すると、追加の資本投資と関連活動の費用が必要になる場合があります。したがって、あるオプションから別のオプションに移行する際の貯留層のドローダウン深さの増加によって生じる追加の設備投資の合計は、

追加コストと削減コストも同様に決定されます。すべての経済指標は時間要素を考慮して計算に使用されます。したがって、設計された水力発電所のバージョンについて、代替オプションが計算され、前のオプションから次のオプションへの順次移行中に資本投資、コスト、経費の変化も決定されます。

一般に、交換されたオプションまたはその変更にかかるコスト (A3 交換) は、交換された発電所、燃料、および関連活動にかかるコスト (または増分) の合計を表します。

2 番目の項のマイナス記号は、ゾーン内のオプション間を /g 0G od To から遷移するときに発生する可能性があります。はぁ（図7）、つまり、動作深度の増加に伴い出力が増加し続け、年間出力がすでに減少し始めているとき。

ただし、出力の低下と燃費の低下が必ずしも一致するとは限らないことに留意する必要があります。実際のところ、具体的な燃費は b w一年の季節によっても異なり、特に冬は春夏よりも高くなります。したがって、年間生産量は一般的に減少しているにもかかわらず、貯水池のドローダウン期間（冬季）に生産量が増加し、貯水池を満たす期間中に生産量が減少すると、総燃料経済性は減少しない可能性がありますが、増加する可能性があります。コストのこの要素を正しく評価するには、季節ごとに個別に燃料節約量を決定する計算を実行する必要があることは明らかです。

交換されたオプションのすべての指標は、設計された水力発電所およびカスケードの他の水力発電所への完全な影響に従って、その受け入れと使用のさまざまな時間を考慮して決定される必要があります。

リザーバーの最適なドローダウン深さの理論的根拠は、次のいずれかの条件に従って作成されます。

操作深さが値Δhだけ変化するときのコスト増加の等価性に従って

運転時間Δhの増加に伴う基準値の追加設備投資の回収期間の等しいことに基づく

長期規制の貯水池を備えた水力構造を設計する場合、初期充填のタイミングと水力発電所が設計エネルギー出力に達する体制を決定するための計算を追加で実行する必要があります。

貯水池の主な特徴は、動作条件下での体積、表面積、および水位の変化です。貯水池が作成されると、河川の渓谷が大きく変化し、背水域内の川の水文学的状況も大きく変化します。貯水池の形成によって引き起こされる水文状態の変化は、水理構造物の下流（ダムや水門に隣接する川の一部）でも発生します。場合によっては、そのような変化は数十、さらには数百キロメートルにわたって顕著に現れます。貯水池を造ることの結果の 1 つは、洪水の減少です。その結果、氾濫原における魚の産卵や草の生育条件が悪化します。貯水池を作ると川の流れの速度も低下し、貯水池の沈泥が発生します。

クラスノヤルスク貯水池（写真撮影：マキシム・ゲラシメンコ）

貯水池はロシア全土に不均等に分布しており、ヨーロッパ地域には1000以上、アジア地域には約100ある。ロシアの貯水池の総容積は約100万平方メートルです。人工貯水池は本流とその支流の一部を大きく変えました。それらの上には13の貯水池が作られています。建設は 19 世紀半ばに始まり、川の上流に貯水ダムが建設されました。約100年後、洪水に見舞われた イワンコフスコエ貯水池、しばしばモスクワ海と呼ばれます。ここから川と首都を結ぶ運河が始まります。

ルイビンスク貯水池 (写真提供: Evgeny Gusev)

ルイビンスク貯水池この面積は最大の湖に匹敵します。ヴォルガ川の左支流（シェクスナ川とモロガ川）の広い谷が氾濫した結果、幅60km、長さ140kmの貯水池が形成され、多くの湾があふれました。

ダム クイビシェフ貯水池ヴォルガ川の水位を26メートル上昇させ、約6.5千平方キロメートルの面積にわたって川の氾濫原を氾濫させた。貯水池を建設する際、約300の集落を新しい場所に移動する必要があり、スヴィヤシュスク市は島となった。この貯水池ではかなり大きな嵐が発生する可能性さえあります（波の高さは時々 3 m を超えます）。

世界最大の貯水池が 15 か所あります。極東。それらの建設は前世紀の後半に行われました。ダムは主に高水域の川、ヴィリュエ川、ゼヤ川に建設されました。同時に、比較的狭い地域が浸水した。この地域のほとんどの貯水池の長さは重要です: 150 km ( コリムスコエ)最大565km ( ブラーツコエ）。しかし、水が最大15〜33キロメートルまで流出した一部地域を除いて、その幅は比較的狭い。デバイスの後 バイカル貯水池アンガラ川の全長60キロメートルの区間がほぼ一体となり、湖面は1メートル上昇した。

サヤノ・シュシェンスコエ貯水池 (写真撮影: Pavel Ivanov)

一番大きな貯水池は、 ブラツコエかなり独特の形状をしています。ここの広い範囲は長く曲がりくねった湾と組み合わされています。貯水池の水位変動の振幅は10メートルに達します。大きな価値輸送やラフティング、給水にも利用されています。

サヤノ・シュシェンスコエ貯水池エニセイ渓谷は300キロメートル以上にわたって浸水しましたが、その幅は狭く、最大9キロメートルでした。レベルの変動 - 最大40メートルのダム。 クラスノヤルスク貯水池エニセイ渓谷の狭い（最大幅800メートル）敷地にあります。独特のリフトが特徴です。船がダムに近づくと、水で満たされた部屋に入り、ダムを通って下流に運ばれます。この目的のために、上流に向かう船は高さ 100 メートルまで引き上げられる必要があります。

作成された貯水池により、大都市や大都市の都市用水と工業用水の供給品質を向上させることができました。この国の貯水池のパラメータは大きく異なり、総量は1〜1億6,900万平方メートルです。水面の面積は0.2〜0.5〜5900km2です。長さ、幅、最大深さおよび平均深さは大きく異なります。最大長さ平地や高原の大きな貯水池は長さ 400 ～ 565 km、山地の貯水池は 100 ～ 110 km、幅は最大数十 km に達します。 200〜300メートルの最も深い貯水池は、大きな山の川の谷（イングルスコエ、チルケイスコエ）から、高原および麓の地域（ブラツスコエ、クラスノヤルスコエ、ボグチャンススコエ、ブフタルミンスコエ）の70〜105メートルに位置します。大規模な低地の貯水池では、深さは20〜30メートルを超えません。

ロシアの貯水池

地域	貯水池の数	貯水池の体積、km 3	貯水池の表面積、千平方キロメートル
北部と北西部	91	106,6	25,8
中央および中央黒土	266	35,1	6,8
ヴォルゴ・ヴィャツキー	46	23,0	3,9
ポヴォルシスキー	381	124,0	14,6
北コーカサス人	105	36,6	5,3
ウラル	201	30,7	4,5
西シベリア	32	26,1	2,2
東シベリア	22	398,1	46,3
極東	18	142,5	6,0
合計	1162	924,5	115,4

ロシア最大の貯水池

貯水池		貯水池表面積、km 2	貯水池容積、km 3
*カレリアとコラ半島*
クムスコエ（ピャ湖を含む）	クマ（コブダ）
ヴィゴゼロ（ヴィゴゼロを含む）
セゴゼルスコエ
ヴェルフネ・トゥロムスコエ
クニャジェ・グブスコエ
	イオバ (コブダ)
ニジネ・トゥロムスコエ
パリョゼルスコエ

レソゴルスコエ
スヴェトゴルスコエ
ヴェルフネ - スヴィルスコエ (オネガ湖を含む)
*北西部地域*
ニジネ・スヴィルスコエ
*ロシア平原の中央部*
チムリャンスコエ
エゴリクスコエ
サマラ
ルイビンスコエ
ヴォルゴグラツコエ
サラトフスコエ
ゴルコフスコエ (ニジニノヴゴロド)
イワンコフスコエ
ウグリチスコエ

決定方法使用可能な容量プロジェクトの規模、構造の責任の程度、流量調整体制（季節的または多年的）、および設計段階によって異なります。

本研究では、75％供給の計算年に対するバランス法、つまり、流量と水消費量の積分曲線の差によって貯水池の容量を決定する方法を採用します。

計算には貯留層性能計算表を使用します。

表12. 計算年を調整する場合の貯留層充填のダイナミクス

月	流量調整	インターバル終了時の現在の充填量
+ トリガー	- 詰め物
	19,64		19,11
	114,68		133,79
	11,2		145,01
		-16,09	128,92
		-17,96	110,96
		-16,07	94,89
		-15,28	79,61
		-14,77	64,84
		-14,36	50,48
		-15,1	35,38
		-16,69	18,69
		-18,69

有効リザーバー容量

貯留層のデッドボリュームの決定。

貯留層のデッドボリュームは、次の考慮事項に基づいて決定されます。

堆積物の堆積による貯留容量の沈泥は、定められた期間（T siltation = 50 年）よりも早く発生してはなりません。

によると衛生要件貯留層の深さは、防止条件に基づいて設定される所定のマーク以上でなければなりません。感染症;

コンテナの完全な凍結を防止します（h > 3m）。

WB に航行がある場合、深さは水上輸送の要件を満たさなければなりません。

水力発電団地には水力発電所が含まれているため、MO マークで生成される圧力により、設計上の発電量と水力発電所の保証電力が確保されるはずです。

すべてのタイプのコンテナーのうち、最大のものが選択されます。

サニタリーボリューム。

希釈許容量に基づいて合格

沈泥量

ここで、S は平均長期流出量、S=4 億 5,727 万 m 3 です。

河川の濁度、kg/m3;

r – 重力ポンプの割合、r=0.04(0.05)

T silt – 貯水池の推定沈泥期間、T silt = 50 年。

– 堆積物（ポンプ）の体積重量 = 1100-1200 kg/m 3

水力発電所の要件。

– 下流マーク、

下流の流量の標高を決定するには、下流の流量曲線が必要です。

ここで、t は 1 か月あたりの平均秒数、t = 263 万秒/月です。

W HPP i – 1 か月分の HPP 用の水の量。

したがって、N NB = 131.5 m

上流の水力発電所の量を求める

= 131.5 m の場合、= 1 億 1,300 万 m 3 となります。

水力発電所の水の総量は、次の式を使用して求めます。

NPU = 168m になると。

典型的な貯留層は深浅曲線で示されています

フルボリュームとデッドボリュームも適用します。

NSLマーク= 444 mの貯水池表面の面積を明らかにします。

結論:

1. このプロジェクトには、GKBH、SKBH、産業、灌漑、畜産（牛）、レクリエーション、火力発電所、水運、漁業、水力発電所の参加者で構成される水化学複合施設が含まれています。

水を節約し、水質を改善するために、一連の特別な水管理措置が実施されました（5 つの管理方法が適用されました）。

１）産業における循環水供給システムの導入。

2) 洗浄品質の向上廃水州立臨床病院およびレクリエーション。

3) 灌漑および畜産における水の消費を制限する。

4) 負荷の軽減水域 SKBH側からは畜産と灌漑。

5) 再利用灌漑用の家畜廃水。

6) 隣接する河川流域からの流れの一部の移送。

計算の結果、VCB＝53万m3となります。同時に、長期にわたる流量調整の必要がなくなります。

2. 毎月の時間間隔で WCB を計算すると、年間の特定の月 (1、2、6、7、8、9、10、11、12) と他の月 (3、4、 5) 水分過剰が観察される。

3. 季節調整貯水池は、衛生および環境要件を考慮して、年間の水資源不足を軽減し、水の利用可能性を高めるように設計されました。

4. 水力発電複合施設には、標高 NSL = 168 m にある総量 W total = 1 億 7,990 万 m 3 の貯水池、高さ H raft = 38 m の土製のダム、沿岸の開放集水域、および流出水が含まれています。 -川の水力発電所の建物。

使用済み文献のリスト:

1. 自然の総合的な利用と保全。エド。 V.V. シャバノバ。 – M.:コロス、1994年。

2. マーキン V.N.、ラトコビッチ L.D.、ソコロヴァ S.A. 流域における水管理対策の開発。 – M.: MGUP、2011、100 p。

3. 工学的な水文学と流量調整に関するワークショップ。エド。彼女。オフチャロワ。 – M.:コロス、1996年。

4. 土地の埋め立てと水の管理。 T. 5. 水管理: ハンドブック / 編ボロダフチェンコ I.I.、-M.: アグロプロミズダット、1988 年。

便利なボリュームです。蒸発、ろ過、氷の形成による貯水池からの水の損失を考慮して、貯水池の網を明確にします。これを行うために、まず各月の貯留層の総体積 Wsr と面積 ssr を決定します。

したがって、貯水池の総容積は

W = Wplz. ネット + WMO、

ここで、Wmo はリザーバのデッドボリュームです。

タスクには水の濁度に関するデータがないため、デッドボリュームを近似的に計算します。仮定してみましょう

うーん？ 0.1・Wpl. = 0.1 · 7.484 = 0.7484 万立方メートル。

総体積の値は、表 3 の列 2 に記録されます。

次に、貯留層の月平均体積 Wav を決定し、地形的特徴を使用して表面積 w を求めます。

蒸発損失は次の式を使用して月ごとに計算されます。

ここで、hi は蒸発層です。

計算結果は表 3 の 6 列目に入力されます。

各月のろ過損失 Wf は次の式で求められます。

Wф = сi·kф·ni、

ここで、kf = 0.003 m/日、

ni - 月の日数。

結果を表 3 の列 7 に入力します。

氷形成の損失

Wl = 0.9 kl hl (schn - shk)、

ここで、0.9 は氷の相対重量です。

kl は氷床の厚さが徐々に増加する係数で、約 0.65 に相当します。

hl - 凍結終了時の長期平均氷の厚さ。

Schn と Schk は、凍結の開始時と終了時の貯留層の表面積です。

損失量 Wl を次のように分配します。冬の間(表 3 の列 8)、次に水の損失量を求めます (表 3 の列 9)。

これらの損失を考慮すると、余剰は減少し、不足は増加します（表 3 の 11 列目と 12 列目）ので、有効総量は次のようになります。

Wbr = 957.8万立方メートル。

それに応じて排出量は減少します：1,634万8,000立方メートル

すると、貯水池の総体積は次のようになります。

Wtotal = Wmo + Wfr + Wfr = 0.7484 + 9.578 + 0 = 1032.6万立方メートル。

貯留層の特徴的なレベルと容量

貯水池の主な特徴は次のとおりです。

通常の保持レベル FPU、m。

ULV デッドボリュームレベル、m;

壊滅的な保持レベル KPU、m。

総貯留層容積 W、百万 m3 または km3;

貯水池の有効容積 Wplz、100 万 m3 または km3;

貯水池の死容積 Wmo、百万 m3 または km3;

Wfs を強制する貯留層の体積、100 万 m3 または km3。

貯留容量係数 = Wplz/W®、

ここで、W® は平均長期フローです。

NPL - 通常の状態で貯水池が満たされる水位。

リザーバボウルの総容積Ｗは、リザーバボウルの底部と不良品マークの水面との間に囲まれた容積である。全容積 W が流れの調整に完全に使用されるわけではありません。貯水池の下部は、最小限の水位とその中の堆積物を維持するように設計されており、デッドボリューム Wmo と呼ばれ、排水することはできません。

NPU レベルと ULV レベルの水面の間に囲まれた貯留層の体積は、有効体積 - Wplz と呼ばれます。水が多い時には水が満たされ、水が少ない時には空になります。 NPU マークと KPU マークの水面の間に囲まれた体積は強制体積と呼ばれます。 KPU は、異常に高い水位または洪水が油圧システムを通過する期間中に壊滅的にバックアップされるレベルです。強制容積 Wfs は、油圧ユニットを通る吐出流量を減らすのに役立ちます。

図 2. 貯水池の主な要素

貯水池の形成により、水の流れの状況に変化が生じます。上部プールでは、これらの変更は主に次のとおりです。

水位が上昇し深さが増すと、貯水池ボウル内の領域が浸水します。

流速が低下し、降水量のかなりの部分が失われます。

水面が増加すると蒸発量が増加し、貯水池内の水の塩分濃度が増加します。

下流では次の変化が起こります。高水流と洪水流量が減少し、低水量が増加します。そして水力発電所の下の河床の侵食が起こります。上部プールの水路に示された変化に加えて、次のような現象が発生します。貯水池ボウル内の領域の浸水。貯水池に隣接する土地の浸水と波の影響による貯水池の堤防の崩壊。

FSL内の貯水池が占めている土地は経済的利用が不可能であり、絶え間なく洪水に見舞われていることに加えて、風による水の急増による壊滅的な洪水や洪水の際に、FSL上の領域の一時的な洪水が観察されています。堤防や渋滞時の水位上昇から保護します。一時的に浸水した土地の経済的利用が可能。洪水が起こると水位が上がります地下水、土地の経済的利用の条件が急激に悪化し、排水対策が必要になります。

貯水池の地形的特徴を使用して、特徴的な水位とそのマークを見つけます。

ダムの NSL = 131.8 m のレベルでの充填 Wfull = 1032.6 万 m3 に相当する NSL は、

NPU = NPU - PP = 131.8 - 120.0 = 11.8 m;

ULV = 121.2 m のレベルでのデッドボリュームレベルは次のようになります。

ULV = ULV - PP = 121.2 - 120.0 = 1.2 m;

FPU の強制サポートレベルは次のとおりです。

FPU = NPU + 2.0 = 13.8 メートル、

ここでPPはダム基礎のマークです。