Прогноз притока воды в Волховское водохранилище
|
Введение 3
1 Физико-географическое описание бассейна реки Волхов 6
Общая характеристика территории 6
Краткая гидрологическая характеристика р. Волхов и Волховского водохранилища 15
2 Методика долгосрочных прогнозов стока и уровней воды в период межени 21
Определение притока воды к водохранилищам 21
Методические основы прогнозирования притока 22
Методика прогноза сезонного меженного стока 24
Методика прогноза месячного стока по данным о предшествующих расходах воды 25
Прогнозы стока по данным о запасе воды в русловой сети и осадкам 26
Методики прогноза уровней воды 28
3 Прогноз притока в Волховское водохранилище 30
Определение притока воды в водохранилище 30
Прогноз притока в водохранилище 43
Заключение 63
Список использованных источников 64
Приложение А. Зависимость уровней нижнего бьефа Волховской ГЭС от уровней Ладожского озера 65
Приложение Б. Многолетние характеристики годового стока р. Волхов в створе Волховской ГЭС 66
Приложение В. Данные для построения номограмм 77
Приложение Г. Результаты поверочных прогнозов притока воды к водохранилищу
1 Физико-географическое описание бассейна реки Волхов 6
Общая характеристика территории 6
Краткая гидрологическая характеристика р. Волхов и Волховского водохранилища 15
2 Методика долгосрочных прогнозов стока и уровней воды в период межени 21
Определение притока воды к водохранилищам 21
Методические основы прогнозирования притока 22
Методика прогноза сезонного меженного стока 24
Методика прогноза месячного стока по данным о предшествующих расходах воды 25
Прогнозы стока по данным о запасе воды в русловой сети и осадкам 26
Методики прогноза уровней воды 28
3 Прогноз притока в Волховское водохранилище 30
Определение притока воды в водохранилище 30
Прогноз притока в водохранилище 43
Заключение 63
Список использованных источников 64
Приложение А. Зависимость уровней нижнего бьефа Волховской ГЭС от уровней Ладожского озера 65
Приложение Б. Многолетние характеристики годового стока р. Волхов в створе Волховской ГЭС 66
Приложение В. Данные для построения номограмм 77
Приложение Г. Результаты поверочных прогнозов притока воды к водохранилищу
Гидрологический прогноз - наиболее эффективная и оперативная форма гидрометеорологического обслуживания водного хозяйства. Особенность гидрологического обслуживания на водохранилище в том, что оно носит специализированный характер. Надо знать, как используется предоставляемая информация, какая требуется минимальная заблаговременность и точность прогноза, к каким отрицательным последствиям могут привести те или иные ошибки прогноза и т. д. В то же время очевидно, что гидрологический прогноз для водохранилищ, и в первую очередь прогноз притока воды, в принципиальном отношении не отличается от прогнозов водного режима рек [1].
Максимальный возможный экономический эффект от работы водохранилища мог бы быть получен в том случае, если бы заранее был известен приток воды в водохранилище. Поэтому всегда желательно, чтобы прогноз имел как можно большую заблаговременность и точность. В этом отношении при принятой в настоящее время системе планирования работы большинства водохранилищ оптимальным пределом был бы прогноз гидрографа притока на весь следующий год в середине данного года. Но, во- первых, лишь изредка действительно необходимо столь детальное описание хода притока во времени; большей частью вполне достаточно знать о распределении годового притока по сезонам или кварталам. Во-вторых, и главным образом, пока что нет надежного основания для выпуска прогнозов годового притока (кроме отдельных случаев).
Таким образом, возникает необходимость на основе учета особенностей водохранилища, режима притока, наконец, реальных возможностей для выпуска прогноза ставить вопрос так: а) могут ли гидрологические прогнозы при данной их точности и заблаговременности быть использованы при эксплуатации водохранилища; б) какую минимально допустимую точность и заблаговременность должны иметь прогнозы; в) как планировать работу водохранилища на основе гидрологического прогноза. Правильное решение указанных вопросов представляет собой сложную проблему. Несомненно, однако, что главное в том экономическом эффекте, которое дает использование прогнозов по сравнению с тем, что имело бы место при отсутствии прогнозов. Последнее ни в какой мере не исключает необходимость дальнейшего совершенствования самих методов прогнозов.
В общем случае метод гидрологических прогнозов представляет собой количественную связь между предсказываемой величиной как функцией и обусловливающими факторами как аргументами (предикторами). И те, и другие суть наблюденные за какой-то предшествующий период времени величины. Очевидно, что в целом любой прогноз будет иметь меньшую точность, чем положенные в его основу исходные данные. Погрешность прогноза находится в прямой зависимости от ошибки исходных данных и прежде всего самой предсказываемой величины.
Планирование работы водохранилища обычно ведется по календарным отрезкам времени (год, квартал, месяц). Между тем прогнозы стока рек большей частью принято давать по отдельным фазам гидрологического режима (весеннее половодье, дождевой паводок, летняя межень и пр.), что согласуется с природой явления. Указанное несоответствие может быть преодолено различным образом, но проще всего путем построения вспомогательных эмпирических связей между стоком реки за фазу режима и за соответствующий календарный период времени.
В связи с актуальностью решения задачи прогнозирования притока воды в водохранилище данная работа посвящена рассмотрению методики прогноза для Волховского водохранилища. Волховское водохранилище имеет большое значение, так как служит для забора воды на хозяйственные и производственные нужды, как источник приема и разбавления сточных вод, для выработки электроэнергии, для осуществления судоходства, ведения рыбного хозяйства и рекреации. Среднемноголетняя годовая выработка электроэнергии составляет 370 млн. кВт.ч.
К основным задачам работы можно отнести:
- сбор и обработку исходной гидрометеорологической информации, включая данные о расходах воды реки Волхов, уровнях воды озера Ильмень, сведения о суточных суммах атмосферных осадков;
- определение притока воды к Волховскому водохранилищу;
- построение прогностических зависимостей для определения притока воды к водохранилищу;
- построение прогностических зависимостей (номограмм) для определения расходов воды в меженный период на р. Волхов;
- выпуск поверочных прогнозов и оценка эффективности методик прогноза.
Объектом исследования является Волховское водохранилище и его сток в меженный период с июля по октябрь.
Для решения поставленных задач в работе используются статистические методы, а также методы, основанные на использовании кривых истощения.
Практическая значимость заключается в разработке эффективной методики для выпуска долгосрочных прогнозов притока воды к водохранилищу, для является важным параметром для гидроэнергетики.
Максимальный возможный экономический эффект от работы водохранилища мог бы быть получен в том случае, если бы заранее был известен приток воды в водохранилище. Поэтому всегда желательно, чтобы прогноз имел как можно большую заблаговременность и точность. В этом отношении при принятой в настоящее время системе планирования работы большинства водохранилищ оптимальным пределом был бы прогноз гидрографа притока на весь следующий год в середине данного года. Но, во- первых, лишь изредка действительно необходимо столь детальное описание хода притока во времени; большей частью вполне достаточно знать о распределении годового притока по сезонам или кварталам. Во-вторых, и главным образом, пока что нет надежного основания для выпуска прогнозов годового притока (кроме отдельных случаев).
Таким образом, возникает необходимость на основе учета особенностей водохранилища, режима притока, наконец, реальных возможностей для выпуска прогноза ставить вопрос так: а) могут ли гидрологические прогнозы при данной их точности и заблаговременности быть использованы при эксплуатации водохранилища; б) какую минимально допустимую точность и заблаговременность должны иметь прогнозы; в) как планировать работу водохранилища на основе гидрологического прогноза. Правильное решение указанных вопросов представляет собой сложную проблему. Несомненно, однако, что главное в том экономическом эффекте, которое дает использование прогнозов по сравнению с тем, что имело бы место при отсутствии прогнозов. Последнее ни в какой мере не исключает необходимость дальнейшего совершенствования самих методов прогнозов.
В общем случае метод гидрологических прогнозов представляет собой количественную связь между предсказываемой величиной как функцией и обусловливающими факторами как аргументами (предикторами). И те, и другие суть наблюденные за какой-то предшествующий период времени величины. Очевидно, что в целом любой прогноз будет иметь меньшую точность, чем положенные в его основу исходные данные. Погрешность прогноза находится в прямой зависимости от ошибки исходных данных и прежде всего самой предсказываемой величины.
Планирование работы водохранилища обычно ведется по календарным отрезкам времени (год, квартал, месяц). Между тем прогнозы стока рек большей частью принято давать по отдельным фазам гидрологического режима (весеннее половодье, дождевой паводок, летняя межень и пр.), что согласуется с природой явления. Указанное несоответствие может быть преодолено различным образом, но проще всего путем построения вспомогательных эмпирических связей между стоком реки за фазу режима и за соответствующий календарный период времени.
В связи с актуальностью решения задачи прогнозирования притока воды в водохранилище данная работа посвящена рассмотрению методики прогноза для Волховского водохранилища. Волховское водохранилище имеет большое значение, так как служит для забора воды на хозяйственные и производственные нужды, как источник приема и разбавления сточных вод, для выработки электроэнергии, для осуществления судоходства, ведения рыбного хозяйства и рекреации. Среднемноголетняя годовая выработка электроэнергии составляет 370 млн. кВт.ч.
К основным задачам работы можно отнести:
- сбор и обработку исходной гидрометеорологической информации, включая данные о расходах воды реки Волхов, уровнях воды озера Ильмень, сведения о суточных суммах атмосферных осадков;
- определение притока воды к Волховскому водохранилищу;
- построение прогностических зависимостей для определения притока воды к водохранилищу;
- построение прогностических зависимостей (номограмм) для определения расходов воды в меженный период на р. Волхов;
- выпуск поверочных прогнозов и оценка эффективности методик прогноза.
Объектом исследования является Волховское водохранилище и его сток в меженный период с июля по октябрь.
Для решения поставленных задач в работе используются статистические методы, а также методы, основанные на использовании кривых истощения.
Практическая значимость заключается в разработке эффективной методики для выпуска долгосрочных прогнозов притока воды к водохранилищу, для является важным параметром для гидроэнергетики.
Регулирование стока с помощью искусственных водохранилищ является эффективной мерой по рациональному использованию водных ресурсов. Комплексные водохозяйственные системы нуждаются в надежных долгосрочных прогнозах притока воды в водохранилища. Экономическая эффективность таких прогнозов зависит от их заблаговременности и точности. Для водохранилищ большое значение имеют не только прогнозы притока воды за период высоких вод, но и за период межени, который на многих крупных реках страны составляет от 5 до 7 месяцы.
В настоящей работе рассматривалась методика прогноза притока воды в летне-осенний период с июля по октябрь. Используемый метод прогнозирования основан на учете зависимости между осадками и притоком в речную и озерную сеть бассейна и в определении тем или иным способом стока реки в замыкающем створе по величине притока, предшествующего стока и величине осадков. Данный метод применим как при наличии наблюдений за стоком, так и при их отсутствии. Методологические подходы были предложены еще в 50-ые годах прошлого века, однако в настоящее время продолжают широко использоваться в практике оперативных прогнозов управлений в связи с простотой и минимум исходной гидрометеорологической информации.
Проведенные расчеты, прогнозы и анализ полученных результатов свидетельствует об эффективности большинства прогностических зависимостей. Недостаточно высокая эффективность, особенно для сентября, вызвана скорее всего выбором метеостанции, по которой используются атмосферные осадки.
В настоящей работе рассматривалась методика прогноза притока воды в летне-осенний период с июля по октябрь. Используемый метод прогнозирования основан на учете зависимости между осадками и притоком в речную и озерную сеть бассейна и в определении тем или иным способом стока реки в замыкающем створе по величине притока, предшествующего стока и величине осадков. Данный метод применим как при наличии наблюдений за стоком, так и при их отсутствии. Методологические подходы были предложены еще в 50-ые годах прошлого века, однако в настоящее время продолжают широко использоваться в практике оперативных прогнозов управлений в связи с простотой и минимум исходной гидрометеорологической информации.
Проведенные расчеты, прогнозы и анализ полученных результатов свидетельствует об эффективности большинства прогностических зависимостей. Недостаточно высокая эффективность, особенно для сентября, вызвана скорее всего выбором метеостанции, по которой используются атмосферные осадки.