ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ КРУПНОМАСШТАБНОЙ ДОБЫЧИ ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНОЙ СМЕСИ В НИЖНЕМ БЬЕФЕ ВОТКИНСКОЙ ГЭС

Авторы

  • А.А. Тиунов Горный институт УрО РАН
  • А.П. Лепихин Горный институт УрО РАН
  • А.А. Возняк Горный институт УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/echo.2021.1.7

Ключевые слова:

уровенный режим водохранилища, гидродинамическое моделирование, последствия крупномасштабной добычи песчано-гравийных смесей, просадка уровня

Аннотация

Дана оценка возможных гидравлических последствий крупномасштабной добычи песчано-гравийных смесей в верхней части Нижне-Камского водохранилища (нижнем бьефе Воткинского водохранилища) на основе проведения многовариантных вычислительных экспериментов на разработанной гидродинамической модели рассматриваемого водного объекта. Такая оценка необходима для выработки мероприятий по минимизации отрицательных последствий и обеспечении на этой основе соблюдения баланса интересов между отдельными заинтересованными водопользователями. Для оценки возможных последствий разработки новых русловых месторождений нерудных полезных ископаемых были созданы гидродинамические модели данного участка р. Камы в 1D (HEC RAS v.5.0.7) и 2D (SMS v.11.1) приближениях на основе лицензированных программных продуктов. В результате расчетов были получены графики уровней воды для различных сценариев расчета, графики сравнения уровней воды по результатам расчетов в одно- и двумерной моделей для морфометрии 2019 года в естественных условиях и с учетом выработки месторождений песчано-гравийных смесей. Выполненные многовариантные вычислительные эксперименты показали, что разработка только восьми уже разрабатываемых месторождений: Волковское, Ольховское, Сивинский, Гольяновское, Макаровское, Верхне-Дулесовский, Симонихинское и Симонихинское-2 - приведет к необходимости увеличения для поддержания судоходных глубин 3,3 м расхода сбросов в нижний бьеф Воткинской ГЭС до 1800 м /с при продолжительности сброса 12 часов или поддержания постоянного сброса 1500 м /с при продолжительности не менее 24 часа. Как при одномерном 3 моделировании, так и при двумерном моделировании при сравнительном анализе графиков уровней воды можно выделить 3 участка с сильной просадкой уровня от 15 до 41 см в связи с крупномасштабной добычей ПГС.

Поддерживающие организации
Исследование выполнено при поддержке Минобрнаукив рамках гос. задания № 0422-2019-0149-C-01.

Библиографические ссылки

  1. Васильев О.Ф., Годунов С.К., Притвиц Н.А., Темноева Т.А., Фрязинова И.Л., Шугрин С.М. Численный метод расчета распространения длинных волн в открытых руслах и приложение его к задаче опаводке // Доклады АН СССР. - 1963. - Т. 151. № 3. - С. 525-527.
  2. Калинин Г.П., Кучмент Л.С. О численных методах решения уравнения Сен-Венана для расчета неустановившегося движения воды в реках // Метеорология и гидрология. - 1963. - № 6. -С. 3-9.
  3. Кучмент Л.С. Расчеты неустановившегося движения воды в нижних бьефах ГЭС // Комплексное использование водных ресурсов и режимы Волжско-Камского каскада гидроэлектростанции: сб. ст. -М.: Энергия, 1967.
  4. Историк Б.Л. Расчет неустановившегося движения воды в открытых водотоках на электронных вычислительных машинах // Гидрология и водное хозяйство: [сб. ст.] / под ред. С.Н. Крицкого, М.Ф.Менкеля. - М.; Л.: Энергия, 1964. - С. 222-239. - (Труды Гидропроекта, Сб. 12.).
  5. Грушевский М.С. Использование электронных цифровых машин для расчета неустановившегося движения воды в призматических руслах // Исследования русловых процессов и неустановившегося движения воды в открытых потоках: сб. ст. - Л., 1962. - (Труды Гос. Гидрологич. Ин-та;.Вып. 94).
  6. Mascarenhas F.C.B., Toda K., Miguez M.G., Inoue K. Flood Risk Simulation. - Southampton; Boston: WITPRESS, 2005. - 436 p.
  7. Лепихин А.П., Тиунов А.А., Возняк А.А. Особенности формирования и расчета обратных течений в Воткинском водохранилище (1D-постановка) // Водное хозяйство России: проблемы, технологии,управление. - 2018. - № 5. - С. 21-36.
  8. Двинских С.А., Клименко Д.Е., Ларченко О.В., Минкин К.А. Анализ русловых деформаций в нижнем бьефе Воткинского водохранилища // Четвертые Виноградовские чтения. Гидрология от познания кмировоззрению: сб. докл. Междунар. науч. конф. памяти выдающегося русского ученого Ю.Б. Виноградова / Санкт-Петербургский гос. ун-т. - СПб., 2020. - С. 600-605.
  9. HEC-RAS River Analysis System: Hydraulic Reference Manual. Version 5.0 (CPD-69) / Gary W. Brunner. - February 2016. - 547 p.
  10. RiverFlow2D Two-Dimensional River Dynamics Model: Reference Manual, August 2016. - URL:http://www.hydronia.com.

Загрузки

Опубликован

09.07.2021

Выпуск

№ 1 (2021)

Раздел

Статьи

Как цитировать

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ КРУПНОМАСШТАБНОЙ ДОБЫЧИ ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНОЙ СМЕСИ В НИЖНЕМ БЬЕФЕ ВОТКИНСКОЙ ГЭС. (2021). Горное эхо, 1, 39-49. https://doi.org/10.7242/echo.2021.1.7