Особенности гидрологического режима нижних бьефов

Современные крупные гидроузлы улучшают судоходные условия водных путей. В результате образования водохранилищ значительно увеличился навигационный расход воды в нижнем бьефе ряда рек. Это повысило судоходные глубины на реках. Например, на Дону уве­личение расхода воды со 160 до 580 м/с позволило значительно увели­чить гарантированные глубины ниже Цимлянского гидроузла.

Регулирование стока при помощи водохранилищ небольшой емкости не везде дает хорошие результаты. Например, ниже Новосибирской ГЭС значительного улучшения условий судоходства не наблюдается.

В ряде случаев неравномерность попусков воды через турбины ГЭС приводит к большому колебанию уровней, что иногда затрудняет судоходство.

Каждый нижний бьеф по режиму уровней и условиям судоходства можно разделить на два участка. Первый участок характеризуется резко выраженными колебаниями уровня воды (с амплитудой 1—3 м), вызванными неравномерной работой ГЭС. При этом наиболее силь­ные колебания бывают вблизи ГЭС. По мере удаления от гидроузла ам­плитуда колебаний уменьшается и к началу второго участка состав­ляет 15—20 см. Второй участок имеет относительно небольшие коле­бания уровней воды.

В табл. 14 приведены сведения о колебаниях уровня воды в ниж­них бьефах некоторых гидроэлектростанций СССР в навигационный период.

При работе ГЭС большое влияние на судоходство оказывает не­дельное и суточное регулирование стока. Волна, возникшая у ГЭС в воскресенье или утром в понедельник, смещается вниз по реке, и ее можно наблюдать во вторник и даже в среду. Например, ниже Ново­сибирской ГЭС у выхода шлюзового канала понижение уровня со­ставляет 75 см, на расстоянии 22 км от плотины (г. Новосибирск) — 55 см, 110 км — 40 см, 200 км — 30 см.

Уменьшение попуска воды в выходные и праздничные дни может затруднять движение судов с полной осадкой.

Суточное регулирование стока вызывает резкие колебания уровней воды, достигающие 1—2 м. По мере удаления от гидроузла волна по­пуска, распространяясь вниз по течению, постепенно распластывает­ся, поэтому амплитуда суточных колебаний уровня воды постепенно сокращается. Высота волны уменьшается из-за неодинаковых скоростей перемещения ее гребня и склонов. Гребень волны попуска перемещает­ся быстрее, чем подошва, в связи с чем уклон лобового склона увеличи­вается, а тылового — уменьшается. Передний склон волны, имея боль­шой уклон, перемещается быстрее тылового, поэтому волна растяги­вается и распластывается.

Волна попуска распространяется в нижнем бьефе с определенной скоростью. Для практических целей время повышения уровня воды к определенном пункте, лежащем ниже гидроузла, можно определить

Таблица 14

путем расчета скорости, м/с, перемещения волны попуска по прибли­женной формуле Л. С. Кускова

где Нср — судоходная глубина, м.

Для определения в судовых условиях времени повышенных и пониженных уровней иногда создаются графики. По графикам судово­дитель может определить для всех перекатов время минимального и максимального уровня, амплитуду изменения уровня, а также его спада и подъема. Такие графики приводятся на некоторых навигационных картах, помещаются в лоциях и пособиях для судоводителей.

Регулирование стока меняет гидрологический режим нижнего бье­фа. В водохранилище в связи с выпадением наносов происходит осветление воды. Осветленная вода, поступая в большом количестве и со значительной скоростью в нижний бьеф, размывает дно и берега, насыщаясь при этом наносами до обычного своего состояния.

Уклоны поверхности воды на верхних по течению участках намно­го превышают уклоны на участках, удаленных от плотины. На верх­нем участке, где изменение уклона велико, русло усиленно перераба­тывается.

Переформирование русла и перекатов особенно активно происхо­дит на участках, где сказывается суточное регулирование стока. Коле­бания уровня воды влияют и на состояние перекатов нижнего бьефа. При подъемах уровней происходит их намыв, при спадах — размыв. Колебания уровня уменьшают устойчивость землечерпательных про­резей, поэтому такие участки требуют повторения дноуглубительных работ.

Регулирование стока благоприятно сказывается на удаленных от гидроузла участках нижнего бьефа: сток распределяется равномернее в течение длительного периода.