МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ И РАСЧЕТА ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО БАЛАНСА

ПОНЯТИЕ ВХБ
Балансовый метод один из основных методов водохозяйственных расчетов.
ВХБ - количественное сопоставление располагаемых водных ресурсов с объемом и режимом требований ВХК, а также результат этого сопоставления.
Иначе ВХБ – «иллюстративные таблицы к водохозяйственным расчетам, отражающие соотношение располагаемых гарантированных водных ресурсов и расчетного водопотребления при соответствующем уровне развития экономики и комплексных водохозяйственных и природоохранных мероприятий».

ВИДЫ ВХБ
Отчетные - за отчетный период, служат для анализа работы ВХС ретроспективного периода. Фиксируют рост водопотребления, соблюдение лимитов и т.д., составляются обычно для лет 75% и 95% обеспеченности
Оперативные - на текущий год для отслеживания соблюдения режима эксплуатации или коррекции диспетчерских правил с целью перераспределения ВР между потребителями. Обычно составляются для лет 75% и 95% обеспеченности
Плановые - как составная часть планов развития экономики. Обычно составляются для лет 50%, 75% и 95% обеспеченности. Учитывают существующие водохозяйственных мероприятий.
Перспективные - на перспективу в 15-20 лет и более, предназначены для оценки достаточности существующих мероприятий для удовлетворения требований ВХК в проектной и отдаленной перспективе. Могут составляться для лет 25%, 50%, 75% и 95% обеспеченности. Учитывают существующие и проектируемые водохозяйственные мероприятия
В ряде случаев особо ответственных потребителей (АЭС) выполняются ВХБ лет 97 % обеспеченности.

ВХБ подземных вод
ВХБ подземных вод либо делается отдельно и тогда часть требований исключается из расходной части общего ВХБ, либо учитывается в приходной части суммарного баланса в размере гидравлически несвязанной с поверхностным стоком составляющей подземных вод, либо, что более правильно вносится в расходную часть баланса как «ущерб речному стоку».
При отсутствии данных считается, что:
влияние отбора подземных вод практически не сказывается на поверхностном стоке при расположении подземных горизонтов ниже местного базиса эрозии или если водозабор находится на значительном удалении от гидрографической сети
отбор из речных долин (аллювиальные отложения) полностью можно отнести к поверхностному стоку
В промежуточных ситуациях коэффициент гидравлической связности принимается 0.3 - 0.7 в соответствии с гидрогеологическим анализом.

ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИНОЛОГИИ
Встречаются сочетания : ВХБ участка реки, ВХБ в створе гидроузла (водохранилища), ВХБ бассейна или части бассейна. Каждое несет определенный смысл сообразно поставленной проектной задаче.
Наиболее часто используется баланс водохозяйственного участка (ВХУ). Если делать баланс в целом для бассейна или части бассейна, то неизбежно возникновение «скрытых дефицитов», поскольку нельзя покрыть водопотребление верхнего бассейна стоком , формирующимся в нижней его части.
Разрезка года при оставлении ВХБ выбирается, как правило, водохозяйственная - то есть, начиная с наиболее многоводного сезона года

УРАВНЕНИЕ ВХБ
Уравнение ВХБ водохозяйственного участка реки примерно описывается выражением :
Sпп – проектный приток сверху, учитывающий изъятие выше входного створа; Sбок – боковая приточность на участке, иначе сток, формируемый на участке;
Wподз – подземный водозабор; ΔS – антропогенное изменение стока; TR – переброска стока извне; Wвв – возвратные воды на участке; ΔV – регулирование стока на ВХУ; WΣ - суммарный водозабор на участке ; КП – комплексный попуск; UR - ущерб речному стоку в результате подземного водозабора; переброска стока из реки; D – дотация стока в другие бассейны или створы. ПОТ – потери на фильтрацию и дополнительное испарение, связанные с регулированием стока на участке.
Важным обстоятельством является учет возвратных вод. Его нужно оценивать непосредственно на рассматриваемом участке, иначе могут быть скрытые дефициты в связи с необеспеченным объемом водозабора.

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ
В соответствии с изложенным неотъемлемой частью большинства водохозяйственных расчетов являются постворные балансы реки (в разрезе ВХБУ), характеризующие водохозяйственную остановку в разных частях бассейна. Составление таких балансов не составляет особого труда благодаря развитию в последние годы вычислительной техники на базе персональных компьютеров.
Главным при этом является разработка корректного алгоритма расчета ВХБ, в основе которого лежит уравнение водохозяйственного баланса. Уравнение ВХБ может быть записано различными способами в зависимости от того, какие именно составляющие являются определяющими для водохозяйственного анализа конкретной проектной задачи.
Постворный водохозяйственный баланс не может быть составлен без четкой методики расчета проектного стока в створе, замыкающем водохозяйственный участок.
В свою очередь проектный сток в замыкающем створе не может быть получен без предварительного распределения дефицита между отраслевыми потребителями и комплексным попуском.
Распределение дефицита между участниками водохозяйственного комплекса - самостоятельная водохозяйственная задача, которая решается либо на основе согласованных приоритетов, либо путем технико-экономического обоснования.

СТРУКТУРА ВХБ
Форма представления ВХБ должна соответствовать принятой структуре. Традиционная структура включает приходную и расходную части баланса, а также результат баланса.
В ответственных случаях структура баланса существенно отходит от стандартной формы, отражая существо принимаемых проектных решений и реализации тех или иных мероприятий. В этом состоит основное отличие ВХБ от бухгалтерского баланса. ВХБ должен отражать инженерную составляющую в сопоставлении ресурсов и требований.
При составлении баланса сложной водохозяйственной системы существенным моментом является порядок представления материалов. По опыту проектирования оптимальным вариантом является многолетний ВХБ в годовых объемах стока и водопотребления, ВХБ характерных по водности лет и иллюстративный ВХБ, дающий графическую интерпретацию произведенных балансовых расчетов.
ВХБ не должен быть «несведенным». Окончательный вариант должен быть увязан с учетом необходимых водохозяйственных и водоохранных мероприятий, для обоснования которых данный баланс и предназначен.
Существует достаточно обширная литература по данной тематике. В настоящей презентации отражены лишь особенности расчета ВХБ, проявляющиеся в проектной работе.

Критерии удовлетворения требований
P – обеспеченность по числу бесперебойных лет –наиболее употребляемый критерий, m – число перебойных лет, N – длина расчетного ряда
P – обеспеченность по сумме бесперебойных месяцев используется когда более важным является покрытие требований ежегодно, но с меньшей гарантией (например продолжительность периода навигации), М – число перебойных месяцев
Pпр – приведенная обеспеченность для экспертного расчета комплексной отдачи, используется при наличии нескольких разнообеспеченных водопотребителей (промышленность, орошение, водный транспорт, энергетика)

КРИТЕРИИ ПОКРЫТИЯ
G – глубина перебоев в годы за пределами расчетной обеспеченности, в отечественной практике принимается в размере 10 % от нормативных требований для КБХ и промышленности при обеспеченности 95-97 % ;
10-30 % для орошения в гумидной зоне при обеспеченности 75 % ; 10-15 % для орошения в аридной зоне при обеспеченности 90 %
Технико-экономическое обоснование критериев нуждается в научной поддержке
Для водного транспорта обеспеченность по сумме бесперебойных месяцев должна составлять около 90 %
Для теплоэнергетики устанавливается как для водоснабжения 95 % по числу бесперебойных лет
Обеспеченность энергоотдачи устанавливается технико-экономическим расчетом. Обеспеченность гарантированной мощности ВКК – 90 %

Далее приводятся примеры формирования ВХБ для ВХС р.Самур и ВХС в бассейне р.Меджерды в Алжире

Схема ВХС бассейна р.Самур

Структура ВХБ р.Самур по многолетнему ряду

Схема ВХС р.Меджерды