Обобщение показателей испарения с водной поверхности кременчугского водохранилища

д.эконом.н., к.т.н., профессор, академик

УО МАНЭБ

Максюта Ольга

директор

Светловодская гидрометеорологическая обсерватория
ОБОБЩЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИСПАРЕНИЯ С ВОДНОЙ

ПОВЕРХНОСТИ КРЕМЕНЧУГСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Испарение есть одной из важных составляющих расходной части водных балансов [1-3]. В весенний период оно резко возрастает и достигает максимальных значений в летний период.

Среднемноголетние потери на испарение из водохранилищ Днепровского каскада составляют более 5 км³, а из Кременчугского водохранилища – 1,51 км³ (3,2% от среднемноголетнего объема расходной части водного баланса) с максимумом в августе – 0,299 км³ (20% от годового объема испарения). Только при слое испарения в 1 мм с водной поверхности Кременчугского водохранилища при нормальном подпертом уровне (НПУ) потери воды на испарение составляют 2,25 млн м³.

Поэтому в настоящее время в условиях изменения климата эта расходная составляющая водного баланса вызывает постоянный практический и научный интерес.

Цель данной работы – обобщение показателей испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища за время его эксплуатации и их анализ.

Основными материалами исследования приняты реальные показатели испарения как составляющие водных балансов Кременчугского водохранилища за 52 года его эксплуатации и составленных на Светловодской ГМО, основные характеристики водохранилища и гидроузла [4-10]. результаты исследований за прошлые годы [11-20] , справочные данные [21-23].

Кременчугское водохранилище занимает часть территории Черкасской, Полтавской и Кировоградской областей. Водохранилище является основным регулятором Днепровского каскада и осуществляет годичное регулирование стока с переходом к многолетнему.

Комплекс вопросов разрешаемых сооружением Кременчугского гидроузла: энергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, железнодорожные и автодорожные переходы через Днепр, водоснабжение промышленных районов, орошение.

Год начала строительства – 1954, ввода во временную эксплуатацию – 1959, ввода в промышленную эксплуатацию - 1963.

Площадь водосбора–382000км², среднемноголетний годовой сток–47,8 км³, средний многолетний расход реки в створе – 1530 м³/с, максимальный наблюденный расход -23900 м³/с, максимальный бытовой с обеспеченностью 0,1 % - 27200 м³/с, минимальный наблюденный – 160 м³/с [ 6,10].

В состав гидроузла входят: здание ГЭС длиной 305 м, бетонная водосливная плотина длиной 191 м, правобережные и левобережные земляные плотины общей длиной 14,2 км, судоходный однокамерный шлюз [6,8-10].

Установленная мощность 12 гидроагрегатов ГЭС – 686 МВт, гарантированная мощность – 96 МВт, среднемноголетняя выработка энергии – 1506 млн кВт*ч, энергоемкость рабочей части водохранилища в створе ГЭС – 293 млн кВт*ч.

Напоры ГЭС: максимальный статический – 17 м, минимальный рабочий – 8,75 м, расчетный (нетто) – 13,6 м.

Расчетный расход ГЭС – 5710 м³/с, водосбросной плотины – 20350 м³/с. Расчетный максимальный сбросной расход через сооружения (р = 0,1%) –

23300 м³/с.

Водохранилище ГЭС имеет площадь ( при отметке нормального подпертого уровня – НПУ = 81 м) – 2252 км², при уровне мертвого объема (УМО)-920 км², годовую и полезную емкость, соответственно,-13,52 и 9,07 км³.

Длина водохранилища – 149 км, максимальная ширина – 28 км, средняя – 15,1 км. Максимальная глубина – 20 м, средняя – 6 м. Длина береговой линии – 800 км.

Площадь мелководий водохранилища[4,5]:до 1 м –180км², до 2 м–410 км².

Проектные площади затоплений [ 7,10 ]: пахотные и огородные угодья – 19,4 тыс. га, сады и виноградники – 0,65, сенокосы – 49,8, усадебные земли индивидуального пользования – 15,3, выгоны и пастбища – 20,7, лесные – 45,2.

Среднемноголетнее дополнительное испарение в районе акватории Кременчугского водохранилища составляет 150-250 мм, расчетное дополнительное испарение 75% -ной обеспеченности - 200-300 мм, а 95%-ной - 300-400 мм. Среднее испарение с водной поверхности водохранилища составляет 600-700 мм [22,23].

Среднемноголетнее годовое количество осадков в районе водохранилища составляет 512-559 мм.

За рассчитанными на Светловодской ГМО водными балансами Кременчугского водохранилища выделены водные балансы за 50 лет эксплуатации водохранилища (1961-2010 г.г.), водные балансы водохранилища за многоводный 1970 и маловодный 1972 годы. Также проведено осреднение водобалансовых составляющих за 52 года эксплуатации водохранилища (1961-2012 гг.), выделены их максимальные и минимальные значения и соответствующие им годы (табл.1).

Проанализировав приведенные характерные среднемноголетние составляющие и сопоставив их с реальными максимальными и минимальными отметим, что максимальный учтенный на Каневском гидроузле объем притока

в Кременчугское водохранилище в 1970 г. на 82% больше, а минимальный в 1964 г. на 27% меньше среднемноголетнего. Суммарный объем максимальной

приходной составляющей в 1970 г. больше среднемноголетней на 80%, а минимальный в 1964 г.–меньше ее на 29%.

Максимальная расходная составляющая через турбины Кременчугской ГЭС в 1970 г. на 70% больше среднемноголетней, а минимальная в 1964 г. - меньше ее на 39%. Итоговая расходная максимальная составляющая в 1970 г. больше среднемноголетней на 67%, а минимальная в 1964 г.–меньше ее на 38%.

Максимальные осадки в акватории Кременчугского водохранилища (в 1997 г) больше среднемноголетних на 492 млн м³ (48%), а минимальные (в 1975 г.) меньше их на 438 млн м³ (43%).

Максимальные потери воды на испарение с водной поверхности водохранилища в 1999 г. больше среднемноголетних на 396 млн м³ (26%), а минимальные в 1987 г. меньше их на 538 млн м³ (36%).

Внутригодовое распределение среднемесячных слоев испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища за 1961-2013 гг., за многоводный 1970 г. и маловодный 1972 г. (рис.1) показывает, что максимальный среднемесячный слой испарения (184 мм) наблюдается в июле многоводного года. С мая по сентябрь среднемноголетние показатели ниже других сопоставимых.

В табл.2 приведено внутригодовое распределение среднемесячных слоев испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища (в % от среднемноголетнего или среднегодового слоя испарения) для характерных

периодов эксплуатации: весь период (1961-2013 гг.), многоводный 1970 год, маловодный 1972 год, 1999 год с максимальным годовым слоем испарения и 1987 год с минимальным годовым слоем испарения.

Рис. 1 - Внутригодовое распределение слоев испарения E с водной поверхности

Кременчугского водохранилища
Максимальный показатель при внутригодовом распределении за весь период эксплуатации водохранилища (1961-2013 гг.) наблюдается в августе и составляет 19,6%, для многоводного 1970 года – 23,6% в июле, для маловодного 1972 года – 21,5% в августе, для 1999 года (с максимальным годовым испарением) – 21,9% в июле, для 1987 года ( с минимальным годовым испарением) – 19% в октябре.
Таблица 2 - Внутригодовое распределение слоев испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища (%)

годы	1	11	111	1V	V	V1	V11	V111	1X	X	X1	X11
1961–2013 гг.	0,62	0,91	2,01	3,77	11,2	16,1	18,7	19,6	13,6	8,59	3,48	1,43
1970 г. многоводный	0,76	0,86	0,96	1,62	15,2	15,4	23,6	20,4	13,0	4,99	1,89	1,27
1972 г. маловодный	-	0,90	2,84	3,13	9,92	19,6	18,6	21,5	16,1	5,32	2,06	-
1999г.максим. испарение	0,26	1,07	1,53	6,35	11,4	19,1	21,9	15,5	10,8	7,59	3,60	0,83
1987г. миним. испарение	-	1,64	1,60	2,18	2,36	9,17	17,7	15,3	16,7	19,0	4,26	10,1

Если сравнить среднемноголетние слои испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища по десятилетиям (рис.2), то можно отметить максимальный слой испарения в четвертом десятилетии (1991-2000 гг.) эксплуатации водохранилища –780 мм, близкие к нему- в первом (1961-1970 гг.) и пятом (2001-2010 гг.) десятилетиях – 753 мм. Минимальный среднемноголетний слой испарения в третьем десятилетии (1981-1990 гг.) составляет 629 мм.

Рис.2 - Распределение среднемноголетних слоев испарения с водной

поверхности Кременчугского водохранилища за десятилетия

Отметим общее снижение среднемноголетних слоев испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища за первые три десятилетия эксплуатации водохранилища (1961- 1990 гг.) с 753 мм до 694 мм и общий рост испарения за последние два десятилетия (1991-2010) (рис. 3) до 723 мм, что может быть связано с изменением климата.

При изменении периода эксплуатации от одного до пяти десятилетий среднемноголетние слои испарения с водной поверхности водохранилища по месяцам изменяются так: в январе рост с 1,83 мм до 4,23 мм, в феврале – с 3,28 до 6,6 мм, в марте-с 8,4 до 14,1 мм, в апреле – с 20,7 до 27,3 мм, в октябре – с 58,8 до 62,9 мм, в ноябре – с 22 до 25 мм, в декабре – с 6,3 до 9,4 мм, а в остальные месяцы наблюдается снижение с 89,9 до 79,7 мм в мае, с 124,4 до 116,1 мм в июне, с 157,3 до 135,2 мм в июле, с 152,3 до 142,5 мм в августе и с 108,1 до 99,8 мм в сентябре.

На рис.4 показано распределение среднегодовых слоев испарение за весь период эксплуатации водохранилища (1961-2013 гг.).

На хронологическом графике (рис.4) отметим период (1975-1987 гг.) со снижением среднегодовых слоев испарения с водной поверхности водохранилища с 860 мм до 500 мм, а затем наблюдается их рост до 888 мм в 1999 г. Общий характер изменения испарения за период эксплуатации водохранилища имеет тенденцию некоторого роста. Коэффициент корреляции r= 0,11.

Характер изменения суммарного испарения за характерные периоды эксплуатации водохранилища показывают их интегральные кривые (рис. 5) С графика (рис.5) видно, что только интегральная кривая среднемесячных слоев испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища за 1987 год (с минимальным испарением) расположена ниже интегральной кривой

Рис. 3 - График изменения среднемноголетних слоев испарения за периоды эксплуатации Кременчугского водохранилища

Рис. 4 – Хронологический график распределения среднегодовых слоев

испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища

_____-линия тренда

среднемесячных слоев испарения за период его эксплуатации(1961-2013 гг.).

На основе среднемноголетних показателей испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища за 1961-2012 гг. на рис.6 построена графическая зависимость We = f (E). Коэффициент корреляции r = 0,9992.

Рис. 5 - Интегральные кривые среднемесячных слоев испарения с водной

поверхности Кременчугского водохранилища

Рис. 6 – Зависимость среднемноголетних объемов от слоев испарения с водной

поверхности Кременчугского водохранилища за 1961-2012г.г.We=f (E):

____________ - линия тренда.

3.Предложенные обобщенные показатели позволят оперативно проводить сравнительные водобалансовые расчеты в практических, проектных и научных целях.

1. 
   Леви И.И. Инженерная гидрология. – М.: Высшая школа, 1968. – 240 с.
   
2. 
   Вуглинский В.С. Водные ресурсы и водный баланс крупных водохранилищ СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 223 с.
   
3. 
   Вишневський В.І., Косовець О.О. Гідрологічні характеристики річок України.-К.: Ніка – Центр, 2003.-324 с.
   
4. 
   Рекомендації щодо поліпшення екологічного стану прибережних територій дніпровських водосховищ / За ред. В.Я.Шевчука.- К.: «КСП», 1999.- 182 с.
   
5. 
   Обухов Є.В. Економіко-екологічні оцінки проектів великих українських водосховищ: Монографія.- Одеса: ТОВ «ІНВАЦ», 2008.- 100 с.
   
6. 
   Обухов Є.В.Водне господарствоУкраїни:Підручник.-Одеса: “Поліграф”, 2012.-203с.
   

водохранилища //Зб. тез та наук. статей 5 Міжн. Екол. Форуму «Чисте МІСТО. Чиста

РІКА. Чиста ПЛАНЕТА», 21-22.11.2013.- Херсон: ХТПП, 2013.- С. 250 – 255.

8. .Дніпровське басейнове управління водних ресурсів.-К.:Держкомітет України по

водному господарству, 2004.-10 с.

9. . Атлас Днепровского бассейна. Кременчугское водохранилище.-Киевская военно-

картографическая фабрика, 2003.-50 с..

10. Справочник основных данных по каскаду гидроэлектростанций на р.Днепре- Харьков:

УО «Гидропроект», 1967.-28 с.

11. Обухов Е.В., Куклева Д.С., Максюта О.М. Обобщенные оценки испарения с водной

поверхности Кременчугского водохранилища // Український гідрометеорологічний

журнал.- 2013.- №13.- С. 116 – 126.

12. Обухов Є.В. Визначення втрат води на випаровування з дніпровських водосховищ за

узагальненою формулою //Український гідрометеорологічний журнал. – 2014.- №14.-

С. 136 – 143.

13. Куклева Д.С., Обухов Е.В. Испарение с водной поверхности Кременчугского

водохранилища //Зб. тез за матер. Студ. наук. конф. ОДЕКУ 8-12.04.2014 р.- С.35-36.

14. Куклева Д.С., Обухов Е.В. Водобалансовые характеристики Кременчугского

водохранилища за период его эксплуатации // Тези допов. міжн. наук. конф. молодих

вчених «Сучасна гідрометеорологія: актуальні проблеми та шляхи їх вирішення»7-9.Х

2014.- Одеса: ОДЕКУ.- С. 91-92.

15. Обухов Є.В., Корягіна О.С., Корецький Є.П. Узгальнені оцінки випаровування з

Каховського водосховища: Монографія.- Одеса: Поліграф, 2012.- 130 с.

16. Каганер М.С.. Дюкель Н.Г. Испарение с водной поверхности на территории Украины

и Молдавии // Тр. УкрНИИГМИ. – 1966. – №64. – С. 155-180.

17. Каганер М.С. Испарение с водной поверхности днепровских водохранилищ СССР. –

Л.: Гидрометеоиздат, 1958. – 223 с.

18. Викулина З.А., Натрус А.А. Оценка испарения с поверхности водохранилищ по

наблюденным гидрометеорологическим данным//Труды ГГИ.–1976.–№231.–С.3-17.

19. Руденко С.И. Испарение с водной поверхности и потери на испарение с больших

водохранилищ // Тр. ГГИ. – 1948. – Вып. 3(57). – С. 27-34.

20. Шерешевский А.І., Синицька Л.К. Сучасна оцінка розрахункового випаровування з

водної поверхні дніпровських водосховищ з метою його врахування при розробці

режимів роботи ГЕС// Наук. праці УкрНДГМІ, 2006. – Вип. 255.- С. 213 – 228.

21. Указания по расчету испарения с поверхности водоемов.-Л.:Гидрометеоиздат, 1969.–

83с.

23. Клімат України / За ред. В.М.Ліпінського, В.А.Дячука, В.М.Бабіченко.- К.: Вид-во