§ 14. 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

Гидроэлектростанции	Суммарный расход воды через тур­бины, м/с	Амплитуда колебаний уровня воды в нижнем бьефе в навигационный период, м
		Наивысшая возможная	Обычно наблюдаемая
Цимлянская Днепропетровская им. В. И. Ленина Рыбинская Горьковская Новосибирская Пермская Боткинская Волжская им. В. И. Ленина Волжская им. XXII съезда КПСС	1100 2000 3300 4000 3450 4000 7000 14000 15400	2,7l 2,2 5,0 3,3 . 3,0 4,0 6,0 5,0 5,0	1.0 1,0 2,5 1,2 0,1—1,0 2,0 3.0—4.0 1,5—2,0 2,2—2,5

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.