МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
«РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ АПК»
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2007


УДК 556.18
Моделирование режимов попусков ВХК Асуанского водохранилища*

Г.Х. Исмайылов, Я.М. Раафат
ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства,
г. Москва, Россия

Construction of imitating model of functioning of a water Aswan basin is considered. Results water-economic maintenance of imitating model are resulted. The basic results of numerical imitating experiment on example water-economic complex of a water Aswan basin are stated.

Водохозяйственный комплекс Асуанского водохранилища обеспечивает водой население и промышленность, а также орошаемое земледелие как в верхнем бьефе ВАП, так и на всем протяжении долины р. Нил ниже водохранилища и вплоть до дельты реки. Кроме того, попуски из водохранилища используются для выработки электроэнергии, обеспечения судоходных глубин и развития рыбного хозяйства как естественным, так и искусственным (рыбомелиорация) путем.

Современные требования на воду всех этих отраслей обеспечиваются комплексным попуском из водохранилища, объем которого за период 2000/01-2004/05 гг. в среднем составил 60,5 км3/год при крайних значениях от 57,2 до 68,0 км3/год.

Комплексный попуск включает: энергетический, навигационный, ирригационный и рыбохозяйственный попуски, а также попуск для обводнения природных комплексов нижнего течения и дельты р. Нил. Хотя эти попуски в целом в настоящее время также обеспечивают санитарные и экологические условия, однако, по мере отбора воды вниз по течению реки на хозяйственные нужды на фоне непрерывного поступления в реку сбросных и дренажных вод не обеспечивается разбавление этих вод и сохранение необходимых условий для существования и воспроизводства рыбного стада. Поэтому  наряду с традиционными хозяйственными попусками при управлении водными ресурсами Асуанского водохранилища необходимо предусмотреть дополнительные санитарный и экологический попуски. Последнее требует разработки научно обоснованной методики назначения санитарных и экологических попусков. Гидролого-водохозяйственное обоснование этих попусков может осуществляться с использованием разработанной нами имитационной модели функционирования Асуанского ВХК.

Основное ядро этой модели принадлежит функционированию водохранилища многоцелевого назначения.
ВХК Асуанского водохранилища включает: высотную плотину с ГЭС; водохранилище многолетне-сезонного регулирования стока; водозабор из верхнего бьефа в канал Тушки пропускной способностью 400 м3/с; старую Асуанскую плотину с ГЭС и 6 барражей (низконапорных гидроузлов), обеспечивающих водозабор в магистральные оросительные каналы нижнего течения и дельты и нормальные условия судоходства (рис.1)

В дельте Нила находится 45 % культивируемых сельскохозяйственных земель Египта и сосредоточено 50 % промышленного производства страны. На долю дельты приходится 40 % сельскохозяйственной продукции и 60 % улова рыбы в стране,  причем только озера-лагуны на севере дельты дают 36 % улова рыбы.
Население в дельте составляет 33 млн. человек (45 % населения Египта). В дельте расположен главный морской порт Египта – Александрия, на долю которого приходится >80 % объема торговли, 40 % промышленного производства страны. Здесь проживает 5,0 млн. человек.

В современных условиях основной водозабор осуществляется в нижнем бьефе Асуанского водохранилища. При этом отбор воды рассредоточены по длине реки вплоть до ее дельты. Для подачи воды в крупные магистральные каналы построены барражи, обеспечивающие самотечное поступление воды в каналы (рис.1).
Попуски в нижний бьеф водохранилища колеблются от 53 до 71 км3/год в зависимости от водности года, составляя в среднем 57,1 км3/год.

Рис.2. Гидрографы стока в характерных створах нижнего течения и
дельты р.Нил на уровне 1990 г.

На рисунке 2 приведены гидрографы стока р.Нил в характерных створах нижнего течения и дельты реки на уровне 1990 г. В соответствии с этими данными водозабор на участке Асуан-Эсна составил 6,2 км3/год, Эсна-Наг-Хаммади – 4,8 км3/год, Наг-Хаммади-Асьют – 10,40 км3/год, Асьют – дельта 32 км3/год. Особый интерес для численного машинного эксперимента представляет та часть попуска, которая достигает дельты.

В сущности, этот пропуск обеспечивает требования ирригации, гидроэнергетики, промышленности и населения, а также судоходства.
Нельзя забывать о том, что р. Нил, кроме хозяйственных функций, должна обеспечивать функционирования природного комплекса в дельте реки, а также сохранение санитарных условий по всей долине реки.
С учетом водохозяйственных особенностей ВХК Асуанского водохранилища задача управление режимом попусков формулируется следующим образом: при заданной структуре ВХК Асуанского водохранилища найти такие объемы и режимы попусков, которые обеспечивали не только хозяйственные попуски, но и санитарно-экологические и, кроме того, обеспечивали срезку катастрофических паводков.

Для этой цели использована модифицированная версия имитационной модели, подработанная Г.Х. Исмайыловым  для рек бассейна Аральского моря.

Учитывая, это структура модели достаточно подробно освещена в докладе Г.Х. Исмайылова и других, остановлюсь на информационном обеспечении этой версии модели и результатах ее верификации.

При подготовке гидрологической информации для моделирования режимов попусков Асуанского водохранилища были использованы результаты исследования закономерностей межгодовой и внутригодовой изменчивости притока речных вод в Асуанское водохранилище. Было установлено, что в годовом притоке в Асуанское водохранилище за 1871/72-2004/05 выделяются три характерных периода:

  1.  многоводный с 1871/72 по 1898/99 гг.   ……………..(Wср = 102 км3/год);
  2.  средний по водности с 1899/00 по 1968/69 гг. ……...(Wср = 86,6 км3/год);
  3.  маловодный с 1969/70 по 2004/05 гг.  ……………….(Wср = 60,0 км3/год) (рис.3).

 

Рис.3. Разностная интегральная кривая годового стока р. Нил в створе Асуанского
водохранилище (а) и его годовых приращений (б) за период 1871/72 – 2004/05 гг.

Также было установлено, что средний сток за маловодный период весьма близок к ресурсам речного стока, выделяемых республике Египет по межгосударственному соглашению с Суданом, в размере 55,5 км3/год. В связи с этим, при верификации модели годового стока и его внутригодового распределения используют фактические данные по притоку в Асуанское водохранилище за период (1977/78-1987/88 гг.).

Помимо рядов стока для моделирования режимов попусков из Асуанского водохранилища, необходимо располагать данными о суммарных потерях воды из водохранилища. Для Асуанского водохранилища важное значение имеют потери воды на испарение. Эти потери определяют с использование результатов проведенных нами исследований по оценке испарения с водной поверхности. Используя материалы исследований, была построена зависимость для определения суммарных месячных потерь воды на испарение от площади водного зеркала водохранилища.

В соответствии с этими данными, был осуществлен численный машинный имитационный эксперимент. Для оценки достоверности полученных режимов попусков сопоставлялись такие параметры, как конечные наполнения водохранилища и соответствующий им уровень в водохранилище, а также объем комплексного попуска в  нижний бьеф.
На рисунке 4 и таблицы приведены фактические и расчетные значения уровня воды в Асуанском водохранилище. Как видно, имеет место хорошее их соответствие.

Из рисунка 4 и таблицы видно, что наибольшее отклонение по объему +2,53 %, по уровню +0,33%.
Наличие таких расхождений, в известной степени, может быть отнесено за счет разности методики потерь на испарение. 
В целом же, результаты верификации модели свидетельствуют о ее работоспособности. В дальнейшем предполагается провести численные машинные  эксперименты для различных вариантов гидролого-водохозяйственных условий с целью выбора рациональных режимов попусков из Асуанского водохранилища.

 

Фактические и расчетные значения уровня и объемы воды в
Асуанском водохранилище

Год

Конечные объемы

D = [Vк(р) - Vк(ф)]/Vк(ф)*100

Конечные уровни

D = Hк(р) - Hк(ф)]/Hк(ф)*100

Расч.

Факт.

Расч.

Факт.

1977/78

108800

108844

-0,04

172,50

172,52

-0,01

1978/79

111350

111300

0,04

173,00

173,04

-0,02

1979/80

103300

103115

0,18

171,30

171,27

0,02

1980/81

102900

102485

0,40

171,20

171,13

0,04

1981/82

99800

99148

0,66

170,50

170,36

0,08

1982/83

81700

81032

0,82

166,10

165,87

0,14

1983/84

73500

72940

0,77

163,80

163,60

0,12

1984/85

52000

51462

1,05

156,60

156,37

0,15

1985/86

54600

53698

1,68

157,60

157,23

0,24

1986/87

48200

47260

1,99

155,00

154,65

0,23

1987/88

41700

40670

2,53

152,20

151,70

0,33

 

Рис.4. Фактические и расчетные значения уровня и расход воды в
Асуанском водохранилище


* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 07-05-00121-а).