ОБОСНОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ СТВОРОВ ПЛОТИН ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ ДЕМАРКАЦИИ МАНАБИ

Полный текст

Введение Согласно PHIMA в 1990г.[10], для развития водных ресурсов гидрографи- ческой демаркации Манаби, было предложено проектирование 7 водохранилищ (Ошибка! Неизвестный аргумент ключа.): 2 -для южной зоны: Санкан и Аямпе; 3 - для центральной зоны: Ла Эсперанса, ПосаОнда, Рио Гранде; 2 - для северной зоны: Коаке и Хама. Координаты предложенных створов плотин приведены в Ошибка! Неиз- вестный аргумент ключа.. Таблица 1. Координаты створов плотин предложенных в PHIMA в 1990г. (Источник:PHIMA 1990) Нужно отметить, что для проведения делимитации водосборных бассейнов и выбора мест створов плотин были использованы карты с изолиниями отметок интервалом 50 м[1- 3]. Расчёт площадей и периметров бассейнов сделан с по- мощью планиметра. Во многих случаях реальные площади водосборов оказались больше по сравнению с площадями, измеренными по картам. Рис. 1. Схема проектов PHIMA в 1990г. (Источник:PHIMA 1990) На основе расчётов потребностей водных ресурсов для водоснабжения и орошения, в 1989 году была собрана гидрологическая, топографическая и гидрогеологическая информации, по которым приближённо определены места расположения створов (Таблица 1) для проектирования плотин[4-6],а также характерные отметки с соответствующими параметрами водохранилищ. Из перечисленных проектов, в настоящее время действует проект Чоне- Портовдьехов центральной зоне Демаркации Манаби, состоящий из следующих элементов: 1. водохранилище Дауле-Перипа (6000 млн. м3); 2. деривационный туннель (Q=18 м3/с); 3. водохранилище Ла Эсперанса (450 млн. м3); 4. плотина из местных материалов Ла Эсперанса (H=47 м); 5. оросительная система Каррисаль-Чоне (14250 га); 6. насосная станция Северино(Q=16 м3/с); 7. деривационный туннель (Q=16 м3/с); 8. водохранилище ПосаОнда (450 млн. м3); 9. плотина из местных материалов ПосаОнда(H=40 м); 10. оросительная система ПосаОнда(15000 га); 11. деривационный туннель (Q=4 м3/с). Проект Рио Гранде находится на этапе строительства. На основе многолетних гидрологических данных (1963-2013гг), с учётом роста населения и использованием географических информационных систем (GIS), скорректированы створы намеченных плотин и их характеристики. Пред- ложен новый створ в южной зоне демаркации. Основы расчётов В экваториальных районах климат обусловливается существованием двух сезонов: засушливым и муссонным, каждый из которых длится примерно 6 месяцев. В южной Америке экваториальный район пересечён кордельером Анд, являющимся основным источником ледникового питания рек, особенно в засушливый период. Реки демаркации Манаби имеют только муссонное питание. Исходная информация для расчёта водохранилищ, следующая[12]: o расчетный объём воды для удовлетворения потребностей на орошение,водоснабжение и гидроэнергетику (при необходимости); o многолетние метеорологические данные гидрометеорологических станций зоны проекта; o ряды среднемесячных расходов гидрометрических станций рек; o картография зоны проекта. Последовательность для определения параметров водохранилища следую- щая[8, 9, 13-15]: a) выбор створа в топографическом сужающемся русле, отдалённом от населённых пунктов и магистральных дорог; b) построение батиграфических и объемных характеристик водохранилища; c) определение полезного объёма водохранилища путем суммирования объемов потребностей воды, потерьна испарение, на фильтрацию и экологического (санитарного): , (1) где - полезный объём, - объёмбытовых потребностей, - объём на испарение, - объём на фильтрацию, - экологический объём; d) определение мёртвого объёма водохранилища - при отсутствии данных заиления водохранилища используют рекомендации Э. Матерона[13], по которым мёртвый объём принимается равным 10% от объёма потребностей: ; (2) e) полный объём водохранилища - сумма полезного и мёртвого объёмов: ; (3) f) определение отметок водохранилища, соответствующих полезному и мёртвому объёмам и по кривой объемов водохранилища; g) определение отметки гребня плотины hs(Рис. 2); Рис. 2.Определение отметок плотины ,где - высота наката ветровых волн обеспеченностью 0.1%, м; - ветровой нагон воды в верхнем бьефе, м; - запас возвышения гребня плотины, м. h) определение высоты плотины H: . (4) Отметка гребня плотины определяется: , (5) где - отметка гребня, м; - отметка дна, м; -высота плотины, м. Предложенная схема проектов оптимизации водных ресурсов Применяя изложенную методику расчётов для оптимизации использования водных ресурсов гидрографической демаркации Манаби(Эквадор), рассчитаны 5 водохранилищ, общие данные которых приведены в Таблица 2. На Рис. 3 по- казана общая схема запроектированных плотин[7]. Рис. 3.Схемы запроектированных плотин в гидрографической демаркации Манаби, Эквадор, для оптимизации использования водных ресурсов Таблица 2. Общие данные запроектированных водохранилищ Для плотин Аямпе, Санкан и Хама выбраны новые створы в более узких сечениях рек, что значительно снижает материальные затраты при их строительстве - длины плотин уменьшаются на 83.18, 35.16 и 38.43 %, соответственно. Сравнительные данные приведены в Таблица3 и представлены на Рис. 4, Рис. 5 и Рис. 6. Таблица3. Общие данные створов плотин предложенных 1990 и 2015 гг. Рис. 4.Сопоставление предложенных створов плотины Аямпе Створ плотины Коаке, длиной 300м, предложенный PHIMA в 1990 году, в настоящее время, экономически невыгоден и представляет техногенную угрозу из-за возможного подтопления и затопления населенного пункта Атауальпа (Atahualpa) [11] (Ошибка! Неизвестный аргумент ключа.). Новый створ находится на расстоянии 6.63 км вниз по течению от предло- женного PHIMA в 1990 году (Ошибка! Неизвестный аргумент ключа.), с длиной плотины 565.00 м. Годовой объем водохранилища Санкан составляет 76.58 млн.м3, что не обеспечивает потребности на орошение и водоснабжение в объеме 111.46 млн. м3. По рекомендациям PHIMA в 1990 году, для предотвращения дефицита, бы- ла спроектирована насосная система от реки Портовьехо (районе «Эль Гуабито») до бассейна реки Санкан, с подачей 6.00 м3/с через магистральный водовод длиной 17.45 км. Рис. 5. Сопоставление предложенных створов плотины Санкан Рис. 6. Сопоставление предложенных створов плотины Хама Исследования показали, что в современных условиях схема насосной сис- темы, предложенная PHIMA в 1990 году, морально устарела и не соответствует потребностям водопотребления. На основании этого рекомендуется проектирование новой плотины, расположенной на расстоянии 5.50 км, на юго-востоке города Пуэрто-Каё, с емкостью водохранилища 65.02 млн. м3 и длиной 496.00 м. Рис. 7. Сопоставление предложенных створов плотины Коаке Гидроузел Каёбудет покрывать не только дефицит бассейна Санкан, но и обеспечит водой город Пуэрто-Каё, который имеет высокий потенциал туристического и экономического развития. Преимуществом является то, что водозабор из реки Портовьехо переносится в водохранилище плотины Аямпе, а длина магистральных труб уменьшается на 4.82 км (Рис. 8). Выводы Впервые, на основе многолетних гидрометеорологических и гидрологических данных, разработана схема перспективного развития гидротехнического строительства с целью оптимального использования водных ресурсов гидрографической демаркации Манаби и устранения внутри годового дефицита воды. Предложены 5 новых створов для создания водохранилищ: 3 - в южной зо- не, на реках Аямпе, Каё и Санкан; 2 - в северной зоне, на реках Хама и Коаке. Полный объем всех водохранилищ оценён в 704.27 млн. м3. Внедрение предложенных рекомендаций значительно уменьшит социальные и экологические последствия, а также размеры гидротехнических сооружений, что приведет к снижению материальных и трудовых затрат при строительстве. Рис. 8. Схема плотины Каё

Об авторах

КАМПОС АНТОНИО ФЕРМИН

Российский университет дружбы народов, Москва

Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419

ЕВГЕНИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ СИНИЧЕНКО

Российский университет дружбы народов, Москва

канд. техн. наук, доцент Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419

ИЛЬЯ ИГОРЕВИЧ ГРИЦУК

Институт водных проблем РАН, ул. Губкина, 3, Москва, Россия, 119333

канд. техн. наук Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419

Список литературы