Анализ возможных последствий крупномасштабной добычи песчано-гравийной смеси в нижних бьефах крупных гидроузлов на основе гидродинамического моделирования (на примере Воткинской ГЭС)
pdf
Авторы
Лепихин Анатолий Павлович, д-р геогр. наук, профессор, директор, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов», Камский филиал, Россия, г. Пермь; заведующий лабораторией проблем гидрологии суши, «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук» – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук», Россия, г. Пермь; профессор, кафедра гидрологии и охраны водных ресурсов, ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», Россия, г. Пермь; ORCID: 0000-0001-9874-3424; e-mail: lepihin49@mail.ru; Ляхин Юрий Сергеевич, канд. техн. наук, директор, ООО «Западно-Уральский институт водных и экологических проблем», Россия, г. Пермь; научный сотрудник, лаборатория проблем гидрологии суши, «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук» – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук», Россия, г. Пермь; e-mail: ljahin85@mail.ru; Тиунов Алексей Александрович, ведущий инженер-программист, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов», Камский филиал, Россия, г. Пермь; ведущий инженер, лаборатория проблем гидрологии суши, «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук» – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук», Россия, г. Пермь; ORCID: 0000-0003-2015-8828; e-mail: alexey.tiunov@gmail.com; Возняк Анна Анатольевна, канд. геогр. наук, ведущий научный сотрудник, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов», Камский филиал, Россия, г. Пермь; старший научный сотрудник, лаборатория проблем гидрологии суши, «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук» – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук», Россия, г. Пермь; доцент, кафедра гидрологии и охраны водных ресурсов, ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», Россия, г. Пермь; ORCID: 0000-0002-6155-1573; e-mail: aavoznyak@gmail.com; Лучников Антон Игоревич, вед. инженер-исследователь, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов», Камский филиал, Россия, г. Пермь; инженер – гидролог 1 категории отдела изысканий, ООО «Западно-Уральский институт водных и экологических проблем», Россия, г. Пермь; ORCID:0000-0002-0660-2462; e-mail: luchnikovanton@gmail.com; Перепелица Дмитрий Ильич, начальник проектного отдела, главный инженер проектов, ООО «Западно-Уральский институт водных и экологических проблем», Россия, г. Пермь; ORCID:0000-0003-2499-7899; e-mail: perepelitsa_di@mail.ru; Богомолов Андрей Владимирович, канд. техн. наук, начальник отдела изысканий, ведущий инженер-гидролог, ООО «Западно-Уральский институт водных и экологических проблем», Россия, г. Пермь; научный сотрудник, лаборатория проблем гидрологии суши, «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук» – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук», Россия, г. Пермь; ORCID: 0000-0003-0626-4069; e-mail: whitewing85@mail.ru.
Аннотация
Представлена оценка возможных гидравлических последствий крупномасштабной добычи песчано-гравийных смесей в верхней части Нижне-Камского водохранилища (нижнем бьефе Воткинского водохранилища) на основе проведения многовариантных вычислительных экспериментов на разработанной гидродинамической модели рассматриваемого водного объекта. Оценка необходима для выработки мероприятий по минимизации отрицательных последствий и обеспечения соблюдения баланса интересов между водопользователями. Методы. Работа построена на сопряжении комплекса натурных наблюдений с вычислительными экспериментами на основе гидродинамических моделей в 1D и 2D постановках, позволяющих проводить гидродинамические расчеты для волн попусков с ГЭС. Результаты. Исследована динамика уровней воды для различных сценариев расчета, построены графики сравнения уровней воды по результатам расчетов в одно- и двумерной моделях для морфометрии 2019 г. в естественных условиях и с учетом выработки месторождений песчано-гравийных смесей. Эксперименты показали, что разработка только восьми месторождений (Волковское, Ольховское, Сивинский, Гольяновское, Макаровское, Верхне-Дулесовский, Симонихинское и Симонихинское-2) приведет к необходимости увеличения для поддержания судоходных глубин 3,3 м расхода сбросов в нижний бьеф Воткинской ГЭС до 1800 м3/с при продолжительности сброса 12 ч или поддержания постоянного сброса 1500 м3/с при продолжительности не менее 24 ч. При сравнительном анализе графиков уровней воды, как при одномерном моделировании, так и двумерном, можно выделить три участка с сильной просадкой уровня (15–41 см) в связи с крупномасштабной добычей песчано-гравийной смеси.
