Водохозяйственные балансы районов, бассейнов и регионов, территориально-производственных комплексов

Водохозяйственным балансом (ВХБ) называют соотношение между наличием водных ресурсов и их потреблением в пределах одного или нескольких речных бассейнов. Водохозяйственный баланс закладывается в основу разработки комплексных водохозяйственных систем, позволяет оценивать эффективность отдельных решений проблемы, увязывать и корректировать эти решения для достижения оптимального использования водных ресурсов.

С ростом водопотребления растет и роль водохозяйственных балансов речных бассейнов, экономических регионов и др. В настоящее время в водном хозяйстве различают четыре вида ВХБ – отчетные, оперативные, на ближайший прогноз (плановые) и дальний прогноз (перспективные).

Отчетные ВХБ отражают уже достигнутую степень использования водных ресурсов. Они раскрывают зависимость между поступлением и расходованием воды за отчетный период и служат для анализа роста водопотребления в отдельных районах страны, условий его обеспечения, эффективности работы существующих водохозяйственных систем, целесообразности использования водных ресурсов и выявления возможностей более рационального расходования воды.

Оперативные ВХБ разрабатывают на текущий год или предстоящий сезон для особенно напряженных по водопотреблению речных бассейнов или их частей в целях наиболее эффективного распределения ожидаемых водных ресурсов между отдельными объектами или отраслями народного хозяйства.

ВХБ на ближайшую перспективу (плановые) разрабатывают с учетом государственных прогнозов развития народного хозяйства. Они включают перечень и объем водохозяйственных мероприятий, необходимых для выполнения прогнозов (планов) развития народного хозяйства.

ВХБ на дальние прогнозы (перспективные) составляют на перспективу развития народного хозяйства для правильного учета и оценки влияния водного фактора на размещение и развитие производительных сил, определения видов, характера и объема опережающих мероприятий, необходимых для водообеспечения народного хозяйства в отдаленном будущем и обоснования долгосрочных планов научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ.

Все виды ВХБ включают: оценку прихода и расхода воды; сопоставление этих частей баланса между собой и получение его результирующей части; анализ результирующей части и разработку необходимых рекомендаций.

В состав приходной части ВХБ включают: речные воды (с выявлением регулирующей роли водохранилищ); подземные воды, использование которых не ведет к снижению речного стока; возвратные воды, поступающие в реку выше исследуемых створов (коллекторно-дренажные, шахтные, сточные и др.).

В состав расходной части ВХБ включают последовательно вдоль водотока: все потребности в воде населения, промышленности, сельского и рыбного хозяйств, гидроэнергетики, водного транспорта, все расходы, необходимые для сохранения рек как элементов природного ландшафта, поддержания в них благоприятного гидрохимического и гидробиологического режимов и др.

При составлении ВХБ учитывают физико-географические условия района, взаимосвязи между поверхностными и подземными водами и их нестабильность, качество воды по отдельным участкам, антропогенное влияние на водные ресурсы и экономические особенности района или речного бассейна, предъявляющие свои специфические требования к методам оценки водных ресурсов и потребностей в воде. Поэтому правильное составление ВХБ – весьма сложная работа, требующая обобщения гидрологических, водохозяйственных и технико-экономических исследований и расчетов.

Водохозяйственные балансы составляют для каждого экономического района или речного бассейна. При этом решаются следующие вопросы:

–      оцениваются количественная и качественная стороны поверхностных и подземных источников;

–      выявляются требования различных водопользователей и устанавливаются безвозвратные потери воды; определяются объемы воды, которые могут быть предоставлены водопользователям в естественных условиях, а также при проведении дополнительных мероприятий по регулированию стока;

–      устанавливаются свободные объемы стока, остающиеся в реке, для использования их за пределами рассматриваемой территории.

В связи с тем что речной сток претерпевает стихийные колебания по сезонам и годам, каждый водохозяйственный расчет производят с известной степенью приближенности. При этом каждый этап использования водных ресурсов в пределах данного района должен рассматриваться в зависимости от среднегодового стока реки, путем сопоставления ряда вариантов. Большое значение при разработке водохозяйственных балансов имеет учет хозяйственной деятельности человека.

Водохозяйственные балансы составляют обычно для рек или их участков, в пределах которых предполагается возведение водохозяйственных комплексов. На всем протяжении реки происходит перераспределение воды между отдельными водопользователями, поэтому расположенный ниже по реке водопользователь использует сток, перераспределенный верхними водохранилищами, а также воду из притоков, впадающих ниже этих водохранилищ. В связи с этим исходные гидрологические данные должны базироваться на общем для всех водопользователей периоде времени и быть представленными в виде гидрографов приточности в каждый из бьефов рассматриваемой водохозяйственной системы. Следует увязать между собой гидрологические и гидравлические характеристики на участке реки, для которого составляется водохозяйственный баланс.

Вопросы регулирования стока водохранилищами и объемами воды, используемыми в различных целях, решаются на основе вероятностных методов, учитывающих сочетание лет различной водности.

В водохозяйственных балансах не выделяют подземные воды в самостоятельную категорию, способную удовлетворить соответствующие отрасли народного хозяйства. Это связано с тем, чтобы не переоценить возможности использования водных ресурсов в данном районе. Как правило, подземные воды являются источником питания речного стока. Их можно учитывать в верховьях некоторых бассейнов, где еще не наблюдается их выходов в речные русла. В отдельных случаях при наличии мощных водоносных горизонтов их нужно рассматривать отдельно, учитывая в первую очередь удовлетворение потребностей питьевого водоснабжения. Необходимость этого определяется постоянством режима и высоким качеством подземных вод. Все эти резервы при разработке водохозяйственных балансов должны рассматриваться самостоятельно.

В водохозяйственном прогнозировании существуют два взаимосвязанных определения. Это так называемые расчетная обеспеченность Р и гарантированная отдача.

Под расчетной обеспеченностью подразумевают вероятное число лет в процентах от общего числа лет всего расчетного периода, когда обеспечена гарантированная водоотдача. Расчетная обеспеченность является одной из главных исходных величин при разработке водохозяйственных балансов. Чем выше ее значение, тем устойчивее и надежнее функционирование водохозяйственного комплекса.

От расчетной обеспеченности зависят высота плотин, расход насосных станций, мощность гидростанций, размеры поперечного сечения крупных каналов и т. п. Соответственно росту масштаба намечаемых водохозяйственных мероприятий увеличивается и их стоимость. Вместе с тем снижение расчетной обеспеченности приводит к ограничению или перебоям подачи воды или энергии соответствующим предприятиям, что сопровождается ростом материального ущерба.

Расчетная обеспеченность определяется в условиях неопределенности с учетом экономической оценки народнохозяйственного ущерба, вызываемого сокращением подачи воды. При определении этой величины обычно исходят из некоторых данных практики, в частности рекомендуются следующие значения расчетной обеспеченности, %:

Питьевое водоснабжение…………………………………...            97...99

Промышленное водоснабжение……………………………            95...97

(включая тепловые и атомные электростанции)

Орошение…………………………………………………….     75...80 (до 95)

Гидроэнергетика……………………………………………..            90...95

Водный транспорт……………………………………………           80...90

Приведенные цифры являются приближенными и нуждаются в корректировке в каждом конкретном случае. Это зависит от масштаба каждого водохозяйственного объекта и его народнохозяйственного значения.

При разработке водохозяйственных балансов необходимы данные о безвозвратных потерях и их изменении в зависимости от времени и совершенствования системы промышленного и сельскохозяйственного производства. Это дает возможность прогнозировать развитие систем оборотного и последовательного использования воды в промышленности, намечать меры по сокращению оросительных норм или направленные на экономию воды.

Водохозяйственные балансы связываются с прогнозами размещения производительных сил, в особенности в маловодных районах. При дефиците воды заменяют участников водохозяйственного комплекса (например, вместо выработки энергии на гидростанциях переходят к тепловым или атомным электростанциям, водный транспорт заменяют железнодорожным или автомобильным, сильно влаголюбивые культуры – менее влаголюбивыми). При оценке эффективности использования воды устанавливаются не только размеры водопотребления и безвозвратных потерь, но и данные о степени влияния на них различных видов водопользования.

Сточные воды сбрасываются в водоемы и водотоки после требуемой очистки, с тем чтобы поддерживать источники в надлежащем санитарном состоянии. При этом сточные воды, не поддающиеся необходимой очистке, должны отводиться в особые, безопасные для населения места либо соответствующим образом разбавляться свежей водой. В случае невозможности повторного использования их включают в объем безвозвратных потерь.

При разработке ВХБ предусматриваются все возможные меры к сокращению безвозвратных потерь воды (внедрение систем оборотного и последовательного использования воды, экономия воды, сокращение оросительных норм и др.). В случае дефицита воды рекомендуется исключать отдельные участки водохозяйственного комплекса и размещать их в районах, богатых водными ресурсами. Анализ ВХБ позволяет оценить возможности района или речного бассейна в отношении водоснабжения как в течение ближайшего года, так в перспективе.