Исследование влияния сбросного режима Нижегородского гидроузла  на гидрологические условия в его нижнем бьефе

Ольга Дмитриевна Шишкина; Дарья Васильевна Доброхотова; Иван Александрович Капустин; Александр Андреевич Мольков

doi:10.37890/jwt.vi85.657

О.Д. Шишкина Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород, Россия https://orcid.org/0000-0002-7953-3605
Д.В. Доброхотова Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород, Россия https://orcid.org/0000-0001-5546-1670
И.А. Капустин Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород, Россия; https://orcid.org/0000-0001-6845-3119
А.А. Мольков Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород, Россия; Волжский государственный университет водного транспорта, г. Нижний Новгород, Россия https://orcid.org/0000-0002-8550-2418

DOI: https://doi.org/10.37890/jwt.vi85.657

Аннотация

В работе проведен анализ влияния режимов сбросного расхода Нижегородского гидроузла на уровень воды в р. Волга по данным гидропоста у г. Городец. Получены зависимости уровня воды как от стационарных H(Q_стац), так и от средних значений суточного расхода H(Q_ср). Результаты исследования показали, что суточные изменения уровня воды за период с 18 по 25 мая 2022 года соответствуют изменениям стационарного сбросного расхода гидроузла Q_стац. А динамика повышенного дневного сброса Q_дин на показатели уровня воды в исследуемом диапазоне расходов не влияет. При этом учет дневного динамического расхода Q_дин в среднесуточном объеме Q_ср приводит к завышению его расчетных значений. По данным проведенного ранее исследования причиной такого расхождения является влияние гидродинамики сбросного потока, которая определяется морфологией дна в энергетической части нижнего бьефа Нижегородского гидроузла [1]. Натурные измерения пространственных параметров волнового поля выявили наличие в исследуемой акватории двух ортогонально ориентированных потоков [2]. Каждый из которых является генератором волновой системы, состоящей из нескольких гармоник. При их пространственном наложении в дневное время формируется профиль волновой поверхности с выраженным понижением уровня к подводному каналу шлюзов под воздействием сбросного потока с повышенным динамическим расходом Q_дин.

Ключевые слова: Нижегородский гидроузел, нижний бьеф, сбросной расход, среднесуточный расход воды, динамика расхода воды, уровень воды, морфология дна, волновые гармоники

Литература

1. Шишкина О.Д., Капустин И.А., Доброхотова Д.В. Особенности влияния гидрологии речного потока на морфологию размываемого русла с неоднородным поперечным профилем.//Проблемы экологии Волжского бассейна: Труды 8-й всероссийской научной конференции (ВОЛГА-2023). – ФГБОУ ВО «ВГУВТ». – 2023. – URL: http://вф-река-море.рф/ECO/2023/PDF_ECO/eco58.pdf (дата обращения 09.10.2025).
2. Molkov A.A., Kapustin I A., Grechushnikova M.G., Dobrokhotova D.V., Leshchev G.V., Vodeneeva E.L., Sharagina E.M., Kolesnikov A.A. Investigation of water dynamics nearby hydroelectric power plant of the Gorky Reservoir on water environment: case study of 2022 // Water. 2023. Vol 15. Is 17, Pp. 3070. DOI: https://doi.org/10.3390/w15173070
3. Фролов Р.Д. Улучшение судоходного состояния Волги в нижнем бьефе Нижегородской ГЭС путем корректировки режима регулирования речного стока каскадом верхне - волжских водохранилищ, Эрозионные и русловые процессы, ред. Р.С. Чалов, М.Ю. Белоцерковский, С.Н. Ковалев. Москва, Издательство МГУ, 2000, С. 190–200.
4. Глотко А.В., Беликов В.В., Борисова Н.М., Васильева Е.С., Румянцев А.Б. Численные гидродинамические исследования для обоснования компоновки Нижегородского низконапорного гидроузла // Строительство: наука и образование. 2019. №9(2). С. 1–21. DOI: 10.22227/2305-5502.2019.2.3.
5. Агеев С.О. Обоснование целесообразности суточного регулирования стока низконапорным гидроузлом // Научные проблемы водного транспорта. 2020. №62. С. 136–146. DOI: https://doi.org/10.37890/jwt.vi62.44
6. Ситнов А.Н., Агеев С.О. Математическая модель и алгоритмизация процесса решения задачи внутрисуточного регулирования сброса воды через Нижегородский низконапорный гидроузел // Научные проблемы водного транспорта. 2021. №66(1). С. 153–164. DOI: https://doi.org/10.37890/jwt.vi66.153.
7. Рахуба А.В. Моделирование динамики примеси в нижнем бьефе водохранилища при экстремальных попусках ГЭС // Водное хозяйство России. 2010. № 4. С. 28–40. DOI: https://doi.org/10.35567/1999-4508-2010-4-3.
8. Рахуба А.В. Длинноволновая динамика и ее влияние на формирование качества вод водохранилища суточного регулирования // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. №5(13). С. 196–203. URL: https://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/2011/2011_5_196_203.pdf (дата обращения 09.10.2025).
9. Александровский А.Ю., Борщ А.С. Пропуск максимальных расходов воды через гидроузлы Волжско-Камского каскада с учётом негоризонтальности зеркала и предполоводной сработки водохранилища // Новое в российской электроэнергетике. 2019. №2. С. 47 – 54. URL:
https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36995735 (дата обращения 03.09.2025).
10. Сазонов А.А. Особенности гидрологического и руслового режимов на приплотинном участке нижнего бьефа Нижнекамской ГЭС // Вестник ВГАВТ. 2013. №37. С. 206–212. URL: http://journal.vsuwt.ru/public/v_arc/v37.pdf
(дата обращения 09.10.2025).
11. Шишкина О.Д. Исследование влияния морфологии приплотинного участка на гидрологические условия подходов к системе шлюзов Городецкого гидроузла.//Транспорт. Горизонты развития. 2024: Материалы международного научно-практического форума. ФГБОУ ВО «ВГУВТ». – 2024. – URL: http://вф-река-море.рф/2022/6_15.pdf (дата обращения 09.10.2025).
12. WinRiver II Software User's Guide. – URL: https://corr-tek.it/wp-content/ uploads/2022/07/WinRiver-II-User-Guide_.pdf (дата обращения 09.10.2025).
13. Мальцев К.А., Мухарамова С.С. Построение моделей пространственных переменных (с применением пакета Surfer). Казань.: Казанский университет, 2014. 103 с.
14. Асарин А.Е., Бестужева К.Н. Водно-энергетические расчёты. Москва.: Энергоатомиздат, 1986. 224 с.

Данные авторов

Ольга Дмитриевна Шишкина , Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород, Россия

научный сотрудник, Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН), 603950, г. Нижний Новгород. БОКС - 120, ул. Ульянова, e-mail: olsh@ipfran.ru

Дарья Васильевна Доброхотова , Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород, Россия

стажер-исследователь, ФИЦ Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН), 603950, г. Нижний Новгород. БОКС - 120, ул. Ульянова, 46, e-mail: vostryakova@ipfran.ru

Иван Александрович Капустин , Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород, Россия;

к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФИЦ Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН), 603950, г. Нижний Новгород. БОКС - 120, ул. Ульянова, 46, старший научный сотрудник кафедры гидродинамики, теории корабля и экологической безопасности, Волжский государственный университет водного транспорта (ФГБОУ ВО «ВГУВТ»), 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5, e-mail: kia@ipfran.ru

Александр Андреевич Мольков , Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород, Россия; Волжский государственный университет водного транспорта, г. Нижний Новгород, Россия

к.ф.-м.н., научный сотрудник, Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН), 603950, г. Нижний Новгород. БОКС - 120, ул. Ульянова, 46, старший научный сотрудник кафедры гидродинамики, теории корабля и экологической безопасности, Волжский государственный университет водного транспорта (ФГБОУ ВО «ВГУВТ»), 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5, e-mail: molkov@ipfran.ru