Mathematical model and algorithmic process of solving the problem of the intra-day regulation of discharge of water through the Nizhny Novgorod low-pressure hydroelectric complex

  • Alexandr N. Sitnov Volga State University of Water Transport, Nizhny Novgorod, Russia
  • Sergey O. Ageev The Administration Of The Volga Pool Of Internal Waterways, Nizhny Novgorod, Russia

Abstract

Introduction of measures for intra-day of regulating runoff incoming water flow rates from the Nizhny Novgorod HPP and their discharge through the spillway of the Nizhny Novgorod low-pressure hydroelectric complex requires a specific algorithm for dispatcher actions of the created hydraulic system. At the same time, there are serious difficulties in predicting the water regime over time. As previous studies have shown there is a large unevenness and irregularity of water discharges not only during the same day, but also in the same periods of each day, as well as weeks, months, and years. Тhis article analyzes the boundary conditions when introducing measures of regulating runoff, a mathematical model and an algorithm for solving the problem of intraday regulation are developed, describing the sequence of actions for solving the problem of "smoothing" the flow rates supplied to the lower stream of the Nizhny Novgorod low-pressure hydroelectric complex. The implementation of the proposed measures is carried out according to a three-stage (or two-stage) schedule for regulating the flow rate and water level. The proposed measures will improve the hydraulic and hydrological conditions of the downstream reach of the Nizhny Novgorod low-pressure hydroelectric complex by which the necessary depths for navigation will be reached. Conditions have also been created to mitigate erosion processes.

Keywords: Nizhny Novgorod low-pressure hydroelectric complex, the downstream reach, water discharges irregularity, water flow rates, the daily hydrograph, transport release, mathematical model, boundary conditions, algorithm of regulating runoff, water level fluctuation, curves of free surface of water, riverbed reshaping

References

Агеев, С.О. Анализ проблемных вопросов безопасности судоходства на участке Городец – Нижний Новгород до и после строительства Нижегородского низконапорного гидроузла / С.О. Агеев, М.А. Матюгин // Труды конгресса «Великие реки - 2017». Вып. 6. – Н. Новгород: Изд – во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2017. – с.1-4. https://doi.org/10.37614/2588-0039.2020.43.034

Строительство Нижегородского низконапорного гидроузла. Проектная документация. Этап проектных работ. Корректировка материалов инженерных изысканий по замечаниям ФАУ «Главгосэкспертиза России». Инженерно-гидрометеорологические изыскания. Откорректированный отчет - ООО «ВОЛГАЭНЕРГОПРОЕКТ», 2017. – 174 с.

Агеев, С.О. Анализ изменений навигационных расходов через Нижегородскую ГЭС в навигацию 2017 года и рекомендации по улучшению водного режима участка р. Волги ниже створа Нижегородского низконапорного гидроузла (ННГУ) /С.О. Агеев // Труды конгресса «Великие реки - 2018». Вып. 7. – Н. Новгород: Изд – во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2018. – с. 1 - 7. https://doi.org/10.37614/2588-0039.2020.43.034

Агеев, С.О. Регулирование сброса воды на неразмываемой модели в состоянии подпора / С.О. Агеев, А.Н. Ситнов // Труды конгресса «Великие реки - 2019». Вып. 8. – Н. Новгород: Изд – во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2019. – с. 1 - 5.

Агеев, С.О. Обоснование целесообразности суточного регулирования стока низконапорным гидроузлом. / С.О. Агеев // Научные проблемы водного транспорта. Вестник ВГАВТ. Вып. 62. - Н. Новгород: Изд – во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2020. – с. 136 - 146. https://doi.org/10.37890/jwt.vi62.44

Агеев, С.О. Результаты расчета параметров суточного регулирования стока в створе низконапорного гидроузла и оценка его эффективности. / С.О. Агеев // Морской регистр, 2020. – с. 136 - 146.

Агеев, С.О. Методические подходы решения вопросов поддержания безопасных условий судоходства в нижнем бьефе Нижегородского низконапорного гидроузла/ С.О. Агеев, А.Н. Ситнов // Труды конгресса «Великие реки - 2020». Вып. 8. – Н. Новгород: Изд – во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2020. – с. 1 – 5.

Ситнов, А.Н. Обоснование параметров обеспеченности водохозяйственных балансов и режима работы водохранилища Нижегородского низконапорного гидроузла / А.Н. Ситнов, Н.В. Кочкурова, Д.А. Мильцын // Вестник ВГАВТ. Вып. 50. - Н. Новгород: Изд–во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2017. – с. 23-31.

Строительство Нижегородского низконапорного гидроузла. Этап проектных работ. Моделирование гидравлических режимов р. Волги на участке от Нижегородской ГЭС до г. Н. Новгород. Отчет 0715-000-ГИД4-1.1.01/09.14 - ОАО «ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЭНЕГЕТИКИ ПОВОЛЖЬЯ», 2015. – 76 с.

Строительство Нижегородского низконапорного гидроузла. Проектная документация. Этап 2. 16-ти пролётная водосбросная плотина с 6-ти пролётным водосбросом-регулятором, с сопряжениями, эксплуатационной автодорогой по гребню, подкрановыми путями, подводящим и отводящим каналами. 001-РР-2-1.01/06.17. - ООО «ВОЛГАЭНЕРГОПРОЕКТ», 2017. – 129 с.

Агеев, С.О. Расчет кривых свободной поверхности воды в водохранилище ННГУ с целью обоснования резервного объёма воды для осуществления регулирования / С.О. Агеев, А.Н. Ситнов, В.В. Агеева, Ю.А. Градинар // X Всероссийский фестиваль науки [Электронный ресурс]: сборник докладов. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2020. – с. 40 – 44 с.

The Theory of Storage. By P. A. P. Moran (Methuen's Monographs on Applied Probability and Statistics). [Pp. 111. London: Methuen and Co. Ltd. New York: Wiley and Sons, Inc., 1959. 13s. 6d.] https://doi.org/10.1017/s0020268100038300

S. Dutta. Determination of Reservoir Capacity Using Linear Programming / S. Dutta // VIT University, Vellore, Tamil Nadu, India, 2015 – s. 9549 - 9556.

Habel, M. Dynamics of the Vistula River chane nel deformations downstream of the Włocławek Reservoir. Wyd. UKW w Bydgoszczy. 2013. S. 138.

Агеев, С.О. Мероприятия по снижению негативного воздействия на нижний бьеф нижегородского низконапорного гидроузла / С.О. Агеев, А.Н. Ситнов, В.В. Агеева, Ю.А. Градинар // Труды 5-й всероссийской научной конференции «ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА» («ВОЛГА 2020»). Выпуск 3. - Н. Новгород: Изд–во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2020 – с. 1-5. https://doi.org/10.37614/2588-0039.2020.43.034

Graf WL, Downstream hydrologic and geomorphic effects of large dams on American rivers‖, Geomorphology/ 79, 2006 - s. 336–360. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.06.022

Simon A. Adjusnment and recovery of unstable alluvial channels: identification and approaches for engineering management// Earth Surface Processes and Landforms. Vol. 20. 1995. https://doi.org/10.1002/esp.3290200705

Author Biographies

Alexandr Sitnov , Volga State University of Water Transport, Nizhny Novgorod, Russia

doctor in Engineering Science, head of the Department of waterways and hydraulic structures, Volga State University of Water Transport,  5, Nesterov st, Nizhny Novgorod, 603951, Russia

 

Sergey O. Ageev , The Administration Of The Volga Pool Of Internal Waterways, Nizhny Novgorod, Russia

Chief geologist (deputy chief) of the service of the chief surveyor, The Administration Of The Volga Pool Of Internal Waterways, 21 «B», Rozhdestvenskaya st, Nizhniy Novgorod, 603001

Published
23-03-2021
How to Cite
Sitnov, A., & Ageev, S. O. (2021). Mathematical model and algorithmic process of solving the problem of the intra-day regulation of discharge of water through the Nizhny Novgorod low-pressure hydroelectric complex. Russian Journal of Water Transport, (66), 153-164. https://doi.org/10.37890/jwt.vi66.153
Section
Operation of water transport, navigation and safety of navigation