Водностопански изследвания в помощ на управлението и използването на води

НАЦИОНАЛЕН ИНСТИТУТ ПО МЕТЕОРОЛОГИЯ И ХИДРОЛОГИЯ ПРИ БАН –

Департамент “Управление и използване на води”

Функционирането на всеки отрасъл на икономиката е свързано преди всичко с използването на определен вид ресурси (материални, финансови и др.). Обикновенно те са ограничени (или недостатъчни) за постигане на поставените пред икономиката и пред съответните отрасли цели. Поради това се налага използването на ресурсите разпределението им по отрасли или вътре в даден отрасъл) да се извършва най-рационално. В това отношение се

срещат различни трудности .Първо - разпределението на ресурсите се извършва в системи, съставени от голям брой обекти, в които съществено значение има участието на човека. По тази причина създаването на адекватни математически модели на такива системи е един от главните въпроси, които трябва да се решат при

изследването и управлението им .Втората трудност се състои в решаването на възникващите в тези модели

оптимизационни задачи .Трето - наличността на ресурси често се свързва със случайни процеси,

трудно поддаващи се на прогнозиране .

f

От подобна гледна точка на съвременният етап на развитие проблемът по водообезпечаването излиза далеч извън рамките на техническите и икономически аспекти. Този комплексен екологоикономически проблем се явява съставна част от общия проблем за рационално природоползване. Ограничените водни ресурси, постоянно растящото водопотребление и водоползване - водоснабдяване, енергодобив, напояване и др., очертаващия се в перспектива, а в някои райони и сега, дефицит на водностопанските баланси обуславят необходимостта от комплексно разглеждане на водните ресурси и налагат като изключително актуален принципът за рационалното им използване Казаното по-горе е базата на която за Департамента “Управление и използване на води” са формулирани следните основните направления на научно изследователската дейност, а именно:

Интегрирано управление и устойчиво използване на водните ресурси Стратегическо планиране на използването на водните ресурси, методи и средства за опазването им.Модели и средства за подпомагане на вземането на решения и оперативно управление на водностопански системи.Моделиране и прогнозиране на замърсяването на водните екосистеми (оценка на риска)

Хидравлика на водните системи и съоръженияДвижение на подземни води и взаимодействие с повърхностните води.Хидравлика на хидротехническите системи и съоръжения.Системи и средства за наблюдение и регистрация на количествени и качествени параметри на водите.Съвременни технологии за пречистване на водитеРечна морфологияХидроавтоматизацияУстойчивост на хидротехнически съоръжения Числено моделиране и изследване на напрегнатото състояние и устойчивостта на насипни и бетонови язовирни стени при статични, земетръсни и термовлажностни въздействия.Моделиране на напрегнатото и деформирано състояние на подземни хидротехнически съоръжения и високи естествени скатове при статични и земетръсни въздействия.

Борба с природни бедствия и аварииНаводнения - моделиране и прогнозиране (оценка на риска)Защита на бреговете срещу абразия и заливания

Така формулирана, научната проблематика на Департамент “Управление и използване на води” е пряко обвързана с националните и международните приоритети - суровинни ресурси на България; околна среда, нейното опазване и устойчиво развитие; интегрирано управление и комплексно използване на водните ресурси; устойчиво функциониране на водните екосистеми; изграждане на информационни системи и системи за подпомагане при вземане на решения за използването на водните ресурси.

Нека се спрем на някои от по-големите разработки през последните години. Една група разработки са следните:

• Генерални схеми за използване на водите в районите за басейново управление, 2000 г.

• Методика за съставяне на воднстопански баланси на речни басейни

• Водностопански баланси на поречията в България – реките Огоста и западно от Огоста, Камчия, Тунджа и Струма.

Обхватът на тези разработки е цялата страна

Какви са основните резултати от тези разработки?

Какво е направено?.

• географско, климатично, хидрографско и хидрогеоложко описание с качествена характеристика на подземните води на речния басейн, оценка на състоянието на опорната хидрометрична мрежа, оценка и прогнозиране на оттока въз основа на измерения отток в пунктовете на хидроложкия мониторинг за периода 1961-2004 год, демографско и икономическо описание на общините в района на речния басейн;

• Идентифицирани и систематизирани са по вида на водоползването и водовземането всички водоползватели;

• Съставени са графични схеми на използване на водите в поречията които са представени и в ГИС среда със съответната количествена водностопанска информация.

• представена оценка на Геологическия институт на БАН на експлоатационните ресурси на подземните води

• Направена е оценка на очакваното до 2015-2020 г. водоползване за различни цели в няколко възможни за осъществяване варианти като са ползвани съществуващите прогнози и тенденциите на реално регистрираното водоползване през последните години.

• Направена е оценка на обезпечеността на водоползвателите при различни варианти на водоползване. Направена е и обща приблизителна оценка на съответствието между водния ресурс с различни характерни обезпечености и сумарните нужди от вода за отделни части на поречията. ВСБ са съставени и за екстремно къси сухи периоди с оценка на тяхната възможна вероятност на сбъдване през десетгодишния прогнозен период.

• Оценена е възможността за поддържане на значителни празни обеми в големите язовири за поемане на високи вълни при пълноводия при осигурено покриване на водоползването от тях.

• Направен е анализ на резултатите от ВСБ, на дефицитите и възможностите за разширяване на водоползването чрез включване на нови водоползватели и оценка на необходимите мерки за подобряването му. В няколко характерни пункта на поречията е направена оценка на нарушението на оттока вследствие на водоползването и удовлетворяване на изискванията за екологичния минимум в сухи години съгласно Временната наредба на МОСВ.

• Направени са анализи на общото състояние и особеностите на водоползването в поречията и перспективните възможности за развитието му в близките 15 - 20 г.

• За яз.Копринка е представен подход за управление на ежемесечното му изтакане в зависимост от наличния полезен обем в него, планираното водопотребление и текущия ежемесечен приток.Цялата информация е и представена в ГИС. Съставени са две информационни системи с бази данни за всяко разработено поречие, които осигуряват бърз и лесен достъп до информацията както за водностопанската инфраструктура, така и за използване на водите в поречието.

Водосбора на река Тунджа – ГИС на инфраструктура, водни ресурси и водопотребление.

Изчислителни схеми

Изчислителна схема на поречието – база за мрежови модел на поречието и прилагане на специализиран софтуер.

Сценарий “Суша” – изисквания минимален (екологичен) отток на границана не може да бъде осигурен

• изискван минимален (екологичен) отток - червено

• Три сухи години

Разгледани са 50 напоителни полета, 44 водоснабдителни групи, 33 основни индустриални единици, както и 188 водовземания, 37 водохранилища; 25 помпени станции; 3 каскади и 32 малки ВЕЦ; 5 рибарника; 8 деривации, пунктове с отчитане на екологичен отток и т.н.. Схемата е интигрирана в ГИС.

Водосбор на река Струма

Suchica

Stara reka

"Stoikovci" dam

Logadishka

Lisiyska

Alek

sova

Valia

vica

Stru

jka

Brejanska

"Racochevica" dam

Harsovska

CD"Blagoevgradska Bistrica"

Blagoevgradska Bistrica

Gradevska

Slavova

Osenovska

Predimer Uzundgovsko dere

. surface water

. groundwater

. irrigation systems

. industry

. drinking water supply

. fisheries

. pumping station

. hydropower plants

. town

. dam

. water intakes

. MS

. ecological discharge

Фрагмент от схемата.

") ")")#0

#0%,")

") ")

%, %,%,

#0")

")

")%, ")%,")

#0")")

%,#0 %,%,%,

%,

")

")

#0")

")

")")

")

#0

#0%, %,

")

%,

%,%,%, %,

#0#0

%,

%,

%,%,

%,%,%,

%, %,

%,

%,

%,%,%, %,%, %,%,

!(

!(

!(!(

!(!(!(

!(!(!(

!(

!(!(!(!(!(

!(!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(

!(!(

!(

!(!(!(

!(!(!(

!(

!(!(!(

!(

!(

!(!(!(

#*

#*#*

#*

#*#*

#*

#*

#*#*#*#*#*#*

#*#*#* #*#*

#*#*

#*

#*#*

#*

#*#*#*

#*#*#*

#*#*

#

###

#

#

#

#

#

#*

#*

#*

#*

#*

#*

#*#*

#*#*

#*#*

#*

#* #*#*

#*

#*

#*

#*#*#*

#*

#*

#*

BLAGOEVGRAD

Blagoevgradska Bistrica

Osenovska river

STRUMA RIVER

Gradevska river

Harsovska river

0 7 780 15 5603 890Unknown Units

Legend

Groundwater_DWS_tr

#* HS

# small HPP_d.shp

#* surface water intakes.shp

!( groundwater abstraction.shp

Rivers.shp

") pumping stations

#Y drainage pumping stations

#0 irrigation intakes

%, equalizing reservoir

#0 shaft

0

main_irrigation channel

main_distribution channel

distribution channel

irrigation channel

collecting channel

drainage channel

main_drainage channel

main_pipeline

9

setlements.shp

irrigation systems.shp

lakes.shp

Struma-bound.shp

BLAGOEVGRAD WATER SUPPLY GROUP

Text

При моделирането и анализите е акцентирано на критични речни участъци.

Методика за разпределение водите на язовиритеПредставени са различни възможности за решаване на задачата.

Първата възможност касае разпределението на водите на единични или каскадно разположени многоцелеви водохранилища с многогодишно регулиране на оттока. Предлага се двуетапна процедура, като на първият етап се определят функции на последействие. Тези функции са в основата на определянето на рационални обеми, които да се разпределят между различните водопотребители. Функциите на последействие участват в разпределението като абстрактен водопотребител и определят водните обеми, които следва да се акумулират във водохранилището (водохранилищата).

Следвайки изложените принципи е направено значително опростяване на процедурата. Тя е обединена в едно цяло. Разработени са съответно програмни продукти, които позволяват приложение за всяко водохранилище или каскада от две водохранилища, които могат да се представят с изчислителни схеми, посочени към методиката. Дадени са поредица примери за приложение на програмните продукти, като е обърнато особено внимание на генерирането на входните данни. То е опростено до възможния максимум.

При втората представена възможност се предлага отново двуетапна процедура, която практически повтаря процедурата развита за едно и две каскадно разположени водохранилища. Особеното е, че предлаганият подход дава възможност прилагането й за разнообразна ВС – с произволна структурна и функционална сложност.

За последната представена процедура се дават резултати от тестовото й прилагане в два случая. Особено внимание е обърнато на възможностите за ползване на различни подходи при подборът на необходими входни данни. Касае се основно за необходимите прогнози. .

release policy

0

20

40

60

80

100

120

0 35 70 105

140

175

210

245

280

315

350

385

420

455

490

reservoir storage, cub m

mln

cu

b m

jan

feb

mar

apr

may

jun

jul

aug

sep

oct

nov

dec

Една интересна от друга гледна точка разработка е проекта “Определяне на заливаемите селскостопански площи във водосбора на река Места вследствие на наводнения”. Тя е изпълнена от младежки колектив спечелил финансиране от фонд “Научни изследвания”. Разработката следва цялостната схема за подобно изследване: мониторинг и събиране на хидроложки данни, геодезични измервания и създаване на база данни с GPS устройства, обработка и анализ на данните и определяне на потенциално застрашените от заливане селскостопански площи.

По 6-та Рамкова програма се изпълни проекта: «Интегрирано управление на трансгранични речни басеини”

(ТРАНСКАТ) В рамките на проекта е използвана е системата ProDec (Procedures for Decisions) за подпомагане на вземането на решения за река Места. Позволява конструирането на процедури във формата на дърво на решенията, като използва размити (fuzzy) правила. С помощта на ProDec е демонстрирана възможността за вземане на правилни решения в извънредни ситуации, такива като наводнения или изпускане на замърсители и вредни вещества. За да се отговори на изискването за участие на обществеността при обсъждане и управление на водните ресурси е приложена и демонстрирана уеб-базираната система ArgWar, инсталирана на сървър в БАН, София. http://www.iwp.bas.bg/projects/transcat/index.htm, показващ инструментариум, посредством който се събира обществено мнение в помощ на процеса на вземане на решения при управление на водите В рамките на международния проект е разработената уеб-базирана система за подпомагане на вземането на решения TRANSCAT DSS, която е развита за пилотната територия на водосбора на р.Места-Нестос. Работни езици са английски, български и гръцки.

• Фрагменти от проекта

Предизвикателства

• ЗИД на ЗВ

• Кадри

• среда

Благодаря за вниманието

igorbg@bas.bg