К.т.н. Балгерей М.А., д.т.н. Карлыханов О.К., Ким В.С., Юдина Ю.

Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства,

г. Тараз Республика Казахстан

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ В ВОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ КАЗАХСТАНА

Практика показывает, что дефицит водных ресурсов в РК для разных отраслей экономики по мере их развития будет обостряться по причине несовершенства современной системы мониторинга водных ресурсов и автоматизации процессов их управления, обеспечивающих вододеление и регулирование стока воды на головных ГТС. Система водоучета и процессов водоотбора на сетевых сооружениях находится на уровне ручного управления, что повышает риски безопасного функционирования ГТС и влияние человеческого фактора при передаче информации.

Водохозяйственная ситуация во всех речных бассейнах РК характеризуются проблемами низкого уровня механизмов вододеления и использования стока трансграничных рек, уменьшения их объема, истощения запасов, ухудшения качества. В последнее время усугубляется проблема, связанная с климатическим фактором – глобальным потеплением, что повышает вероятность частоты наводнений, селевых и оползневых явлений и др.

Для решения проблемы водообеспечения и многолетнего регулирования водных ресурсов, эффективного и многоцелевого использования стоков рек в республике создано каскадное регулирование водных ресурсов с помощью водохранилищ, образующих единую речную водохозяйственную систему. Повышение эффективности работы этой системы зависит от эффективного управления водными ресурсами и степени совершенствования технологий мониторинга.

В условиях отмеченного, устойчивое социально-экономическое развитие и сохранение природной среды в приемлемых пределах возможно при переходе на интегрированное управление водными ресурсами (ИУВР). Проблемы перехода на ИУВР можно укрупнено разделить на «организационные» и «технические». Из числа технических на любом этапе внедрения ИУВР важное значение имеет мониторинг водных объектов и водохозяйственных сооружений.

В настоящее время практически отсутствует независимая от человеческого фактора четко отлаженная система водораспределения и учета воды на естественных водных объектах и сетевых гидротехнических сооружениях. Вододеление осуществляется в большинстве случаев с помощью механизмов с ручным управлением, учет водоподачи дискретно-визуальный с использованием реечных постов. Точность измерений не соответствует современным требованиям.

Объективное достоверное независимое от человеческого фактора измерение уровней воды на реках является также важнейшей характеристикой при оценке безопасности гидротехнических сооружений и возможных наводнений с чрезвычайными последствиями как часто имело место на реке Сырдарья.

В этих условиях совершенствование и внедрение технологий автоматизированного мониторинга в бассейнах рек аридной зоны и совершенствование методов рационального природопользования в Республике Казахстан представляют собой актуальную задачу и ее решение стабилизирует ситуацию с водообеспечением всех потенциальных потребителей и обеспечивает экологическое равновесие окружающей среды и сохранение биоразнообразия (флоры и фауны) речной системы.

Решение проблемы объективности учета наличных и потребляемых водных ресурсов, эффективности использования водных ресурсов, возможных опасных повышений уровней с чрезвычайными наводнениями и опасными воздействиями на гидротехнические сооружения влияющих на их безопасность развивается в следующих направлениях:

- разработки комплекса устройств, основанных на использовании преимуществ лазерного метода измерения расстояний (высокая точность, возможность работать в цифровом формате, имеет стандартизированный интерфейс связи с компьютером, режим измерения близкий к непрерывному, устойчивость к помехам, отсутствие деталей непосредственно контактирующих с водой), автоматического, практически непрерывного измерения;

- разработки математического и программного обеспечения для автоматического расчета расхода воды по полученным результатам измерения уровня для условий

- разработки систем программного обеспечения по повышению эффективности использования водных ресурсов, оценке возможных опасных явлений с чрезвычайными условиями различных режимов течения воды на естественных и искусственных водотоках на основе комплекса устройств и программного обеспечения для расчета необходимых конкретных данных (уровни, расходы, динамика их изменения).

Для автоматизации процессов водоучета и управления отдельными конструкциями гидроузла разработан комплекс, позволяющий в масштабе реального времени фиксировать уровенные изменения в реке.

Технологии автоматизированного мониторинга представляют собой комплекс с автоматизированным процессом измерения уровней воды вдоль русла водотока и передачи результатов замеров в центр обработки данных для расчета текущего значения расхода. В составе комплекса имеется математическое и программное обеспечение для автоматического расчета и учета расхода воды в водотоке по данным замеров уровней. Повышение точности определения расходов воды в водотоках минимум на 10% за счет применения оптических методов измерения уровня воды с погрешностью ± 1 мм, что позволит учесть дополнительные объемы поверхностных вод.

В результате создания технологии автоматизированного мониторинга и управления водными ресурсами в бассейнах рек аридной зоны Казахстана обеспечивается:

- повышение объективности и точности измерения уровня воды на естественных и искусственных водотоках в динамике;

- повышение точности расчета расхода, стока воды, водных ресурсов;

- создания условий для эффективного использования водных ресурсов и оценки возможных вредных (опасных) воздействий на гидротехнические сооружения и среду обитания человека.

Предлагаемый автоматизированный комплекс мониторинга является одним из этапов внедрения системы мониторинга за формированием, распределением и использованием водных ресурсов на отдельно взятом речном бассейне и относится к наземным средствам наблюдения, применяемым для организации объективного контроля и учета за распределением и использованием водных ресурсов. Комплекс предлагается как инструмент по разрешению межгосударственных и межэтнических (людских) конфликтов и проблем по делению стоков водных ресурсов во всех водотоках поверхностных вод. Кроме того, применяемые экономические рычаги по платному водопользованию в странах региона на основе применения предлагаемого прибора обеспечат условия не только объективного учета использования поверхностной воды, но и выработку у пользователей бережливого отношения к воде. Очевидным преимуществом комплекса являются точность и объективность информации по водотоку.

Инновационным в проекте является техническое устройство с применением автоматизированного измерительного комплекса и компьютерной обработки данных, получаемых в реальном режиме времени от оптических датчиков расположенных по длине русла. Такой комплекс, кроме повышения точности определения расхода, позволит автоматизировать процесс управления водными ресурсами во всех речных бассейнах аридной зоны страны. Все это является в водном хозяйстве новыми, некоторые компоненты относятся к ноу-хау, и поэтому имеется реальная возможность коммерциализации продукции, как на внутренних речных бассейнах, так и на территории трансграничных рек.