Введение. Крымский полуостров относится к территориям с низкой водообеспеченностью для среднего года Р=50 %, водообеспеченность составляет 0,4 тыс. м3/год на 1 человека, в целом по РФ – 29,1 тыс. м3/год на 1 человека. На территории Крымского полуострова расположено 15 водохранилищ естественного стока с суммарным объемом при НПУ W=253,12 млн. м3 [1]. Суммарное водопотребление Крыма на 1990 г. составляло 3909,09 млн. м3, в том числе 3202 млн. м3 (81,91 %) – вода Северо-Крымского канала; 296,73 млн. м3 (7,59 %) – речные воды (местный сток, аккумулированный в водохранилищах и прудах); 257,85 млн. м3 (6,60 %) – подземные воды; 152,51 млн. м3 (3,90 %) – морские воды [3, 6]. С 2014 г. Украиной подача воды по Северо-Крымскому каналу прекращена и водопотребление изменено. В Крыму ныне эксплуатируется 8 водохранилищ Северо-Крымского канала с суммарным объемом при НПУ W=185 млн. м3, на сегодняшний день они наполнены менее чем на 50 %. На территории Крымского полуострова имеется 1657 рек, ручьев и балок общей длиной около 6 тыс. км. Гидрологическая сеть Крыма включает 34 гидропоста (1 гидропост в Крыму приходится на 794 км2 площади водосбора). Для сопоставления. Площадь водосбора, в км2, приходящейся на 1 один гидропост составляет: во Франции – 203 км2, в Великобритании – 175 км2, в Германии – 119 км2, в Японии – 67 км2. Малая река Черная имеет длину 35 км и площадь водосбора 427 км2. Первая рукописная работа о р. Черная была подготовлена 80 лет назад (1939 г.) сотрудником Крымского гидрометеобюро П.М. Шликарь [6]. Гидропост в низовье малой р. Черная у с. Хмельницкое был установлен в 1946 г. (площадь водосбора F=342 км2, средняя высота водосбора Нср=520 м). На период проектирования и строительства Чернореченского водохранилища на р. Черная гидрологическая информация была достаточно скудной. Грунтовая плотина была построена в 1956 г., имела высоту Н=28 м, длину L=1082 м и создавала водохранилище объемом W=33,2 млн. м3. В период с 1979 г. по 1984 гг. была проведена реконструкция грунтовой плотины Чернореченского водохранилища, в результате которой увеличена высота плотины на 8 м (Н=36 м), доведя полный объем при НПУ до W=64,2 млн. м3, а полезный – до 61,2 млн. м3. Чернореченское водохранилище является основным источником водоснабжения в городе Федерального значения Российской Федерации Севастополе и самым крупным водохранилищем естественного стока (площадь зеркала составляет 604 га, объем воды при НПУ – 64,2 млн. м3) Крымского полуострова, предназначено для водообеспечения населения города (443 тыс. 212 чел. на 01.01.2019 г.). Комплекс ГТС Чернореченского водохранилища относится к ГТС I класса – чрезвычайно высоко опасности и находится под постоянным государственным надзором Ростехнадзора. Комплекс ГТС Чернореченского водохранилища эксплуатируется 63 года и на нем начали проявляться проблемы старения сооружений. Цель исследования – обосновать безопасность комплекса гидротехнических сооружений (ГТС) Чернореченского гидроузла при пропуске паводка Р=0,1 % обеспеченности (основной расчетный случай) с учетом трансформации части объема водохранилищем и пропуске паводка Р=0,01 % (поверочный расчетный случай с учетом гарантированной поправки) всеми водопропускными сооружениями гидроузла [2 – 12, 14, 15]. Основные характеристики дождевого паводка за весь жизненный цикл Чернореченского гидроузла, используемые при расчётах трансформации максимального расхода воды водохранилищем: максимальный расход Q0,01% = 660 м3/с; объём паводка W0,01% = 89,4 млн. м3;  продолжительность паводка T = 5,5 сут; продолжительность подъёма t1 = 1,25 сут; продолжительность спада t2 = 4,25 сут. В данных расчётах водохранилище характеризуется «батиграфическими кривыми» (рис. 1), из которых устанавливается ёмкость форсировки (трансформации) расходов воды и глубина слоя форсировки: Vф = WФПУ – WНПУ = 81,0 – 64,2 = 16,8 млн. м3;  hф = 263,30 – 261,00 = 2,30 м. Рис. 1. Фрагменты батиграфических кривых водохранилища на р. Черная В состав водосбросных и водопропускных сооружений Чернореченского ГУ входят: автоматический водосброс; донный водовыпуск из четырёх ниток трубопровода; водозаборное сооружение из двух ниток трубопровода. Водохозяйственный расчёт водохранилища на пропуск максимальных расходов выполняется на основе уравнения баланса воды в водохранилище. В общем виде баланс воды в водохранилище за время dt может быть выражен следующим дифференциальным уравнением:   где Q – расчётный расход во входном створе водохранилища, м3/с; Qсб – расход в створе водосбросного сооружения (сбросной расход); Ω – площадь водной поверхности водохранилища; уровень воды в водохранилище, м. При детальных балансовых расчётах применяют различные приёмы приближенного интегрирования. При этом весь период половодья делят на конечные малые интервалы времени, в течение которых расходы притока и сброса можно считать изменяющимися линейно. Гидрограф модели паводка приведен на рис. 2. Рис. 2. Расчётный гидрограф паводка 0,01% обеспеченности Уравнение с конечными интервалами времени примет вид: , где ΔW – изменение объёма водохранилища; индексы н и к означают начало и конец расчётного интервала времени. В уравнении неизвестны сбросной расход Qсб.к  и объём водохранилища Wк на конец интервала. Расчет выполнен численными табличными способами. В начале первого расчётного интервала расходы притока и сброса равны нулю. В конце интервала приток определяют, как ординату гидрографа половодья (паводка) и вычисляют объём стока за интервал. Сбросной расход на конец интервала неизвестен; задаются отметкой уровня воды в водохранилище на конец интервала Z ' к   и по графику пропускной способности водосброса находят в первом приближении сбросной расход. Решая уравнение баланса воды в водохранилище, находим его объём на конец интервала, и по батиграфической кривой Z = f(W) устанавливаем соответствующую отметку уровня воды ZУВ. Если ZУВ и Z 'к  не совпадают, то изменяется отметка Z 'к  и расчёт повторяется.  Конечный расход стока Qк, сбросного расхода Qсб.к и ёмкости Wк одного интервала являются начальными для последующего. В результате расчёта находят ординаты гидрографа сбросных расходов (расходы и уровни). Сбросные расходы вычисляют в зависимости от уровня воды в водохранилище. При заданных условиях в указанных границах возможно переполнение водохранилища; уровень может подняться до отметки 264,30 м, т.е. на 1,0 м выше отметки ФПУ. По оценке баланса притока и сброса, необходима предпаводковая сработка водохранилища ~ 20,0 млн. м3, до отметки 256,40 м БС. В этом варианте предусмотрено включение водовыпуска на пропуск расходов с началом паводка; величина этих расходов будет зависеть от устанавливающегося уровня воды в водохранилище. Результат расчёта показывает, что даже при столь глубокой сработке уровня (до отметки 256,40 м БС) возможно переполнение водохранилища от отметки ФПУ на 0,1 м (до отметки 263,4 м БС). Период стояния максимальных уровней составляет 0,5 суток. При таком режиме возможно ещё избежать катастрофических последствий. Основные характеристики дождевого паводка, используемые при расчёте трансформации максимального расхода воды водохранилищем: максимальный расход Q0,1% = 370 м3/с; объём паводка W0,01% = 50,1 млн. м3; коэффициент несимметричности гидрографа ks = 0,33;  продолжительность паводка T = 5,5 сут; продолжительность подъёма t1 = 1,25 сут; продолжительность спада t2 = 4,25 сут. Гидрограф модели паводка 0,1 % приведен на рис. 3. Рис. 3. Расчётный гидрограф паводка 0,1% обеспеченности Расчёт трансформации паводка представлен в таблице. Расчётные графики показаны на рис. 4 и 5.   Таблица – Расчет пропуска паводка 0,1% ВП в створе Чернореченского гидроузла существующими сооружениями ZНПУ = 261,00 м; ZФПУ = 263,30 м; hф = 2,30 м; WНПУ = 64,2 млн. м3; WФПУ = 81,0 млн. м3; Vф = 16,8 млн. м3; Q0,1% = 370 м3/с;  Δt = 0,25 сут. (21,6·103 с) № интервала Δt,  сут ∑Δt нарастающим итогом Приток Сброс Wакк (сраб.) за интервал (по формуле), млн.м3 Водохранилище Qн,  м3/с Qк,  м3/с (Qн+Qк)Δt/2,  млн. м3 Qсб.н,  м3/с Z 'к , м БС Qсб.к,  м3/с (Qсб.н+Qсб.к)Δt/2,  млн. м3 Wн, млн. м3 Wк, млн. м3 ZУВ, м БС 1 0,25 0,25 0 0 0           64,20 64,20 261,00 2   0,50 0 44,4 0,48 0 261,10 30,0 0,19 0,29 64,2 64,49 261,10 3   0,75 44,4 199,8 2,64 30,0 261,15 64,0 1,02 1,62 64,49 66,11 261,15 4   1,00 199,8 329,3 5,71 64,0 261,8 125,0 2,04 3,67 66,11 69,78 261,80 5   1,25 329,3 370,0 7,55 125,0 262,45 220,0 3,73 3,82 69,78 73,60 262,45 6   1,50 370,0 340,4 7,67 220,0 262,90 265,0 5,24 2,43 73,60 76,03 262,95 7   1,75 340,4 284,9 6,75 265,0 263,00 246,5 5,52 1,23 76,03 77,26 263,00 8   2,00 284,9 218,3 5,43 246,5 263,00 246,5 5,32 0,11 77,26 77,37 263,05 9   2,25 218,3 162,8 4,12 246,5 262,90 228,0 5,12 -1,00 77,37 76,37 262,90 10   2,50 162,8 114,7 3,00 228,0 262,80 210,0 4,73 -1,73 76,37 74,64 262,70 11   2,75 114,7 81,4 2,12 210,0 262,20 114,6 3,51 -1,39 74,64 73,25 262,40 12   3,00 81,4 55,5 1,48 114,6 262,10 100,6 2,32 -0,84 73,25 72,41 262,20 13   3,25 55,5 37,0 1,00 100,6 262,00 87,2 2,03 -1,03 72,41 71,38 262,10 14   3,50 37,0 25,2 0,67 87,2 261,90 74,4 1,75 -1,08 71,38 70,30 261,90 15   3,75 25,2 16,7 0,45 74,4 261,80 62,4 1,48 -1,03 70,30 69,27 261,80 16   4,00 16,7 11,5 0,30 62,4 261,60 40,5 1,11 -0,81 69,27 68,46 261,70 17 1,0 5,00 11,5 1,9 0,58 40,5 261,30 14,0 2,35 -1,77 68,46 66,69 261,30 18   6,00 1,9 0 0,10 14,0   7,8 0,94 -0,84 66,69 65,85 261,10 19   7,00                     261,00 Рис.4. Гидрографы притока и сброса паводка в створе Чернореченского гидроузла существующими водосбросными сооружениями Рис. 5. Динамика уровня воды в водохранилище при пропуске паводка существующими сооружениями Выводы 1. Обоснованы расходы редкой обеспеченности (Р=0,1 % и Р=0,01 %) р Черная в створе Чернореченского водохранилища с учетом всего периода наблюдений на гидропосте в с. Хмельницкое (бывшее Чернореченское, Т=63 года) и данных службы эксплуатации гидроузла за весь его жизненный цикл. 2. Комплекс гидротехнических сооружений (ГТС) Чернореченского водохранилища и его противопаводковая емкость позволяет трансформировать паводок Р=0,1 % обеспеченностью без превышения отметки НПУ. 3. На спаде основной волны паводка Р=0,1 % возможно отключение донного водовыпуска, так как водосбросное сооружения самостоятельно справится с пропуском оставшейся части гидрографа притока в Чернореченское водохранилище. 4. В целях контроля за состоянием водохранилища и его водосбора и своевременного принятия мер по пропуску паводков редкой обеспеченности рекомендуется создание автоматизированной системы мониторинга и прогнозирования состояния водных объектов, влияющих на безопасность гидротехнических сооружений гидроузла Чернореченского водохранилища. В состав такой системы входят три автоматизированных гидрологических поста (АГК) – уровнемеры и осадкомеры, а также подсистема гидрологического моделирования на основе математических моделей, позволяющая в режиме реального времени давать прогноз притока с пошаговой коррекцией и оценивать ситуацию для принятия управляющих решений.   Автор выражает благодарность профессорам, д-рам техн. наук Мордвинцеву М.М., Бондаренко В.Л. и Волосухину В.А. за ценные замечания и пожелания по статье, улучшившие ее содержание.