Spad elektrowni wodnej jest zmienny i zależy od następujących czynników:

  • od sposobu eksploatacji elektrowni,
  • od rodzaju jazu (ruchomy lub stały),
  • od zmian zachodzących w łożysku rzeki poniżej elektrowni i
  • od warunków hydrologicznych.


Rys. 1. Krzywa H = f(Q)

W eksploatacji prowadzonej przy stałej rzędnej wody górnej (GW) wartość spadu zależy od zmian rzędnej wody dolnej (DW). Jeżeli wodę dolną elektrowni stanowi rzeka swobodnie płynąca, to rzędna DW, a zatem i spad, jest funkcją prze­pływu: H=f(Q) (rys. 1).


Fot. 1. Kanał rzeki górskiej doprowadzający wodę do zapory

Zależność H=f(Q) nie będzie ulegała zmianom przy swobodnym odpływie wody z elektrowni, natomiast charakter tej zależności przy pokrywie lodowej będzie zmienny i zależny od grubości tej pokrywy. Również zarośnięcie łożyska rzeki uniemożliwia stałość zależności pomiędzy rzędną DW a przepływem. Gdy DW elektrowni jest spiętrzona przez jaz leżący poniżej, to rzędna DW zależy również od spiętrzenia i zależność H = f (Q) w tym przypadku nie zachodzi. Utrzymując stałą rzędną GW uzyskuje się spad największy przy przepływie najmniejszym Qmin i spad najmniejszy przy Qmax. Elektrownia, która ma jaz ruchomy, zdolny do przepuszczania wielkiej wody (WW), może utrzymać rzędną GW na stałym poziomie. Jeżeli przy tym rzędna GW elektrowni niskospadowej jest zbliżona do rzędnej WW, to spad elektrowni w czasie wielkiej wody może być równy zeru. Jazy stałe spotyka się tylko w starych i do tego małych elektrowniach. Jeżeli DW elektrowni nie jest podpiętrzona przez jaz niżej położonej elektrowni, to w łożysku rzeki może zachodzić zjawisko erozji powodujące obniżenie dna rzeki, co z kolei wywołuje trwałe zmniejszenie rzędnej DW. Pociąga to za sobą z jednej strony zwiększenie spadu, a zatem mocy i produkcji elektrowni, co jest korzystne, z drugiej zaś strony grozi powstaniem kawitacji w turbinach, oraz dostawaniem się powietrza do rury ssącej i zerwaniem ciągłości słupa wody, co uniemożliwiłoby całkowicie pracę turbin. W razie wystąpienia takich zjawisk konieczne jest podniesienie poziomu DW przez zbudowanie progu piętrzącego wodę na odpływie. Jeżeli istnieją odpowiednie warunki topograficzne, korzystne jest podniesienie poziomu DW przez budowę nowej elektrowni wodnej poniżej danej elektrowni.
W elektrowniach na dużych zbiornikach, pozwalających akumulować wodę, rzędna GW jest zmienna i zależy od objętości wody zretencjonowanej w zbiorniku. Wartość spadu elektrowni zbiornikowej jest uzależniona głównie od rzędnej GW, a kształtowanie się tej rzędnej zależy od pracy elektrowni prowadzonej według przyjętego programu, jak również od warunków hydrologicznych.


Fot. 2.  Zbiornik wodny przed elektrownią w Solinie o pojemności 500 tys. m3

Na ogół w latach mokrych rzędne GW zbiorników i spady elektrowni są większe, zaś w latach suchych — mniejsze. Praca programowa elektrowni może być prowadzona przy założeniu napełniania lub opróżniania zbiornika, albo też przy utrzymaniu stałej rzędnej GW. W wyniku wpływu tych dwóch czynników — warunków hydrologicznych oraz sposobu pracy elektrowni — zmienność spadów elektrowni zbiornikowych nie daje się ująć w zależność funkcyjną od któregokolwiek z czynników i jedyną podstawą do planowania przebiegu spadów są materiały statystyczne z lat ubiegłych.
Statystykę spadów prowadzi się, obliczając kolejno spady:

  • średni dobowy,
  • średni miesięczny,
  • średni roczny,
  • średni wieloletni

oraz przedstawiając ich przebieg na odpowiednich wykresach.