Федеральное агентство по образованию Российской федерации

Уфимский государственный авиационный

технический университет

Кафедра электромеханики

Реферат

по дисциплине “Общая энергетика”

Каскадное и комплексное использование

водных ресурсов

Выполнил: ст.гр. ЭСиС-307Б

Чиков В. А.

Проверил: Валеев А. Р.

Уфа-2008г.

Содержание:

Введение………………………………………………………………………3

1. Основные схемы использования водной энергии……………………5

1.1. Плотинная схема………………………………………………………5

1.2. Деривационная схема…………………………………………………7

1.3. Плотинно-деривационная схема……………………………………..9

2. Каскады гидроэлектростанций и водохранилищ……………………10

3. Комплексное использование водных ресурсов………………………11

Список литературы…………………………………………………………...16

Введение

Развитие гидроэнергетики осуществляется главным образом за счет каскадного освоения водных ресурсов. В этих условиях гидроэнергетические ресурсы от­дельных рек используются не од­ной гидроэлектростанцией, а не­сколькими, последовательно расположенными друг за другом. При этом в каскаде могут быть как пло­тинные, так и деривационные гид­роэлектростанции.

Как показывает практика, кас­кадные схемы позволяют полнее и экономичнее использовать энерге­тический потенциал реки, посколь­ку они, в частности, уменьшают энергетические потери водотока. Энергоэкономическая эффектив­ность каскада при проектировании определяется количеством ступеней и месторасположением каждого гидроузла, определяющего размеры водохранилища, напора, мощности и капитальных вложений. Особое значение при этом приобретают экологические аспекты. В числе наиболее крупных объединенных каскадов страны следует отметить Ангаро-Енисейский, в том числе Саяно-Шушенская ГЭС мощностью 6400 МВт и Красно­ярская ГЭС 6000 МВт. Это уни­кальный каскад по своим энергоэкономическим показателям. Вторым объеди­ненным крупнейшим каскадом яв­ляется Волжско-Камский.

Энергоэкономическая эффектив­ность действующих каскадов при заданном естественном режиме реч­ного стока определяется исключи­тельно оптимальным распределе­нием нагрузки между отдельными электростанциями системы и ха­рактером требований на воду со стороны других отраслей народно­го хозяйства, которые при этом должны выполнять отдельные ГЭС.

Кроме повышения энергетиче­ской эффективности каскадные схе­мы позволяют существенно повы­сить эффективность использования стока и другими отраслями народного хозяйства.

Использование водных ресурсов одновременно несколькими отрас­лями народного хозяйства называ­ется комплексным. Комплекс­ное использование обеспечивает от данного гидроузла больший эконо­мический эффект, чем использова­ние их какой-либо одной отраслью народного хозяйства

Участники (компоненты) комп­лексного использования образуют водохозяйственный комп­лекс. Те из компонентов водохо­зяйственного комплекса, которые используют воду как вещество и изымают ее из данного водоисточ­ника, называются водопотребителями. Эта вода по истечении некоторого времени, иногда доста­точно длительного, может вновь по­ступить в водооборот, но уже в дру­гом створе или даже в другом бассейне. При этом многие водопотребители возвращают воду сущест­венно худшего качества. Те же уча­стники комплекса, которые пол­ностью или почти полностью воз­вращают после использования воду того же качества (например, ГЭС) или совсем ее не изымают из водо­тока (например, водный транс­порт), называются водопользователями.

Каждый вид водопользования предъявляет свои требования к ка­честву воды. Наиболее разнообраз­ные требования, диктуемые техно­логическими процессами производства, предъявляет промышленность. Для некоторых технологических процессов к качеству воды предъяв­ляются более высокие требования, чем к питьевой.

1. Основные схемы использования водной энергии

Имеются три основные схемы создания сосредоточенного напора ГЭС: 1) плотинная схема, когда напор создается плотиной; 2) де­ривационная схема, когда напор создается преимущественно по­средством деривации, осуществляемой в виде канала, туннеля или трубопровода; 3) плотинно-деривационная схема, когда на­пор создается и плотиной, и деривацией. Плотины имеются во всех трех схемах.

1.1. Плотинная схема

Плотинная схема (рис. 1) осуществляется преимущественно при больших расходах воды в реке и малых уклонах ее свободной поверх­ности. Посредством плотины, построенной в пункте В, создается подпор воды, который распространяется вверх по реке до пункта А. Раз­ность уровней воды в пунктах А и В равна H_o + Δh. Часть общего па­дения Δh будет потеряна при движении воды в верхнем бьефе. Сосре­доточенный перепад уровней, т. е. напор будет равен Н₀. В плотинной схеме в зависимости от напора ГЭС может быть русловой или приплотинной.

Русловой называется такая ГЭС, у которой здание ГЭС наряду с плотиной входит в состав сооружений, создающий напор (рис. 2).

Здание русловой ГЭС воспринимает полное давление воды со стороны ВБ и должно удовлетворять условию устойчивости, как и плотина. Русловая ГЭС может быть построена при сравнительно небольшом напоре.

При средних и больших напорах, превышающий диаметр трубы более чем в 4-5 раз, здание ГЭС не может входить в состав напорного фронта. В таких случаях строят приплотинную ГЭС, здание которой располагается за плотиной и не воспринимает плотного давления воды (рис. 3). Подвод воды к турбинам такой ГЭС осуществляется трубопроводами, размещенными в теле или поверх бетонной плотины, под земляной плотиной или туннелями, прокладываемыми в обход плотины.

1.2. Деривационная схема

При деривационной схеме высота плотины может быть небольшой, обеспечивающей лишь отвод воды из реки в деривацию, а сосредоточенный напор получается за счет разности уклонов воды в реке и в деривации. На рис. 4 приведена схема ГЭС с деревацией в виде открытого канала. Плотина создает небольшой подпор. Из подпертого бьефа вода по деревационному каналу поступает в напорный бассейн, откуда она подается по трубопроводам к турбинам ГЭС. От турбин вода по отводящему каналу направляется в реку или деревацию следующей ГЭС или же в ирригационный оросительный канал.

При пересеченном или горном рельефе местности, деревацию можно выполнить в виде туннеля, прорезывающий горный массив (рис. 5), или в виде трубопровода, уложенного по поверхности земли. Деревация может состоять частично из канала и туннеля, из трубопровода и туннеля и т. п.

Существуют два типа гидротехнических туннелей: безнапорные, заполненные водой не полностью, с атмосферным давлением над

свободной поверхностью воды, и напорные, в которых вода заполняет все сечение туннеля. В напорном туннеле гидродинамическое давление даже в самой верхней точке сечения выше атмосферного. В конце длинного подводящего напорного туннеля устраивается уравнительный резервуар для уменьшения гидравлического удара при резких изменениях расхода воды, потребляемой ГЭС (рис. 5). В конце подводящего безнапорного туннеля как и в конце деривационного канала сооружается напорный бассейн (рис. 4).

При длинной безнапорной подводящей деривации (канал, безнапорный туннель) в конце ее иногда устанавливается бассейн суточного регулирования расхода и мощности ГЭС (рис. 4).

Если река несет большое количество крупных наносов (песок), попадание которых в деривацию может вызвать нежелательные последствия, то в начале подходящей деривации сооружается отстойник. Наносы, выпавшие в отстойнике, смываются в реку через промывной канал.

Если возможно переохлаждение воды и образование внутриводного льда – шуги, то в случае надобности на головном узле, на деривационном канале или на напорном бассейне сооружают шугосбросы. Деривация может быть отводящей. При большой длине отводящая деривация часто выполняется в виде туннеля, когда ГЭС является подземной.

Деривационные схемы установок выгодны в горных условиях, при больных уклонах свободной поверхности возы в реке и сравнительно малых используемых расходах, когда при относительно небольшой длине и малых поперечных размерах деривации можно получить большой напор и большую мощность ГЭС. При благоприятных геологических и топографических условиях на горной реке может быть приме­нена и плотинная схема. Посредством плотины можно создать водо­хранилище для регулирования стока реки.