2. Эксплуатация водозаборных узлов, насосных станций и гидроэнергетических систем.

При наличии общих подходов к особенностям эксплуатации объектов водохозяйственного комплекса существуют и отличия, связанные с режимом работы сооружений, их функциональным назначением и другими факторами. Эти особенности рассмотрены по узлам водохозяйственных систем.

Водозаборный узел служит для регулирования водного режима и забора воды из водного источника и подачи ее в магистральный канал в строгом соответствии с пла­ном водопользования. Основное назначение водозаборного узла состоит в искусственном подчинении естественного режима источника плановому режиму работы оросительной или обводнительной систе­мы.

При выполнении этой основной задачи водозаборного узла эксплуатаци­онная служба встречает ряд трудностей, например:

• естественное распределение расходов и горизонтов воды в реке по вре­мени и количественно не совпадает с требованиями правильного режима оро­шения и обводнения:

• резкие колебания расходов и горизонтов воды в реке создают излишек или недостаток воды для оросительной пли обводнительной системы;

• неустойчивость речного потока и его русла приводит к блужданию потока, т. е. отклонению от начала каналов, или их размыву, деформации и разрушению;

• водовороты во входных частях каналов и сооружении, засорение их (галькой, песком и т. д.), заиление каналов оросительной и обводнительной систем приводят к уменьшению пропускной способности каналов и сооруже­ний;

• поступление большого количества мусора и других плавающих тел (плавника), а также шуги из источника орошения забивает отверстия соору­жений, создает подпоры и ухудшает условия забора и подачи воды.

Все эти факторы вызывают нарушения плановой водоподачи в систему. Поэтому при эксплуатации водозаборных узлов эксплуатационному персоналу приходится постоянно вести борьбу с причинами и последствиями нарушения планового режима подачи воды в системы.

Эксплуатации сооружении, оборудования и прочих средств водозабор­ного узла должна быть организована таким образом, чтобы обеспечить:

• регулирование стока, забор воды из источника и регулирование русловых процессов, гарантирующие устойчивость (бес­перебойность) водозабора и водоподачи;

• регулирование водоподачи, измерение и учет количества подаваемой воды;

• регулирование режима наносов и борьбу с ними, а также с шугой и плавником;

• обслуживание судоходства, гидросиловых установок, водоснабжения и других хозяйственных нужд.

Работа водозаборного узла ведется по производственному плану, составленного на основании плана водопользования системы. Весь процесс работы водозаборного узла состоит из трех основных функций: регулирования стока воды в источнике, забора воды из источника и подачи воды в магистральный канал.

Водозаборные сооружения занимают особое место среди всех сооружений водохозяйственных систем любого назначения. Ни одно из других водопроводных соору­жений не испытывает на себе столь большого влияния особенностей ис­пользуемых природных источников воды. Выполняя одну из ответственейших задач - бесперебойного обеспечения водой снабжаемого объекта, водозаборные сооружения должны одновременно в наиболь­шей степени учитывать особенности и свойства используемых природ­ных источников воды.

Все виды водозаборных сооружений могут быть разделены на две группы в соответствии с видом используемых природных источников:

• сооружения для забора поверхностных вод;

• сооружения для забора подземных вод.

При возможности использования для заданного объекта как одно­го, так и другого вида природных источников выбирают тот, который в большей степени обеспечивает бесперебойную подачу снабжаемому объ­екту требуемых ему количеств воды нужного качества при условии наименьшей затраты средств на строительство и эксплуатацию системы водоснабжения в целом.

Правильная эксплуатация сооружений водозаборного узла предопределяет его эффективность, надежность, долговечность и работоспособность. Как и для гидроузлов другого назначения, для водозаборных узлов составляют инструкцию по эксплуата­ции гидротехнических сооружений.

Служба эксплуатации про­водит следующие основные технические мероприятия:

• обеспечивает правильное регулирование уровней воды в бьефах и сооружениях водозаборного узла для различных режимов водотока (реки, канала);

• пропускает расходы через гидротехнические сооружения в зависимости от гидравлических условий в водотоке и эксплуата­ционных требований, предъявляемых к гидроузлу в целом;

• извлекает из воды мусор, плавающие тела, топляки или про­пускает их в нижний бьеф водосбросной плотины;

• пропускает шугу, лед, снег через сооружения гидроузла;

• про­водит мероприятия, предотвращающие или устраняющие заиле­ние верхнего и занесение наносами нижнего бьефа;

• не допускает чрезмерных размывов в нижнем бьефе сооруже­ний;

• систематически наблюдает за состоянием сооружений и обо­рудования узла и проводит уход за ними;

• своевременно ремонтирует поврежденные элементы гидротех­нических сооружений;

• заготавливает и хранит стройматериалы, оборудование и приспособления;

• оперативно устраняет аварии;

• поддерживает эстетичный вид сооружений и оборудования па узле, а также следит за связью, освещением и др.

Указанные технические мероприятия, как правило, проводят при следующих эксплуатационных режимах водозабора: про­пуск паводка (2...3 варианта), эксплуатация в нормальных ус­ловиях (1...2 варианта), стопроцентный водозабор, экс­плуатация в зимний период.

Среди них наиболее актуальны­х вопросов эксплуатации водозаборных сооружений являются регулирование уровней и маневрирования затвора­ми из условия минимального попадания наносов в водоприем­ник водозабора, заиление верхнего бьефа и его промывки, а так­же проведение мероприятий по борьбе с занесением нижнего бьефа.

Населенные пункты и промышленные объекты, расположенные вблизи водохранилища, заинтересованы в малых колебаниях уровней воды, так как это приводит к переработке, подтоплению и ухудшению санитарного состояния берегов. При установлении режимов работы водохранилищ необходимо учитывать требования участков и особенности воздействия наполнения и сработки водохранилища на прилегающие земли. Для этого необходимо определять для каждого водохранилища рациональные графики работы, выбирать приемлемые варианты, удовлетворяющие противоречивым запросам участников водохозяйственных комплексов в отдельные периоды.

При разработке расчетных графиков работы водохранилищ следует учитывать требования сельскохозяйственного производства: не допускать длительного затопления земель, которые выделены под сенокосы в период с мая по август, подтопления пахотных земель в вегетационный период (уровень грунтовых вод не должен быть выше 1...1,2 м) и зимнего затопления пахотных земель, подавать воду в нижний бьеф в летний период на пойменные участки сенокосов для периодического их увлажнения.

При разработке расчетных графиков работы водохранилищ выясняют зависимость изменения состояния прилегающих земель от их наполнения и сработки водохранилища.

Влияние водохранилищ на окружающую среду заключается в затоплении больших площадей. Например, в зоне волжских водохранилищ затоплены пахотные земли, сенокосы, выгоны пастбища, леса и кустарники; в чаше водохранилищ имеются мелководья, которые периодически затапливаются; прилегающие к водохранилищам земли подтапливаются вследствие подъема уровней грунтовых вод; в нижнем бьефе водохранилищ образуются суходолы, которые в паводки затапливаются; в зимний период при повышенных расходах воды для ГЭС часть земель в нижнем бьефе также затапливается.

На снижение отрицательных явлений, вызванных строительством водохранилищ, должны быть направлены эксплуатационные мероприятия по устранению мелководий, устройству дренажа, обвалования, перерегулированию стока во взаимосвязанных водохранилищах. В зоне городов и населенных пунктов проводят обвалование, подсыпку пониженных мест, углубление, создание пляжей, строительство набережных, устройство парков.

Мелководья водохранилищ глубиной до 2,5 м можно использовать под рыбоводные пруды и рисовые поля. Рыбоводные бассейны освобождают от воды осенью, когда уровни в водохранилищах низкие. Организация рыбного хозяйства в зоне мелководий значительно улучшает санитарно-гигиенические условия, рыба поедает личинок комаров, водоросли и др.

Обвалованные участки мелководий можно использовать для устройства систем двустороннего регулирования, где выращивают рис, овощные, бахчевые и технические культуры. На этих участках можно получать больше продукции, чем на участках расположенных на верхних террасах.

При подъемах уровней грунтовых вод земли, прилегающие водохранилищу, подтапливаются. Для понижения уровней грунтовых вод устраивают дренаж и отсечные дрены.

При работе ГЭС повышенными расходами в зимний период часть площадей в нижнем бьефе затапливается, образуются ледовые зажоры, при которых увеличиваются площади зимнего топления. Например, в нижнем бьефе Волгоградской ГЭС ледовых зажорах уровень воды повышается на 4 м и подтапливает земли на 120 км ниже плотины.

Изменение режимов увлажнения пахотных земель и лугов в нижнем бьефе в летний период приводит к остепнению пойменных плодородных земель. Поэтому здесь необходимо строительство систем, обеспечивающих увлажнение этих земель за счет попусков из водохранилищ или подачи воды насосными станциями.

Эксплуатация насосных станций. В настоящее время большое распространение получили закрытые водохозяйственные системы, основными элементами которых являются - насосная станция и закрытая водопроводящая сеть в виде магистральных и распределительным трубопроводов, выполненных из металлических, железобетонных и полиэтиленовых труб .

Эксплуатация насосных станции производится на основе ведомственных правил техничес­кой эксплуатации, инструкций, разработанных заводами-поставщиками оборудования.

Задачами эксплуатации зданий и сооружений насосных станций являются:

• Обеспечение бесперебойной подачи воды, в соответствии с графиком водоподачи, при высокой эффективности и надежности.

• Своевременное проведение планово-предупредительных ремонтов, предупреждение возможных аварий и неполадок с оборудованием и механизмами.

• Экономное расходование электроэнергии, материальных ресурсов, повышение эффективности и эксплуатационной надежности оборудования и сооружений.

• Соблюдение условий безопасной работы обслуживающего персонала.

• Организация учета, контроля, отчетности: выявление основе анализа аварий и отказов оборудования, перио­дичности ремонтов оборудования и сооружений, необходимого количества запасных частей, испытаний узлов агрегатов.

Для успешного решения указанных задач необходима чет­кая и регламентированная система обслуживания и ремонта оборудования и сооружений, плано­вая система технической эксплуатации, которая предусматривает:

• наблюдение и уход за оборудованием и сооружениями;

• своевременный планово-предупредительный ремонт гидросилового оборудования и сооружений;

• соблюдение правил и инструкций технической эксплуатации;

• анализ причин внеплановых ремонтов, поломок, аварий;

• своевременное обеспечение запасными частями, инструментами и обо­рудованием для ремонтных работ;

• проведение необходимых испы­тания и исследовании;

• точный учет работы агрегатов на насос­ной станции;

• соблюдение техники безопасности.

Для насосных и воздуходувных станций  и зданий   очистных    сооружений   оборудование, трубы и арматура размещаются с учетом возможности монтажа и демонтажа, предусматриваются монтажные площадки, проходы достаточных размеров, монтажные проемы и т.д. Наименьшей ремонтопригодностью обладают трубопроводы подземной прокладки.

Эксплуатация гидроэнергетических систем. Главные задачи эксплуатации гидроэлектростанций являются об­щими для электростанций всех ви­дов и определяются их основным назначением как технологического предприятия по производству элек­троэнергии: обеспечение беспере­бойного энергоснабжения потреби­телей, поддержание нормального качества отпускаемой электроэнер­гии, выполнение диспетчерского гра­фика нагрузки при максимальной экономичности работы электростан­ции (рациональном расходовании гидроэнергетических ресурсов, обес­печении рентабельности производ­ства) и энергосистемы в целом. Кроме того, задачей эксплуатации является защита окружающей при­родной среды и людей от вредного влияния производства. Эти общие задачи включены в Правила техни­ческой эксплуатации и являются основой для организации производ­ства.

Вместе с тем гидроэлектростан­ции, главным образом благодаря специфическим свойствам исполь­зуемых ими природных гидроэнер­гетических ресурсов и техниче­ским особенностям технологических средств, преобразующих энергию воды в электрическую, имеют ряд особенностей по сравнению с дру­гими типами электростанций, ис­пользующих минеральное, газовое или ядерное топливо:

• режим ис­пользования водных ресурсов гид­роэлектростанций зависит, как пра­вило, от режима водопотребления и водопользования других отраслей народного хозяйства;

• технологиче­ское оборудование гидроэлектро­станций является самым маневрен­ным энергетическим оборудованием на электростанциях;

• работа гидроэлектростанций в значительной сте­пени зависит от природных условий (водность реки, объем твердого стока, наличие льда и т. п.).

Эти факторы несколько усложняют ор­ганизацию рационального использо­вания гидроэлектростанций в энер­госистемах, и, кроме того, отража­ются на задачах и функциях экс­плуатации самой гидроэлектростан­ции.

В этих условиях основными энергетическими функциями гидро­электростанций, располагающих во­дохранилищами или бассейнами су­точного регулирования, являются:

• участие в покрытии пиковой ча­сти графика нагрузки объединен­ных энергосистем;

• регулирование частоты и мощ­ности в энергосистемах и перетоков мощности по межсистемным ли­ниям электропередачи;

• выполнение роли аварийного и эксплуатационного резерва энерго­системы в случае выхода из рабо­ты энергогенерирующего оборудо­вания и линий электропередачи, а также неплановых набросов на­грузки по тем или иным причинам.

Успешное выполнение гидро­электростанциями этих функций обеспечивается наличием запасов энергии, накопленных в водохрани­лищах и бассейнах суточного регулирования, технологическими свой­ствами гидроэнергетического обо­рудования и высоким уровнем автоматизации управления гидро­агрегатами, позволяющей произво­дить их быстрый пуск и набор на­грузки, что имеет исключительно важное значение для повышения уровня надежности работы энерго­систем. Расширяющееся комплекс­ное народнохозяйственное освоение водных ресурсов рек в сочетании с перечисленными ценными свойст­вами гидроэлектростанций обосно­вывает необходимость дальнейше­го развития гидроэнергетического строительства в нашей стране.