5.4.Расчет предельной мощности и территории для размещения гидроэлектростанций.

Мощность гидроэлектростанций (ГЭС) района определяется общей мощностью речного водного потока, которая зависит от среднего расхода малых и средних рек и относительной отметкой расположения площади водосбора.

По карте Сызранского района определяем координаты центра площади водосборного бассейна речного ландшафта:

с.ш. 53º 12 ́, в.д. 48º 42 ́.

По карте №2 Среднего Заволжья вычисляем (по интерполяции) норму модуля стока речного бассейна:

М_n=2.3л/с∙км².

По формуле связи находим норму расхода воды:

Q_n=М_n∙А/10³=2,3∙1893/1000=4,35/с;

По карте Сызранского района определяем среднюю отметку площади водосбора по БС отсчета:

Нср=181 м

Отметка Саратовского водохранилища, в которое впадают реки района:

НПУ_вдхр.=28,0 м

Действующий средний расчетный напор речной системы:

H₁= Н_ср- НПУ_вдхр

H₁=181 -28,0=153м

Гидроэнергетический потенциал (ГЭП) водных ресурсов района:

N _в.п.=ρgQ_nH₁;

N _в.п.=1∙9,81∙4,35∙153=6529кВт

Экономически эффективная часть ГЭП речного стока:

N _эк.ГЭП=0,2∙ N _в.п.;

N _эк.ГЭП=0,2∙6529=1036кВт;

Средняя мощность ГЭС, которые можно построить на малых реках района с учетом коэффициента полезного действия (η_m=0,8) использования энергии водного потока гидротурбинами:

N_{ГЭС ср}= η_гт ∙N _эк.ГЭП=0,8∙1036=829 кВт

При использовании мощности ГЭС в пиковом режиме работы потребуется ее увеличение (n_п.р. =2):

N_{ГЭС п} /N_{ГЭС ср}= n_п.р.,

откуда, предельная мощность ГЭС

N_{ГЭС п}= n_п.р.∙ N_{ГЭС ср}=2∙829=1658 кВт=1,66 МВт;

По статистическим данным на 1,0 МВт мощность ГЭС, расположены в пересеченной местности, требуется около 2 кв.км площади зеркала водохранилища. Следовательно, для создания водохранилища на малых реках района потребуется площадь затапливаемых земель с учетом зоны выклинивания подпора (n_п.з.=0,5):

n_п.з.∙А_т.ГЭС=N_ГЭС.п∙A_вдхр.

n_п.з.∙А_т.ГЭС=1,66∙2=3,32 км²,

откуда А_т.ГЭС=3,32/0,5=6,64км².

Результаты расчета:

1.Предельно допустимая общая мощность гидроэлектростанции, которую можно разместить на водотоках малых рек района: N_ГЭС.п=1,66МВт.

2.Для образования водохранилища гидроэлектростанций потребуется площадь территории А_т.ГЭС=6,64км².

3.ГЭС малых рек в строительстве и эксплуатации (выработка электроэнергии) являются экологически чистыми энергообъектами и не оказывают отрицательного влияния на окружающую среду. Поэтому в разработке мероприятий по защите природной среды нет необходимости.

5.5. Оценка устойчивости функционирования экосистем ландшафта речного бассейна.

В настоящее время в районе наблюдаются все три типа экосистемы ландшафта. На территории района функционируют следующие экосистемы:

-природные, не измененные человеком; сохранились в естественном состоянии на площади:

А_п.н.=39,6 %, А́ _п.н.=0,396,

А_п.н.= А_т.р.∙А́ _п.н.=1893 ∙0,396 =749,6км²,

-модифицированные, антропогенно измененные хозяйственной деятельностью человека:

А_а.м.=44,4 %, А́ _а.м.=0,444 ,

А_а.м.= А_т.р.∙А́ _а.м.= 1893 ∙0,444 =840,5км²;

-трансформированные, антропогенно полностью измененные:

А_а.т.=14,8 %, А́ _а.т.=0,148

А_а.т.= А_т.р.∙А́ _а.т.= 1893 ∙0,148=280,2 км²;

Проверка: А_т.р= А_п.н.+ А_а.м.+ А_а.т.= 749,6+840,5+280,2 =820,2 км².

Анализ биологических факторов окружающей среды показывает, что в проектируемом районе интенсивно развивается хозяйственная деятельность различных производств.

В речном ландшафте района - большой удельный вес природных (39,6%) и модифицированных (44,4%) экосистем, вследствие чего действует закон внутреннего динамического равновесия (гомеостаза) природных и антропогенных систем и их эволюционные механизмы.

В естественных условиях (в случае отсутствия внешних антропогенных факторов) экологическая сукцессия (развитие экосистем) происходит в результате изменения физической среды под контролем сообщества и представляет собой направленный, саморегулируемый процесс - аутогенная сукцессия. В районе преобладают сукцессии внешнего воздействия большой силы - аллогенная сукцессия. Равновесие экосистем смещается в сторону ослабления воздействия, эволюционные механизмы нарушаются, принцип Ле Шателье в полной мере перестает действовать. В результате этого нарушаются биохимические циклы, круговорот вещества и энергии в природе, надежность экосистем снижается. Для восстановления природной среды потребуются значительные финансовые затраты.

В природном ландшафте Сызранского района количественным пределом устойчивости –к_у экосистем можно считать биомную емкость района (БЕР), а в антропогенном-хозяйственную емкость территории (ХЕТ). Количественной характеристикой ХЕТ является расчетный коэффициент антропогенного действия ([к_у=0,37]).

Фактический коэффициент устойчивости экосистем Сызранского района, подсчитанный по продуктивности лесо - агроэкосистемы, равен к_ф=0,63.

Выводы:

1.На основании выполненных энергетических расчетов фактически используемые мощности ТЭС в 0,49 раз меньше допустимой нагрузки на ландшафт района.

2.ТЭС предельной мощности 676МВт требуется территория площадью 13,5 км², что составляет 0,7% от общей площади Сызранского района. Фактически используемая мощность ТЭС равна 1126МВт и занимаемая площадь территории – 22,5 кв.км. (1,19%).

3. Природа района по действующей энергетической нагрузке нуждается в неотложных природоохранных мерах ее защиты и охране окружающей среды.

4. Окончательная оценка возможности сооружения и надежной эксплуатации ГЭС и ТЭС может быть дана после анализа химической нагрузки на площади речного водосбора.