Контрольні питання

1 Як визначається енергія водотоку в межах ділянки, що розглядається?

2 Як визначається потужність водотоку в межах ділянки, що розглядається?

3 Призначення кадастрового графіка гідроенергетичних ресурсів водотоку.

Література: 1 - с.5-30; 2 - с.80-104; 3 - с.11-52.

3 Річкові гідротехнічні споруди. Вузли гідротехнічних споруд (гідровузли) і їх призначення

3.1 Гідровузли енергетичного призначення.

3.2 Руслові і пригребельні ГЕС.

3.3 Дериваційні ГЕС.

3.4 Підземна ГЕС.

3.5 Класифікація ГЕС.

3.1 Гідровузли енергетичного призначення. Гідровузлом енергетичного призначення називається сукупність гідротехнічних споруд, у тому числі й електростанція, що призначені для виробництва електричної енергії.

Найбільш важливими елементами гідровузла слугуватимуть гідроелектростанція і водопідпірна споруда (наприклад , гребля). Водопідпірна споруда забезпечує наповнення водосховища. Це забезпечує безперервну витрату води і напір між верхнім і нижнім бєфами. В свою чергу безперервна витрата води і напір забезпечують роботу турбін гідроелектростанції.

Водосховища необхідні для регулювання нерівномірного стоку річки – приведення його до потреб водоспоживання, точніше – з графіком електричного навантаження гідроелектростанції.

До складу гідровузла входять основні і допоміжні споруди. На період будівництва будуються тимчасові споруди, які забезпечують виконання будівельно-монтажних робіт.

Основні споруди гідровузла:

 Водопідпірні і водоскидні споруди, призначення яких полягає в утворенні і підтриманні статичного напору води.

 Енергетичні споруди, необхідні для виробництва електроенергії і розподілення ії відповідно до вимог споживачів. До енергетичних споруд належать водоприймальні пристрої, водоводи, будівля ГЕС із енергетичним обладнанням (гідротурбіни, гідрогенератори, трансформатори), допоміжні споруди з механічним і підйомно-транспортним обладнанням і пультом керування, розподільні пристрої для прийому і розподілення електроенергії та аварійного відключення ліній електропередач.

 Судноплавні і лісосплавні споруди, до яких належать шлюзи або судопідйомники з підхідними каналами, плотоходи, лісоспуски, причали.

Рибогосподарські споруди, до яких належать рибоходи і рибопідйомники.

 Водозабори для іригації та інших потреб.

Транспортні споруди: мости, шосейні і залізничні дороги, брамсберги, канатні дороги.

Допоміжні споруди гідровузла призначені для забезпечення нормальної роботи гідровузла. Це житлові, культурно-побутові, адміністративні, господарчі будівлі, шляхи, водопровід, каналізація.

Тимчасові споруди гідровузла необхідні лише на період будівництва. До їх складу входять:

 Споруди для забезпечення пропуску води під час будівництва поза будмайданчиком і їх захисту від затоплення: канали, тунелі, лотки, перемички.

 виробничі підприємства: бетонні заводи, склади цементом і заповнювачем, арматурні, деревообробні, механічні майстерні, тимчасові електростанції.

3.2Руслові і пригребельні ГЕС. Гідроелектростанції на багатоводних рівнинних річках доцільно розташовувати безпосередньо в їх руслі. Такі гідроелектростанції мають назву «руслові низьконапірні» ( рис. 3.1). Якщо напір є досить значним, гідроелектростанції мають назву «пригребельні» ( рис. 3.2).

Оскільки акумулювати у водосховищі рідкі багатоводні паводки економічно недоцільно, а також у випадку аварійної ситуації може виникнути потреба у припиненні використання запасів води водосховища, то в складі гідровузла потрібен водоскид для пропуску води. Водоскид призначений для пропуску води з верхнього бєфа в нижній бєф, обминаючи турбіни гідроелектростанції. Пропуск води через водоскид необхідний у випадку відсутності достатньої для роботи турбін кількості води у водосховищі для запобігання завдання шкоди споживачам, розташованим нижче за гідровузол (інші гідровузли, водний транспорт, зрошувальні системи). Для вирішення цього завдання гідровузол має в своєму складі водовипуски – водопропускні споруди з глибинними отворами.

Рисунок 3.1 – Русловий низьконапірний гідровузол з гідроелектростанцією

і судноплавним шлюзом

Рисунок 3.2 – Пригребельний гідровузол з гідроелектростанцією

і водозабором для зрошення і водопостачання

Для спорожнення водосховища під час огляду і ремонту споруд гідровузла виконуються водоспуски із глибинними або донними отворами.

Для запобігання потрапляння в робочі органи турбін льоду, шуги, наносів, сміття виконуються водосприймачі.

На рис. 3.1 зображений комплексний русловий низьконапірний гідровузол із гідроелектростанцією і судноплавним шлюзом. Гребля, що утворює водосховище – частково глуха земляна, частково - водозливна бетонна.

На рис. 3.2 зображений гідровузол у складі бетонної водозливної греблі, пригребельної гідроелектростанції і водозабору з насосною станцією для потреб зрошення і водоспоживання.

3.3 Дериваційні ГЕС. Гідроелектростанція на гірській річці може розташовуватись не біля греблі, а нижче за течією на березі. Вода доставляється до агрегатів гідроелектростанції підвідними водоводами і відводиться від них відвідними водоводами, які в сукупності називаються деривацією (рис. 3.3-3.4).

Мета улаштування деривації така ж сама, як і улаштування греблі – концентрація напору води для зручного використання. В гірських річках вода розсіює свою потенціальну енергію за рахунок значних ухилів поверхні. Прокладений по берегу річки з мінімальним ухилом канал підводить воду до гідроелектростанції з рівнем поверхні, який мало відрізняється від рівня верхнього бєфа. За рахунок цього гідроелектростанція використовує більший напір, падіння більшої ділянки річки не лише за рахунок підпору греблі, але й за рахунок різності ухилів річки і каналу.

Рівень води у відвідній деривації мало відрізняється від рівня води в річці в кінці деривації. Таким чином, на початку відвідної деривації біля гідроелектростанції рівень води значно нижчий, ніж у річці, що протікає поряд і гідроелектростанція отримує ще більший напір, використовуючи падіння додаткової ділянки річки.

Для прийняття рішення про компонування елементів гідровузла виконують техніко-економічну оцінку. Під час розробки варіантів варіюють розташуванням і розмірами греблі, довжиною деривації, розташуванням по дожині деривації гідроелектростанції та іншим.

Звичайно, в деривації більшу довжину має підвідна частина, так як улаштування відвідної частини, що розташована нижче рівня води в річці, є більш складним. Практика показує, що лише тунельний тип деривації дозволяє суттєво зменшити витрати на улаштування відвідної деривації.

Дериваційні гідровузли мають значну довжину, тому в їхньому складі виділяють головний вузол із греблею, водоскидом і водоприймачем, а також станційний вузол із напірним басейном, завершуючим підвідну деривацію, трубопроводами, що підводять воду до турбін, будівлею гідроелектростанції і елементами деривації.

На рис. 3.3 зображена гідроелектростанція із коротким дериваційним каналом на гірській річці. До складу головного вузла входять бетонна водозливна гребля, водоприймач, відстійник для наносів. У складі станційного вузла – напірний басейн і холостий водоскид.

Рисунок 3.3 – Гідроелектростанція з дериваційним каналом

Рисунок 3.4 – Підземна гідроелектростанція з тунельною деривацією

3.4 Підземна ГЕС. На рис. 3.4 зображена підземна гідроелектростанція з тунельною деривацією. До складу гідровузла входять бетонна водозливна гребля, глибинний водоприймач і зрівнювальний резервуар у кінці напірної підвідної деривації - відстійник для наносів. У складі станційного вузла – напірний басейн і холостий водоскид.

3.5 Класифікація ГЕС. Наведемо класифікаційну схему гідроелектростанцій за основними показниками і ознаками.

За схемою використання джерела і утворення напору:

- пригребельна;

- дериваційна;

- змішана;

- гідроакумулююча.

За потужністю:

- надпотужна, N  1 000 000 квт;

- потужна 1 000 000  N  300 000 квт;

- середня, 300 000  N  30 000 квт;

- мала, 30 000  N  1 000 квт;

- дрібна, 1 000  N  50 квт;

- мікро ГЕС, N  50 квт .

За величиною використовуваного напору:

- високонапірна, Н  50м;

- середньонапірна, 50  Н  20м;

- низьконапірна, Н  20м .

За режимом водоспоживання:

- на побутовому витоку;

- на добовому регулюванні витоку;

- на річному регулюванні витоку;

- на багаторічному регулюванні витоку.

За розташуванням потужності ГЕС в графіку покриття електричних навантажень:

- базисна;

- напівпікова;

- пікова.