11. Приливные электрические станции (пэс)

Силы притяжения Земля-Луна-Солнце и центробежные силы создают периодические колебании уровня моря. Максимальные значения уровня в открытом океане порядка 2 метров, в заливах значительно больше: зaлив Фанди в Северной Америке - 19,6 м, в устье р. Северн /Англия/-16,З м, во Франции и Германии 14,7. В СССР В Пянжинской губе Охотского моря - II м, в Мезенском заливе Белого моря -10,2 м.

Если отделять залив от моря, то в определенные промежутки времени уровни воды в заливе будут отличаться от уровня моря.

Рис. 25. Схема установки агрегата ПЭС

Принцип работы:

Пусть турбины работают при течении воды из бассейна. В момент времени Та водопропускные отверстия открываются, вода поступает в бассейн, турбины стоят. В момент Тб отлив уже начался – уровни одинаковые – затворы закрываются. В Тв турбины начинают работать (при мин. Н).В Тг турбины останавливаются - уровень почти равен морю. В Та – начало цикла наполнения. Это однобассейновая схема ПЭС одностороннего действия.

Недостаток - выработка энергии только Тв, Тг, а остальное – ожидание.

При двухстороннем действии - энергия вырабатывается и при наполнении бассейна.

Возможна насосная подкачка воды при обратимых агрегатах. Главное препятствие - прерывистость во времени 12ч.55мин, т.е. сдвиг во времени каждые сутки 50 мин. Предлагают схемы с двумя, тремя и более бассейнами ,но это очень дорого, т.е. они неконкурентноспособны.

Сейчас работают только две:

• В нашей стране - Кислогубская 1,14- км кв.

• Во Франции - Ране в устье Роны (Ла-Манш).

Глава 6. Водоподпорные сооружения

Здесь мы рассмотрим плотины как наиболее общие гидротехнические сооружения, в тоже время наиболее важные. Водоподпорным называется сооружение, удерживающее воду с одной стороны на более высоком уровне чем с другой: часть водного объекта с более высоким уровнем называется верхним бъефом, по другую сторону – нижним. Разность уровней – напором.

Плотиной называется водоподпорное сооружение перегораживающее русло или долину реки. Водоподпорные сооружения, устраиваемые вдоль берегов для защиты земель от затопления называются дамбами-валами.

К водоподпорным относятся следующие сооружения: специальные шлюзы (судоходные, регуляторы), плотоходы и др.

6.1. Основные виды классификации плотин:

• по цели устройств

• по возможности пропуска воды

• по основному материалу

• по высоте создаваемого напора

• по характеру основания

По цели устройства:

• для поднятия уровня

• для создания водохранилища

По возможности пропуска воды:

• глухие плотины

• водосбросные плотины

По основному материалу:

• земляные

• каменной наброски

• сухой каменной клади

• каменно-земляные

• каменные

• бетонные

• железобетонные

• деревянные

• прочие: сталь, синтетические, комбинированные

По цели создаваемого напора:

• низконапорные (до 25)

• средненапорные (до 75)

• высоконапорные (более 75)

По характеру основания (для фильтрации):

• на мягких грунтах

• на скальных

6.2. Взаимодействие река-плотина

6.2.1. Основные проектные уровни в водохранилище

В водохранилище различают следующие основные уровни.

Высший проектный уровень водохранилища (верхнего бьефа плотины), который подпорные сооруже­ния могут поддерживать в нормальных эксплуатационных условиях в течение длительного времени, называется нор­мальным подпорным уровнем (НПУ). Минимальный уро­вень водохранилища, до которого воз­можна его сработка в условиях нормаль­ной эксплуатации, называется уровнем мертвого объема (УМО). Объем воды заключенный между НПУ и УМО, называется полезным, так как именно этим объемом воды и можно распоряжаться в различных хозяйственных и других целях. Объем же воды, находящейся ниже УМО, называется мертвым, так как использование его в нормальных условиях эксплуатации не предусматривается.

Пропускная способность гидроузла (его турбин, водосливных пролетов, донных отверстий, шлюзов) по экономическим и реже техническим соображениям ограниченна. Поэтому когда по водохра­нилищу идет расход очень редкой повто­ряемости (раз в сто, тысячу, а то и десять тысяч лет), гидроузел не в состоянии пропустить всю массу воды, идущую по реке. В этих случаях уровни воды на всем водохранилище и у плотины повы­шаются, увеличивая его объем иногда на значительную величину; одновремен­но увеличивается пропускная способ­ность гидроузла. Такой подъем уровня выше НПУ в период прохождения вы­соких половодий редкой повторяемости называется форсированием уровня водо­хранилища, а сам уровень — форсиро­ванным подпорным (ФПУ).

На водохра­нилищах, используемых для водного транспорта или лесосплава, сработка уровня в период навигации ограничивается уровнем, при котором речной флот по состоянию глубин может про­должать нормальную работу. Этот уро­вень, находящийся между НПУ и УМО, называется уровнем навигационной сработки (УНС). Уровни воды, в особен­ности при НПУ и ФПУ, у плотины, в средней и верхней зонах водохранилища не одинаковы. Если у плотины уровень соответствует отметке НПУ, то по мере удаления от нее он повышается вначале на сантиметры, а затем и на десятки сантиметров, а в отдельных случаях и на один-два метра. Это явление носит название кривой подпора.

ФПУ

УМО

Рис. 26. Проектные уровни в водохранилище

6.2.2. Воздействие природных вод на плотину

• размыв

• фильтрация

• давление

Скорости у плотины более 20 м/с.

Поэтому устраивают

• понур

• водобой

• рисберму

• шпунты

понур

рисберма

фундамент

плотина колодец (гибкая и жесткая)

шпунты водобой

путь грунтовых вод

концевое устройство

Рис. 27. Основные гидротехнические элементы железобетонной плотины

6.2.3. Воздействие ГТС на реку

• увлажнение микроклимата

• изменение флоры и фауны

• подпор повышает уровень грунтовых вод

• заболачивание

• выпадение лесов на севере

• засоление почв на юге

• всплытие торфяников

• заиление – выпад наносов по крупности

• переформирование берегов

Примеры:

• Земо-Авчальская на Куре за 5 лет на 60%,

• Штеровское водохранилище на р. Миус на 85%,

• Гиндукушское в Ср. Азии. (За 15 лет полностью заилилось).

Заиление поднимает уровень – затопляет берега; размывание ниже плотины (транспортирующая способность воды отстоявшейся воды повышается).