7962

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А. В. Февралев, Н. П. Сидоров

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Гидро-

энергетические сооружения и объекты» направлению подготовки 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», специализации Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК

Февралев А. В. Проектирование схемы гидроэлектростанции. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / А. В. Февралев, Н. П. Сидоров; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун - т

– Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 45 с; – 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Описаны исходные данные, необходимые для проектирования, изложена последовательность проектирования компоновки и сооружений гидроузла, указаны принципы выбора оптимальной компоновки, предложены пути дальнейшей разработки выбранного варианта, приведены требования к оформлению и защите проекта.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для выполнения курсового проекта «Проектирование схемы гидроэлектростанции» по дисциплине С.3.19. «Гидроэнергетические сооружения и объекты», направлению подготовки 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», специализации «Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности».

Ключевые слова: гидроэлектростанция, схема ГЭС, варианты гидроузла, пусковой комплекс

©А.В. Февралев, Н.П. Сидоров, 2016

©ННГАСУ, 2016.

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Обучающиеся в ННГАСУ по направлению подготовки 08.05.01 «Строи-

тельство уникальных зданий и сооружений», специализации «Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности» изучают дисци-

плину «С.3.19. Гидроэнергетические сооружения и объекты», по которой предусмотрено выполнение курсового проекта «Проектирование схемы гидро-

электростанции».

Настоящее пособие имеют целью послужить руководством при выполне-

нии этого проекта.

5

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА

Целью настоящего курсового проекта является выявление лучшего вари-

анта использования гидроэнергоресурсов реки в заданном створе.

Для достижения этой цели необходимо разработать несколько вариантов гидроузла, из которых путём технико-экономического сравнения выбрать оп-

тимальный.

Проектирование вариантов гидроузла включает в себя несколько этапов:

–выбор схемы использования гидроэнергоресурсов (схемы ГЭС);

–выяснение при выбранной схеме типов сооружений гидроузла;

–составление компоновки гидроузла;

–определение объёмов строительно-монтажных работ по каждому со-

оружению и сметной стоимости строительства.

Кроме того, для выбранного варианта гидроузла необходимо провести его более детальную проработку. В частности, следует выяснить сроки строитель-

ства, а также возможность и целесообразность создания пускового комплекса ГЭС.

6

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Для выполнения курсового проекта необходимы следующие исходные данные:

1. Название водотока, на котором проектируется ГЭС, район её строи-

тельства, его географические координаты (могут быть определены по геогра-

фическим картам или картам интернет-сервисов)

2.Топографический план участка строительства;

3.Инженерно-геологический разрез по створу гидроузла, а также по трас-

се водопроводящих путей для деривационной ГЭС. В случае отсутствия таких данных задаются названием грунтов и их мощности.

4. Гидрографы реки за характерные по стоку годы – многоводный, мало-

водный, средний по водности; при отсутствии этих сведений их следует уста-

новить по рекам-аналогам с использованием указаний [11].

5. Максимальные расходы воды и параметры максимального стока реки в створе гидроузла (табл. 2.1).

Расход, м3/с

При отсутствии данных о максимальных расходах воды их следует рас-

считать по методике [11] с использованием гидрологических карт [1].

6.Кривые расходов воды в створе гидроузла, а для деривационных ГЭС –

внижнем бьефе отводящих сооружений ГЭС. При отсутствии кривые расходов можно получить расчётным путём по формуле Шези [4, 24];

7.Отметки нормального подпорного уровня НПУ; уровня мёртвого объ-

ёма; форсированного подпорного уровня ФПУ (ФПУ позже уточняется при

гидравлических расчётах водосбросных сооружений);

8. Установленная мощность ГЭС Ny и среднемноголетняя выработка

электроэнергии Э0;

7

9.Отметка гребня подпорных сооружений – Гр;

10.Число агрегатов – na;

11.Сейсмичность района строительства, которая может быть установлена

по [17].

12.Продольный уклон реки в створе гидроузла и продольный профиль

реки.

13.Другие сведения.

Приступая к выполнению проекта, целесообразно оценить ориентировоч-

но капитальные затраты в ГЭС. Приближённые капитальные затраты получа-

ются как произведение удельных затрат из табл. 2.2. и установленной мощно-

сти в кВт.

8

3. ВЫБОР СХЕМЫ ГЭС

Для использования энергии реки на гидроэлектростанциях необходимо иметь перепад уровня воды – напор.

На равнинных водотоках наиболее широко применяется схема создания напора путём подпора уровня реки с помощью плотины – плотинная схема ГЭС

[5, стр. 16, 17]. Создание плотины и подъём уровня приводят к затоплениям,

подтоплениям, другим отрицательным последствиям. Поэтому подпор стремят-

ся делать меньше.

В горных условиях при больших продольных уклонах реки и небольших расходах воды целесообразно создание напора с помощью деривационной схе-

мы ГЭС [5]. Различают ГЭС с безнапорной или напорной деривацией. Первая возможна при небольших изменениях уровня верхнего бьефа и спокойном ре-

льефе вдоль деривации, вторая – при отсутствии этих условий.

Возможны случаи, когда экономичным будет решение, при котором напор создаётся и плотиной, и деривацией – смешанная (плотинно-

деривационная) схема ГЭС [5].

В курсовом проекте на основе анализа исходных данных необходимо вы-

брать схему ГЭС и дальнейшие проработки проводить в рамках этой схемы.

Однако не следует исключать возможность рассмотрения как плотинной,

так и деривационной схем ГЭС для разных вариантов гидроузла.

9

4.КОМПОНОВКА И СООРУЖЕНИЯ ГИДРОУЗЛА

4.1.Выбор типов сооружений гидроузла

Выбор типов сооружения гидроузла должен основываться на анализе то-

пографии участка строительства, инженерно-геологическом строении долины реки, наличии местных строительных материалов, климате и др., а также опыте строительства [5, 6].

Для предварительной оценки целесообразных к применению сооружений можно воспользоваться примерной характеристикой гидроузлов [6], представ-

ленной в табл. 4.1.

При выборе типов сооружений необходимо учитывать, что сооружения гидроузла взаимосвязаны и что способ пропуска строительных расходов также зависит от типов подпорных сооружений.

Оценив с помощью табл. 4.1. возможные к применению сооружения и со-

отнеся их с исходными данными, нужно выбрать несколько (по согласованию с руководителем курсового проектирования) вариантов гидроузла. Для обобще-

ния и систематизации проделанной работы целесообразно составить характери-

стику этих вариантов. В табл. 4.2 в качестве примера показана такая характери-

стика, а на рис. 4.1 ÷ 4.3 даны генпланы гидроузла в разных вариантах, соответ-

ствующих табл. 4.2.

Далее необходимо перейти к выяснению основных размеров и конструк-

ций сооружений. Для этого предварительно намечается плановое расположение этих сооружений, т.е. компоновка гидроузла, которая при дальнейшем проек-

тировании может быть уточнена.

10