Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Комплексное использование водных ресурсов. Учебное пособие-1
.pdf
Гидроузел – группа гидротехнических сооружений, объединенных по расположению и условиям их совместной работы
(пример – рис. 4.2). В зависимости от основного назначения
гидроузлы делятся на энергетические, воднотранспортные, водозаборные и др. Чаще всего гидроузлы бывают комплексными,
т.е. одновременно выполняющими несколько водохозяйственных функций.
Место размещения гидроузла, т.е. тех его сооружений, которые образуют напорный фронт (плотина, дамба), называется
створом. Взаимное расположение основных сооружений, называемое компоновкой гидроузла, представляет собой инженерную
задачу, решаемую с учетом эксплуатационных, строительных и
технико-экономических требований. Большое разнообразие
природных и местных условий не позволяет установить единые
правила для размещения и компоновки гидроузлов.
2
4
1 1
3
Рис. 4.2. Днепровский гидроузел:
1 –
ГЭС; 2 – водосливная плотина; 3 – судоходные шлюзы;
4 – глухая плотина
61
Водноэнергетические расчеты проводятся с целью опреде-
A
t=
Q
0
QAC
QAC
ug
-
>?@
v"
t=
Q
t=
0
Q
ления:
– гарантированной мощности (N
– установленной мощности (N
– энерговыработки ГЭС (Э
год
– количества водных ресурсов для их обеспечения (W
);
уст
гар
);
);
гэс
);
– места ГЭС в графике нагрузки энергосистемы (ЭС);
– подбора гидросилового оборудования для агрегатов
электростанции.
В учебной работе подбор гидросилового оборудования
не делается.
Гарантированная мощность ГЭС определяется как сумма
обеспеченной пиковой мощности
Q
и базовой (базисной) N
t=
.
баз
(4.1)
Базовая мощность обеспечивается постоянным в течение
года расходом, например, минимальным расходом попусков
Q
поп min
:
, кВт,
(4.2)
где ρ – плотность воды, т/м3; g = 9,81 м/с2 – ускорение свобод-
ного падения; v – среднегодовой напор воды на ГЭС;
η = 0,85 – КПД агрегатов ГЭС.
:
Обеспеченная пиковая мощность вырабатывается за счет
объемов воды, получаемых ГЭС по ВХБ. Она складывается из
двух частей:
(4.3)
где
– пиковая мощность, получаемая за счет суточного ре-
t=
гулирования стока;
,
Q
– среднесуточная обеспеченная
мощность, которая вырабатывается за счет использования
среднесуточных зарегулированных расходов.
Величина N
используется, например, для определения
уст
расчетного расхода на ГЭС, побора оборудования, классификации гидросооружений, определения экономических показателей.
62
A
0
C
,
5
N
ug
-
v"i
(4.4)
где
= (0,10…0,20)·
C
– мощность резервных агрегатов.
A
Годовой объем вырабатываемой энергии на ГЭС – это объем энергии, который вырабатывается в год заданной обеспеченности при заданном режиме регулирования расходов и напоров
воды.
, кВт·ч,
(4.5)
где - – среднегодовой расход воды, пропускаемый через тур-
бины ГЭС; v – среднегодовой напор воды на ГЭС; T – ко-
личество часов одновременной работы всех агрегатов (для
малой ГЭС T = 2000 – 4000 ч).
Расчет основных параметров ГЭС требует определения
уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, так как они определяют величину напора воды на ГЭС.
4.2. Определение обеспеченных напоров
Величина напора в i-й месяц определяется как разность отметок воды в верхнем и нижнем бьефах: Нi = ∇ВБi – ∇НБi.
Отметки воды в верхнем бьефе определяются по графику
зависимости уровней воды в водохранилище от объемов воды
Vi: ∇ВБi = f (Vi) (рис. 4.3). Величина Vi = V
ем воды в водохранилище в i-й месяц; V
+ Vмо, где Vi – объ-
плз i
– полезная состав-
плз i
ляющая объема воды в водохранилище в i-й месяц (см.
табл. 2.10, 2.12); Vмо – мертвый объем воды в водохранилище. В
курсовом проекте отметка НПУ принимается равной 15 м при
значении V
= 1,2·V
пол
/ 0,7 (коэффициент 1,2 учитывает увели-
плз
чение полезного объема водохранилища для аккумуляции части
объема весеннего половодья).
Отметки уровней воды в нижнем бьефе определяются по
графику зависимости уровней воды в нижнем бьефе от расходов
63
попусков в i-й месяц Q
(рис. 4.4). Для построения графика
поп i
используется максимальный расход попусков.
Отметки ВБ, м
Относительные объемы Vi / V
пол
Рис. 4.3. Зависимость отметок уровней верхнего бьефа
от объемов воды в водохранилище
Отметки НБ, м
Относительные расходы воды Qi / Q
max
Рис. 4.4. Зависимость отметок нижнего бьефа
от расходов воды
В курсовом проекте в составе гидроузла имеется ГЭС, а для
создания условий оптимальной работы агрегатов ГЭС разность
отметок ∇НПУ – ∇УМО не должна превышать (0,05…0,25)·
·Н
. В курсовом проекте Н
mах
принимается равным 10…15 м.
mах
Величина Vмо принимается конструктивно по графику зависимости ∇ВБi = f (Vi) (см. рис. 4.3) на отметке ∇МО = ∇НПУ – –
(0,5… 3,75 м).
64
По табл. 4.1 определяется величина обеспеченного напора
-
v
v
-
-
0
-
Q
v
Q
ug
-
v"
Н
, который берется в диапазоне обеспеченности 75–85 %. В
р
строке «Год» определяются значения -
v
]v/12. Используя данные значения, определяются го-
′
]-
′
и
довая выработка электроэнергии и базовая мощность (формулы
(4.2) и (4.5)).
Таблица 4.1
3
,
i
плз
V
Месяц
млн м
1
2 17
3 25
4 33
5 42
6 50
7 58
8 67
9 75
10 83
11 92
Из табл. 2.10 и 2.12
12 100
Год
Расчет обеспеченных напоров Нр
3
, м
,
i
V
i
млн м
∇ВБ
мо
)
i
+ V
V
=
V
f (V
i
плз
=
i
i
∇ВБ
По графику зависимости
,
/с
3
поп i
м
Q
2,59, где 2,59 –
/
поп i
,
/с
3
сбр i
м
Q
Переписываются из табл. 2.10
Определяется по значениям объемов
количество миллионов секунд в месяце
попусков табл. 2.9: W
,
,
′
i
/с
3
∇НБ
м
, м
м
↓, м
P, %
8
i
– ∇ НБ
i
∇ВБ
=
′
отметок воды в НБ от расходов
Определяются по графику зависимости
4.3. Определение установленной мощности ГЭС
Установленная мощность определяется по формуле (4.4) с
учетом того, что в курсовом проекте базовая мощность вырабатывается за счет постоянного минимального расхода попусков в
год 95 %-ной обеспеченности -
Среднесуточная обеспеченная мощность определяется как
′
>?@
65
.
, кВт,
(4.6)
где Нр – величина обеспеченного напора, м; Qр – расход воды,
5
Q
7
соответствующий обеспеченному напору в календарном
ряду таблицы за вычетом -
′
>?@
.
Пиковая обеспеченная мощность определяется с помощью
наложения величины суточной выработки электроэнергии Э
на график анализирующей кривой (рис. 4.5).
, кВт·ч.
сут
(4.7)
Мощность, МВт
Энергия, МВт·ч
Рис. 4.5. Определение пиковой обеспеченной мощности
по графику анализирующей кривой
Пиковая мощность равна разности пиковой обеспеченной
и среднесуточной обеспеченной мощностей:
t=
Q
t=
–
Q
.
График анализирующей кривой строится путем разделения
графика нагрузки на энергосистему (рис. 4.6) на полосы с одинаковой мощностью и определением суммы энергий по полосам.
Ординаты графика анализирующей кривой определяются
в табличной форме (табл. 4.2).
66
Σ
Мощность, МВт
Рис. 4.6. График нагрузки энергосистемы
Полоса
Определение ординат анализирующей кривой
N
,
полосы
МВт
1 0,1 24
2 0,1 20
3 0,1 18
4 0,1 14
5 0,2 12
6 0,2 6
7 0,2 4
T
полосы
,
ч
Э
полосы
МВт·ч
,
полосы
·T
полосы
N
Таблица 4.2
Э
,
полосы
МВт·ч
67
Глава 5. ПРОТИВОПАВОДКОВЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Предусматриваются следующие противопаводковые мероприятия:
− перехват части половодья (практика проектирования и
эксплуатации гидроузлов показала, что наиболее приемлемо
предусматривать противопаводковую емкость водохранилища в
объеме 15–25 %; в работе принимается 20 %) водохранилищем
комплексного назначения;
− устройство дамб обвалования.
В данном курсовом проекте определяются основные параметры сооружений, позволяющие представить объемы работ и
их конструкцию.
Расчетная обеспеченность принимается в соответствии с
классом защищаемых сооружений. Если на объекте имеются сооружения разных классов, например, 1-го и 3-го, то более низкая
p3 обеспеченность (для 3-го класса) принимается как основная и
рассматривается дополнительная защита для сооружений более
высокого класса (1-го), которая рассчитывается на обеспеченность p1: p1 > p3 .
Расчетную обеспеченность расходов воды и класс сооружений определяется по табл. 5.1, 5.2.
Таблица 5.1
Основная и проверочная обеспеченности сооружений
противопаводковой защиты территории в зависимости
от класса капитальности
Ежегодная вероятность превышения p, %,
Расчетный случай
Основной 0,1 1,0 3,0 5,0
Поверочный 0,01 0,1 0,5 1,0
расчетных максимальных расходов воды
в зависимости от класса сооружения
I II III IV
68
Таблица 5.2
водонапорное сооружение при классе
Защищаемые территории
1. Селитебные. Плотность
жилого фонда территории
жилого района, м2 на 1 га:
– свыше 2500 – До 5 До 3 –
– от 2100 до 2500 – До 8 До 5 До 2
– от 1800 до 2100 – До 10 До 8 До 5
– до 1800 – Свыше 10 До 10 До 8
2. Оздоровительно-
рекреационного и санитарнозащитного назначения
3. Промышленные предприятия с годовым объемом производства, млн р.:
– свыше 500 – До 5 До 3 –
– от 100 до 500 – До 8 До 5 До 2
– до 100 – Cвыше 8 До 8 До 5
4. Коммунально-складские:
– коммунально-складские
– предприятия общегород-
ского назначения
– прочие коммунально-
складские предприятия
5. Памятники культуры
и природы
Класс защитных сооружений
Максимальный расчетный напор, м,
на
защитного сооружения
I II III IV
– – Cвыше 10 Cвыше 10
– До 8 До 5 До 2
– Cвыше 8 До 8 До 5
– До 3 – –
5.1. Противопаводковое водохранилище
Водохранилище предполагается использовать для различных целей, в том числе и как противопаводковое. Поэтому отметка НПУ выбирается с учетом перехвата части стока половодья в объеме Vп = 0,2·V
пол
.
69
В рамках курсового проектирования студентам предлагает-
-
>wxc
y
-
>wxc
y
pE7z
W-
>wxc
y
Y
q
-
>wx;e
y
-
>wx;e
y
pE7z
W-
>wx;e
y
Y
q
-
>wxc
y
N
ся определение параметров:
– земляной однородной плотины из супесчаного грунта при
следующих условиях: ширина гребня плотины 10 м (сооружение
3-го класса); заложение откосов принимается: для верхового откоса mв = 2,5, для низового откоса mн = 2;
– открытого регулируемого водосброса для основной и
проверочной обеспеченности максимальных расходов. Открытый регулируемый водосброс рассчитывается на пропуск максимального расхода основной обеспеченности при отметке
НПУ, а расхода проверочной обеспеченности – при отметке
ФПУ. При этом допустимую на размыв скорость течения воды
V
принимают равной 1,15 м/с для супесчаных грунтов русла
доп
реки в нижнем бьефе. Для сооружений 3-го класса основная
расчетная обеспеченность принимается равной 3 %. Соответствующий ей расход пропускается через водосброс при отметке
НПУ. Максимальный расход обеспеченностью 0,5 % (проверочная обеспеченность) пропускается при отметке ФПУ.
Максимальные расходы водосброса определяются с учетом
аккумуляции части стока половодья в водохранилище:
′
′
;
(5.1)
.
Ширина водосливной части открытого регулируемого водосброса B рассчитывается по формуле
′
.
(5.2)
5.2. Обвалование территории
Высота дамбы обвалования hд определяется в створе 3–3
(
рис. 5.1). Максимальный расход, который приводит к затопле-
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]