Основные сведения

Определение оптимальной глубины сработки водохранилища позволяет выбрать отметку УМО. Приведенные ниже основные положения и метод являют собой часть водно-энергетических расчетов ГЭС годового регулирования.

Водохранилища годового регулирования характеризуются маловодным (меженным) и многоводным (паводковым) периодами (рис. 5.1). В паводковый период t₂ – t₃, когда естественный расход воды в водохранилище запасают воду (процесс наполнения), а, когда наступает маловодный сезон t₁ – t₂, t₃ – t₄, и естественный расход становится меньше, чем необходимый для выработки обеспеченной мощности, из водохранилища берут дополнительный расход (срабатывают водохранилище).

Основной задачей водохранилища годичного регулирования является увеличение количества энергии и мощности ГЭС в течение маловодного периода года за счет избыточной воды, задерживаемой в водохранилище во время паводка. Таким образом, появляется вопрос о разделении всего объема водохранилища годичного регулирования на две части — полезный и мертвыйобъемы. Имея полный объем водохранилища, необходимо разделить его на эти два объема, т. е. решить вопрос об определении глубины сработки водохранилища h_ср, установить отметку УМО. При решении этой задачи мы будем считать, что отметка нормального подпорного горизонта (НПУ) водохранилища известна и что водохранилище всегда может быть наполнено во время паводка. Та часть всего объема водохранилища, которая заключена между отметкой предельной сработки и отметкой НПУ, представляет собой полезный объем водохранилища V_пол (рис.5.2 ).

Задача заключается в том, чтобы найти такую предельную глубину сработки водохранилища, при которой может быть получен наибольший энергетический эффект на ГЭС. Поэтому в расчетах будем рассматривать только период сработки водохранилища.

Методика. Энергия, вырабатываемая ГЭC, в самом общем случае определяется так:

арпаирпаип(5.1)

где Q_ГЭС – расход, пропускаемый через турбины, T – период сработки (на рис. 5.1 T=(t₁-t₂)+(t₃-t₄))

Выработку ГЭС при наличии водохранилища можно представить состоящей из двух частей: выработки электроэнергии за счет бытового стока реки Эбыт, протекающего во время сработки водохранилища, и выработки за счет сработки водохранилища Эвдх:

(5.2)

Количество бытовой энергии ГЭС зависит не только от величины бытовых расходов воды и продолжительности периода опорожнения водохранилища, но и от напора, т. е. от глубины сработки водохранилища.

Количество энергии Э_ВДХ возрастает с увеличением глубины сработки, поскольку значительно возрастает величина Q_ВДХ.

Таким образом, можно построить следующие логические цепочки:

- со стороны бытового стока:

- со стороны стока из водохранилища:

Графически описанная ситуация представлена на рис. 5.3.

Суммируя для различных глубин сработки энергию водохранилища и транзитную энергию, мы получим полную величину энергии ГЭС за весь период сработки водохранилища (рис.5.3). Очевидно, что для данных гидрологических условий и для принятого режима регулирования та глубина сработки водохранилища, при которой ГЭС вырабатывает наибольшее количество энергии, оказывается наиболее выгодной.

Дальнейшее углубление сработки водохранилища, хотя и увеличило бы его полезный объем и регулируемый расход, используемый ГЭС, но при этом напор уменьшился бы настолько, что полное количество энергии, вырабатываемой ГЭС, не увеличилось бы, а уменьшилось.

Таким образом, полученная глубина сработки является тем пределом, до которого можно ежегодно срабатывать водохранилище годового регулирования.

Надо сказать, что отметка УМО определяется не только максимальной выработкой, но зависит и от многих других факторов, таких как режим и время сработки водохранилища, вид гидрографа (маловодный, многоводный год), точность этих данных, ряд обеспеченных мощностей и проч. Поэтому в расчетах будут рассмотрены некоторые допущения.

Исходные данные:

1. Характеристика нижнего бьефа:

Zнб (м)	81	83	85	87	89	91
Q (м3/с)	100	460	1200	2250	3800	5100

2. Характеристика верхнего бьефа:

Zвб (м)	87	89	91	93	95	97	99	101	103
V (км3)	0,1	0,4	0,9	2,3	4,6	8,8	14,6	21	29,3

3. Отметка НПУ – 102 м

4. Критерий оптимизации Э_ГЭС→max

5. Гидрограф реки за период сработки водохранилища:

Варианты	Гидрографы реки (м3/с)
1	350	550	570	650	1190	1025
2	945	855	1440	1192,5	1012,5
3	400	720	640	800	1600	1680
4	480	1000	880	1280	1520	1800
5	875	737,5	1325	1325	1000
6	1150	800	1487,5	1550	1075
7	731	1075	559	825	1287	1155
8	546	858	1365	780	1248	1677
9	1032	903	1599,6	1135,2	980,4
10	481	740	703	1147	1332	1591
11	444	925	629	777	1295	1480
12	950	1050	1750	1125	975
13	480	800	1000	560	1240	1600
14	1170	1014	1534	1287	1092
15	520	780	840	1120	1600	1720
16	1066	650	1378	1300	1196
17	1066,5	864	1944	1701	1053
18	429,4	874	779	1976	1824	1330
19	989	713	1840	736	644
20	937,5	1125	1587,5	1125	775
21	740	1000	520	800	1700	1280
22	875	762,5	1500	1275	1050