Нижний бьеф гэс

Действующий на ГЭС напор определяется не только положением уровня воды в верхнем бьефе, но также и положением уровня воды в нижнем бьефе. Колебания уровня воды в нижнем бьефе зависят от величины расхо­да воды, пропускаемого через турбины, через водосброс­ные устройства и через различные другие сооружения — судоходные шлюзы, лесосплавные лотки, рыбоходы и про­чие.

Для установившегося равномерного режима положе­ние уровня воды в нижнем бьефе ГЭС находится по кри­вой зависимости уровня от расхода воды (рис. 4). Во многих случаях кривая зависимости уровня воды от рас­хода не занимает одного постоянного положения. Одной из причин для этого является образование ледяного покро­ва в русле реки в зимнее время. Как известно, для одно­го и того же уровня воды

где Q₃—величина расхода воды в зимнее время при на­личии ледяного покрова;

Q_Jl—величина расхода воды в летнее время при от­крытом русле;

k₃—коэффициент, меньший единицы.

Величина коэффициента k₃ в течение зимы часто не­постоянна. Во многих случаях вследствие трудности опре­деления действительной величины коэффициента k₃ она принимается постоянной, равной средней величине, полу­ченной в результате гидрометрических измерений. Тогда для зимнего времени получается постоянная кривая зависимости уровня воды oт величины расхода в нижнем бьефе ГЭС. Такая кривая показана на рис. 4 пунктиром.

Второй причиной изменения кривой зависимости уровня воды от величины расхода в нижнем бьефе ГЭС может служить зарастание русла реки водной растительностью в теплое время года. Обычно это явление наблюдается на малых реках с медленным течением и илистым дном. На больших реках зарастание русла водной растительностью не может оказать заметного влияния на положение уровня воды в нижнем бьефе ГЭС.

Третья причина, вызывающая изменение зависимости уровня воды от расхода, — размыв дна реки в нижнем бьефе ГЭС. Опыт эксплуатации построенных ГЭС показывает, что после начала работы ГЭС при наличии легко размы­ваемых грунтов дно реки понижается. Понижение дна ре­ки в нижнем бьефе ГЭС уже в течение нескольких пер­вых лет эксплуатации может достигать нескольких десят­ков сантиметров. Вследствие этого кривая зависимости уровня воды от величины расхода смещается, как это по­казано на рис. 5, из положения 1 в положение 2.

На положение уровня воды в нижнем бьефе ГЭС мо­гут оказывать влияние и другие условия. К их числу отно­сится, например, подпор воды. Подпор может создаваться, если ниже ГЭС по течению реки имеются препятствия для свободного движения воды — перекаты, острова, рез­кие сужения или повороты русла реки. Подпор может вызываться также искусственными сооружениями — моста­ми или плотинами. Временный подпор может появиться вследствие образования в русле реки ниже ГЭС ледяных заторов во время весеннего ледохода или зажоров во вре­мя движения шуги зимой. Одной из причин, вызывающих переменный подпор, может быть наличие крупного притока, впадающего в реку ниже ГЭС, как изображено на рис. 6.

На рис. 7 показано положение кривых подпора от нижележащей плотины при постоянной отметке уровня воды у этой плотины, но при различной величине расхо­дов воды в реке. Как видно из графика, с увеличением расхода воды влияние подпора на положение уровня во­ды в нижнем бьефе ГЭС уменьшается. На рис. 8 по­строена кривая зависимости уровня от расхода воды в нижнем бьефе ГЭС для этого случая. При расходе, рав­ном нулю, уровень воды в нижнем бьефе ГЭС таков же, как и уровень воды в нижележащем водохра­нилище (кривая 2). При некотором достаточно большом расходе воды эта кривая сливается с кривой, соответствующей полному отсутствию подпора (кривая 1). Для других положений уровня воды у нижележащей плотины должны быть по­строены и другие кривые зависимости уровня воды в ниж­нем бьефе ГЭС от расхода. Примерный вид такого семей­ства кривых показан на рис. 9.

Колебания уровня воды в нижнем бьефе ГЭС в неко­торых случаях могут происходить совершенно независимо от величины расхода воды, проходящего через турбины ГЭС. Такие случаи встречаются у тех деривационных ГЭС, у которых отработанная вода сбрасывается не в ту же реку, из которой она забирается, а в другую реку, озеро или море. Если отработанная вода, выходящая из турбин такой деривационной ГЭС, сбрасывается в дру­гую реку, колебания уровня воды в нижнем бьефе ГЭС зависят от соотношения величин расходов воды, прохо­дящих через турбины ГЭС, и расходов воды в той реке, в которую сбрасывается отработанная вода ГЭС. При сбросе воды в озеро колебания уровня воды в нижнем бьефе ГЭС обычно имеют годовой цикл. Наиболее высо­кий уровень воды в нижнем бьефе наблюдается после таяния снега или после дождей. При сбросе воды в море колебания уровня воды в нижнем бьефе ГЭС имеют более короткий цикл — 1 или 2 раза в сутки в зависимости от характера морских приливов и отливов. Приливно-отливные колебания уровня воды в нижнем бьефе ГЭС могут достигать величины нескольких метров.

Во время паводка, когда в реке проходят самые большие расходы воды, уровень в нижнем бьефе ГЭС поднимается очень сильно. У низконапорных ГЭС в это время может наблюдаться значительное уменьшение их мощности вследствие уменьшения напора, а некоторые ГЭС даже совершенно прекращают свою работу во вре­мя паводков. Но в некоторых случаях можно все же в это время увеличить действующий на ГЭС напор, а следова­тельно, и мощность ГЭС с помощью специальных эжектирующих устройств, понижающих уровень воды, в ниж­нем бьефе ГЭС.