5. Виды плотин горных рек
Гидравлические электростанции (ГЭС)- это комплекс гидротехнических сооружений и энергетического оборудования, с помощью которых энергия концентрированного водного потока с сосредоточенным напором преобразуется в электрическую энергию. ГЭС, как правило, сооружаются не только для выработки электрической энергии, но и для одновременного решения комплекса задач улучшения судоходства, ирригации в составе единого водохозяйственного комплекса.
Гидроэлектростанция состоит из двух частей:
гидротехнических сооружений, обеспечивающих концентрацию потока воды;
энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в электрическую. Преобразование энергий осуществляется при помощи гидротурбины.
Существуют две схемы создания напора гидротехническими сооружениями:
плотинная
деривационная
На равнинных реках, уклоны которых незначительны, концентрация гидроэнергии выполняется главным образом по плотинной схеме. На горных реках с большими естественными уклонами используются деривационные схемы, основанные на применении искусственного водовода, выполненного в виде открытого канала, туннеля или трубопровода.
На деривационных ГЭС станционный узел расположен вдали от плотины и других сооружений, образующих головной узел. Плотина головного узла создает только часть полезного напора ГЭС, основная же часть напора создается вследствие расположения станционного узла на более низкой отметке. Длина обводного канала (деривации) достигает 20-30 км, а в установках более 100 км. К турбинам вода из водохранилища поступает, проходя через водоприемник, деривацию и напорные трубопроводы. Для смягчения гидравлических ударов при некоторых режимах работы ГЭС сооружается уравнительный резервуар.
Гидроэлектростанции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.
Тип и конструкция Плотины. определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. По назначению различают П. водохранилищные и П. водоподъёмные (предназначенные лишь для повышения уровня верхнего бьефа). По величине напора П. условно подразделяют на низконапорные (с напором до 10 м), средненапорные (от 10 до 40 м) и высоконапорные (более 40 м). В зависимости от роли, выполняемой в составе гидроузла, П. может быть: глухой, если служит лишь преградой для течения воды; водосливной, когда предназначена для сброса избыточных расходов воды и оборудована поверхностными водосливными отверстиями (открытыми или с затворами) или глубинными водоспусками; станционной, если имеет водозаборные отверстия (с соответствующим оборудованием) и водоводы, питающие турбины ГЭС. По основному материалу, из которого возводят П., различают земляные плотины (См. Земляная плотина), каменные плотины (См. Каменная плотина), бетонные плотины (См. Бетонная плотина), деревянные плотины (См. Деревянная плотина).
Бетонные П. обычно классифицируют по конструктивному признаку в зависимости от условий работы на Сдвиг; соответственно этому различают 3 основных типа П. (рис. 2) — гравитационные плотины (См. Гравитационная плотина), арочные плотины (См. Арочная плотина), контрфорсные плотины (См. Контрфорсная плотина). Осн. материалом для современных бетонных П. (преимущественно гравитационных) служит Гидротехнический бетон.
Распространённая в практике гидротехнического строительства низконапорная бетонная Водосливная плотина, возводимая на нескальном основании и предназначенная для пропуска больших расходов воды
Особый тип водоподпорного сооружения — разборная судоходная П. Для её возведения в летнюю межень на плоском флютбете устанавливают контрфорсы из стальных ферм, по ним прокладывают мосты, на которые опирают затворы простейшей конструкции. П. подпирает уровень верхнего бьефа, а суда и плоты идут через шлюз. В многоводный период затворы и мосты убирают, фермы контрфорсов укладывают на флютбет, открывая судам и плотам путь через П.
