23. Морфометрические характеристики нижнего бьефа.

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 не­постоянен. Но из-за трудности опре­деления принимается постоянным. Тогда для зимнего времени получается постоянная кривая зависимости уровня воды oт величины расхода в НБ ГЭС- на рис. 4 пунктир.

Второй причиной изменения кривой зависимости уровня воды от величины расхода в НБ ГЭС может служить зарастание растительностью в теплое время года. Это бывает на малых реках с медленным течением и илистым дном. На больших реках зарастание русла не оказывает заметного влияния на уровня воды в НБ.

Третья причина, вызывающая изменение зависимости уровня воды от расхода, — размыв дна реки в нижнем бьефе ГЭС. Понижение дна ре­ки в НБ ГЭС в течение пер­вых лет эксплуатации может быть 10 и более см. Из-за этого кривая зависимости уровня воды от величины расхода смещается, как это по­казано на рис. 5, из положения 1 в положение 2.

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.

23. Напорные характеристики гэс.

Если у плотины ГЭС поддерживается постоянный уро­вень воды, то потери напора во всех сооружениях до вхо­да воды в турбинную камеру зависят от величины прохо­дящего через них расхода. В графической форме эта за­висимость представлена на рис. 10 (кривая 1). Как вид­но из графика, здесь величины потерянного напора, соот­ветствующие различным значениям расхода воды, отло­жены вниз от горизонтальной прямой, проведенной на от­метке уровня воды у плотины ГЭС. На этом же графике построена кривая зависимости уровня воды в нижнем бьефе ГЭС от величины расхода воды (кривая 2). Тогда расстояние, измеренное по вертикали между соответ­ственными точками верхней и нижней кривых, дает вели­чину напора, с которым работает ГЭС при заданной от­метке уровня воды у плотины и при различных величина расхода воды, проходящего через турбины. После этого на отдельном графике можно построить кривую зависи­мости напора ГЭС от величины расхода воды, проходяще­го через турбины. Такая кривая называется напорной ха­рактеристикой ГЭС. Форма напорной характеристики мо­жет быть различной. На рис. 11 показан примерный вид напорной характеристики для низконапорной плотинной ГЭС.

В этом случае вели­чина потерянного напора за­висит главным образом от ко­лебаний уровня воды в ниж­нем бьефе ГЭС. Кривая обра­щена выпуклостью вниз. Колебания уровня воды в ниж­нем бьефе ГЭС при высоких напорах не имеют большого значения. Напорная характеристика высоконапорной ГЭС для смешанной плотинно-деривационной схемы построена на рис. 12. Здесь кривая обращена выпуклостью вверх.

Для получения напорных характеристик при различных положениях уровня воды в водохранили­ще ГЭС необходимо построить только одну напорную характеристику для произвольно выбранного положе­ния уровня воды в верхнем бьефе и затем просто пере­двигать ее вверх или вниз, не изменяя ее формы

Несколько более сложный вид имеют напорные харак­теристики тех ГЭС, у которых вода к каждой турбине под­водится отдельным трубопроводом, причем эти трубопроводы не соединены в нижней части общим коллектором. Графическая зависимость величины потерь напора от расхода воды для этого случая построена на рис. 13. Здесь мы имеем не одну кривую, а столько, сколько агре­гатов установлено на ГЭС. Если при одной и той же ве­личине расхода воды одновременно работает не один аг­регат, а несколько, то потери напора уменьшаются, так как скорость воды в каждом из трубопроводов становится меньше. Резкое уменьшение потерь напора происходит в момент включения каждого дополнительного агрегата. В результате кривая зависимости потерь напора от вели­чины расхода воды получает сложную зубчатую форму, показанную на рис. 14 сплошной линией. Если учитывать только потери напора, то всегда была бы выгодной парал­лельная работа всех агрегатов ГЭС.