3.7 Нанесення лінії зарегульованого витоку на вихідному гідрографі річки

Використовуючи лінію споживання і променевий маштаб, можливо знайти значення зарегульованого витоку в будь-який період регулювання. Для цього необхідно взяти напрям лінії зарегульованого витоку, перенести їх на променевий маштаб і отримати значення зарегульованого витоку. За цими значеннями на вихідному гідрографі будується графік зарегульованого витоку. Зазвичай, ці лінії позначають Q₁, Q₂, Q₃, ...,Q_n.

Площа, обмежена гідрографом річки, представляє собою обєм річкового витоку. За умовами регулювання наповнення водосховища на початку і в кінці дворіччя, що розглядається, повинно бути однаковим, тобто однаковими повинні бути площі гідрографів на початку і в кінці регулювання. Крім того, при річному регулюванні перед кожним паводком водосховище опорожнюється, а після повеня – наповнюється. Площі гідрографа природного витоку, відсічені під час паводків графіком зарегульованого витоку, будуть представляти собою обєми водосховища, тому повинні бути однаковими.

3.8 Побудування хронологічніх графіків рівнів води у верхньому бєфі

Z_ВБ = f (t), рівнів води в нижньому бєфі Z_НБ = f (t), статичних напорів

Н_СТ = f (t) і напорів нетто Н_НТ = f (t), середньодобових потужностей N_B = f (t)

Графік рівнів води у верхньому бєфі Z_ВБ = f (t) будується за допомогою кривої обємів водосховища та інтегральної кривої витоку за два роки. За залишками води у водосховищі W_i на початку і в кінці місяця визначають рівень води Z_i. Причому, для знаходження рівня води по кривій обємів водосховища залишок води у водосховищі W_i слід відкладати від рівня мертвого обєму водосховища (в межах корисного обєму водосховища). Отримані координати Z_ВБ на початку і в кінці місяців поєднуються прямими.

Графік рівнів води в нижньому бєфі Z_НБ = f (t) будується за допомогою кривої витрат за даними графіка зарегульованого витоку. На вихідному гідрографі побудовано графік зарегульованого витоку, позначений лініями Q₁, Q₂, Q₃, ...,Q_n. Кожному значенню витрат відповідає відмітка води в нижньому бєфі Z_НБ. Отримані дані наносяться на хронологічний графік рівнів води в нижньому бєфі у вигляді прямих.

Відмітки в нижньому бєфі змінюються при зарегульованому витоку. В даному випадку для спрощення розрахунків відмітки рівнів у нижньому бєфі визначаються за допомогою однієї кривої Q = f (Z_НБ). Насправді для зимового і літнього періодів вказані криві різні.

Графік статичних напорів Н_СТ = f (t) будується як різниця між двома попередніми графіками Z_ВБ = f (t) і Z_НБ = f (t). Тобто з відміток першого графіка віднімаються відмітки другого:

Н_СТ = Z_ВБ - Z_НБ. (3.1)

Графік напорів нетто Н_НТ = f (t) можна отримати із графіка статичних напорів Н_СТ = f (t) шляхом зменшення ординат останнього на величину гідравлічних втрат h_ВТР в енергетичному водоводі на участку від верхнього бєфа до вхідного отвору турбінної камери. З відміток графіка статичних напорів віднімаються величини гідравлічних втрат:

Н_НТ = Н_СТ - h_ВТР. (3.2)

Гідравлічні втрати у водоводі залежать від типу устаткування і визначаються за формулою

h_ВТР = k Q², (3.3)

де k – коефіціент, який залежить від типу ГЕС.

Для руслових ГЕС гідравлічні втрати при пропуску черех турбіни середніх багаторічних витрат річки складають приблизно 1-2 від максимального напору Н_МАКС. В станціях пригребельного типу гідравлічні втрати складають 2-3, на дериваційних ГЕС гідравлічні втрати складають 5-15.

У даній роботі передбачається проектування ГЕС руслового або пригребельного типу. Тому для усіх варіантів гідравлічні втрати приймаються рівними 2 від максимального напору Н_МАКС. Коефіціент k визначається за формулою

. (3.4)

Зазвичай пропускна спроможність турбін ГЕС становить (1,5-2,0) . Тому, визначаючи гідравлічні втрати, у паводковий період слід ураховувати вищезазначене. Якщо зарегульовані за правилом натягнутої нитки витрати в цей період будуть перевищувати пропускну спроможність турбін, то у формулу 3.3 слід підставити Q = (1,5-2,0) .

Середньодобова потужність ГЕС або потужність ГЕС по водотоку в кВт визначається за формулою

, (3.5)

де Q – зарегульовані витрати, які знаходяться з даних, нанесених на гідрограф річки, м³/с;

Н_НТ – напір нетто, який знаходиться з хронологічного графіка статичних напорів і напорів нетто;

_Т – коефіцієнт корисної дії гідротурбіни, який залежить від виду турбіни (_Т = 0,87-0,92);

_Г – коефіцієнт корисної дії гідрогенератора (_Г = 0,96-0,98).

Підставивши у формулу (3.5) межові значення коефіцієнтів корисної дії гідротурбіни і гідрогенератора, побачимо, що коефіціент k₁ знаходиться в межах k₁ = (8,2 – 8,8). Менше значення коефіцієнта відповідає невеликим агрегатам, більше значення – крупним. В середньому можна прийняти k₁ = 8,5.

Потужності на графіку середньодобових потужностей N_B = f(t) обчислюються за формулою (3.5) на початку і в кінці кожного місяця. Отимані значення поєднуються на графіку прямими. В тих місцях, де змінюються зарегульовані витрати, мають місце стрибки на графіку середньодобових потужностей. У цих місцях на графіках Q = f (t) та Н_НТ = f(t) присутні дві витрати і два напори, тому і потужності слід визначати двічі, перед стрибком і після стрибка.