5.4. Гідроелектростанції

Основним робочим органом гідростанції є турбіна, яка встановлюється в каналі бетонної частини греблі. Потужність гідроагрегату (турбіни і генератора) N залежить, в основному, від двох параметрів: витрати потоку води Q, що рухається через канал і напору H, який являє собою різницю відміток води перед греблею і горизонтальною віссю турбіни Н, і визначається за формулою:

кВт

де η – коефіцієнт корисної дії агрегату.

Для збільшення напору на річках будують водосховища (рис. 25)

Рис. 25. Поперечний переріз греблі ГЄС, водойм і водних потоків:

1 – природний стік; 2 – водосховище; 3 – гребля; 4 – турбіна; 5 – канал; 6 – скид води через турбіни і шлюзи; 7 – приймальна природна водойм; 8 – осад

На перший погляд ГЕС – екологічно нешкідлива споруда. Але це не зовсім так. Головним лихом в комплексі ГЕС є водосховище. На рівнинних річках більшу частину площі водосховищ займають мілководдя. Вода мілководь інтенсивно прогрівається сонцем, що в сукупності з біогенними речовинами, які транспортуються потоками з водозбірної площі, утворює сприятливі умови розвитку синьо-зелених водоростей та інших автотрофних процесів.

При створенні водосховищ на рівнинних річках затоплюється прибережна територія приблизно рівна їх дзеркалу, а акумулювання 1 км³ потребує 300…320 км² площі на рівнинних річках і 80…100 км² – на гірських. Тому ГЕС краще будувати в гірській місцевості. Внаслідок фільтрації води через борти і ложе водосховища біля нього формується обширна зона підтоплення по площі, яка приблизно рівна площі дзеркала водосховища.

Хвильові явища обумовлюють переробку та руйнування берегів водосховища, що збільшує площу мілководь. Мілководдя і підтоплення сприяють заболочуванню територій, прилеглих до водосховищ.

На ділянці річок, де побудоване водосховище, змінюються рівневий, хвильовий, термічний і льодовий режими, швидкість течії зменшується в десятки разів. В окремих частинах водосховища утворюються застійні зони. У водосховищі спостерігаються значні зміни гідрохімічного і гідробіологічного режимів водних мас. Вода насичується органічними речовинами, які надходять з поверхневим і підземним стоками. Ці речовини, а також продукти руйнування берегів водосховищ є причиною замулення певної частини водосховища. Мул в своєму складі може утримувати токсичні і радіоактивні речовини і, мігруючи від одного (вищерозташованого) водосховища до інших (нижчерозташованих), забруднює їх також небезпечними речовинами. Це спостерігається на водосховищах Дніпровського каскаду.

За рахунок втрат води на випаровування і інфільтрацію зменшується величина стоку річок в нижньому б’єфі ГЕС. Тут також змінюється, особливо в зимовий період, тепловий режим водних потоків. Це обумовлено надходженням більш теплої води з водосховища внаслідок її великої тепломісткості. Іде осуходолення пойменних земель.

Будова ГЕС, тобто зарегульованість річкового стоку, може дуже впливати на гідрологічний, тепловий і хімічний стан водоприймачів, що підтверджується станом Азовського моря після зарегулювання річок Дону і Кубані. Створення Цимлянського і Краснодарського водосховищ зменшило приплив води до Азовського моря на 30%, що привело до зниження рівнів в ньому на 70 см. Слабко солона вода Азовського моря (7…11 г/л) була розбавлена солоною водою Чорного моря (14…17 г/л) внаслідок її перетоку на більш низькі рівні. Це привело до зникнення або скорочення кількості багатьох видів риб.