Выбор оптимального створа при деривационной схеме создания напора
Деривационная схема создания напора обычно подразделяется на два типа:
Напорная деривация
Безнапорная деривация.
2.2.1 Напорная деривация.
Под напорной деривацией предусматривается прокладка деривационного туннеля (4) через скалу (т.е. по наименьшему пути от головного узла до здания ГЭС), который находится под давлением воды и тем самым образует напор.
Рисунок 7 – Напорная деривация
Для безопасного забора воды необходимо предусмотреть головной узел (ГУ) - (небольшую грунтовую плотину с устройством водозабора в деривационный туннель). Высота такой плотины обычно составляет не более 15 метров в высоту от отметки ДНА.
Деривационный туннель подразумевает собой проведение буровых работ прямым отрезком через скальный участок, для уменьшения длины деривационного туннеля выбирается участок на изгибе реки, который имеет наибольший уклон, т.е. участок на котором можно получить наибольший напор.
Рисунок 8 – Пример створа деривационной ГЭС с напорной деривацией
Обязательным условием создания напорной деривации является построение уравнительного резервуара (УР), который предназначен для уменьшения гидравлического удара при резких изменения расхода через ГЭС.
Особенностью уравнительного резервуара является то, что отметка воды в нем будет равна отметке воды на головном узле (ГУ), но в резервуаре есть определенный запас по высоте, необходимый в случае повышения давления в напорных водоводах, чтобы уровень воды в резервуаре мог изменяться. Каждый уравнительный резервуар рассчитывается индивидуально, поэтому для упрощения расчетов в данной курсовой работе высоту уравнительного резервуара можно принять от 20 до 40 метров. Конструктивно выполнен в виде башни:
Рисунок 9 – Уравнительный резервуар, напорный водовод и здание деривационной ГЭС
Далее вода попадает в напорный водовод, который в основном выполнен из стальных кольцевых трубопроводов большого диаметра, как показано на картинке выше и предназначен для подвода воды к гидротурбинам расположенным в здании ГЭС.
Важно! Таким образом, напор при напорной деривации будет равен разности отметки воды в уравнительном резервуаре (УР) и отметки УНБ (в нашем случае сухого дна) возле здания ГЭС. Поскольку мы не учитываем потери напора в деривационном туннеле и УР, то отметка воды в уравнительном резервуаре равна отметке НПУ создаваемого водохранилища. Поэтому в данной курсовой работе мы рассчитываем Н равный разности отметок НПУ водохранилища и УНБ (сухого дна возле здания ГЭС).
Безнапорная деривация
Под безнапорной деривацией подразумевается открытый деривационный канал с созданием удаленного от головного узла Бассейна Суточного Регулирования (БСР), в котором накапливается необходимый суточный объем воды, далее вода по напорному водоводу подается в отдельно стоящий машинный зал.
Для безопасного забора воды необходимо, также, как и в напорной деривации, предусмотреть головной узел (ГУ) - (небольшую грунтовую плотину с устройством водозабора в деривационный туннель). Высота такой плотины обычно составляет не более 15 метров в высоту от отметки ДНА.
Деривационный канал подразумевает собой выемку грунта с открытой поверхности по всей длине до бассейна суточного регулирования (БСР). Особенностью таких деривационных каналов является то, что уровень воды на всем протяжении канала равен отметке воды в водохранилище образуемым головным узлом. Таким образом, в курсовой работе Вы должны проложить на карте отрезками деривационный канал на одной отметке равной отметке НПУ до бассейна суточного регулирования, как показано ниже на рисунке. Длина такого деривационного канала должна составлять не более 10 км.
Рисунок 10 - Пример створа деривационной ГЭС с безнапорной деривацией
Особенностью безнапорной деривации является создание бассейна суточного регулирования (БСР), предназначенного для аккумулирования объема воды, необходимого для суточного цикла регулирования. На топографически удобном месте для возведения бассейна строим произвольный многоугольник круглой или каплевидной формы, или как показано ниже на рисунках.
Рисунок 11 – Примеры бассейнов суточного регулирования
Далее вода из бассейна суточного регулирования попадает в напорный водовод, который в основном выполнен из стальных кольцевых трубопроводов большого диаметра, как показано на рисунке 11 и предназначен для подвода воды к гидротурбинам расположенным в здании ГЭС.
Важно! Таким образом, напор при безнапорной деривации будет равен разности отметок воды в бассейне суточного регулирования (БСР) и отметке УНБ (в нашем случае сухого дна) возле здания ГЭС. Поскольку мы не учитываем потери напора в деривационном канале, то отметка воды в БСР равна отметке НПУ создаваемого водохранилища. Поэтому в данной курсовой работе мы рассчитываем Н, равный разности отметок НПУ водохранилища и УНБ (сухого дна возле здания ГЭС).