7. Способы создания напора.

Существует три основные схемы создания напора:

1. Плотинная схема;

2. Деривационная схема;

3. Плотинно-деривационная схема (смешанная).

1) Плотинная схема (рисунок 1).

В качестве создания напора используется плотина и создается водохранилище. В этом случае напор будет напрямую зависеть от высоты плотины. Плотинная схема осуществляется преимущественно при больших расходах воды в реке и малых уклонах ее свободной поверхности.

При плотинной схеме существует несколько видов компоновок сооружений в зависимости от расположения здания ГЭС: Приплотинная схема и русловая схема.

Примеры: Богучанская ГЭС, Майнская ГЭС, Саяно-Шушенская ГЭС, Братская ГЭС

2 ) Деривационная схема (рисунок б).

Деривационная схема создания напора подразумевает отвод части стока реки с помощью каналов, тоннелей и водоводов.

В качестве создания небольшой части напора используется плотина (2), которая имеет небольшую высоту и создает лишь небольшой подпор, необходимый для нормального функционирования водозаборного сооружения. Далее вода поступает по деривационному тоннелю (4), который обычно располагается внутри скалы, и попадает в уравнительный резервуар (5), который предназначен для уменьшения гидравлического удара при резких изменения расхода через ГЭС. Далее вода проходит через напорные водоводы (7) и попадает на турбину гидроагрегата находящуюся в здании ГЭС (9), которое находится на определенном расстоянии от водозаборного сооружения. При такой схеме создания напора основная его часть будет создаваться с помощью деривационных туннелей и водоводов.

Примеры: Кубанская ГЭС-2(184 МВт); Зарамагская ГЭС-1 с мощностью 342 МВт и напором 619 м, Кашхатау ГЭС (напор 94,5 м)

3) Плотинно-деривационная схема

При плотинно-деривационной схеме подразумевается создание основной части напора с помощью высокой плотины и с помощью деривационного туннеля. В этом случае напор будет напрямую зависеть от высоты плотины и от перепада высот в деривационном туннеле. Принцип выработки мощности ГЭС такой же, как и в деривационной схеме.

8. Водохранилища. Основные отметки водохранилища. Виды регулирования. Основные проблемы при создании водохранилища.

Водохранилище — искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными гидротехническими сооружениями для накопления и хранения воды в целях её дальнейшего использования для выработки эл.электроэнергии на ГЭС, для орошения полей (ирригации), для водоснабжения потребителей и т.д.

О сновные параметры водохранилища

Отметки:

НПУ – Нормальный подпорный уровень. Означает максимальный уровень верхнего бьефа, который можно держать сколь угодно долго в условиях нормальной эксплуатации.

УМО – Уровень мертвого объема. Означает минимальный уровень верхнего бьефа, который можно держать сколько угодно в условиях нормальной эксплуатации.

ФПУ – Форсированный подпорный уровень. Уровень. До которого временно допускается заполнение водохранилища в период пропуска катастрофических половодий и паводков, что является чрезвычайными условиями эксплуатации подпорных сооружений.

УВБ – Уровень верхнего бьефа. Показывает отметку воды в верхнем бьефе.

УНБ - Уровень нижнего бьефа. Показывает отметку воды в нижнем бьефе.

Объёмы:

Полный объем – определяется как разность объемов при отметках водохранилища НПУ и ДНА

, измеряется в [км³];

Мертвый объем – определяется как разность объемов при отметках водохранилища УМО и ДНА

, измеряется в [км³];

Полезный объем–определяется как разность объемов при отметках водохранилища НПУ и УМО

, измеряется в [км³]. Полезный объем водохранилища характеризует его регулирующую способность и определяет объем воды, который может быть использован при выработке электроэнергии.

Площади:

Площадь зеркала водохранилища – это площадь свободной поверхности в водохранилище в данный момент времени и при заданной отметке уровня в створе подпорного сооружения. Необходима для расчета площадей затопления поверхности при создании водохранилища и расчета величины испарения при его эксплуатации. Измеряется в [км²].

Максимальная площадь зеркала водохранилища – это площадь свободной поверхности в водохранилище при полном объеме водохранилища. Измеряется в [км²].

В иды регулирования:

Период аккумулирования (накопления) воды в водохранилище сопровождается ростом уровня верхнего бьефа и называется наполнением водохранилища, а период отдачи накопленной воды – сработкой водохранилища.

Существует несколько видов регулирования стока:

1. Годичное регулирование стока, преобразует сток в течение одного года. Этот вид регулирования наиболее распространенный. Пример: Саяно-Шушенская ГЭС (полный объем водохранилища 35 км³), Новосибирская ГЭС (8,8 км³).

2. Многолетнее регулирование стока – в водохранилище аккумулируется избыток стока многоводных лет, чтобы использовать этот избыток в маловодные годы. Такой способ регулирования требует создание водохранилищ очень большого объема. Пример: Братская ГЭС (196,3 км³), Зейская ГЭС (68,42 км³).

3. Суточное и недельное регулирование – Преобразует сток на относительно короткие промежутки времени, необходимые для покрытия неравномерности потребности в воде будние и выходные дни, а также в периоды суточных утренних и вечерних максимумов нагрузки – потребления электроэнергии и мощности. Примеры: Майнская ГЭС (0,116 км³), Нижне-Бурейская ГЭС (2,034 км³),

Основные проблемы при создании водохранилища:

• эрозия береговой линии водохранилищ, переформирование берегов, дна, устьевых участков рек, впадающих в водохранилища;

• появление на акватории водохранилищ запасов плавающей древесины вследствие береговой эрозии;

• изменения уровня грунтовых вод;

• дополнительные потери воды на испарение;

• изменения качественного состава воды в водохранилище;

• изменения растительного и животного мира;

• нарушения условий нерестилищ рыбы;

• опасность провокации колебания земной коры в связи с сооружением крупных плотин и водохранилищ.