Меню

Энергия рек в строительстве

Гидроэнергетические ресурсы мира и их использование

Гидроэнергетические ресурсы имеют конечную величину, хоть и считаются возобновляемыми. Они национальное богатство, как нефть, газ или же другие полезные ископаемые, и нуждаются в бережном и обдуманном обращении.

Энергия воды

Еще в древности люди заметили, что вода, падающая сверху вниз, может совершать определенную работу, например крутить колесо. Это свойство падающей воды стало использоваться для приведения в движение колес мельницы. Так появились первые водяные мельницы, сохранившиеся до наших дней почти в своем первозданном виде. Водяная мельница – это и есть первая гидроэнергетическая установка.

Зародившееся в 17-м веке мануфактурное производство также использовало водяные колеса, а в 18-м веке, например, в России таких мануфактур было уже около трех тысяч. Известно, что самые мощные установки из таких колес были применены на Кренгольмской мануфактуре (река Нарова). Водяные колеса имели диаметр 9,5 метра и развивали мощность до 500 лошадиных сил.

Гидроэнергетические ресурсы: определение, преимущества и недостатки

В 19-м веке после водяных колес появились гидротурбины, а вслед за ними – электрические машины. Это позволило преобразовывать энергию падающей воды в электрическую энергию, а затем передавать ее на некоторое расстояние. В царской России к 1913 году было около 50 тысяч установок, оборудованных гидротурбинами, на которых вырабатывалась электроэнергия.

Та часть энергии рек, которая может быть превращена в электрическую энергию, называется гидроэнергетическими ресурсами, а устройство, преобразующее энергию падающей воды в электрическую энергию, — гидроэлектростанцией (ГЭС). Устройство электростанции обязательно включает гидравлическую турбину, которая приводит во вращательное движение электрический генератор. Для получения потока падающей воды строительство электростанции предусматривает сооружение плотин и водохранилищ.

Преимущества использования гидроэлектростанций:

  • Энергия реки является возобновляемой.
  • Отсутствует засорение окружающей среды.
  • Получается дешевая электроэнергия.
  • Улучшаются климатические условия вблизи водохранилища.

Недостатки использования гидроэлектростанций:

  • Затопление некоторой площади земли для сооружения водохранилища.
  • Изменение многих экосистем по всему руслу реки, уменьшение численности рыб, нарушение мест гнездования птиц, загрязнение рек.
  • Опасность строительства в горной местности.

Понятие гидроэнергетического потенциала

Для оценки гидроэнергетических ресурсов реки, страны или же всей планеты на Мировой энергетической конференции (МИРЭК) было дано определение гидроэнергетического потенциала как суммы мощностей всех участков рассматриваемой территории, которые можно использовать для получения электроэнергии. Существует несколько разновидностей гидроэнергетического потенциала:

  • Валовой потенциал, который представляет потенциальные гидроэнергетические ресурсы.
  • Технический потенциал – та часть валового потенциала, которая может технически использоваться.
  • Экономический потенциал – та часть технического потенциала, использование которого экономически целесообразно.

Теоретическая мощность некоторого тока воды определяется по формуле

где Q – расход водотока (м 3 /сек); H – высота падения воды (м).

Самая мощная гидроэлектростанция в мире

14 декабря 1994 года в Китае, на реке Янцзы, было начато строительство самой крупной гидроэлектростанции, получившей название «Три ущелья». В 2006 году было закончено строительство плотины, а также осуществлен запуск первого гидроагрегата. Эта ГЭС должна была стать центральной ГЭС энергосистемы Китая.

Вид плотины этой станции напоминает конструкцию Красноярской ГЭС. Высота плотины равна 185 метрам, а длина – 2,3 км. В центре плотины находится водосброс, рассчитанный на спуск 116 000 м 3 воды в секунду, то есть с высоты около 200 м за одну секунду падает более 100 тонн воды.

Река Янцзы, на которой построена гидроэлектростанция «Три ущелья», – одна из самых мощных рек мира. Строительство ГЭС на этой реке позволяет использовать природные гидроэнергетические ресурсы этого района. Начинаясь в Тибете, на высоте 5600 м, река приобретает значительный гидроэнергетический потенциал. Самым привлекательным местом для строительства плотины оказался район «Трех ущелий», где река вырывается из гор на равнину.

Конструкция ГЭС

Гидроэлектростанция «Три ущелья» имеет три здания ГЭС, в которых расположены 32 гидроагрегата, каждый из которых имеет мощность 700 МВт, и два гидроагрегата мощностью по 50 МВт. Общая мощность ГЭС равна 22,5 ГВт.

В результате строительства плотины образовалось водохранилище объемом 39 км 3 . Строительство плотины повлекло переселение на новое место жителей двух городов с общей численностью населения 1,24 миллиона человек. Кроме того, из затопляемой зоны были вывезены 1300 объектов археологии. На все работы по подготовке строительства плотины было потрачено 11,25 млрд долларов. Общие затраты на строительство гидроэлектростанции «Три ущелья» составляют 22,5 млрд долларов.

В строительстве данной ГЭС грамотно предусмотрено обеспечение судоходства, более того, после сооружения водохранилища поток грузовых судов возрос в 5 раз.

Пассажирские суда проходят судоподъемник, который пропускает суда весом, не превышающим 3000 тонн. Для пропуска грузовых судов построены две нитки пятиступенчатых шлюзов. В этом случае вес судов должен быть менее 10 000 тонн.

Каскад ГЭС на Янцзы

Водные и гидроэнергетические ресурсы реки Янцзы позволяют построить на этой реке не одну ГЭС, что и было предпринято в Китае. Выше ГЭС «Три ущелья» сооружен целый каскад ГЭС. Это самый мощный каскад гидроэлектростанций мощностью более 80 ГВт.

Строительство каскада позволяет избежать засорения водохранилища «Три ущелья», так как уменьшает эрозию в русле реки выше ГЭС. После этого переносимого ила в воде становится меньше.

Кроме того, каскад ГЭС позволяет регулировать поступление воды к ГЭС «Три ущелья» и получать равномерную выработку электроэнергии на ней.

«Итайпу» на реке Парана

Парана в переводе означает «серебряная река», она является второй по величине рекой Южной Америки и имеет длину 4380 км. Эта река протекает сквозь очень твердый грунт, поэтому, преодолевая его, она создает на своем пути пороги и водопады. Это обстоятельство указывает на благоприятные условия для строительства здесь гидроэлектростанций.

ГЭС «Итайпу» была построена на реке Парана, в 20 км от города Фос-ду-Игуасу в Южной Америке. По мощности эта гидроэлектростанция уступает только ГЭС «Три ущелья». Находясь на границе Бразилии и Парагвая, ГЭС «Итайпу» полностью обеспечивает электроэнергией Парагвай и на 20 % Бразилию.

Строительство гидроэлектростанции началось в 1970 году и закончилось в 2007-м. 10 генераторов мощностью 700 МВт установлены на стороне Парагвая и столько же — на стороне Бразилии. Так как вокруг гидроэлектростанции находился тропический лес, который подлежал затоплению, то животные из этих мест были переселены на другие территории. Длина плотины равна 7240 метрам, а высота – 196 м, стоимость строительства оценивается в 15,3 млрд долларов. Мощность ГЭС равна 14 000 ГВт.

Гидроэнергетические ресурсы России

Российская Федерация обладает большим водным и энергетическим потенциалом, но гидроэнергетические ресурсы страны распределены по ее территории крайне неравномерно. 25 % этих ресурсов расположены в Европейской части, 40 % — в Сибири и 35 % — на Дальнем Востоке. В европейской части государства, по оценкам специалистов, гидроэнергопотенциал используется на 46 %, а весь гидропотенциал государства оценивается в 2500 млрд КВт-часов. Это является вторым результатом в мире после Китая.

Источники гидроэнергии Сибири

Сибирь обладает огромными запасами гидроресурсов, особенно богата гидроэнергетическими ресурсами Восточная Сибирь. Там протекают реки Лена, Ангара, Енисей, Обь и Иртыш. Гидропотенциал этого региона оценивается в 1000 млрд кВт-часов.

Саяно-Шушенская ГЭС имени П. С. Непорожнего

Мощность этой гидроэлектростанции равна 6400 МВт. Это самая мощная ГЭС в Российской Федерации, а в мировом рейтинге она занимает 14-е место.

Читайте также:  Волга река места для рыбалки

Участок Енисея, который называется Саянским коридором, благоприятен для построения гидроэлектростанций. Здесь река проходит сквозь горы Саяны, образуя множество порогов. Именно в этом месте построена Саяно-Шушенская ГЭС, а также и другие ГЭС, образующие каскад. Саяно-Шушенская ГЭС является самой верхней ступенью в этом каскаде.

Строительство велось с 1963-го по 2000 год. Конструкция станции состоит из плотины высотой 245 метров и длиной 1075 метров, здания ГЭС, распределительного устройства и конструкции водосброса. В здании ГЭС находятся 10 гидроагрегатов мощностью по 640 МВт.

Образовавшееся после строительства плотины водохранилище имеет объем более 30 км 3 , а его общая площадь составляет 621 км 2 .

Крупные ГЭС Российской Федерации

Гидроэнергетические ресурсы Сибири в настоящее время используются на 20 %, хотя здесь построено много достаточно крупных ГЭС. Самая крупная среди них – это Саяно-Шушенская ГЭС, за которой идут следующие гидроэлектростанции:

  • Красноярская ГЭС мощностью 6000 МВт (на Енисее). На ней установлен судоподъемник, пока единственный в Российской Федерации.
  • Братская ГЭС мощностью 4500 МВт (на Ангаре).
  • Усть-Илимская ГЭС мощностью 3840 МВт (на Ангаре).

Менее всего освоен потенциал Дальнего Востока. По оценкам специалистов, гидропотенциал этого региона используется на 4 %.

Источники гидроэнергии в Западной Европе

В странах Западной Европы гидроэнергетический потенциал используется почти полностью. Если он еще и достаточно высок, то такие страны полностью обеспечивают себя электрической энергией за счет ГЭС. Это такие страны, как Норвегия, Австрия и Швейцария. Норвегия занимает первое место в мире по производству электрической энергии на одного жителя страны. В Норвегии эта цифра составляет 24 000 кВт-часов в год, а 99,6 % этой энергии производится именно на гидроэлектростанциях.

Гидроэнергетические потенциалы различных стран Западной Европы заметно отличаются друг от друга. Это связано с различными условиями местности и различным стокообразованием. 80 % общего гидроэнергопотенциала Европы сосредоточено в горах с высокими показателями стока: западная часть Скандинавии, Альпы, Балканский полуостров и Пиренеи. Общий гидроэнергетический потенциал Европы равен 460 млрд кВт-час в год.

Запасы топлива в Европе очень малы, поэтому энергетические ресурсы рек освоены весьма значительно. Например, в Швейцарии эти ресурсы освоены на 91 %, во Франции – на 92 %, в Италии – на 86 %, а в Германии – на 76 %.

Каскад ГЭС на реке Рейн

На этой реке построен каскад гидроэлектростанций, состоящий из 27 ГЭС общей мощностью около 3000 МВт.

Одна из станций построена еще в 1914 году. Это ГЭС Laufenburg. Она дважды подвергалась реконструкции, после чего ее мощность составляет 106 МВт. Кроме того, станция относится к памятникам архитектуры и является национальным достоянием Швейцарии.

ГЭС Rheinfelden относится к современным ГЭС. Ее запуск был осуществлен в 2010 году, а мощность составляет 100 МВт. В конструкцию входят 4 гидроагрегата по 25 МВт. Эта ГЭС сооружена взамен старой станции, построенной еще в 1898 году. Старая станция сейчас находится на реконструкции.

Источники гидроэнергии в Африке

Гидроэнергетические ресурсы Африки обусловлены протекающими по ее территории реками: Конго, Нилом, Лимпопо, Нигер и Замбези.

Река Конго обладает значительным гидроэнергопотенциалом. Часть русла этой реки имеет каскад водопадов, известных как пороги Инга. Здесь водный поток спускается с высоты 100 метров со скоростью 26 000 м 3 в секунду. В этой местности и были построены 2 ГЭС: «Инга-1» и «Инга-2».

Правительство Демократической Республики Конго в 2002 году утвердило проект построения комплекса «Большая Инга», который предусматривал реконструкцию существующих ГЭС «Инга-1» и «Инга-2» и строительство третьей — «Инга-3». После осуществления этих планов решено построить самый крупный в мире комплекс «Большая Инга».

Этот проект был темой обсуждения на Международной конференции по энергетике. Приняв во внимание состояние водных и гидроэнергетических ресурсов Африки, представители бизнеса и правительств стран Центральной и Южной Африки, присутствовавшие на конференции, одобрили данный проект и установили его параметры: мощность «Большой Инги» установлена в размере 40 000 МВт, что больше самой мощной ГЭС «Три ущелья» почти в 2 раза. Сдача в эксплуатацию ГЭС намечена на 2020 год, а затраты на строительство предполагаются в размере 80 млрд долларов.

После того как проект будет реализован, ДРК станет самым крупным поставщиком электроэнергии в мире.

Энергосистема стран Северной Африки

Северная Африка расположена вдоль побережья Средиземного моря и Атлантического океана. Этот район Африки называется Магриб, или Арабский Запад.

Гидроэнергетические ресурсы в Африке распределены неравномерно. На севере континента находится самая жаркая пустыня мира – Сахара. Эта территория испытывает дефицит воды, поэтому обеспечение водой этих регионов – важнейшая задача. Ее решением является строительство водохранилищ.

Первые водохранилища появились в Магрибе еще в 30-е годы прошлого века, затем много их строилось в 60-е годы, но особенно интенсивное строительство началось в 21-м веке.

Гидроэнергетические ресурсы Северной Африки определяются в основном протекающей здесь рекой Нил. Это самая длинная река мира. В 60-е годы прошлого столетия на этой реке была построена Асуанская плотина, после строительства которой образовалось огромное водохранилище длиной около 500 км, а шириной около 9 км. Заполнение водохранилища водой происходило в течение 5 лет с 1970-го по 1975 год.

Асуанская плотина была построена Египтом при сотрудничестве с Советским Союзом. Это был интернациональный проект, в результате осуществления которого удается вырабатывать до 10 млрд кВт-часов электроэнергии в год, контролировать уровень воды в реке Нил во время паводков, накапливать воду в водохранилище в течение длительного времени. От водохранилища расходится сеть каналов, орошающих поля, а на месте пустыни появились оазисы, все больше площадей используется для земледелия. Водные и гидроэнергетические ресурсы Северной Африки использованы с максимальной результативностью.

Распределение мирового гидроэнергетического потенциала

  • Азия – 42 %.
  • Африка – 21 %.
  • Северная Америка – 12 %.
  • Южная Америка – 13 %.
  • Европа – 9 %.
  • Австралия и Океания – 3 %

Мировой гидроэнергетический потенциал оценен в 10 трлн кВт-часов электрической энергии.

20-й век можно назвать веком гидроэнергетики. 21-й век вносит в историю этой отрасли свои дополнения. В мире повысилось внимание к гидроаккумулирующим станциям (ГАЭС) и приливным электростанциям (ПЭС), использующим для получения электрической энергии силу морских приливов. Развитие гидроэнергетики продолжается.

Источник

Гидроэлектростанция (ГЭС)

Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока.
Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы 2 основных фактора: круглогодичная гарантированная обеспеченность водой и наличие больших уклонов реки.
Принцип работы ГЭС.
Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.
Необходимый напор воды формируется строительством плотины, что приводит к концентрации реки в определенном месте, или естественным током воды (деривацией), или использованием совместно и плотины, и деривации.
В здании ГЭС располагается все энергетическое оборудование.
В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию, и дополнительное оборудование: устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.
ГЭС разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;
средние — до 25 МВт;
малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.
Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов.
Особенностью ГЭС является цикличность мощности в зависимости от природных факторов.
Различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.
ГЭС делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
высоконапорные — более 60 м;
средненапорные — от 25 м;
низконапорные — от 3 до 25 м.
Принцип работы используемых в ГЭС турбин един.
Вода, находящаяся под давлением (напор воды), поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться.
Механическая энергия, передается на гидрогенератор, который вырабатывает электроэнергию.
Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Читайте также:  Река в восточной европе ответ

На высоконапорных ГЭС применяются ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами.
На средненапорных ГЭС применяются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины.
На низконапорных ГЭС применяются поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.

ГЭС делятся в зависимости от принципа использования природных ресурсов:
На русловых ГЭС напор воды создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку.

Такие гидроэлектростанции на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.

Вода подается непосредственно к турбинам ГЭС.

На приплотинных ГЭС напор воды также создается при полном перегораживании плотины, здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части.

Вода, имеющая большее давление, нежели на русловых ГЭС, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели.

На деривационных ГЭС необходимая концентрация воды посредством деривации.

Вода подводится непосредственно к зданию ГЭС.

На гидроаккумулирующих ГЭС (обозначаемых ГАЭС) вырабатываемая электроэнергия аккумулируется и используется в моменты пиковых нагрузок.

В течение времени не пиковой нагрузки агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии, когда её стоимость не высока (например, ночью), и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны.

В моменты пиковых нагрузок вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.

В состав ГЭС могут входить шлюзы, судоподъемники, , рыбопропускные, ирригационные водозаборные сооружения и др.

Для производства электрической энергии используются возобновляемые природные ресурсы, поэтому конечная стоимость получаемой электроэнергии ниже, чем при использовании других видов электростанций, и нет вредных выбросов в атмосферу.

Однако построить ГЭС можно только там, где можно создать большой напор воды.
Создаваемые при этом водохранилища обычно заливают большую территорию земли, иногда это приводит к нарушению экологического равновесия.

Источник

Применение энергии водного потока, устройство гидротехнических сооружений гидроэлектростанций (ГЭС)

Энергия водных потоков

Энергия (потенциальная), которой располагает водный поток, определяется двумя величинами: количеством протекающей воды и высотой ее падения до устья.

В естественном состоянии энергия речного потока расходуется на размыв русла, перенос частиц грунта, трение о берега и дно.

Энергия водного потока распределяется, таким образом, по всему течению, хотя и неравномерно — в зависимости от уклонов дна и секундных расходов воды. Для использования энергии потока в пределах определенного участка необходимо сосредоточить ее в одном сечении — в одном створе.

Иногда такое сосредоточение создается природой в виде водопадов, однако в большинстве случаев его приходится создавать искусственно, с помощью гидротехнических сооружений.

ГЭС Итайпу

ГЭС Итайпу — крупнейшая гидроэлектростанция в мире по производству электроэнергии

Сосредоточивается энергия в месте сооружения гидроэлектростанции (ГЭС) двумя способами:

плотиной, перегораживающей реку и поднимающей воду в верхнем по течению бассейне — в верхнем бьефе на Н метров по отношению к уровню нижнего бассейна — нижнего бьефа. Разность уровней верхнего и нижнего бьефов Н называется напором. Гидроэлектростанции, в которых напор создается плотиной, называются приплотинными и строятся обычно на равнинных реках;

с помощью особого обводного канала — деривационного канала. Деривационные станции строятся преимущественно в горных местностях. Деривационный канал имеет очень малый уклон, поэтому в конце его почти полностью концентрируется весь напор обводимого каналом участка реки.

Мощность потока в створе сооружения определяется количеством воды, протекающей через створ за одну секунду, Q и напором Н. Если Q измерять в м 3 /сек, а H в метрах, то мощность потока в створе будет равна:

В электрогенераторах гидроэлектростанции будет использована только часть этой мощности, равная к. п. д. установки. Поэтому мощность электрической станции при напоре Н и расходе воды через турбины Q составит:

Р = 9,81 * Q *H *кпд кВт.

Машинный зал гидроэлектростанции

Машинный зал гидроэлектростанции

В реальных условиях работы гидроэлектростанций часть воды может сбрасываться мимо турбин.

Энергия водных потоков используется уже на протяжении многих столетий. Широкое использование водной энергии стало возможным только в конце XIX в., когда был изобретен электрический трансформатор и создана система трехфазного переменного тока. Возможность передачи энергии на далекие расстояния позволила использовать энергию самых мощных водных потоков.

Китайская гидроэлектростанция Три ущелья

Китайская гидроэлектростанция «Три ущелья», расположенная на русле реки Янцзы, является крупнейшей в мире по установленной мощности

Состав и устройство гидротехнических сооружений ГЭС

В состав узла сооружений приплотинной ГЭС обычно входят:

плотина, создающая напор. В верхнем бьефе плотины образуется водохранилище большего или меньшего объема в зависимости от топографических условий и высоты плотины, регулирующее расход воды через турбины в соответствии с графиком нагрузки;

водопропускные сооружения, имеющие разное назначение и, соответственно, разное исполнение: для сброса в нижний бьеф излишней воды, не используемой в турбинах, например, паводковых вод (водосливные сооружения); для снижения горизонта воды в верхнем бьефе, что иногда необходимо, например, при ремонте гидротехнических сооружений (водоспуск); для распределения воды между водопользователями (водозаборные сооружения);

транспортные сооружения — судоходные шлюзы, обеспечивающие на реке сквозное судоходство, плотоходы и бревноспуски для сплава леса;

рыбопропускные сооружения.

Разрез по зданию ГЭС

Разрез по зданию ГЭС

Характерные сооружения деривационной ГЭС — деривационный канал и трубопроводы от канала к турбинам.

Основным по значению, наиболее ответственным технически и самым дорогим звеном узла сооружений ГЭС является плотина. По способу пропуска воды различают плотины:

глухие, не пропускающие воду;

водосливные, у которых вода переливается через гребень плотины;

щитовые, пропускающие воду при открытии щитов (затворов).

Древняя платина в Испании

Корналво — плотина в Испании, в провинции Бадахос, находится в эксплуатации в течение почти 2000 лет.

Плотины обычно бывают земляные и бетонные.

Поперечный профиль земляной плотины

Поперечный профиль земляной плотины: 1 — зуб; 2 — защитный слой из песка и гравия; 3 — экран из суглинка: 4 — тело плотины; 5 — водонепроницаемый пласт основания

На рисунке показан профиль земляной плотины, построенной на водопроницаемом слое небольшой мощности. Тело плотины отсыпается из любых грунтов, не содержащих большого количества органических примесей и водорастворимых солей.

При отсыпке плотины из водопроницаемых грунтов в теле плотины устраивается экран из суглинка, препятствующий фильтрации воды. Водопроницаемый слой, на котором строится плотина, из тех же соображений прорезается водонепроницаемым зубом.

Если плотину полностью отсыпают из суглинков или супесков, то нет необходимости в противофильтрационном экране. Сверху экран покрывается защитным слоем из песка и гравия, который в свою очередь защищается от размыва волнами каменным мощением (от гребня плотины до отметки, лежащей на 0,5 — 0,7 м ниже самого низкого возможного горизонта воды в верхнем бьефе).

Читайте также:  Организация сплавов по рекам бизнес

При отсыпке земляной плотины каждый слой тщательно утрамбовывают катками. Недопустим слив воды через гребень земляной плотины, так как появляется опасность ее размыва. По гребню земляной плотины обычно устраивается проезжая дорога, которая определяет ширину гребня. Гребень вымащивают обычным способом.

Ширина основания плотины зависит от ее высоты и принятого наклона откосов к горизонту. Верховой откос делается более пологим, чем низовой.

В настоящее время при сооружении крупных земляных плотин широко применяют метод гидромеханизации.

Плотина Willow Creek

Плотина Willow Creek, штат Орегон, США, гравитационного типа, сделанная из бетона

Схема глухой бетонной плотины

Схема глухой бетонной плотины: 1 — дренаж плотины; 2 — смотровая галерея; 3 — коллектор; 4 — дренаж основания

На рисунке показана глухая бетонная плотина обычного профиля с проезжей дорогой по верху. Для более надежного сопряжения плотины с грунтом и берегами основание плотины выполняется в виде нескольких уступов. По напорной стороне устраивается зуб глубиной 0,05 — 1,0 H .

Для борьбы с фильтрацией под зубом устраиваются противофильтрационные завесы, для чего через систему буровых скважин диаметром 5 — 15 см в трещины основания (грунта) нагнетается цементный раствор.

Хотя тело плотины возводится из плотного бетона, тем не менее через нее всегда просачивается вода. Для отвода этой воды в нижний бьеф в плотине устраивается дренажная система, состоящая из вертикальных скважин — дрен (диаметром 20 — 30 см), выполняемых в теле плотины через каждые 1,5 — 3 м.

Дренируемая по ним вода попадает в кюветы смотровой галереи 2, откуда горизонтальными коллекторами 3 отводится в нижний бьеф. Смотровую галерею, идущую в теле плотины по всей ее длине, делают для наблюдения за состоянием бетона и фильтрацией воды.

Деривационные водоподводящие сооружения чаще всего выполняют в виде открытого канала. В мягких грунтах сечение канала имеет обычно вид трапеции. Стенки и дно канала для уменьшения фильтрации, предохранения от размыва, уменьшения шероховатости и связанных с нею потерь напора облицовывают бетоном или асфальтом. Применяется также облицовка из булыжного камня.

Деривационные каналы в скалистых грунтах выполняют прямоугольного сечения. Если нет возможности выполнить деривацию открытым каналом, применяют штольни прямоугольного или круглого сечения. Воду от деривационного канала к турбинам подают по трубопроводам. Трубопроводы бывают металлические, железобетонные и деревянные.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник



Проектирование и строительство ГЭС

ГЭС — это электростанция, которая в качестве источника энергии использует движение водных масс. При проектировании и строительстве ГЭС необходимо соблюдать ряд серьезных условий и правил. Рассмотрим их подробнее.

Условия для строительства ГЭС

Самым важным пунктом при проектировании гидроэлектростанции является выбор места строительства. Ошибка на этом этапе может привести к низкой эффективности работы ГЭС и даже затоплению находящихся рядом населенных пунктов. Чтобы этого не произошло, место, на котором будет располагаться ГЭС, должно соответствовать следующим требованиям:

  • Наличие реки с сильным течением, которое идет под углом и круглый год дает доступ к воде. Из-за работы гидроэлектростанции происходит интенсивное испарение воды. Сильное течение будет своевременно компенсировать испарившуюся воду.
  • Близкое расположение поставщиков материала для строительства. Поскольку гидроэлектростанции строятся у горных рек, может возникнуть проблема с доставкой до места строительных материалов. Будет лучше, если рядом с местом строительства будут расположены карьеры, где можно добыть необходимые виды сырья.
  • Устойчивость почвы. Сила потока, вес сооружения и воды создают сильную нагрузку на почву. Поэтому нужно выбирать очень устойчивую почву с плотной структурой, которая выдержит высокое давление.

Особенности получения гидроэнергии

Процесс получения гидроэнергии имеет ряд интересных особенностей. Самая главная из них заключается в том, что энергия рек перерабатывается в электричество. Рассмотрим остальные:

  • такой способ получения энергии является самым дешевым;
  • процесс получения гидроэнергии является одним из самых экологичных;
  • процесс получения гидроэнергии отличается низким количеством вредных отходов;
  • вода в реке постоянно возобновляется и мало истощается;
  • водохранилище — благоприятное место для размножения рыбы, рыбное поголовье увеличивается, что хорошо сказывается на рыбном хозяйстве;
  • водохранилища имеют прочные защитные сооружения, которые держат воду только на определенной территории;
  • ГЭС имеет мощные очистительные системы.

Классификация гидроэлектростанций

Существует несколько способов классификации гидроэлектростанций. Так, в зависимости от того, как работают ГЭС, выделяют:

  • Плотинные ГЭС, для работы которых создаются плотины, частично перекрывающие нижнюю часть реки, и, таким образом, создающие напор.
  • Приплотинные ГЭС, которые строятся при сильнейшем водном напоре. Водный источник перегораживают плотиной, а станция располагается за ней.
  • Деривационные. Данные гидроэлектростанции строятся с большим уклоном, в самой нижней части реки.
  • Гидроаккумулирующие (ГАЭС). В ГАЭС строятся нижний и верхний бассейн, а сама станция размещается возле нижнего.

В зависимости от мощности, которую вырабатывают сооружения, принято выделять малые, средние и мощные гидроэлектростанции. В зависимости от напора воды, который необходим для работы: низконапорные, средненапорные и высоконапорные.

Плюсы и минусы гидроэлектростанций

Как и любое сооружение, гидроэлектростанция имеет свои плюсы и минусы. К основным плюсам можно отнести:

  • полную самовозобновляемость источника энергии;
  • отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
  • долгая эксплуатация сооружения: более 100 лет;
  • дешевая и выгодная энергия.

К недостаткам относятся:

  • выбросы водяного пара, который является фактором, провоцирующим глобальное потепление;
  • заболачивание земель и миграция животных с затопленных территорий;
  • неестественное изменение русел рек;

Несмотря на наличие недостатков, можно смело утверждать, что достоинств у такого способа добычи энергии больше. И самое главное из них заключается в том, что для работы гидроэлектростанций не нужно ядерное топливо или другое топливо, а в результате их работы не возникает вредных выбросов в окружающую среду.

Устройство и конструкция

Ядром гидростанции является машинный зал. Там располагаются все необходимые для работы агрегаты: генераторы электричества и турбины. Помимо этого, вокруг самой станции строятся сооружения, входящие в состав гидроузла: плотина, уравнительный резервуар, трансформационные станции, очистительные сооружения.

Существующие крупные ГЭС в России

На сегодняшний день в России работает около 200 гидроэлектростанций. Самыми крупными из них являются:

  • Саяно-Шушенская ГЭС в Хакасии. Данная ГЭС реконструировалась и возводилась более 37 лет. А ее мощность составляет более 6000 МВт.
  • Красноярская ГЭС в Красноярском крае. Станция считается самой прибыльной тепловой станцией, и второй по прибыльности и производительности ГЭС в России.
  • Братская ГЭС в Иркутской области, являющаяся крупнейшей в Сибири, третьей по мощности и первой по выработке гидроэлектростанцией в России.

Группа компаний Limak Marash занимается проектированием и строительством зданий и сооружений любой сложности. За нашими плечами — масса разнообразных проектов: Плотина и ГЭС Алкумру, Плотина и ГЭС Обрук, Плотина и ГЭС Узунчаийр и другие. Чтобы узнать условия сотрудничества, позвоните по номеру, указанному на сайте, или напишите нам на почту.

Источник

Adblock
detector