ЧАСТЬ Ш
ВОДНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
Целью водноэнергетических расчетов является установление оптимальных значений основных технических и энергоэкономических показателей проектируемой гидроэлектростанции.
В процессе водноэнергетических расчетов решаются следующие задачи:
а) составление водохозяйственного баланса,
б) выбор отметки нормального подпорного горизонта (НПГ) и расчеты режимов регулирования,
в) определение мощности ГЭС и выбор гидромеханического оборудования,
г) определение выработки электроэнергии и покрытия графиков нагрузки,
д) определение энергоэкономических показателей ГЭС.
Применительно к этим задачам ниже излагается методика расчетов, применяемая при проектировании сельскохозяйственных ГЭС.
Глава IX
ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ БАЛАНС ГИДРОСТАНЦИИ
Проектирование гидростанций должно производиться с учетом водохозяйственных интересов не только энергетики, но и других водопользователей. В связи с этим хронологическое распределение водных ресурсов используемой реки, устанавливаемое в процессе гидрологических расчетов, следует обязательно корректировать на величину стока, изымаемого из энергетического использования.
Такая корректировка производится при составлении водохозяйственного баланса, имеющего основной целью установление характера количественного распределения стока во времени между разными водопользователями, т. е. баланса притока и расхода воды в створе ГЭС.
Помимо энергетики, при комплексном решении вопроса об использовании водных ресурсов реки следует учитывать потребности судоходства, лесосплава, рыбоводства, орошения и водоснабжения.
Водохозяйственный баланс для целей энергетики составляется для расчетных лет со стоком, обеспеченным на 50—75%, и состоит из приходной и расходной частей. В приходной части баланса учитывается весь сток реки за год расчетной обеспеченности и его распределение во времени в створе ГЭС. Если на участке реки выше расчетного створа имеются гидротехнические сооружения, регулирующие сток, то расчеты притока производятся с учетом графика регулирования вышерасположенным водохранилищем. В расходной части водохозяйственного баланса учитывается потребление воды отдельными потребителями водохозяйственного комплекса в различные периоды времени, а также потери воды в водохранилище на испарение, фильтрацию и ледообразование. Эти потери учитываются в том случае, если их величина превышает 5% от объема стока за расчетный период.
Полезно используемый для энергетики сток определяется как разность приходной и расходной частей водохозяйственного баланса в соответствующей хронологической последовательности.
§ 39. Водопотребление неэнергетическими водопользователями
В процессе полевых обследований и изысканий собираются сведения о водопотреблении разными отраслями народного хозяйства с учетом перспективы их развития.
Однако такие данные не всегда могут быть получены непосредственно в виде объемов стока или расходов воды. Нередко заинтересованные организации потребность в воде могут выразить лишь косвенно посредством их производственных показателей, например, количеством сплавляемой древесины, грузоподъемностью судов и числом рейсов и т. п. Это в значительной мере зависит от принимаемых в проекте ГЭС инженерных решений, влияющих на водопотребление, например, от принятия схемы пропуска леса через лесопропускные сооружения или через водосбросы и т. п.
Поэтому при проектировании необходимо располагать сведениями, позволяющими по этим данным составить водохозяйственный баланс.
1. Потребность судоходства. Количество воды, потребной для целей судоходства, складывается из расходов на шлюзование судов и на обеспечение судоходных глубин в нижнем бьефе гидростанции.
Согласно существующим нормативам, потребность в воде на шлюзование мелких речных судов может быть определена по данным табл. 102.
К величинам, указанным в этой таблице, следует прибавить расход воды на фильтрацию и утечку через неплотности затворов, который колеблется в довольно широких пределах и может быть принят ориентировочно от 15 до 75 л/сек.
Затрата времени и расход воды на шлюзование малых судов
Величины судоходных глубин определяются в зависимости от осадки судов и необходимого запаса глубины. Для судов различных типов и величин загрузки осадку можно определить из табл. 103.
Таблица 103
Грузоподъемность и осадка речных судов различных типов
Запас глубин сверх осадки судов или плотов на реках глубиной 1,5 м принимается в следующих пределах:
несамоходные сухогрузные суда 5—10 см
то же, нефтевозные 10—15 ,
самоходные суда 10
плоты 20
Расход воды на создание судоходных глубин определяется по кривой расходов в нижнем бьефе ГЭС. Зная продолжительность навигационного периода, требующего попусков из водохранилища, подсчитывают объем стока, необходимый для поддержания судоходных глубин в реке. Величина попусков определяется как разность между расходами, обеспечивающими расчетные глубины, и расходами, пропускаемыми через турбины ГЭС в отдельные периоды времени.
2. Расходы воды на лесосплав. Основным видом лесосплава на малых и средних реках является молевой сплав. Попуски воды при проведении молевого сплава требуются для пропуска леса через плотину ГЭС и для обеспечения необходимых сплавных глубин в реке. В том случае, когда лесосплав производится в период половодья, что обычно и практикуется, пропуск леса через створ плотины и сплав его по руслу не вызывают дополнительного расходования воды и обеспечиваются сбросными расходами. При быстром прохождении паводка, для удлинения сплавного периода, возникает необходимость в искусственных попусках из водохранилища.
3. Расходы воды для целей рыбоводства, орошения и водоснабжения. Рыбоводные хозяйства представляют собой комплекс искусственных водоемов, предназначенных для разведения и выращивания рыбы, что и определяет их водохозяйственный режим. Потребности в воде определяются величиной расходов воды для обеспечения проточности прудов, а также полным водообменом в определенные сроки.
Ориентировочные данные о водопотреблении рыбоводными прудами приведены в табл. 104.
Таблица 104
Характеристика водоснабжения рыбоводных прудов
По данным о количестве и размерах прудов по приведенным нормам вычисляется водопотребность рыбоводного хозяйства в отдельные периоды года.
Что касается водопотребностей для орошения и водоснабжения, то они обычно с достаточной полнотой подсчитываются при проектировании этих мероприятий.
При составлении водохозяйственного баланса гидростанции используются хронологические графики водопотребления, разрабатываемые в проектах орошения и водоснабжения.
Для вычисления величин потерь из водохранилища, входящих в расходную часть баланса, необходимо рассмотреть их зависимость от основных характеристик водохранилища.
