ГЛАВА 30
НАПОРНЫЕ СТАНЦИОННЫЕ ВОДОВОДЫ
СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ И ТИПЫ СТАНЦИОННЫХ ВОДОВОДОВ
Гидроэлектростанции среднего и высокого напора, 'построенные по плотинной и деривационной схемам, имеют © своем составе станционные водоводы, -по которым вода подводится непосредственно к гидроагрегатам. Под названием станционные водоводы объединяются напорные трубопроводы различной конструкции, расположенные на поверхности земли, в траншеях, галереях, непосредственно в бетонном массиве станционных плотин, на низовой их грани, в шахтах и туннелях, проложенных в горных породах.
В качестве станционных водоводов наиболее широко используются стальные напорные трубопроводы. Они применяются в диапазоне напоров от 20 — 30 до 1800 — 2000 м. При напорах до 200 — 300 м также применяются железобетонные и сталежелезобетонные трубопроводы. Имеются примеры, когда на низконапорных деривационных ГЭС для подвода воды к гидроагрегатам использовались деревянные напорные трубопроводы (Сходненская,
Кондопожская ГЭС в СССР). По-видимому, со временем для изготовления станционных водоводов найдут более широкое применение пластмассы и другие новые материалы, обладающие необходимыми прочностными свойствами.
В зависимости от типа гидроэлектростанции и компоновки сооружений ГЭС, топографических и геологических условий применяются различные конструкции и схемы расположения станционных водоводов (см. рисунки гл. 3, 7, 17).
Станционные водоводы приплотинных гидроэлектростанций с массивными бетонными плотинами обычно располагают в теле плотины или на ее низовой грани. На гидроэлектростанциях с контрфорсными и арочными плотинами станционные водоводы в зависимости от положения водоприемника располагают на низовой грани контрфорсов, между контрфорсами, в низовой части арочной плотины или в одном из береговых массивов в обход плотины. На гидроэлектростанциях с земляными и каменнонабросными плотинами станционные водоводы обычно располагают в основании плотины или в береговом массиве. На деривационных гидроэлектростанциях станционные водоводы располагают на поверхности земли в виде напорных трубопроводов или под землей в виде напорных шахт и туннелей.
По способу прокладки на местности и по расчетной схеме статической работы станционные водоводы могут быть объединены в три основные группы: заделанные, незаделанные (или свободно лежащие) и засыпанные.
К заделанным трубопроводам относятся: стальные напорные облицовки водоводов, «встроенные» в бетонный массив станционных плотин; стальные трубопроводы с железобетонной обделкой, расположенные на низовых гранях плотин (так называемые выносные трубопроводы); стальные напорные облицовки шахт и туннелей, расположенных в горных породах.
Незаделанные трубопроводы (или свободно лежащие) преимущественно применяются на деривационных ГЭС и ГАЭС. В большинстве случаев они прокладываются иа опорах по поверхности земли; для предохранения от воздействия селевых потоков, камнепада они размещаются в траншеях, штольнях или галереях. К наружной поверхности незаделанных трубопроводов обеспечен доступ для осмотра и ремонтов, поэтому эти трубопроводы также называют открытыми.
Засыпанные трубопроводы прокладываются в траншеях и засыпаются мягким грунтом или укладываются непосредственно в насыпи. Внешняя поверхность стальной оболочки этих трубопроводов покрывается гидроизоляционными материалами. Иногда применяются железобетонные и сталежелезобетонные засыпанные трубопроводы. Засыпанные трубопроводы укладываются на специально подготовленную сплошную песчаную, щебеночную или бетонную постель.
Надежность работы станционных водоводов в большой степени зависит от состояния грунтов, расположенных вдоль трассы водоводов, и топографических условий местности в зоне прокладки водоводов. Как правило, станционные водоводы стремятся расположить на устойчивых грунтах, в местах, где в процессе эксплуатации водоводов не предполагается образование камнепадов, оползней и лавин, снежных обвалов и селевых потоков. При необходимости прокладки трассы водоводов на опасных участках предусматривается проведение специальных инженерных мероприятий по повышению устойчивости грунтов и по обеспечению защиты водоводов от возможных повреждений (расчистка трассы водоводов от крупных камней и осыпей, отвод поверхностных и грунтовых вод, закрепление и уположение склонов, прокладка водоводов в закрытых галереях и т. д.).
При прокладке станционных водоводов в горном массиве учитываются качество породы отдельных его участков, фильтрационное давление грунтовых вод, высотное положение водовода, а следовательно, статическое давление в нем и другие факторы.
Трассу станционных водоводов выбирают как можно короче, для того чтобы затраты материалов и потери напора были минимальными. Однако при выбора положения трассы учитывается также, что в водоводе в процессе эксплуатации не следует допускать значительного вакуума, что может привести к его разрушению. Поэтому трассу водоводов желательно располагать несколько ниже минимальной пьезометрической линии.
Рис. 30.1. Схемы подвода воды к гидромашинам от станционных водоводов
Оценка варианта трассы водовода должна производиться на основании сопоставления затрат на сооружение водовода и затрат, связанны с компенсацией энергии, теряемой при данном варианте его расположения.
В зависимости от компоновки гидроэлектростанции и мощности агрегатов применяют различные схемы подвода воды к гидромашинам (рис. 30.1): а — индивидуальными водоводами, число водоводов равно числу установленных на станции гидромашин; б — г — магистральными водоводами, которые разветвляются на несколько водоводов меньшего диаметра по числу установленных в здании гидромашин; д — двумя водоводами к каждой гидромашине. Последняя схема иногда применяется на гидроэлектростанциях с агрегатами большой мощности в случаях возникновения технических трудностей при изготовлении индивидуального трубопровода большого диаметра или применения гидромашин с двухподводными спиральными турбинными камерами. Выбор схемы подвода станционных водоводов и определение их диаметров производится на основании технико-экономического сравнения различных вариантов этого узла.
