Обоснование экологически безопасных режимов эксплуатации турбин ГЭС

• Автор: Ахметшин, Игорь Флоридович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Братск
• Количество страниц: 184 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1. Воздействие потока на планктонные организмы в проточных каналах турбин ГЭС.

1.2. Воздействие потока на ихтиофауну в проточных каналах турбин ГЭС

1.3. Экологические аспекты воздействия турбин ГЭС на гидробионтов

1.4. Выводы.

2. ГЛАВНЫЕ ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОТОКА НА ГИДРОБИОНТОВ В ПРОТОЧНЫХ КАНАЛАХ ГИДРОТУРБИН

2.1. Энергетические основы рабочего процесса в проточных каналах гидротурбины

2.2. Воздействие кавитации на гидробионтов

2.3. Результаты лабораторных исследований воздействия на представителей ихтиофауны перепадов давления и кавитации
2.4. Выводы.
3. МЕТОД ЗАЩИТЫ ГИДРОБИОНТОВ И РАСЧЕТНЫЕ КРИТЕРИИ ИХ ВЫЖИВАЕМОСТИ
3.1. Теоретическое обоснование механизма аэрационной защиты гидробионтов в проточных каналах гидротурбин
3.2. Расчет воздействия потока на гидробионтов в камере рабочего колеса.
3.2.1. Алгоритм расчета воздействия потока на гидробионтов в камере рабочего колеса радиальноосевой турбины.
3.2.2. Алгоритм расчета воздействия потока на гидробионтов в камере рабочего колеса поворотнолопастной турбины
3.3. Система аэрации потока, е обоснование и расчет
3.4. Выводы.
4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАЩИТЫ ГИДРОБИОНТОВ В ПРОТОЧНЫХ КАНАЛАХ ГИДРОТУРБИН
4.1. Исследования на УстьИлимской ГЭС
4.1.1. Результаты исследований аэрационной защиты планктона.
4.1.2. Влияние аэрации потока на эксплуатационные характеристики турбин УстьИлимской ГЭС
4.1.3. Расчет перепадов в камере рабочего колеса УстьИлимской ГЭС и анализ воздействия потока на планктон
4.2. Исследования на Волжской ГЭС
4.2.1. Результаты экспериментальных исследований по выживаемости планктона и ихтиофауны в штатных режимах эксплуатации
4.2.2. Принципиальная схема системы аэрации и расчет ее параметров для агрегата Волжской ГЭС
4.2.3. Результаты экспериментальных исследований выживаемости молоди рыб в проточном канале агрегата при аэрационной защите.
4.2.4. Результаты экспериментальных исследований выживаемости зоопланктона в проточном канале агрегата при аэрационной защите.
4.2.5. Влияние аэрации потока на эксплуатационные характеристики гидроагрегата.
4.2.6. Расчет воздействия на гидробионтов перепадов давлений в турбине Волжской ГЭС.
4.3. Выводы
5. ОБОСНОВАНИЕ НОРМАТИВА ПРЕДЕЛЬНОДОПУСТИМЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ТУРБИН ГЭС ДЛЯ ИХТИОФАУНЫ И ПЛАНКТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ.
5.1. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


При прохождении воды УстьИлимского водохранилища через гидроагрегаты ГЭС из верхнего бьефа в нижний разрушается около зоопланктона. Процент убыли общей биомассы зоопланктона слабо зависит от установленной мощности турбин при значительном изменении мощности от МВт полная мощность до 0 МВт величина убыли снизилась до . Также установлено, что планктон в водозаборное отверстие, расположенное на глубине около м, засасывается со всех слоев водохранилища. Проведенные исследования позволили выявить закономерность в распределении планктеров вниз по реке от плотины. В нижнем бьефе биомасса зоопланктона составляла мгм3 при содержании в его составе рачков около . Далее вниз по течению происходило постоянное снижение количества зоопланктона, и уже на расстоянии км от плотины этот показатель стабилизировался на уровне мгм , причем подобная картина распределения зоопланктона наблюдалась и на нижерасположенных створах. Состав зоопланктона не претерпевал почти никаких изменений на протяжении всего 0километрового участка исследований. Что касается фитопланктона, то величина его суточного фотосинтеза на расстоянии 0,5 км от плотины снизилась в раза по сравнению с данными интегральной пробы водохранилища. См. Самое низкое значение величины суточного фотосинтеза отмечалось на створе, расположенном в 5,5 км ниже плотины, 3,5 мгСм . На участке реки длиною 0 км наблюдалось постепенное увеличение первичной продукции фитопланктона, которая уже на створе в 0 км от плотины достигало уровня водохранилища. Наибольший процент убыли биомассы отмечался среди фракции микрозоопланктона науплиусы и коловратки. После прохождения турбин их биомасса снизилась на , а на створе в 0,5 км от плотины уменьшилась на , вследствие оседания на дно мертвых организмов. Воды УстьИлимского водохранилища богаты планктоном, что ранее отмечали многие исследователи , , , , поэтому наиболее вероятными причинами обедненности планктоном р. Ангары на участке ниже плотины, как и на других водных объектах, по мнению авторов 5, 8, , , , , , , , , 0, 0, 2, 8, 3 являются гибель и травмирование организмов под действием кавитационного разрыва и резкого перепада давления в камере рабочего колеса турбины. Подобные выводы о воздействии турбин ГЭС мы находим и в работах зарубежных авторов 8, 3, 1, 8. Первые публикации по данному вопросу относятся к м годам прошлого века. Наблюдая за формированием рыбных ресурсов в период наполнения Цимлянского водохранилища, Сыроватская Н. И. в своей публикации 7 отмечает, что в больших размерах наблюдается вынос рыбы из водохранилища течением через плотину. Автор объясняет это явление тем, что, перемещаясь по водохранилищу в целях питания, рыба подходит в район плотины и, попадая в струю, выносится течением в турбины электростанции и камеры шлюзов. Значительный процент рыбы при этом травмируется. Более полные исследования, касающиеся данной темы, проводились на Рыбинском водохранилище. Результаты этих экспериментов опубликованы в работе Володина В. М. , который считает, что благодаря небольшим размерам молодь рыб проходит через турбины ГЭС без повреждений, травмируются же в основном крупные рыбы лещ, суда к, щука. Особенно показательным в этом отношении является лещ. Из 6 крупных лещей размером 0 0 мм были травмированы 4, тогда как рыбы размером 0 0 мм, составившие более общего количества пойманных лещей, повреждений не имели. Наряду с крупной рыбой выносится много молоди. Анализ литературных данных показывает, что скорость течения является решающим фактором при попадании представителей ихтиофауны в водозабор ГЭС, причем величина так называемой критической скорости, при которой рыба оказывается неспособной сопротивляться течению, зависит от линейных размеров и освещенности в ночное время сопротивляемость течению ослабевает, а с увеличением размеров возрастает , , , , , 3, 7, 5. Вследствие вышеперечисленных причин, молодь чаще, чем взрослые особи, выносится через турбины в нижний бъеф. Кроме того, питаясь на ранних стадиях исключительно зоопланктоном 6 и находясь в толще воды, молодь попадает в зоны действия водозабора.