Обоснование параметров селективных водозаборных устройств ГЭС

• Автор: Ладенко, Светлана Юрьевна
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ.

ВВЕДЕНИЕ

1. КРАТКИЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАНЕЕ ПРЕДЛОЖЕННЫХ РЕШЕНИЙ

ПРОБЛЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОДОТОКА В НИЖНЕМ БЬЕФЕ ГЭС

1.1. Общие сведения.

1.2. Предложения по оценке эффективности регулирования термического режи

ма водотока компенсационными мероприятиями

1.3. Примеры водозаборных устройств и предложения, основанные на принципе

селективности .

1.4. Обобщения, выводы и постановка задачи исследований.

2. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОПЛОТНОСТНОЙ
СТРАТИФИКАЦИИ ВОДОХРАНИЛИЩ С СЕЗОННЫМ ЦИКЛОМ
2.1. Анализ сведений, содержащихся в публикациях
2.2. Натурные наблюдения на водохранилищах Ленинградской области
2.3. Исследования термического режима водохранилищ Сибири и Дальнего Вос
тока за многолетний период для определения глубины поверхностного слоя
2.4. Исследование изменений термического режима в нижних бьефах эксплуати
руемых ГЭС Сибири и Дальнего Востока
3. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА
СЕЛЕКТИВНОГО ВОДОЗАБОРА.
3.1. Определение положения границы раздела разноплотностных слоев при по
верхностном водозаборе
3.2. Определение степени устойчивости разноплотностных слоев при водозаборе
4. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СЕЛЕКТИВНОГО ОТБОРА ВОДЫ ИЗ
ТЕМПЕРАТУРНОСТРАТИФИЦИРОВАННОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ПО НАТУРНЫМ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ.
4.1. Исследования процесса селективного водозабора по натурным данным
4.2. Экспериментальные исследования процесса селективного отбора воды из температурностратифицированного водохранилища.
5. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСЕЧЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИ
ПРИЕМЛЕМОГО ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОДОТОКА В
НИЖНЕМ БЬЕФЕ ГИДРОУЗЛА
5.1. Методика расчета параметров селективных водозаборных устройств ГЭС.
5.2. Пример расчета по предлагаемой методике
5.3. Селективное водозаборное устройство
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Цель данной работы заключалась в поиске новых, более эффективных, решений экологически приемлемого регулирования термического режима водотоков в нижних бьефах ГЭС, намечаемых к строительству на реках Сибири и Дальнего Востока. В соответствии с этим были поставлены и решены следующие задачи. Проведение аналитического обзора зарубежного и отечественного опыта в области разработок средств по регулированию термического режима в нижнем бьефе ГЭС с целью определения наиболее перспективных решений. Выявление характера температурной стратификации, а также изменения ее во времени на основе систематического анализа и обобщения результатов натурных наблюдений за гидротермическим состоянием водохранилищ эксплуатируемых ГЭС на реках Сибири. Установление по данным натурных наблюдений оптимальной глубины поверхностного забора воды из водохранилищ, а также эффективного периода работы селективного водозаборного сооружения. Разработка рекомендаций по оптимальной глубине водозабора для водохранилищ ГЭС рек Сибири. Критический обзор известных по литературным источникам расчетных методик определения условий сохранения устойчивости (несмешиваемости) слоев с различной температурой и выбор критерия устойчивости слоев при водозаборе. Обоснование предлагаемого критерия устойчивости слоев по данным натурных наблюдений и экспериментальных исследований. Разработка расчетной методики определения параметров селективных водозаборных устройств ГЭС. Обзор рекомендуемых технических средств и расчетных методик определения гидравлических критериев для проектировании селективного водозаборного устройства. Анализ и обобщение материалов натурных наблюдений за гидротермическим состоянием водохранилищ высоко и средненапорных ГЭС. Натурные наблюдения за условиями формирования разноплотностных течений. Экспериментальные исследования на модели разноплотностных течений. Аналитический обзор существующих предложений по регулированию термического режима в нижнем бьефе ГЭС подтвердил, что в настоящее время наиболее перспективным решением для ГЭС мощностью свыше 0-0 МВт является конструкция берегового селективного водозабора, позволяющая за счет увеличения водоприточного фронта снизить удельный расход. Методика расчета параметров селективного водозаборного устройства ГЭС, разработанная в диссертации, подтверждена результатами экспериментальных исследований и расчетов, выполненных при анализе натурных данных. В обосновании конструкции деривационного селективного водозаборного сооружения берегового типа как наиболее перспективной для ГЭС мощностью от 0-0 МВт и выше, позволяющей за счет увеличения водопригочного фронта сооружения уменьшить удельные расходы воды, что дает возможность обеспечить устойчивость разделения слоев при селективном водозаборе и поддерживать термический режим нижнего бьефа близким к природному. В том случае, если установленная мощность средненапорной (Н< м) ГЭС не превышает 0-0 МВт, возможным и более приемлемым по технико-экономическим показателям может оказаться вариант селективного водозаборного устройства не деривационного, а пристанционного (прямоточного) типа. Таким образом, предлагаются две принципиально разных по компоновке схемы водозаборных устройств селективного типа: прямоточная и деривационная, каждую из которых следует выбирать в зависимости от гидрологических характеристик и топографии в створе гидроузла, мощности ГЭС, напора и других менее значимых параметров, какие обычно учитываются при ее проектировании и эксплуатации. В разработке методики расчета параметров селективных водозаборных устройств ГЭС и подтверждении ее натурными и экспериментальными данными. В результате анализа нас гупления периодов температурно-плотностной стратификации в водохранилищах на реках Сибири получены исходные данные для проектирования селективного водозаборного сооружения, а именно рекомендуемая глубина, при которой осуществляется забор воды из поверхностного слоя. В качестве показателя устойчивости селективного забора воды предлагается использовать плотностное число Фруда, критическое значение которого, подтвержденное результатами наших исследований, равно 0,.