В.И. Бабкин: О проектировании гидроузлов с учетом правила освоения реки с ее верховий

Все предыдущие годы проектирование гидроузлов и ГЭС велось на основе технико-экономических расчетов и сравнения вариантов. В результате нарушалось правило освоения реки с ее верховий, которое вытекает из многих требований СНиП, ГОСТ и СП.

Например, в СНиП 33.01-2003 п. 5.4.2 предписывается: “Расчетный расход воды, подлежащий пропуску в процессе эксплуатации через постоянные водопропускные сооружения гидроузла, следует определять исходя из расчетного максимального расхода, полученного в соответствии с 5.4.1 с учетом трансформации его создаваемыми для данного гидротехнического сооружения или действующими водохранилищами и изменения условий формирования стока, вызванного природными причинами и хозяйственной деятельностью в бассейне реки”.

Отсюда следует вывод, что при проектировании в каждом конкретном створе реки максимальные расчетные параметры площади водосбора, водохранилища (водохранилищ), водосброса, нижнего бьефа и расхода воды через турбины ГЭС, работа которых надежно гарантирована, обязаны  уравновешиваться.

На практике нарушение правила освоения реки с ее верховий вело к созданию сверхмощных водосбросов. Например, Куйбышевский гидроузел построен пропускной способностью 87800 м3/с, а сегодня вполне достаточна ее половина; ДнепроГЭС-2 построен на базе водосбросных пролетов водосброса ДнепроГЭСа, которые оказались излишними после освоения верховий Днепра. Иначе говоря, выбор варианта шел без учета будущих водохранилищ на реке и ее притоках, “выхватывалась” как казалась лучшая часть реки и рельефа. Теперь следует выполнить ревизию выполненного в прошлом и, по возможности, исправить ошибки проектирования.

Будущее гидростроительство должно начинаться только после проектирования всего каскада гидроузлов на реке и ее притоках, в основе которого должно быть равенство объема водохранилища для трансформации половодья и дождевого паводка расчетной обеспеченности объему холостых сбросов воды при этой обеспеченности притока воды. Параметры водохранилища при ГЭС должны определяться по оптимальным характеристикам турбин с учетом рельефа и минимального затопления земель. После определения гарантированного среднего расхода и объема воды через турбины ГЭС на первой стадии процесса регулирования, определяется объем холостых сбросов воды при расчетной обеспеченности расхода притока воды, затем принимается решение по выравниванию объемов с целью соблюдения расчетного сбросного расхода воды, допустимого по условиям нижнего бьефа.

Только при равенстве этих объемов одновременно решаются обе противоречивые задачи: обеспечение безопасности и эффективности использования водотока на выработку электроэнергии при любой обеспеченности расхода притока воды.

Приемлемая точность определения времени заполнения полезного объема водохранилища и времени холостых сбросов воды (времени удержания НПУ) при различной обеспеченности расхода притока воды достигается только при строжайшем соблюдении всех без исключения параметров уравновешенной системы.

Нельзя, например, начинать заполнение полезного объема водохранилища прежде, чем расход притока воды сравняется с расходом воды через турбины ГЭС, работа которых надежно гарантирована и учтена в расчете трансформации (точка 1 на рисунке1). Нельзя начинать холостые сбросы воды раньше, чем заполнится водохранилище до НПУ и трансформируется (снизится) расход притока воды (точка 3 на рисунке1). Если время заполнения на подходе к НПУ приближается ко времени, рассчитанному по максимальным расчетным величинам расхода и объема притока воды, то только тогда можно заблаговременно начать холостые сбросы воды и продолжать их с использованием всех имеющихся у гидроузла средств весь период заполнения и опорожнения резервного объема водохранилища до стабилизации НПУ. В этот период обязаны находиться в работе все турбины ГЭС, а схема выдачи мощности ГЭС не должна зависеть ни от ее потребления энергоемким производством, ни от необходимости вывода в ремонт или выхода из работы одной из отходящих от ГЭС линий электропередачи. Эта особенно важно соблюдать для Саяно-Шушенской ГЭС, вся установленная мощность которой обязана выдаваться в энергосистему Необходимо строить в Восточной Сибири тепловые электростанции и постепенно замещать нагрузки энергоемких производств, освобождая мощность ГЭС для государственного резерва. Это необходимо делать сейчас по многим объективным для нашей протяженной страны причинам, о которых речь пойдет ниже. Одна из них заключается в том, что на Земле нет другой такой страны, которая бы простиралась от западных до восточных границ на расстоянии 10000 км, основные запасы энергоресурсов и другие природные ресурсы которой располагались бы так далеко от освоенных территорий. Мощные ГЭС нуждаются в освоении ЛЭП 1150 кВ переменного тока, пропускная способность которых в свою очередь повышается за счет особых свойств гидрогенераторов этих ГЭС.

Выдача мощности ГЭС в большой степени зависит от подготовленности нижнего бьефа к пропуску резко изменяющегося расхода воды через турбины при всех изменениях нагрузки в зимнее время и ранней весной. В суровых климатических условиях нельзя оставлять разрывов в каскаде (участки свободной реки с ледовым покрытием). Задержание льда в водохранилище до потери им прочности по опыту строительства Красноярского гидроузла следует признать лучшим способом решения проблем, связанных с образованием заторов и зажоров.

При необходимости получения наибольшего напора воды рекомендуется отсекать подпорным сооружением хвостовую часть водохранилища на равнине для поддержания уровня водоема постоянно высоким, а недостаток объема для трансформации строить выше сразу за этим объемом и (или) на боковом притоке воды в основное водохранилище.

Именно такие ошибки были допущены на Енисее.

Расчеты (приведены ниже) показывают, что можно заранее, еще до начала проектирования гидроузлов определить все оптимальные значения параметров регулирования и в том числе:

  • объем водохранилища (водохранилищ) для трансформации расчетного максимального расхода притока воды, который должен быть равен объему холостых сбросов воды (Vтр = Vx);
  • максимальный сбросной расход воды в нижний бьеф (QНБ = Qсбр = Qи + Qx);
  • максимальный расход воды через турбины ГЭС (Qи) и параметры схемы выдачи  мощности, которые должны соответствовать установленной мощности ГЭС;
  • максимальный расход воды через водосбросные сооружения (Qx), пропускная способность которых должна быть выше на значение расхода воды через турбины ГЭС, учтенного расчетом безопасности.

Это позволяет вести строительно-монтажные работы параллельно и задолго до начала проектирования гидроузлов на конкретной реке. Проектирование необходимо вести обратным ходом, определяя максимальный сбросной расход воды по факту застройки нижнего бьефа.

Схема расчета Д. И. Кочерина позволяет выполнить анализ нынешнего положения построенных гидроузлов, в частности гидроузлов на Енисее, и дать предложение по исправлению ошибок.

Прежде всего, необходимо запретить перерасчеты трансформации половодий, предусматривающие снижение параметров за счет заблаговременного (преждевременного) начала холостых сбросов воды до окончания процесса трансформации. Они ведут к снижению собственной безопасности гидроузла, к снижению безопасности нижнего бьефа, к снижению эффективности использования водотока на выработку электроэнергии, на выдачу пиковой мощности и к снижению использования созданного потенциала гидроузла и ГЭС.

При таких перерасчетах вторая задача – пропуск неожиданного дождевого паводка – становиться неразрешимой.

Для построенных гидроузлов, когда Vтр > Vx (Красноярский гидроузел) предлагается строить водохранилище-регулятор в верховье или на боковом притоке воды в водохранилище объемом Vтр - Vx, этот объем заполнять после заполнения основного объема. Только так можно повысить уровень мертвого объема водохранилища (УМО) на объем Vтр — Vx.

Если Vx > Vтр (Саяно-Шушенский гидроузел), то также предлагается строить объем Vх — Vтр, но этот объем необходимо будет заполнять в первую очередь и режим его опорожнения должен быть аналогичен опорожнению резервного объема. Ниже вновь построенного объема можно строить контррегулирующий гидроузел типа Майнского, то есть с большим расходом воды через турбины ГЭС.

Еще записи на эту же тему:

Метки:


Страницы: 1 2

2 коммент. к “В.И. Бабкин: О проектировании гидроузлов с учетом правила освоения реки с ее верховий”

  • Арнольд Шлямбуров | 3 Апрель, 2011, 10:15

    Полезная статья — кратко, чётко, понятно..Остаётся добавить, что уже более десяти лет (!!!) известна «Формула инженера А.А. Седых», позволяющая определять время опорожнения водохранилища, — оперативно и предельно точно, — минуя так называемый «метод суммирования»…Рекомендуем ознакомиться..

  • Арнольд Шлямбуров | 5 Май, 2011, 16:16

    Вывод «Формулы инж.Седых» см. «Решение задачи Киселёва по отысканию первообразной от функции f(Н)…»

Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2017 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.