Проектирование Усть-Жунской ГЭС на реке Щугор. Укрепление потенциально-неустойчивых массивов горных склонов в местах примыкания плотины
|
Сокращенный паспорт ГЭС 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Общие сведения 10
2 Водно-энергетические расчеты 11
2.1 Исходные данные 11
2.2 Гидрологические расчеты. Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при заданной обеспеченности стока 15
2.2.1 Выбор расчётного средневодного года (P = 50%) 18
2.2.2 Выбор расчётного маловодного года (P = 90%) 19
2.3 Обработка данных по энергосистеме 20
2.4 Определение места существующих ГЭС в суточном графике нагрузки энергосистемы 23
2.4.1 Построение годовых графиков нагрузки энергосистемы 23
2.4.2 Построение годовых графиков нагрузки энергосистемы существующими электростанциями 25
2.5 Водно-энергетический расчет 26
2.5.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственной системы 26
2.5.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 29
2.5.3 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в средневодном году 33
2.6 Баланс мощностей энергосистемы 38
2.6.1 Определение установленной мощности проектируемой станции 38
2.6.2 Определение рабочих мощностей и резервов существующих ГЭС и тепловых станций 39
2.6.3 Капитальные ремонты оборудования 39
2.7 Выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования .. 42
2.7.1 Построение режимного поля 42
3 Основное и вспомогательное оборудование 45
3.1 Выбор возможных типов гидротурбин 45
3.2 Определение параметров турбин 45
3.3 Проверка работы гидротурбины при ограничении по минимальному расходу 50
3.4 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для обеспечения ее безкавитационной работы 50
3.5 Выбор гидрогенератора 52
3.6 Выбор МНУ 54
4 Проектирование гидротехнических сооружений в составе гидроузла 56
4.1 Определение класса сооружения 56
4.2 Гидравлические расчеты 56
4.3 Определение ширины водосливного фронта, числа и размеров водосливных отверстий 57
4.4 Определение отметки гребня водослива 59
4.5 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном случае 61
4.6 Построение практического профиля водослива 62
4.7 Определение типа сопряжения бьефов 63
4.8 Расчет дальности отлета струи и глубины размыва 64
4.9 Пропуск расходов через донные отверстия и глубинные водосбросы .... 66
4.10 Определение отметки гребня плотины 67
4.10.1 Расчет отметки гребня плотины при основном и особом сочетаниинагрузок 67
4.10.2 Расчет отметки гребня бетонной плотины 71
4.10.3 Расчет отметки гребня быка 71
4.11 Конструирование плотины 71
4.11.1 Определение ширины подошвы плотины 71
4.11.2 Элементы подземного контура плотины 72
4.11.3 Дренаж 72
4.11.4 Разрезка плотины на секции 73
4.11.5 Разрезка плотины на столбы 73
4.11.6 Конструктивные элементы нижнего бьефа 74
4.11.7 Гаситель энергии воды 74
4.12 Статистические расчеты водосливной плотины. Основные нагрузки, действующие на водосливную плотину 74
4.12.1 Вес водосливной плотины 74
4.12.2 Вес быка 75
4.12.3 Вес затвора водосливной плотины 75
4.12.4 Фильтрационное давление на подошву плотины, фильтрационный расчёт подземного контура 76
4.12.5 Взвешивающее давление на подошву плотины 76
4.12.6 Гидростатическое давление воды со стороны ВБ 77
4.12.7 Гидростатическое давление со стороны НБ 77
4.12.8 Давление наносов 77
4.12.9 Волновое давление 78
4.13 Сбор нагрузок 78
4.14 Расчет прочности плотины 79
4.14.1 Расчет напряжений в контактном сечении водосливном плотины... 79
4.14.2 Оценка прочности плотины 81
4.15 Расчет устойчивости плотины 82
4.16 Расчет высоты перемычек 1-й очереди 82
5 Технология гидротехнического строительства 84
5.1 Этапы возведения сооружений и схема пропуска строительных расходов на различных этапах 84
5.2 I этап— возведение сооружений, необходимых для перекрытия русла .. 84
5.2.1 Расчет пропуска строительных расходов через стесненное русло .. 85
5.2.2 Определение тип и конструкции перемычек 86
5.2.3 Осушение котлована 1-й очереди 88
5.2.4 Земельно-скальные работы 88
5.2.5 Определение объемов земельно-скальных работ для врезки в берега глухих секции плотины 89
5.2.6 Буровзрывные работы 91
5.3 Бетонные работы 92
5.3.1 Водосливная плотина до отм. 319,5 м I этапа 92
5.3.2 Бетонные работы разделительной стенки 93
5.3.3 Здание ГЭС 93
5.3.4 Водосливная плотина верхняя часть и правобережная глухая частьплотины 93
5.3.5 Нижняя часть станционной плотины 93
5.3.6 Верхняя часть станционной плотины и левобережной глухой частиплотины 93
5.4 Арматурные работы 94
5.5 Опалубочные работы 94
5.6 Подбор вида опалубки 95
5.7 Приготовление бетонной смеси, подача бетонной смеси в блок 95
5.8 Подготовка блоков к бетонированию, уход за бетоном 97
5.9 Расчет пропуска расчетного строительного расхода II очереди через донные отверстия 98
5.9.1 Определение минимально допустимого количества донных отверстий из условия неразмываемости русла реки 98
5.9.2 Определение количества отверстий строительного периода для пропуска максимального строительного расхода QcTp 99
5.9.3 Определение отметок гребня перемычек II очереди 100
5.10 Второй этап - перекрытие русла 100
5.11 Третий этап наращивание сооружений до отметок, необходимых для начала наполнения водохранилища 102
5.12 Четвертый этап - наполнение водохранилища до отметок пуска первых агрегатов 102
5.13 Пятый этап - наращивание сооружений и наполнение водохранилища до проектных отметок с последовательным поочередным пуском всех агрегатов 103
5.14 Определение объемов работ 103
6 Мероприятия по охране труда, пожарной безопасности и охране окружающей среды 106
6.1 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период строительства 106
6.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 107
6.3 Отходы, образующиеся при строительстве 109
6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период эксплуатации 110
6.5 Техника безопасности 111
6.6 Противопожарная безопасность 113
7 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации115
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 115
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 115
7.3 Налоговые расходы 118
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности ... 119
7.5 Оценка инвестиционного проекта 120
7.6 Коммерческая эффективность 120
8 Укрепление потенциально-неустойчивых массивов горных склонов в местах примыкания плотины 122
8.1 Общие сведения о местах примыкания 122
8.2 Проблемы в местах примыкания 123
8.3 Способ укрепления потенциально-неустойчивых массивов 125
8.4 Технология установки преднапряженных анкеров 127
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 133
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические расчеты 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Основное и вспомогательное оборудование 137
ПРИЛОЖЕНИЕ В Гидротехнических сооружений в составе гидроузла 140
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Общие сведения 10
2 Водно-энергетические расчеты 11
2.1 Исходные данные 11
2.2 Гидрологические расчеты. Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при заданной обеспеченности стока 15
2.2.1 Выбор расчётного средневодного года (P = 50%) 18
2.2.2 Выбор расчётного маловодного года (P = 90%) 19
2.3 Обработка данных по энергосистеме 20
2.4 Определение места существующих ГЭС в суточном графике нагрузки энергосистемы 23
2.4.1 Построение годовых графиков нагрузки энергосистемы 23
2.4.2 Построение годовых графиков нагрузки энергосистемы существующими электростанциями 25
2.5 Водно-энергетический расчет 26
2.5.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственной системы 26
2.5.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 29
2.5.3 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в средневодном году 33
2.6 Баланс мощностей энергосистемы 38
2.6.1 Определение установленной мощности проектируемой станции 38
2.6.2 Определение рабочих мощностей и резервов существующих ГЭС и тепловых станций 39
2.6.3 Капитальные ремонты оборудования 39
2.7 Выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования .. 42
2.7.1 Построение режимного поля 42
3 Основное и вспомогательное оборудование 45
3.1 Выбор возможных типов гидротурбин 45
3.2 Определение параметров турбин 45
3.3 Проверка работы гидротурбины при ограничении по минимальному расходу 50
3.4 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для обеспечения ее безкавитационной работы 50
3.5 Выбор гидрогенератора 52
3.6 Выбор МНУ 54
4 Проектирование гидротехнических сооружений в составе гидроузла 56
4.1 Определение класса сооружения 56
4.2 Гидравлические расчеты 56
4.3 Определение ширины водосливного фронта, числа и размеров водосливных отверстий 57
4.4 Определение отметки гребня водослива 59
4.5 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном случае 61
4.6 Построение практического профиля водослива 62
4.7 Определение типа сопряжения бьефов 63
4.8 Расчет дальности отлета струи и глубины размыва 64
4.9 Пропуск расходов через донные отверстия и глубинные водосбросы .... 66
4.10 Определение отметки гребня плотины 67
4.10.1 Расчет отметки гребня плотины при основном и особом сочетаниинагрузок 67
4.10.2 Расчет отметки гребня бетонной плотины 71
4.10.3 Расчет отметки гребня быка 71
4.11 Конструирование плотины 71
4.11.1 Определение ширины подошвы плотины 71
4.11.2 Элементы подземного контура плотины 72
4.11.3 Дренаж 72
4.11.4 Разрезка плотины на секции 73
4.11.5 Разрезка плотины на столбы 73
4.11.6 Конструктивные элементы нижнего бьефа 74
4.11.7 Гаситель энергии воды 74
4.12 Статистические расчеты водосливной плотины. Основные нагрузки, действующие на водосливную плотину 74
4.12.1 Вес водосливной плотины 74
4.12.2 Вес быка 75
4.12.3 Вес затвора водосливной плотины 75
4.12.4 Фильтрационное давление на подошву плотины, фильтрационный расчёт подземного контура 76
4.12.5 Взвешивающее давление на подошву плотины 76
4.12.6 Гидростатическое давление воды со стороны ВБ 77
4.12.7 Гидростатическое давление со стороны НБ 77
4.12.8 Давление наносов 77
4.12.9 Волновое давление 78
4.13 Сбор нагрузок 78
4.14 Расчет прочности плотины 79
4.14.1 Расчет напряжений в контактном сечении водосливном плотины... 79
4.14.2 Оценка прочности плотины 81
4.15 Расчет устойчивости плотины 82
4.16 Расчет высоты перемычек 1-й очереди 82
5 Технология гидротехнического строительства 84
5.1 Этапы возведения сооружений и схема пропуска строительных расходов на различных этапах 84
5.2 I этап— возведение сооружений, необходимых для перекрытия русла .. 84
5.2.1 Расчет пропуска строительных расходов через стесненное русло .. 85
5.2.2 Определение тип и конструкции перемычек 86
5.2.3 Осушение котлована 1-й очереди 88
5.2.4 Земельно-скальные работы 88
5.2.5 Определение объемов земельно-скальных работ для врезки в берега глухих секции плотины 89
5.2.6 Буровзрывные работы 91
5.3 Бетонные работы 92
5.3.1 Водосливная плотина до отм. 319,5 м I этапа 92
5.3.2 Бетонные работы разделительной стенки 93
5.3.3 Здание ГЭС 93
5.3.4 Водосливная плотина верхняя часть и правобережная глухая частьплотины 93
5.3.5 Нижняя часть станционной плотины 93
5.3.6 Верхняя часть станционной плотины и левобережной глухой частиплотины 93
5.4 Арматурные работы 94
5.5 Опалубочные работы 94
5.6 Подбор вида опалубки 95
5.7 Приготовление бетонной смеси, подача бетонной смеси в блок 95
5.8 Подготовка блоков к бетонированию, уход за бетоном 97
5.9 Расчет пропуска расчетного строительного расхода II очереди через донные отверстия 98
5.9.1 Определение минимально допустимого количества донных отверстий из условия неразмываемости русла реки 98
5.9.2 Определение количества отверстий строительного периода для пропуска максимального строительного расхода QcTp 99
5.9.3 Определение отметок гребня перемычек II очереди 100
5.10 Второй этап - перекрытие русла 100
5.11 Третий этап наращивание сооружений до отметок, необходимых для начала наполнения водохранилища 102
5.12 Четвертый этап - наполнение водохранилища до отметок пуска первых агрегатов 102
5.13 Пятый этап - наращивание сооружений и наполнение водохранилища до проектных отметок с последовательным поочередным пуском всех агрегатов 103
5.14 Определение объемов работ 103
6 Мероприятия по охране труда, пожарной безопасности и охране окружающей среды 106
6.1 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период строительства 106
6.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 107
6.3 Отходы, образующиеся при строительстве 109
6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период эксплуатации 110
6.5 Техника безопасности 111
6.6 Противопожарная безопасность 113
7 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации115
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 115
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 115
7.3 Налоговые расходы 118
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности ... 119
7.5 Оценка инвестиционного проекта 120
7.6 Коммерческая эффективность 120
8 Укрепление потенциально-неустойчивых массивов горных склонов в местах примыкания плотины 122
8.1 Общие сведения о местах примыкания 122
8.2 Проблемы в местах примыкания 123
8.3 Способ укрепления потенциально-неустойчивых массивов 125
8.4 Технология установки преднапряженных анкеров 127
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 133
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические расчеты 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Основное и вспомогательное оборудование 137
ПРИЛОЖЕНИЕ В Гидротехнических сооружений в составе гидроузла 140
Река Щугор - горная река в Республике Коми, правый приток реки Печоры, берет начало на западном склоне Северного Урала. Территория Республики Коми расположена на северо-востоке Восточно-Европейской платформы, сложенной осадочными породами, здесь выделяются крупные тектонические структуры: складчатые сооружения - Тиманская гряда и Уральские горы.
Согласно прогнозу долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации, на период до 2036 года, основными направлениями в сфере развития промышленности Республики Коми являются: устойчивый рост промышленного производства и повышение его социально-экономической эффективности в добывающем секторе, наибольшую долю в котором занимают производство нефти и газа и добыча угля. Основными направлениями деятельности являются:
- освоение нового Верхнесыръягинского угольного месторождения участка "Промежуточный" и строительство разреза производственной мощностью по добыче 300 тыс. тонн угля в год, на энергетические цели марки Т;
- созданием новых мощностей лесопильных производств, переработка низкосортной древесины; повышение использования отходов лесопиления в биоэнергетике, развитие производства топливных гранул и брикетов;
- увеличение производство бумаги и бумажных изделий;
- объемы производство нефтепродуктов останутся на оптимальном уровне, позволяющим обеспечить потребности региона и реализовать продукцию на территории Республики Коми и в близлежащих регионах Северо-Западного федерального округа, объем переработки в 2,0 млн. тонн нефти в год.
Для обеспечения успешной реализации потенциала развития Северо-Западного федерального округа, а также энергетической безопасности России в целом, создания стратегического резерва мощностей, дальнейшего развития энергосистемы и создания в перспективе международной энергетической инфраструктуры необходимо строительство гидроэлектростанций.
Целью данной бакалаврской работы является проработка основных этапов проектирования Усть-Жунской ГЭС на реке Щугор, поиск оптимальных проектных решений.
Согласно прогнозу долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации, на период до 2036 года, основными направлениями в сфере развития промышленности Республики Коми являются: устойчивый рост промышленного производства и повышение его социально-экономической эффективности в добывающем секторе, наибольшую долю в котором занимают производство нефти и газа и добыча угля. Основными направлениями деятельности являются:
- освоение нового Верхнесыръягинского угольного месторождения участка "Промежуточный" и строительство разреза производственной мощностью по добыче 300 тыс. тонн угля в год, на энергетические цели марки Т;
- созданием новых мощностей лесопильных производств, переработка низкосортной древесины; повышение использования отходов лесопиления в биоэнергетике, развитие производства топливных гранул и брикетов;
- увеличение производство бумаги и бумажных изделий;
- объемы производство нефтепродуктов останутся на оптимальном уровне, позволяющим обеспечить потребности региона и реализовать продукцию на территории Республики Коми и в близлежащих регионах Северо-Западного федерального округа, объем переработки в 2,0 млн. тонн нефти в год.
Для обеспечения успешной реализации потенциала развития Северо-Западного федерального округа, а также энергетической безопасности России в целом, создания стратегического резерва мощностей, дальнейшего развития энергосистемы и создания в перспективе международной энергетической инфраструктуры необходимо строительство гидроэлектростанций.
Целью данной бакалаврской работы является проработка основных этапов проектирования Усть-Жунской ГЭС на реке Щугор, поиск оптимальных проектных решений.
