ПРОЕКТИРОВАНИЕ САБАНКУЛЬЛЬСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ЮРЮЗАНЬ. ПОДВОДНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И ПРИМЫКАЮЩИХ К НИМ УЧАСТКОВ НЕУКРЕПЛЕННОГО РУСЛА
|
СОКРАЩЁННЫЙ ПАСПОРТ САБАНКУЛЬСКОГО ГИДРОУЗЛА 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общая часть 9
1.1 Климат 9
1.2 Гидрологические данные 9
1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.4 Особенности энергосистемы 12
2 Водно-энергетические расчеты 13
2.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока 13
2.1.1 Гидрологический ряд расходов реки Юрюзань. Построение
эмпирических кривых 13
2.1.2 Выбор расчётного средневодного года (P=50%) 14
2.1.3 Выбор расчётного маловодного года (P=90%) 15
2.2 Обработка данных по энергосистеме 16
2.2.1 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 16
2.2.2 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 18
2.3 Расчёт конкурирующих режимов работы ГЭС по бытовому стоку и по
требованиям ВХК 20
2.4 Годичное регулирование стока 23
2.5 Водно-энергетический расчёт в маловодном году 25
2.6 Выбор рабочих мощностей и построение интегральных кривых нагрузок26
2.7 Расчет резервов и планирование капитальных ремонтов оборудования ... 28
2.8 Баланс мощностей 30
2.9 Водно -энергетический расчет режима работы ГЭС в средневодном
году 32
2.10 Выбор энергетического оборудования. Режимное поле 32
3 Основное и вспомогательное оборудование 35
3.1 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 35
3.1.1 Выбор системы и типа гидротурбины 35
3.1.2 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 35
3.2 Выбор типа серийного генератора 39
3.3 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 40
3.5 Расчёт деталей и узлов гидротурбины 45
3.5.1 Расчёт вала на прочность 45
3.5.2 Расчёт подшипника 46
3.6 Выбор типа маслонапорной установки 47
3.7 Выбор электрогидравлического регулятора 47
4 Компоновка и состав сооружений гидроузла 49
4.1 Определение класса сооружения 49
4.2 Проектирование сооружений напорного фронта. Определение отметки
гребня плотины 49
4.2.1 Грунтовая плотина 49
4.3 Гидравлические расчёты 52
4.3.1 Определение ширины водосливного фронта 52
4.3.2 Определение отметки гребня водослива 53
4.3.3 Построение оголовка водослива по Кригер-Офицерову 55
4.3.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 56
4.3.5 Расчет водобойной стенки 57
4.3.6 Пропуск расходов через глубинные водосбросы 61
4.4 Конструирование плотины 62
4.4.1 Определение ширины подошвы плотин 62
4.4.2 Разрезка бетонных плотин швами 63
4.4.3 Быки 64
4.4.4 Устои 64
4.4.5 Галереи в теле плотины 65
4.4.6 Ширина плотины по гребню 65
4.4.7 Дренаж тела бетонной плотины 65
4.5 Основные элементы плотины. Конструирование отдельных элементов
подземного контура плотины 66
4.5.1 Цементационная завеса 66
4.5.2 Дренажные устройства 66
4.6 Конструктивные элементы нижнего бьефа 67
4.6.1 Водобой 67
4.6.2 Рисберма 67
4.7 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины. Определение
нагрузок на плотину, для основного и поверочного расчетного случая 67
4.7.1 Вес сооружения 68
4.7.2 Сила гидростатического давления воды 68
4.7.3 Равнодействующая взвешивающего давления 69
4.7.4 Сила фильтрационного давления 70
4.7.5 Давление грунта 70
4.7.6 Волновое воздействие 71
4.8 Оценка прочности плотины для основного расчетного случая 71
4.8.1 Определение напряжений 71
4.8.2 Критерии прочности плотины 73
4.8.3 Расчет устойчивости плотины 74
4.9 Оценка прочности плотины для поверочного расчетного случая 75
4.9.1 Определение напряжений 75
4.9.2 Критерии прочности плотины 77
4.9.3 Расчет устойчивости плотины 78
4.10 Грунтовая плотина 79
4.10.1 Плотина с ядром на непроницаемом основании 79
4.10.2 Расчет устойчивости низового откоса 82
5 Организация и производство гидротехнических работ 86
5.1 Определение максимального строительного расхода 86
5.2 Гидравлический расчет пропуска строительных расходов через туннель 87
5.2.1 Определяем отметки гребня перемычек 88
5.3 Строительство туннеля 88
5.3.1 Проходка туннеля 88
5.3.2 Перемычки туннеля и перемычки русла 90
5.4 Возведение грунтовой плотины 91
5.5 Водоотлив 91
5.6 Буровзрывные работы 92
5.7 Земляные работы 93
5.8 Расчет производительности экскаватора одноковшового 94
5.9 Определение необходимого количества транспорта 95
5.10 Приготовление бетонной смеси 95
5.11 Опалубочные и арматурные работы 96
5.12 Схема расстановки кранов и укладка бетона 97
5.13 Этапы основного периода строительства 99
5.14 Ведомость объемов работ по этапам строительства 100
6 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды 100
6.1 Общие сведения о районе строительства 102
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства и эксплуатации 102
6.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 103
6.4 Отходы, образующиеся при строительстве 103
7 Пожарная безопасность. Охрана труда 105
7.1 Общие требования 105
7.2 Действия персонала при возникновении пожара 105
7.3 Охрана труда 106
8 Технико-экономические показатели 107
8.1 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период
эксплуатации 107
8.1.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 107
8.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 108
8.1.3 Налоговые расходы 111
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 111
8.3 Оценка инвестиционного проекта 113
8.3.1 Методология, исходные данные 113
8.3.2 Коммерческая эффективность 113
8.3.3 Бюджетная эффективность 114
8.4 Анализ чувствительности 114
9 Подводно-техническое обследование состояния гидротехнических
сооружений и примыкающих к ним участков неукрепленного русла 117
9.1 Общие сведения 117
9.2 Проведение ПТО и оборудование 118
9.3 Периодичность 123
9.4 Организация подводно-технического обследования и анализ данных .... 125
9.5 Организации выполняющие ПТО в России 127
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические расчеты 133
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Водно-энергетические расчеты 134
ПРИЛОЖЕНИЕ В Основное и вспомогательное оборудование 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Основное и вспомогательное оборудование 136
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Основное и вспомогательное оборудование 137
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Основное и вспомогательное оборудование 138
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Основное и вспомогательное оборудование 139
ПРИЛОЖЕНИЕ И Основное и вспомогательное оборудование 140
ПРИЛОЖЕНИЕ К Основное и вспомогательное оборудование 141
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Основное и вспомогательное оборудование 142
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общая часть 9
1.1 Климат 9
1.2 Гидрологические данные 9
1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.4 Особенности энергосистемы 12
2 Водно-энергетические расчеты 13
2.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока 13
2.1.1 Гидрологический ряд расходов реки Юрюзань. Построение
эмпирических кривых 13
2.1.2 Выбор расчётного средневодного года (P=50%) 14
2.1.3 Выбор расчётного маловодного года (P=90%) 15
2.2 Обработка данных по энергосистеме 16
2.2.1 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 16
2.2.2 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 18
2.3 Расчёт конкурирующих режимов работы ГЭС по бытовому стоку и по
требованиям ВХК 20
2.4 Годичное регулирование стока 23
2.5 Водно-энергетический расчёт в маловодном году 25
2.6 Выбор рабочих мощностей и построение интегральных кривых нагрузок26
2.7 Расчет резервов и планирование капитальных ремонтов оборудования ... 28
2.8 Баланс мощностей 30
2.9 Водно -энергетический расчет режима работы ГЭС в средневодном
году 32
2.10 Выбор энергетического оборудования. Режимное поле 32
3 Основное и вспомогательное оборудование 35
3.1 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 35
3.1.1 Выбор системы и типа гидротурбины 35
3.1.2 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 35
3.2 Выбор типа серийного генератора 39
3.3 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 40
3.5 Расчёт деталей и узлов гидротурбины 45
3.5.1 Расчёт вала на прочность 45
3.5.2 Расчёт подшипника 46
3.6 Выбор типа маслонапорной установки 47
3.7 Выбор электрогидравлического регулятора 47
4 Компоновка и состав сооружений гидроузла 49
4.1 Определение класса сооружения 49
4.2 Проектирование сооружений напорного фронта. Определение отметки
гребня плотины 49
4.2.1 Грунтовая плотина 49
4.3 Гидравлические расчёты 52
4.3.1 Определение ширины водосливного фронта 52
4.3.2 Определение отметки гребня водослива 53
4.3.3 Построение оголовка водослива по Кригер-Офицерову 55
4.3.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 56
4.3.5 Расчет водобойной стенки 57
4.3.6 Пропуск расходов через глубинные водосбросы 61
4.4 Конструирование плотины 62
4.4.1 Определение ширины подошвы плотин 62
4.4.2 Разрезка бетонных плотин швами 63
4.4.3 Быки 64
4.4.4 Устои 64
4.4.5 Галереи в теле плотины 65
4.4.6 Ширина плотины по гребню 65
4.4.7 Дренаж тела бетонной плотины 65
4.5 Основные элементы плотины. Конструирование отдельных элементов
подземного контура плотины 66
4.5.1 Цементационная завеса 66
4.5.2 Дренажные устройства 66
4.6 Конструктивные элементы нижнего бьефа 67
4.6.1 Водобой 67
4.6.2 Рисберма 67
4.7 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины. Определение
нагрузок на плотину, для основного и поверочного расчетного случая 67
4.7.1 Вес сооружения 68
4.7.2 Сила гидростатического давления воды 68
4.7.3 Равнодействующая взвешивающего давления 69
4.7.4 Сила фильтрационного давления 70
4.7.5 Давление грунта 70
4.7.6 Волновое воздействие 71
4.8 Оценка прочности плотины для основного расчетного случая 71
4.8.1 Определение напряжений 71
4.8.2 Критерии прочности плотины 73
4.8.3 Расчет устойчивости плотины 74
4.9 Оценка прочности плотины для поверочного расчетного случая 75
4.9.1 Определение напряжений 75
4.9.2 Критерии прочности плотины 77
4.9.3 Расчет устойчивости плотины 78
4.10 Грунтовая плотина 79
4.10.1 Плотина с ядром на непроницаемом основании 79
4.10.2 Расчет устойчивости низового откоса 82
5 Организация и производство гидротехнических работ 86
5.1 Определение максимального строительного расхода 86
5.2 Гидравлический расчет пропуска строительных расходов через туннель 87
5.2.1 Определяем отметки гребня перемычек 88
5.3 Строительство туннеля 88
5.3.1 Проходка туннеля 88
5.3.2 Перемычки туннеля и перемычки русла 90
5.4 Возведение грунтовой плотины 91
5.5 Водоотлив 91
5.6 Буровзрывные работы 92
5.7 Земляные работы 93
5.8 Расчет производительности экскаватора одноковшового 94
5.9 Определение необходимого количества транспорта 95
5.10 Приготовление бетонной смеси 95
5.11 Опалубочные и арматурные работы 96
5.12 Схема расстановки кранов и укладка бетона 97
5.13 Этапы основного периода строительства 99
5.14 Ведомость объемов работ по этапам строительства 100
6 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды 100
6.1 Общие сведения о районе строительства 102
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства и эксплуатации 102
6.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 103
6.4 Отходы, образующиеся при строительстве 103
7 Пожарная безопасность. Охрана труда 105
7.1 Общие требования 105
7.2 Действия персонала при возникновении пожара 105
7.3 Охрана труда 106
8 Технико-экономические показатели 107
8.1 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период
эксплуатации 107
8.1.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 107
8.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 108
8.1.3 Налоговые расходы 111
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 111
8.3 Оценка инвестиционного проекта 113
8.3.1 Методология, исходные данные 113
8.3.2 Коммерческая эффективность 113
8.3.3 Бюджетная эффективность 114
8.4 Анализ чувствительности 114
9 Подводно-техническое обследование состояния гидротехнических
сооружений и примыкающих к ним участков неукрепленного русла 117
9.1 Общие сведения 117
9.2 Проведение ПТО и оборудование 118
9.3 Периодичность 123
9.4 Организация подводно-технического обследования и анализ данных .... 125
9.5 Организации выполняющие ПТО в России 127
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические расчеты 133
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Водно-энергетические расчеты 134
ПРИЛОЖЕНИЕ В Основное и вспомогательное оборудование 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Основное и вспомогательное оборудование 136
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Основное и вспомогательное оборудование 137
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Основное и вспомогательное оборудование 138
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Основное и вспомогательное оборудование 139
ПРИЛОЖЕНИЕ И Основное и вспомогательное оборудование 140
ПРИЛОЖЕНИЕ К Основное и вспомогательное оборудование 141
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Основное и вспомогательное оборудование 142
Гидроэлектростанции - это сложный природно-технический комплекс. Их проектирование, строительство и эксплуатация требуют широких знаний в общетехнических и специальных отраслях. К тому же каждая электростанция является уникальным объектом, включающим в себя особенности места своего строительства, что создает в месте створа гидроузла взаимно зависимую систему, которая поддерживается за счет правильной работы гидросооружения.
Гидроресурсы являются возобновляемым и наиболее экологичным источником энергии, использование которого позволяет снижать выбросы в атмосферу тепловых электростанций и сохранять запасы углеводородного топлива.
Кроме с производства электроэнергии - гидроэнергетика решает дополнительно ряд важнейших д задач, в которые входит создание систем питьевого и промышленного водоснабжения, развитие судоходства, создание ирригационных систем в интересах сельского хозяйства, рыборазведение, регулирование стока рек, позволяющее осуществлять борьбу с паводками и наводнениями, обеспечивая безопасность населения.
Гидроэнергетика является инфраструктурой для деятельности и развития целого ряда важнейших отраслей экономики и страны в целом. Каждая гидроэлектростанция, введенная в эксплуатацию, дает толчок к развитию экономики региона своего расположения, что в свою очередь оказывает влияние и на соседние регионы.
Гидроресурсы являются возобновляемым и наиболее экологичным источником энергии, использование которого позволяет снижать выбросы в атмосферу тепловых электростанций и сохранять запасы углеводородного топлива.
Кроме с производства электроэнергии - гидроэнергетика решает дополнительно ряд важнейших д задач, в которые входит создание систем питьевого и промышленного водоснабжения, развитие судоходства, создание ирригационных систем в интересах сельского хозяйства, рыборазведение, регулирование стока рек, позволяющее осуществлять борьбу с паводками и наводнениями, обеспечивая безопасность населения.
Гидроэнергетика является инфраструктурой для деятельности и развития целого ряда важнейших отраслей экономики и страны в целом. Каждая гидроэлектростанция, введенная в эксплуатацию, дает толчок к развитию экономики региона своего расположения, что в свою очередь оказывает влияние и на соседние регионы.
В работе представлен расчет параметров Сабанкульского гидроузла на реке Юрюзань состоящей из грунтовой и бетонной плотин высотой 48 м, длинна створа составляет 1,24 км. Сооружение принадлежит ко II классу.
Были определены основные гидрологические данные, включающие в себя расход обеспеченностью 0,1% - Q 0,i%=1374,5 м3/с и средний многолетний расход Рср.мнгл=75,8 м3/с. Построена кривая зависимости расходов воды от уровней.
Далее с помощью водно-энергетических расчетов рассчитаны кривые обеспеченности расходов, определен режим сработки наполнения водохранилища, построены интегральные графики нагрузки. Получены значения установленной мощности и средней многолетней выработки NycT= 45 МВт и Эсрмног = 181 млн. кВт • ч.
Исходя из ранних расчетов выбрано основное энергетическое оборудование, а именно гидротурбина ПЛ40а-В-335 и гидрогенератор ВГС 525/125-28. Подобрана часть вспомогательного оборудования.
Определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения (считая от правого берега):
- Глухая земляная правобережная плотина длинной 173 м;
- Водосливная плотина длинной 80 м;
- Станционная бетонная плотина длинной 40 м;
- Глухая бетонная плотина длинной 22 м;
- Глухая земляная левобережная плотина длинной 928 м.
Произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. По результатам оценки плотина Сабанкульского гидроузла отвечает требованиям надёжности.
В соответствии c действующим законодательством рассмотрены мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
Были разработаны технологии возведения перемычек и грунтовой плотины, проходка туннеля, укладка бетона, земляные и буровзрывные работы.
По технико-экономическим расчётам получены следующие показатели:
- удельные капиталовложения - 70844,4 руб./кВт;
- индекс прибыльности - 1,13
- себестоимость производства электроэнергии - 0,27 руб./кВт-ч;
- срок окупаемости станции 540 месяц c начала строительства.
Анализируя полученные в ходе расчета данные можно сказать, что проект экономически обоснован.
Были определены основные гидрологические данные, включающие в себя расход обеспеченностью 0,1% - Q 0,i%=1374,5 м3/с и средний многолетний расход Рср.мнгл=75,8 м3/с. Построена кривая зависимости расходов воды от уровней.
Далее с помощью водно-энергетических расчетов рассчитаны кривые обеспеченности расходов, определен режим сработки наполнения водохранилища, построены интегральные графики нагрузки. Получены значения установленной мощности и средней многолетней выработки NycT= 45 МВт и Эсрмног = 181 млн. кВт • ч.
Исходя из ранних расчетов выбрано основное энергетическое оборудование, а именно гидротурбина ПЛ40а-В-335 и гидрогенератор ВГС 525/125-28. Подобрана часть вспомогательного оборудования.
Определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения (считая от правого берега):
- Глухая земляная правобережная плотина длинной 173 м;
- Водосливная плотина длинной 80 м;
- Станционная бетонная плотина длинной 40 м;
- Глухая бетонная плотина длинной 22 м;
- Глухая земляная левобережная плотина длинной 928 м.
Произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. По результатам оценки плотина Сабанкульского гидроузла отвечает требованиям надёжности.
В соответствии c действующим законодательством рассмотрены мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
Были разработаны технологии возведения перемычек и грунтовой плотины, проходка туннеля, укладка бетона, земляные и буровзрывные работы.
По технико-экономическим расчётам получены следующие показатели:
- удельные капиталовложения - 70844,4 руб./кВт;
- индекс прибыльности - 1,13
- себестоимость производства электроэнергии - 0,27 руб./кВт-ч;
- срок окупаемости станции 540 месяц c начала строительства.
Анализируя полученные в ходе расчета данные можно сказать, что проект экономически обоснован.