ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕРЕКСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ТЕРЕК. ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОЙ ЗАВЕСЫ В ОСНОВАНИИ ПЛОТИНЫ ПО ДАННЫМ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
|
СОДЕРЖАНИЕ
Сокращённый паспорт Терекской ГЭС 7
Введение 9
1 Общая часть 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климатические условия 10
1.1.2 Г идрологические условия 10
1.1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.1.1 Сейсмические условия 12
1.1 Энергоэкономическая характеристика района 12
1.2 Аналоги проектируемого гидроузла 12
2 Водноэнергетические расчеты 13
2.1 Регулирование стока воды 13
2.1.1 Исходные данные 13
2.1.2 Определение максимальных расчётных расходов 13
2.1.3 Кривые обеспеченности расходов 14
2.1.4 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 15
2.1.5 Определение типа регулирования 16
2.2 Опреленение установленной мощности на основе водноэнергетических
расчётов 17
2.2.1 Расчёт режима работы ГЭС без регулирования с учётом требований
водохозяйственного комплекса 17
2.2.2 Баланс энергии 18
2.2.3 Водно - Энергетические расчёты режима работы Терекской ГЭС в
маловодном году 18
2.2.4 Расчёт установленной мощности проектируемой ГЭС 19
2.2.5 Водно - энергетические расчёты режима работы Тереккой ГЭС в
средневодном году, определение среднемноголетней выработки 19
3 Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 21
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 21
3.1.1 Построение режимного поля Терекской ГЭС по напору и расходу . 21
3.1.2 Выбор системы и количества гидроагрегатов 23
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 26
3.3 Выбор типа гидрогенератора 28
3.4 Г идромеханический расчет и построение плана спиральной камеры .... 30
3.5 Расчет вала на прочность 34
3.6 Расчет подшипника 34
3.7 Выбор маслонапорной установки и электрогидравлического
регулятора 35
3.8 Выбор конструктивной схемы компоновки гидротурбины 36
4 Проектирование сооружений напорного фронта 37
4.1 Определение отметки грунтовой плотины 37
4.2 Определение высоты ветрового нагона волны для поверочного случая 39
4.3 Г идравлические расчеты 41
4.3.1 Определение ширины водосливного фронта 41
4.3.2 Определение отметки гребня водослива 42
4.3.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 43
4.3.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 43
4.3.5 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 44
4.4 Конструирование плотины 46
4.4.1 Определение ширины подошвы плотины 46
4.4.2 Разрезка плотины швами 46
4.4.3 Быки 47
4.4.4 Устои 47
4.4.5 Дренаж тела бетонной плотины 47
4.4.6 Г алереи в теле плотины 48
4.4.7 Элементы подземного контура плотины 48
4.5 Определение основных нагрузок на плотину. Расчетный случай
при НПУ 49
4.5.1 Вес сооружения и затворов 49
4.5.2 Сила гидростатического давления воды 50
4.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 50
4.5.4 Сила фильтрационного давления 50
4.5.5 Давление грунта 51
4.5.6 Волновое давление 51
4.6 Оценка прочности плотины 51
4.6.1 Определение напряжений 52
4.6.2 Критерии прочности плотины и ее основания 53
4.6.3 Обоснование устойчивости плотины 54
5 Организация производства гидротехнических работ 56
5.1 I этап - возведение сооружений, необходимых для перекрытия русла .. 56
5.1.1 Компоновка Т ерекской ГЭС 56
5.1.2 Определяем Qmax строительного периода 57
5.1.3 Определение скорости потока в сжатом сечении 57
5.1.4 Пропуск расходов второй очереди через донные отверстия 58
5.1.5 Определяем условия пропуска максимального строительного
расхода 59
5.1.6 Определяем отметку перемычек II очереди 60
5.1.7 Конструкция перемычек для котлована I очереди 61
5.1.8 Конструкция перемычек II очереди 62
5.2 Водоотлив 63
5.2.1 Водопонижение 64
5.3 Производство земельно-скальных работ 64
5.4 Земляные работы 65
5.5 Буровзрывные работы 67
5.6 Производство бетонных работ 68
5.7 Транспортировка бетонной смеси 69
5.8 Опалубочные работы 70
5.9 Арматурные работы 70
5.9.1 Т ехнология арматурных работ 71
5.10 Время выполнения бетонных работ 71
5.11 Приготовление бетонной смеси 71
5.12 Состав мероприятий по подготовке блоков к бетонированию 72
5.12.1 Подготовка оснований блоков 72
5.12.2 Уплотнение бетонной смеси 73
5.13 Определение технологии и времени строительства деривационного
туннеля 73
5.13.1 Расчет площади живого сечения 73
5.13.2 Время на проходку туннеля 74
5.14 Последующие этапы строительства 74
6 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Терекского ГУ.
Охрана труда и противопожарная безопасность 77
6.1 Общие сведения о районе строительства 77
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 78
6.1 Отходы, образующиеся при строительстве 82
6.4.1 Лом бетонных изделий, отходы бетона в кусковой форме 82
6.4.2 Лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде
изделий, кусков, несортированные 82
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 83
6.3 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности 84
6.4 Охрана труда 84
6.7.1 Работы, выполняемые по нарядам и распоряжениям 85
6.7.2 Порядок выдачи и оформления наряда 86
6.7.3 Допуск бригады к работе 87
6.7.4 Окончание работы. Закрытие наряда 88
6.5 Пожарная безопасность 89
6.8.1 Общие положения 90
6.8.2 Огнетушители 91
6.8.3 Пожарные краны 92
7 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации .. 94
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 94
7.1 Текущие расходы на производство электроэнергии 95
7.2 Налоговые расходы в первые годы эксплуатации 97
7.3 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .... 98
7.4 Оценка инвестиционного проекта 100
7.5 Методология и исходные данные 100
7.6 Коммерческая эффективность 101
7.7 Бюджетная эффективность 101
7.8 Анализ чувствительности 101
8 Оценка современного состояния противофильтрационной завесы в основании плотины по данным натурных наблюдений
8.1 Общие сведения о плотине
8.2 Противофильтрационные мероприятия в основании плотины
8.2.1 Эксплуатационный контроль
8.2.2 Контроль за фильтрационным режимом
defined.
8.2.3 Контроль за фильтрационным давлением
8.2.4 Основные принципы анализа результатов наблюдений
8.3 Фильтрационные расходы в основании плотины
8.4 Фильтрационное давление в основании секции 33
8.5 Оценка современного состояния основания плотины
Заключение 105
Список использованных источников 107
Приложение А Анализ исходных данных 109
Приложение Б Водноэнергетические расчёты 112
Приложение В Основное и вспомогательное оборудование 117
... нет 8 раздела
Сокращённый паспорт Терекской ГЭС 7
Введение 9
1 Общая часть 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климатические условия 10
1.1.2 Г идрологические условия 10
1.1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.1.1 Сейсмические условия 12
1.1 Энергоэкономическая характеристика района 12
1.2 Аналоги проектируемого гидроузла 12
2 Водноэнергетические расчеты 13
2.1 Регулирование стока воды 13
2.1.1 Исходные данные 13
2.1.2 Определение максимальных расчётных расходов 13
2.1.3 Кривые обеспеченности расходов 14
2.1.4 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 15
2.1.5 Определение типа регулирования 16
2.2 Опреленение установленной мощности на основе водноэнергетических
расчётов 17
2.2.1 Расчёт режима работы ГЭС без регулирования с учётом требований
водохозяйственного комплекса 17
2.2.2 Баланс энергии 18
2.2.3 Водно - Энергетические расчёты режима работы Терекской ГЭС в
маловодном году 18
2.2.4 Расчёт установленной мощности проектируемой ГЭС 19
2.2.5 Водно - энергетические расчёты режима работы Тереккой ГЭС в
средневодном году, определение среднемноголетней выработки 19
3 Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 21
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 21
3.1.1 Построение режимного поля Терекской ГЭС по напору и расходу . 21
3.1.2 Выбор системы и количества гидроагрегатов 23
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 26
3.3 Выбор типа гидрогенератора 28
3.4 Г идромеханический расчет и построение плана спиральной камеры .... 30
3.5 Расчет вала на прочность 34
3.6 Расчет подшипника 34
3.7 Выбор маслонапорной установки и электрогидравлического
регулятора 35
3.8 Выбор конструктивной схемы компоновки гидротурбины 36
4 Проектирование сооружений напорного фронта 37
4.1 Определение отметки грунтовой плотины 37
4.2 Определение высоты ветрового нагона волны для поверочного случая 39
4.3 Г идравлические расчеты 41
4.3.1 Определение ширины водосливного фронта 41
4.3.2 Определение отметки гребня водослива 42
4.3.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 43
4.3.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 43
4.3.5 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 44
4.4 Конструирование плотины 46
4.4.1 Определение ширины подошвы плотины 46
4.4.2 Разрезка плотины швами 46
4.4.3 Быки 47
4.4.4 Устои 47
4.4.5 Дренаж тела бетонной плотины 47
4.4.6 Г алереи в теле плотины 48
4.4.7 Элементы подземного контура плотины 48
4.5 Определение основных нагрузок на плотину. Расчетный случай
при НПУ 49
4.5.1 Вес сооружения и затворов 49
4.5.2 Сила гидростатического давления воды 50
4.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 50
4.5.4 Сила фильтрационного давления 50
4.5.5 Давление грунта 51
4.5.6 Волновое давление 51
4.6 Оценка прочности плотины 51
4.6.1 Определение напряжений 52
4.6.2 Критерии прочности плотины и ее основания 53
4.6.3 Обоснование устойчивости плотины 54
5 Организация производства гидротехнических работ 56
5.1 I этап - возведение сооружений, необходимых для перекрытия русла .. 56
5.1.1 Компоновка Т ерекской ГЭС 56
5.1.2 Определяем Qmax строительного периода 57
5.1.3 Определение скорости потока в сжатом сечении 57
5.1.4 Пропуск расходов второй очереди через донные отверстия 58
5.1.5 Определяем условия пропуска максимального строительного
расхода 59
5.1.6 Определяем отметку перемычек II очереди 60
5.1.7 Конструкция перемычек для котлована I очереди 61
5.1.8 Конструкция перемычек II очереди 62
5.2 Водоотлив 63
5.2.1 Водопонижение 64
5.3 Производство земельно-скальных работ 64
5.4 Земляные работы 65
5.5 Буровзрывные работы 67
5.6 Производство бетонных работ 68
5.7 Транспортировка бетонной смеси 69
5.8 Опалубочные работы 70
5.9 Арматурные работы 70
5.9.1 Т ехнология арматурных работ 71
5.10 Время выполнения бетонных работ 71
5.11 Приготовление бетонной смеси 71
5.12 Состав мероприятий по подготовке блоков к бетонированию 72
5.12.1 Подготовка оснований блоков 72
5.12.2 Уплотнение бетонной смеси 73
5.13 Определение технологии и времени строительства деривационного
туннеля 73
5.13.1 Расчет площади живого сечения 73
5.13.2 Время на проходку туннеля 74
5.14 Последующие этапы строительства 74
6 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Терекского ГУ.
Охрана труда и противопожарная безопасность 77
6.1 Общие сведения о районе строительства 77
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 78
6.1 Отходы, образующиеся при строительстве 82
6.4.1 Лом бетонных изделий, отходы бетона в кусковой форме 82
6.4.2 Лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде
изделий, кусков, несортированные 82
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 83
6.3 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности 84
6.4 Охрана труда 84
6.7.1 Работы, выполняемые по нарядам и распоряжениям 85
6.7.2 Порядок выдачи и оформления наряда 86
6.7.3 Допуск бригады к работе 87
6.7.4 Окончание работы. Закрытие наряда 88
6.5 Пожарная безопасность 89
6.8.1 Общие положения 90
6.8.2 Огнетушители 91
6.8.3 Пожарные краны 92
7 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации .. 94
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 94
7.1 Текущие расходы на производство электроэнергии 95
7.2 Налоговые расходы в первые годы эксплуатации 97
7.3 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .... 98
7.4 Оценка инвестиционного проекта 100
7.5 Методология и исходные данные 100
7.6 Коммерческая эффективность 101
7.7 Бюджетная эффективность 101
7.8 Анализ чувствительности 101
8 Оценка современного состояния противофильтрационной завесы в основании плотины по данным натурных наблюдений
8.1 Общие сведения о плотине
8.2 Противофильтрационные мероприятия в основании плотины
8.2.1 Эксплуатационный контроль
8.2.2 Контроль за фильтрационным режимом
defined.
8.2.3 Контроль за фильтрационным давлением
8.2.4 Основные принципы анализа результатов наблюдений
8.3 Фильтрационные расходы в основании плотины
8.4 Фильтрационное давление в основании секции 33
8.5 Оценка современного состояния основания плотины
Заключение 105
Список использованных источников 107
Приложение А Анализ исходных данных 109
Приложение Б Водноэнергетические расчёты 112
Приложение В Основное и вспомогательное оборудование 117
... нет 8 раздела
Россия обладает одним из самых мощных гидропотенциалом в мире. Энергию рек используют Китай, РФ, Бразилия, Канада, Индия, США. Гидроресурсы России оцениваются сегодня без малого в 900 млрд. кВт-ч, однако, по степени освоения экономически эффективных гидроресурсов Россия на сегодняшний день значительно уступает экономически развитым странам, этот показатель в нашей стране немногим превышает 20 %, в то время как в США и Канаде составляет 50-55%, а в ряде стран Западной Европы и Японии - от 60% до 90 %. Гидропотенциал России используется на 50 % в европейской части, на 20% в Сибири и всего лишь на 3 % - на Дальнем Востоке.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний, а также путем инженерной мысли и творческого подхода к решению конкретных задач, найти оптимальные проектные решения.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний, а также путем инженерной мысли и творческого подхода к решению конкретных задач, найти оптимальные проектные решения.
В дипломном проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Терекского гидроузла на реке Терек, являющимся сооружением I класса.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для случаев: основного обеспеченностью 0,1 % и поверочного 0,01 % равных 174 и 190 м3/с соответственно.
В ходе водно-энергетических расчетов была рассчитана установленная мощность, равная 391 МВт и среднемноголетняя выработка 728 млн.кВт-ч.
На третьем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
максимальный — 208,8м;
расчетный — 204,15 м;
минимальный — 201,35 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчетному напору, составляет 773 м.
При выборе турбин рассматривалось несколько вариантов: РО230а-В; РО230б-В.
По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с четырьмя гидротурбинами РО230а-В.
По справочным данным для выбранной турбины с синхронной частотой вращения 272,6 об/мин был подобран серийный СВ-620/195-22.
Компоновка узла была принята деривационная.
В состав сооружений входят:
— водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля
— здание ГЭС;
— правобережная глухая бетонная плотина 439 м;
— левобережная глухая бетонная плотина 327 м;
— деривационный туннель протяжённостью 5 км;
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
— ширина подошвы водосливной плотины — 35,7 м;
— отметка подошвы водосливной плотины — 1599,00 м;
— число водосливных отверстий — 2;
— ширина водосливных отверстий в свету — 16 м;
— отметка гребня — 1654,00 м;
— ширина гребня — 18,5 м
При расчете плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значении, растягивающие напряжения отсутствуют. Плотина отвечает всем требованиям, предусмотренными СНиП.
При возведении сооружений для четкости планирования и составления календарного плана выделено Зосновных периода строительства.
Первый период — подготовительный. Главная задача подготовительного периода — подготовка строительства к ведению работ по основным сооружениям.
Второй период — основной. Главная задача этого периода — возведение основных сооружений в объеме, необходимом для пуска объекта на полную мощность.
Третий период — заключительный. Главная задача этого периода — подготовка и сдача объекта в постоянную промышленную эксплуатацию. В этот период заканчиваются все работы по объекту, не включенные во второй период к моменту пуска объекта во временную эксплуатацию.
В основном периоде для речных гидротехнических сооружений выделено пять этапов, связанных с очередностью возведения сооружений с учетом пропуска строительных расходов и наполнения водохранилища.
I этап - возведение сооружений, необходимых для перекрытия русла;
II этап - перекрытие русла;
III этап - наращивание сооружений до отметки 1607, необходимой для начала наполнения водохранилища;
IV - V этап - наращивание сооружений и наполнение водохранилища до проектной отметки 1654 м с последовательным поочередным пуском всех агрегатов.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчетам получены следующие показатели:
— срок окупаемости — 12 лет, 9 месяца;
— себестоимость — 0,86 руб/кВт-ч;
— удельные капиталовложения — 55000 руб./кВт.
Таким образом, строительство Терекской ГЭС является обоснованным, в том числе с точки зрения экономических показателей
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для случаев: основного обеспеченностью 0,1 % и поверочного 0,01 % равных 174 и 190 м3/с соответственно.
В ходе водно-энергетических расчетов была рассчитана установленная мощность, равная 391 МВт и среднемноголетняя выработка 728 млн.кВт-ч.
На третьем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
максимальный — 208,8м;
расчетный — 204,15 м;
минимальный — 201,35 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчетному напору, составляет 773 м.
При выборе турбин рассматривалось несколько вариантов: РО230а-В; РО230б-В.
По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с четырьмя гидротурбинами РО230а-В.
По справочным данным для выбранной турбины с синхронной частотой вращения 272,6 об/мин был подобран серийный СВ-620/195-22.
Компоновка узла была принята деривационная.
В состав сооружений входят:
— водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля
— здание ГЭС;
— правобережная глухая бетонная плотина 439 м;
— левобережная глухая бетонная плотина 327 м;
— деривационный туннель протяжённостью 5 км;
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
— ширина подошвы водосливной плотины — 35,7 м;
— отметка подошвы водосливной плотины — 1599,00 м;
— число водосливных отверстий — 2;
— ширина водосливных отверстий в свету — 16 м;
— отметка гребня — 1654,00 м;
— ширина гребня — 18,5 м
При расчете плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значении, растягивающие напряжения отсутствуют. Плотина отвечает всем требованиям, предусмотренными СНиП.
При возведении сооружений для четкости планирования и составления календарного плана выделено Зосновных периода строительства.
Первый период — подготовительный. Главная задача подготовительного периода — подготовка строительства к ведению работ по основным сооружениям.
Второй период — основной. Главная задача этого периода — возведение основных сооружений в объеме, необходимом для пуска объекта на полную мощность.
Третий период — заключительный. Главная задача этого периода — подготовка и сдача объекта в постоянную промышленную эксплуатацию. В этот период заканчиваются все работы по объекту, не включенные во второй период к моменту пуска объекта во временную эксплуатацию.
В основном периоде для речных гидротехнических сооружений выделено пять этапов, связанных с очередностью возведения сооружений с учетом пропуска строительных расходов и наполнения водохранилища.
I этап - возведение сооружений, необходимых для перекрытия русла;
II этап - перекрытие русла;
III этап - наращивание сооружений до отметки 1607, необходимой для начала наполнения водохранилища;
IV - V этап - наращивание сооружений и наполнение водохранилища до проектной отметки 1654 м с последовательным поочередным пуском всех агрегатов.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчетам получены следующие показатели:
— срок окупаемости — 12 лет, 9 месяца;
— себестоимость — 0,86 руб/кВт-ч;
— удельные капиталовложения — 55000 руб./кВт.
Таким образом, строительство Терекской ГЭС является обоснованным, в том числе с точки зрения экономических показателей
