Сокращенный паспорт Ярославской ГЭС 6
Введение 8
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 9
1.1.2 Гидрологические данные 9
1.1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 11
2 Водноэнергетические расчеты 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при заданной обеспеченности стока 12
2.2.1 Выбор расчетного средневодного года (Р=50%) 13
2.2.2 Выбор расчетного маловодного года (Р=90%) 14
2.4 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок энергосистемы 17
2.5 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими электростанциями 18
2.6 Расчет режима работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственного комплекса 19
2.7 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном и
средневодном годах 21
2.8 Водно-энергетические расчеты режима работы в средневодном году 22
2.9 Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 23
2.10 Определение максимального расчетного расхода 25
3 Выбор основного и вспомогательного оборудования 28
3.1 Построение режимного поля 28
3.2 Выбор турбин по главным универсальным характеристикам 30
3.3 Гидротурбины и их проточная часть 33
3.3.1 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины 33
3.3.2 Определение геометрических размеров проточной части 36
3.4 Выбор гидрогенератора 37
3.5 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 37
3.5.1 Выбор кранов 37
3.6 Расчеты для определения параметров машинного зала 37
4 Компоновка и сооружения гидроузла 39
4.1 Компоновка гидроузла 39
4.2 Проектирование бетонной водосливной плотины 39
4.2.1 Определение ширины водосливного фронта, числа и размеров
водосливных отверстий 39
4.2.2 Определение отметки гребня водослива 41
4.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода при поверочном случае ... 43
4.2.4 Построение профиля водосливной плотины 44
4.2.5 Расчет сопряжения бьефов 45
4.2.6 Расчет водобойного колодца 47
4.3 Конструирование плотины 51
4.3.1 Назначение размеров основных элементов плотины 51
4.3.2 Определение ширины подошвы бетонной плотины 51
4.4 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины ... 53
4.4.1 Устои 53
4.4.2 Дренажные устройства 54
4.5 Назначение размеров основных элементов плотины 54
4.5.1 Понур 54
4.6 Конструктивные элементы нижнего бьефа 54
4.6.1 Водобой 55
4.6.2 Расчет водобойной плиты 55
4.7 Рисберма и ковш 57
4.7.1 Ковш рисбермы 57
4.7.2 Рисберма 59
4.8 Фильтрационные расчёты 62
4.8.1 Построение эпюры фильтрационного противодавления методом
удлиненной контурной линии 62
4.9 Статические расчеты плотины 64
4.9.1 Расчёт прочности плотины 74
4.9.2 Расчёт устойчивости плотины 79
4.10 Проектирование грунтовой плотины 80
4.10.1 Определение отметки гребня земляной плотины и гребня быка 81
4.10.2 Расчет положения кривой депрессии для плотины с ядром и
дренажным банкетом на водонепроницаемом основании 85
4.10.3 Оценка фильтрационной прочности грунтов 88
4.10.4 Расчет устойчивости низового откоса методом кругло¬
цилиндрической поверхности 89
5 Организация и производство гидротехнических работ 93
5.1 Определение этапов строительства 93
5.2 Выбор схемы пропуска строительных расходов 93
5.3 Определение объемов основных работ 96
5.3.1 Определение объемов земляных работ 96
5.3.2 Объемы земляных работ для грунтовой плотины 97
5.3.3 Объемы земляных работ для перемычек 97
5.4 Осушение котлована 99
5.4.1 Котлован первой очереди 100
5.4.2 Котлован второй очереди 100
5.5 Выбор способа перекрытия 101
5.6 Выбор транспортной схемы бетонных работ 101
5.7 Технологическая карта 102
5.7.1 Разработка котлована под водобойную плиту 102
5.8 Строительный генеральный план 105
5.9 Календарный план 105
6 Охрана окружающей среды 106
6.1 Требования по охране труда и техники безопасности для работников
Ярославской ГЭС 106
6.2 Пожарная безопасность 107
6.3 Опасности и риски для населения и персонала 108
6.4 Перечень мероприятий по охране окружающей среды 109
6.5 Период строительства 110
6.6 Период эксплуатации 112
7 Технико-экономические показатели 1 13
7.1 Объём продаж электроэнергии и расчёт расходов на проект 1 13
7.1.1 Объёмы продаж электроэнергии 1 13
7.1.2 Текущие расходы 1 14
7.3 Налоговые расходы 124
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации проекта 1 16
7.5 Показатели эффективности проекта 1 17
7.5.1 Коммерческая эффективность 117
7.5.2 Бюджетная эффективность 1 18
7.6 Анализ чувствительности 1 18
8 Проектирование судоходного шлюза 121
8.1 Общие сведения 121
8.2 Установление расчётного напора, выбор типа и определение
габаритных размеров камеры и отметок порогов голов 121
8.3 Полезные габариты камеры 122
8.4 Расположение шлюза в гидроузле 123
8.5 Подходы к шлюзам 123
8.6 Причальные и направляющие сооружения 125
8.7 Грузопропускная способность шлюза 125
8.8 Система питания 128
8.9 Ворота 129
Заключение 130
Список использованных источников 133
Приложение
В данной работе рассмотрен проект Ярославской ГЭС на реке Волга, протекающей, протяженность реки составляет 3530 км. Для нормального развития экономики региона необходим опережающий рост энергетики. Запроектированный гидроузел может служить одним из источников энергоснабжения, продаваемого в населенные пункты Ярославской области, захватывая Ивановскую область. В результате анализа топографии для строительства Ярославского гидроузла был выбран оптимальный вариант расположения створа на расстоянии 1 км вверх по течению реки от поселка Фоминское. При строительстве плотины образуется водохранилище площадью
342,8 км3. В зону затопления водохранилища не попадают населенные пункты.
Целью бакалаврской работы является проектирование сооружений, выбор основного и вспомогательного оборудования, разработка правил охраны труда и окружающей среды, технико-экономическое обоснование эффективности проекта, разработка технологической карты и составление календарного плана строительства гидроузла.
Ярославский гидроузел расположен на реке Волга в Ярославской области,
на расстоянии 1 км выше по течению от поселка Фоминское. Водохранилище
создано с целью хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения
промышленных городов и для выработки электроэнергии.
Так как Волга является судоходной рекой, необходимо проектирование
судоходного шлюза. Шлюз проектируется на правом берегу гидроузла. Шлюз
однокамерный двухниточный, длина каждой камеры - 150 м, ширина – 18 м,
глубина на порогах составляет 5 м. Коэффициент грузоподъемности судов
составляет 0,8. Расчетный грузооборот 7000 т. Максимальные размеры судов
составляют: длина – 70 м, ширина – 15 м.
Создание Ярославского гидроузла вносит большие изменения в
естественный гидрологический режим. В результате регулирующего действия
водохранилища сток реки в нижнем бьефе становится более равномерным в
течение года.
Волга – равнинная река, имеющая, широкую пойму. Согласно СНиП
2.06.06.85 ширина створа определяется по коэффициенту створности, равному
отношению длины створа по хорде к высоте плотины.
Створ Ярославской ГЭС был выбран, исходя из условий минимального
объѐма выемки грунта составляет 2447 тыс.м3 и минимальной длины напорного
фронта. Ширина створа составляет 900 м. В створе залегает твердая глина,
песок средней крупности, которого достаточно для возведения грунтовой
плотины, суглинок, который планируется использовать для ядра грунтовой
плотины.
Согласно гидрографу реки Волга половодье длится апрель – май, а
межень август – сентябрь. Основное питание Волги осуществляется снеговыми
(60 % годового стока), грунтовыми (30 %) и дождевыми (10 %) водами.
Среднегодовая температура воздуха составляет 9°С. Самые холодные месяцы
январь – февраль, имеющие, среднюю температуру минус 18°С, самый теплый
месяц – июль, со средней температурой плюс 23°С. Абсолютный максимум
температуры воздуха достигает плюс 36°С, абсолютный минимум достигает до
минус 46°С. Среднемесячная скорость ветров составляет 3,4-5,2 м/с.
Промерзание грунта в течение зимы происходит на глубину 80-95 см.
Напорный фронт Ярославской ГЭС составляет 864,1 м образован:
водосливной плотиной - 325 м, бетонной глухой плотиной - 25 м, зданием ГЭС
- 186 м, правобережной грунтовой плотиной - 99м и левобережной грунтовой
плотиной - 63,5 м. Плотины являются сооружениями 1 класса. Отметка гребня
составляет 103,7 м. По гребню проходит автомобильная дорога 4 класса
шириной 10 м.
Из расчетов получены отметки для Ярославского гидроузла ФПУ = 101 м,
НПУ = 99 м, УНБmin = 78,5м, УНБmax = 85 м. Так же были рассчитаны расходы,
как для основного расчетного случая . 9 83 ⁄ , так и для
поверочного . 6 7 ⁄ .
Установленная мощность Ярославской ГЭС составляет 291 МВт.131
В результате расчѐта проекта по гидромашинам будет установлено 6
гидроагрегатов. Тип турбины: вертикальная поворотно-лопастная гидротурбина
– ПЛ20-В-850, основные параметры: диаметр рабочего колеса 8 5,
синхронная частота вращения 78 9 . ., отметка рабочего колеса
. .
8 883. Выбран тип генератора СВ-1000/70-76 с
мощностью 53 8 произведен выбор вспомогательного
оборудования и расчет основных размеров машинного зала.
Бетонная гравитационная плотина на глинистом основании с
поверхностным водосливом состоит из 13 пролетов шириной в свету 20м
каждый. Профиль плотины представлен треугольником, с вершиной на отметке
НПУ = 99м, вертикальной напорной гранью. Заложением низовой грани.
Оголовок плотины очерчен по координатам Кригера –Офицерова,
максимальная высота плотины составляет 25,7 м, ширина подошвы 36 м.
В целях обеспечения монолитности плотина разделяется
межсекционными швами на 13 секций, и межстолбчатыми швами на 2 столба.
Плановый размер блока составляет 8 25 5 .
В теле плотины предусматривается вертикальный дренаж. Расстояние от
оси дренажа до напорной грани, назначено в соответствии с рекомендациями
СНиП 02.06.06-85, из условия не превышения критического среднего градиента
напора для бетона гравитационных плотин.
Вертикальные дрены диаметром 20 см находятся на расстоянии 3 м друг
от друга и имеют выход в продольную галерею, расположенную на отметке
78,5 м. Продольная галерея размером 3 2 5 предназначена для
производства ремонтных работ, сбора воды, выполнения визуального осмотра в
эксплуатационный период и размещения КИА.
В качестве противофильтрационного устройства используется анкерный
понур 21 м. Предназначенный, в том числе и для восприятия сдвигающих сил
действующих на плотину, а также зубья расположенные в фундаментной плите
с верховой и низовой стороны.
Предусмотрено дренирование анкерного понура, подошвы плотины и
устройство вертикального дренажа.
В соответствии с рекомендациями нормативных документов (СНиП
02.06.06-85), при проектировании плотин до 40 м в широких створах
сопряжение бьефов производится с помощью донного гидравлического
прыжка. В целях затопленного гидравлического прыжка гашения энергии
потока устраивается водобойный колодец глубиной 3 м. Водобой имеет длину
43 м, а плиты крепления выполняются толщиной 2,7 м и соответствуют
устойчивости против всплытия. На рисберме крепление по направлению потока
облегчается, уменьшаясь до 1,4 м. Концевой участок рисбермы выполнен в
виде ковша длиной 12м.
Правильность назначения параметров гравитационной плотины и
поземного контура доказано расчетами на общую прочность и устойчивость по
1 группе предельных состояний на сокращенный состав нагрузок для основного
и особого сочетаний нагрузок.132
В результате расчетов установлено, что все условия прочности
гравитационной плотины при действии эксплуатационных нагрузок
соблюдается; коэффициент устойчивости плотины против сдвига составляет
1,26 при нормативном коэффициенте надежности по ответственности 1,25.
При выполнении статических расчетов использована программа
AutoCAD.
Для возведения тела неоднородной грунтовой плотины и
противофильтрационного устройства в ней использовались грунты
строительных материалов имеющиеся вблизи створа: песок средней крупности
для упорных призм, суглинок для ядра.
Заложение откосов грунтовой плотины: верховой 3,0, низовой 2,5.
Для защиты верхового откоса грунтовой плотины от волнового
воздействия и льда выполнены крепления из монолитных плит.
Крепления низового откоса образует посев трав растительного слоя 0,3м.
По высоте грунтовой плотины располагаются бермы. На верховом откосе
для создания упора крепления. А на низовом для визуальных наблюдений.
Противофильтрационным элементом грунтовой плотины является ядро из
суглинка. Толщина ядра возрастает сверху вниз: поверху она составляет 3м,
понизу достигает 6 м. Это делается для того, чтобы градиенты напора
удовлетворял фильтрационной прочности.
Для исключения фильтрационных деформаций тела основания и
повышения устойчивости откосов предусмотрено устройство дренажного
банкета в русле. Дренаж с телом плотины сопрягается с помощью обратного
фильтра в 2 слоя.
Расчет низового откоса против оползания, выполненный по методу
кругло-цилиндрических поверхностей, подтвердил верность предварительного
назначения основных параметров поперечного сечения грунтовой плотины.
Минимальный коэффициент устойчивости составил 1,26 при нормативном
коэффициенте 1,25.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
