ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЯТКИНСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ВЯТКА. РАСЧЕТ СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ ОСАДКИ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ
|
СОКРАЩЁННЫЙ ПАСПОРТ ВЯТКИНСКОЙ ГЭС 4
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Общая часть 7
1.1 Природные условия 7
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 7
1.1.2 Гидрологические данные 7
1.1.3 Инженерно-геологические условия 7
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 7
2 Водно-энергетические расчеты 8
2.1 Исходные данные 8
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при заданной обеспеченности стока 9
2.2.1 Выбор расчетного средневодного года (Р=50%) 10
2.2.2 Выбор расчетного маловодного года (Р=90%) 11
2.3 Построение суточных графиков нагрузки 12
2.4 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок энергосистемы 13
2.5 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими электростанциями 15
2.6 Расчет режима работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственного комплекса 16
2.7 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС в маловодном и
средневодном годах 17
2.8 Определение установленной мощности проектируемой станции 20
2.9 Планирование капитальных ремонтов оборудования энергосистемы 21
2.10 Определение максимального расчетного расхода 23
3 Основное и вспомогательное оборудование 25
3.1 Выбор типа и числа агрегатов 25
3.1.1 Построение режимного поля 25
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным
характеристикам 27
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 31
3.2.1 Выбор отметки расположения рабочего колеса 33
3.3 Расчет и построение бетонной спиральной камеры 34
3.4 Выбор гидрогенератора 34
3.5 Выбор маслонапорной установки 35
3.6 Выбор электрогидравлического регулятора 36
3.7 Определение геометрических размеров проточной части и
машинного зала 36
3.8 Выбор кранов 37
4 Компоновка и сооружения гидроузла 38
4.1 Определение ширины водосливного фронта 38
4.1.1 Определение отметки гребня водослива 39
4.1.2 Проверка на пропуск поверочного расхода при поверочном расчетном
случае 41
4.1.3 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 42
4.1.4 Построение профиля водосливной плотины 43
4.2 Назначение размеров основных элементов плотины 45
4.2.1 Понур 45
4.2.2 Зубья 45
4.2.3 Дренажные устройства в основании 46
4.3 Определение отметки гребня бетонной плотины 46
4.4 Конструирование плотины 46
4.4.1 Определение ширины подошвы плотины 46
4.4.2 Разрезка бетонных плотин швами 48
4.4.3 Быки 48
4.4.4 Устои 49
4.4.5 Галереи в теле плотины 49
4.4.6 Дренаж тела плотины 49
4.5 Назначение элементов подземного контура 49
4.5.1 Водобой 49
4.5.2 Рисберма и ковш 52
4.6 Фильтрационные расчеты подземного контура 55
4.6.1 Расчет фильтрации под плотиной методом удлиненной контурной
линии 55
4.7 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 56
4.7.1 Определение основных нагрузок на плотину 57
4.7.2 Оценка прочности плотины 65
4.7.3 Критерии прочности плотины 67
4.7.4 Расчёт устойчивости плотины 69
4.8 Проектирование грунтовой плотины 70
4.8.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины 71
4.8.2 Расчет кривой депрессии для плотины с ядром и дренажным банкетом
на водонепроницаемом основании 74
4.8.3 Оценка фильтрационной прочности 76
4.8.4 Расчет устойчивости низового откоса методом кругло- цилиндричекой
поверхности скольжения 77
5 Организация и производство гидротехнических работ 80
5.1 Этапы возведения сооружений и схемы пропуска строительных расходов
на различных этапах 80
5.2 Организация и технология работ по возведению перемычек 85
5.2.1 Выбор типа перемычки 85
5.2.2 Осушение котлована 85
5.3 Определение объемов работ 86
5.3.1 Объем земляных работ 86
5.4 Объем бетонных работ 87
5.5 Технология уплотнения грунтовой плотины из песка с
противофильтрационным устройством в виде центрального ядра из суглинка. 88
5.6 Определение способов производства основных видов работ 90
5.6.1 Выбор транспортной схемы бетонных работ 90
5.6.2 Выбор транспортной схемы земляных работ 91
5.7 Строительный генеральный план гидроузла 91
5.8 Календарное планирование 92
5.8.1 Продолжительность и время выполнения работ 92
6 Охрана труда и противопожарная безопасность. Мероприятия по охране
окружающей среды 94
6.1 Требования по охране труда и техники безопасности для
работников Вяткинской ГЭС 94
6.2 Противопожарная безопасность 95
6.3 Мероприятия по охране окружающей среды 96
7 Технико - экономические показатели 101
7.1 Объёмы продаж электроэнергии 101
7.2 Текущие расходы 1 0 1
7.3 Налоговые расходы 103
7.4 Оценка суммы прибыли 104
7.5 Показатели эффективности проекта 104
7.6 Анализ чувствительности 104
8 Расчет стабилизированной осадки грунтовой плотины 107
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 18
ПРИЛОЖЕНИЕ А 121
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 127
ПРИЛОЖЕНИЕ В 132
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 138
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Общая часть 7
1.1 Природные условия 7
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 7
1.1.2 Гидрологические данные 7
1.1.3 Инженерно-геологические условия 7
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 7
2 Водно-энергетические расчеты 8
2.1 Исходные данные 8
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при заданной обеспеченности стока 9
2.2.1 Выбор расчетного средневодного года (Р=50%) 10
2.2.2 Выбор расчетного маловодного года (Р=90%) 11
2.3 Построение суточных графиков нагрузки 12
2.4 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок энергосистемы 13
2.5 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими электростанциями 15
2.6 Расчет режима работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственного комплекса 16
2.7 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС в маловодном и
средневодном годах 17
2.8 Определение установленной мощности проектируемой станции 20
2.9 Планирование капитальных ремонтов оборудования энергосистемы 21
2.10 Определение максимального расчетного расхода 23
3 Основное и вспомогательное оборудование 25
3.1 Выбор типа и числа агрегатов 25
3.1.1 Построение режимного поля 25
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным
характеристикам 27
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 31
3.2.1 Выбор отметки расположения рабочего колеса 33
3.3 Расчет и построение бетонной спиральной камеры 34
3.4 Выбор гидрогенератора 34
3.5 Выбор маслонапорной установки 35
3.6 Выбор электрогидравлического регулятора 36
3.7 Определение геометрических размеров проточной части и
машинного зала 36
3.8 Выбор кранов 37
4 Компоновка и сооружения гидроузла 38
4.1 Определение ширины водосливного фронта 38
4.1.1 Определение отметки гребня водослива 39
4.1.2 Проверка на пропуск поверочного расхода при поверочном расчетном
случае 41
4.1.3 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 42
4.1.4 Построение профиля водосливной плотины 43
4.2 Назначение размеров основных элементов плотины 45
4.2.1 Понур 45
4.2.2 Зубья 45
4.2.3 Дренажные устройства в основании 46
4.3 Определение отметки гребня бетонной плотины 46
4.4 Конструирование плотины 46
4.4.1 Определение ширины подошвы плотины 46
4.4.2 Разрезка бетонных плотин швами 48
4.4.3 Быки 48
4.4.4 Устои 49
4.4.5 Галереи в теле плотины 49
4.4.6 Дренаж тела плотины 49
4.5 Назначение элементов подземного контура 49
4.5.1 Водобой 49
4.5.2 Рисберма и ковш 52
4.6 Фильтрационные расчеты подземного контура 55
4.6.1 Расчет фильтрации под плотиной методом удлиненной контурной
линии 55
4.7 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 56
4.7.1 Определение основных нагрузок на плотину 57
4.7.2 Оценка прочности плотины 65
4.7.3 Критерии прочности плотины 67
4.7.4 Расчёт устойчивости плотины 69
4.8 Проектирование грунтовой плотины 70
4.8.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины 71
4.8.2 Расчет кривой депрессии для плотины с ядром и дренажным банкетом
на водонепроницаемом основании 74
4.8.3 Оценка фильтрационной прочности 76
4.8.4 Расчет устойчивости низового откоса методом кругло- цилиндричекой
поверхности скольжения 77
5 Организация и производство гидротехнических работ 80
5.1 Этапы возведения сооружений и схемы пропуска строительных расходов
на различных этапах 80
5.2 Организация и технология работ по возведению перемычек 85
5.2.1 Выбор типа перемычки 85
5.2.2 Осушение котлована 85
5.3 Определение объемов работ 86
5.3.1 Объем земляных работ 86
5.4 Объем бетонных работ 87
5.5 Технология уплотнения грунтовой плотины из песка с
противофильтрационным устройством в виде центрального ядра из суглинка. 88
5.6 Определение способов производства основных видов работ 90
5.6.1 Выбор транспортной схемы бетонных работ 90
5.6.2 Выбор транспортной схемы земляных работ 91
5.7 Строительный генеральный план гидроузла 91
5.8 Календарное планирование 92
5.8.1 Продолжительность и время выполнения работ 92
6 Охрана труда и противопожарная безопасность. Мероприятия по охране
окружающей среды 94
6.1 Требования по охране труда и техники безопасности для
работников Вяткинской ГЭС 94
6.2 Противопожарная безопасность 95
6.3 Мероприятия по охране окружающей среды 96
7 Технико - экономические показатели 101
7.1 Объёмы продаж электроэнергии 101
7.2 Текущие расходы 1 0 1
7.3 Налоговые расходы 103
7.4 Оценка суммы прибыли 104
7.5 Показатели эффективности проекта 104
7.6 Анализ чувствительности 104
8 Расчет стабилизированной осадки грунтовой плотины 107
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 18
ПРИЛОЖЕНИЕ А 121
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 127
ПРИЛОЖЕНИЕ В 132
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 138
В данной работе рассмотрен проект Вяткинской ГЭС на реке Вятка, протекающей в Европейской части России и являющейся самым правым притоком реки Кама, протяженность реки составляет 1314 км, площадь водосборного бассейна — 129000 км2. Для нормального развития экономики региона необходим опережающий рост энергетики.
Влияние Вяткинского гидроузла на социально- экономические условия Кировской области заключается в максимальном использовании гидроэнергетических ресурсов реки Вятка, что позволит существенно сократить дефицит электроэнергии.
При этом снижаются расходы на передачу за счет снижения передаваемой мощности потребителям, повышается качество электроэнергии, повышается электроснабжение.
При возведении средненапорной русловой ГЭС решаются народно-хозяйственные задачи:
- появление новых рабочих мест;
- конкурентно способная продукция.
ГЭС такого типа не нарушают экологического равновесия в регионе и позволяют получать дешевую, "экологически чистую" электроэнергию.
Вдобавок Вятка станет чище, шуга и мусор не будут забивать водозабор, исчезнут перебои с водой весной и засушливым летом.
Влияние Вяткинского гидроузла на социально- экономические условия Кировской области заключается в максимальном использовании гидроэнергетических ресурсов реки Вятка, что позволит существенно сократить дефицит электроэнергии.
При этом снижаются расходы на передачу за счет снижения передаваемой мощности потребителям, повышается качество электроэнергии, повышается электроснабжение.
При возведении средненапорной русловой ГЭС решаются народно-хозяйственные задачи:
- появление новых рабочих мест;
- конкурентно способная продукция.
ГЭС такого типа не нарушают экологического равновесия в регионе и позволяют получать дешевую, "экологически чистую" электроэнергию.
Вдобавок Вятка станет чище, шуга и мусор не будут забивать водозабор, исчезнут перебои с водой весной и засушливым летом.
В данном дипломном проекте запроектирован Вяткинский гидроузел энергетического назначения, расположенный в Кировской области на реке Вятка, протяженностью 1314 км, с площадью водосбора бассейна -129 тыс. км2.
В результате анализа топографических и геологических условий для строительства Вяткинского гидроузла был выбран оптимальный вариант расположения створа на расстоянии 30 км от устья и в 10 км вверх по течению реки от города Мамадыш. Ширина створа характеризуется коэффициентом створности более 3, что позволяет отнести его к категории широких.
Берега выбранного створа относительно пологие и симметричные.
В районе гидроузла залегают глинистые грунты, пески и суглинки, которые в дальнейшем будут использоваться для строительства основных сооружений гидроузла. Щебень, гравий для изготовления бетона будет доставляться к месту строительства из карьеров поблизости.
Согласно СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные в составе Вяткинского гидроузла, в соответствии с коэффициентом створности, предварительно выбран тип возводимого водосбросного сооружения - гравитационная массивная плотина.
Климат района строительства Вяткинского гидроузла относится к умеренно-континентальному. Средняя годовая температура составляет 2-3,1 °C, абсолютный минимум -44-48 °C , абсолютный максимум +37-40 °C. Годовая сумма осадков 460 -540 мм. Тип питания реки снеговой. В створе гидроузла сезон наименьшей водности наблюдается с июля по март и характеризуется максимальным расходом Q =993 / . Сезон набольшей водности
наблюдается с апреля по июнь, максимальный расход равен Q =2500 /.
Расчетная глубина промерзания грунта равна 1.7 м.
Расчетные скорости ветра определенных вероятностей превышения, используемые при расчете параметров волн, ветрового наката, и превышения отметки грунтовой плотины над расчетным уровнем, для основного и особого сочетания нагрузок и воздействий равны 17 м/с и 9 м/с соответственно.
Согласно СНиП 33-01-2003 в зависимости от высоты плотины (39м), типа основания (глина) и социально экономических последствий в случае разрушения или неправильной эксплуатации назначается I класс будущих гидротехнических сооружений.
Напорный фронт образуют :
- здание ГЭС с монтажной площадкой длиной 30 м.
- водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля, с шириной водосливного фронта 64 м;
- правобережная и левобережная насыпные грунтовые плотины из песка с противофильтрационным устройством в виде центрального ядра из суглинка, общей длиной по гребню 152 м.;
У правого берега располагается водосливная плотина, а у левой русловое здание ГЭС. Сопряжение бетонной плотины со зданием ГЭС осуществляется с помощью раздельной стенки, которая в сторону нижнего бьефа продлевается за водобой. Сопряжение бетонных частей гидроузла с грунтовой плотиной осуществляется с помощью сопрягающих устоев.
По результатам водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии установленная мощность составила 432 МВт, отметка уровня мертвого объема 47,8 м, среднемноголетняя выработка электроэнергии 2,88 млн. МВт^ч.
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 Hmax = 30,0 м;
Расчетный Нрасч=19,6 м; минимальный Hmin = 17,7 м.
Максимальный расход Qmax через шесть гидроагрегатов ГЭС с диметром рабочего колеса 7,5 м, соответствующий расчетному напору, составляет 2580 м3/с.
Для выбранной поворотно-лопастной турбины (ПЛ30а-В-750) с синхронной частотой вращения 78,9 об/мин был рассчитан гидрогенератор СВ- 1200/80-76,05 с номинальной активной мощностью 80 МВт.
Значения максимальных расчетных расходов для основного, обеспеченностью 0,1% и поверочного, обеспеченности 0,01% случаев: Q0,1% = 4561 м3/с, Q0,01% = 5061 м3/с.
Расчетная пропускная способность водопропускного сооружения с 4-мя водосливными пролетами составляет 3061 м3/с.
Оптимальный удельный расход воды, определяющий конструкцию водосбросного сооружения, сопряжение бьефов и его крепление равен = 58,1 / .
Профиль плотины, с максимальной высотой 39 м, возводимой на глинистом основании, представлен треугольником с вершиной на отметке НПУ и вертикальной напорной гранью при заложении низовой грани равном 1,2.
Оголовок плотины очерчен по координатам Кригера- Офицерова.
Ширина подошвы плотины составляет 62 м.
Во избежание недопустимо больших напряжений в различных частях бетонной плотины на глинистом основании, для которого характерно длительное деформирование под нагрузкой и большая вероятность неравномерности осадок плотина разрезается межсекционными сквозными швами по быкам . В продольном направлении плотина разрезается межстолбчатыми швами. Минимальный размер блока 18*20,7 м.
В плотине располагается одна продольная галерея (отметка 23,6 м) размером 2 * 3 м, предназначенная не только для сбора профильтровавшейся через напорный фронт воды, но и для производства ремонтных работ, выполнения визуальных осмотров в эксплуатационный период и размещения контрольно - измерительной аппаратуры.
Вдоль напорной грани плотины предусматривается дренаж в виде вертикальных скважин (дрен), имеющих выходы в смотровые шахты.
В качестве противофильтрационных устройств используется анкерный понур, предназначенный не только для снижения фильтрационного давления в основании, но и для восприятия части силы, сдвигающей плотину в сторону нижнего бьефа, и подплотинные зубья, расположенные в фундаментной плите с верховой и низовой стороны.
Предусмотрено устройство обратного фильтра под всей площадью водобоя и рисбермы, плотины , а также под анкерным понуром, так же утраивается вертикальный дренаж для сбора и отвода профильтровавшейся воды.
Гидравлический прыжок в нижнем бьефе затоплен, поэтому устройство дополнительных гасителей не требуется, при этом остается необходимым устройство водобоя длиною 58.1 м.
Проведена проверка устойчивости против всплытия предварительно назначенной толщины плит крепления водобоя, равной 5 м.
На рисберме крепление в направлении потока облегчается, уменьшаясь от 2,1 до 1,4 м.
Концевой участок рисбермы выполнен в виде ковша глубиной 6,2 м.
Правильность запроектирования параметров гравитационной плотины на нескальном основании и подземного контура обоснована расчетами на общую прочность и устойчивость по первой группе предельных состояний на сокращенный состав нагрузок для основного и особого их сочетания.
В результате расчетов было установлено, что все условия прочности гравитационной плотины при действии эксплуатационных нагрузок соблюдаются, коэффициент устойчивости плотины против плоского сдвига по основанию составляет 1,27 при нормативном коэффициенте надежности по ответственности 1,25.
Основные параметры грунтовой плотины назначены с учетом успешной работы плотин - аналогов.
Откосы принимаются с постоянным заложением по высоте плотины: верховой 3, низовой 2.5.
Для защиты верхового откоса от волнового воздействия и льда выполняется крепление в виде железобетонных сборных плит толщиной 2 см.
Под креплением из сборных плит на откосах из песчаных грунтов предусматривается однослойный обратный фильтр.
Верхней границей основного крепления является отметка гребня плотины. Нижняя граница назначается от минимального уровня водохранилища на глубине h = 2^ о/о = 2 • 2.17 = 4.34 м.
При низовой призме из песчаных грунтов применяется способ крепления - залужение, заключающийся в создании искусственного дернового покрова за счет посева многолетних трав.
По высоте грунтовой плотины располагаются бермы, на верховом откосе в количестве 2 через 10 м по высоте плотины для создания упора. На низовом откосе устраивается одна берма для надзора и ремонта, проезда, выводов КИА.
Толщина ядра в верхней части, равная 3 м, увеличивается к подошве до 9 м, чтобы градиенты напора, принимаемые для суглинков, удовлетворяли фильтрационной прочности. Превышение верха ядра над ФПУ - 0,5 м.
Ширина гребня плотины (отметка 58,8 м ), равная 15 м принята из условий расположения на нем автомобильной дороги I категории. Проезжая часть гребня плотины укрепляется одеждой. Ограждение на гребне располагается на расстоянии не более 0,5 м от бровки гребня.
Отметка грунтовой плотины, назначенная с учетом его возвышения над расчетными уровнями воды, проектируется с учетом строительного подъема, назначенного сверх расчетного возвышения.
Для исключения фильтрационной деформации грунта тела и основания плотины и повышения устойчивости откосов, предусмотрено устройство на низовом откосе дренажного банкета из каменной наброски в русле, наслонного дренажа- в затапливаемой пойменной части, трубчатого - в пределах береговых участках реки.
Ширина дренажного банкета поверху составляет 4 м, понизу 61,9 м. Гребень банкета возвышается над максимальным уровнем нижнего бьефа на 1 м. По внутреннему откосу банкета и в основании укладывается обратный фильтр из двух слоев.
Сопряжение противофильтрационного элемента плотины с основанием осуществляется с помощью замка глубиной 3 м.
Произведен фильтрационный расчет с целью определения положения депрессионной кривой в точке выхода фильтрационного потока на дренажный банкет и фильтрационный расход через плотину.
Расчет низового откоса против оползания по методу кругло-цилиндрической поверхности скольжения подтвердил верность предварительно назначенных основных параметров поперечного профиля грунтовой плотины. Минимальный коэффициент устойчивости составляет 1.25,что не превышает нормативного коэффициента надежности по ответственности.
На данном гидроузле применяется русловая компоновка, при которой все бетонные сооружения (водосливная плотина, русловое здание ГЭС) располагаются в естественном русле реки. Для данной компоновки характерны пять этапов возведения. Срок строительства составляет 5 лет.
Для перекрытия русла применяются перемычки из местного материала- песка, добываемого в месте расположения створа.
Для перекрытия русла выбран фронтальный способ, заключающийся в одновременной отсыпке банкета по всей ширине прорана со специальных мостов.
Для осушения котлованов первой и второй очереди используется способ открытого водоотлива, который заключается в том, что откачка воды ведется непосредственно из котлована.
Строительные расходы, обеспеченности 5% , 3557 м3/сек, пропускаются через гребенку. При заделке гребенки часть расходов будет пропускаться через незаконченные турбинные блоки.
Объемы бетонных и земляных работ, равные соответственно : V=932663 м3, V=398767 м3.
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 были выявлены следующие показатели :
- чистый дисконтированный доход составляет 373353,3 млн.руб , что >0;
- индекс прибыльности составляет 128,86., что >1;
- проект окупается еще до его окончания, так как при сроке проекта 300 месяцев срок окупаемости составляет - 70 месяцев ;
- внутренняя норма рентабельности составляет 179,3 %, что >10%;
Таким образом, строительство Вяткинской ГЭС с установленной мощностью 432 МВт в настоящее время является целесообразным.
В результате анализа топографических и геологических условий для строительства Вяткинского гидроузла был выбран оптимальный вариант расположения створа на расстоянии 30 км от устья и в 10 км вверх по течению реки от города Мамадыш. Ширина створа характеризуется коэффициентом створности более 3, что позволяет отнести его к категории широких.
Берега выбранного створа относительно пологие и симметричные.
В районе гидроузла залегают глинистые грунты, пески и суглинки, которые в дальнейшем будут использоваться для строительства основных сооружений гидроузла. Щебень, гравий для изготовления бетона будет доставляться к месту строительства из карьеров поблизости.
Согласно СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные в составе Вяткинского гидроузла, в соответствии с коэффициентом створности, предварительно выбран тип возводимого водосбросного сооружения - гравитационная массивная плотина.
Климат района строительства Вяткинского гидроузла относится к умеренно-континентальному. Средняя годовая температура составляет 2-3,1 °C, абсолютный минимум -44-48 °C , абсолютный максимум +37-40 °C. Годовая сумма осадков 460 -540 мм. Тип питания реки снеговой. В створе гидроузла сезон наименьшей водности наблюдается с июля по март и характеризуется максимальным расходом Q =993 / . Сезон набольшей водности
наблюдается с апреля по июнь, максимальный расход равен Q =2500 /.
Расчетная глубина промерзания грунта равна 1.7 м.
Расчетные скорости ветра определенных вероятностей превышения, используемые при расчете параметров волн, ветрового наката, и превышения отметки грунтовой плотины над расчетным уровнем, для основного и особого сочетания нагрузок и воздействий равны 17 м/с и 9 м/с соответственно.
Согласно СНиП 33-01-2003 в зависимости от высоты плотины (39м), типа основания (глина) и социально экономических последствий в случае разрушения или неправильной эксплуатации назначается I класс будущих гидротехнических сооружений.
Напорный фронт образуют :
- здание ГЭС с монтажной площадкой длиной 30 м.
- водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля, с шириной водосливного фронта 64 м;
- правобережная и левобережная насыпные грунтовые плотины из песка с противофильтрационным устройством в виде центрального ядра из суглинка, общей длиной по гребню 152 м.;
У правого берега располагается водосливная плотина, а у левой русловое здание ГЭС. Сопряжение бетонной плотины со зданием ГЭС осуществляется с помощью раздельной стенки, которая в сторону нижнего бьефа продлевается за водобой. Сопряжение бетонных частей гидроузла с грунтовой плотиной осуществляется с помощью сопрягающих устоев.
По результатам водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии установленная мощность составила 432 МВт, отметка уровня мертвого объема 47,8 м, среднемноголетняя выработка электроэнергии 2,88 млн. МВт^ч.
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 Hmax = 30,0 м;
Расчетный Нрасч=19,6 м; минимальный Hmin = 17,7 м.
Максимальный расход Qmax через шесть гидроагрегатов ГЭС с диметром рабочего колеса 7,5 м, соответствующий расчетному напору, составляет 2580 м3/с.
Для выбранной поворотно-лопастной турбины (ПЛ30а-В-750) с синхронной частотой вращения 78,9 об/мин был рассчитан гидрогенератор СВ- 1200/80-76,05 с номинальной активной мощностью 80 МВт.
Значения максимальных расчетных расходов для основного, обеспеченностью 0,1% и поверочного, обеспеченности 0,01% случаев: Q0,1% = 4561 м3/с, Q0,01% = 5061 м3/с.
Расчетная пропускная способность водопропускного сооружения с 4-мя водосливными пролетами составляет 3061 м3/с.
Оптимальный удельный расход воды, определяющий конструкцию водосбросного сооружения, сопряжение бьефов и его крепление равен = 58,1 / .
Профиль плотины, с максимальной высотой 39 м, возводимой на глинистом основании, представлен треугольником с вершиной на отметке НПУ и вертикальной напорной гранью при заложении низовой грани равном 1,2.
Оголовок плотины очерчен по координатам Кригера- Офицерова.
Ширина подошвы плотины составляет 62 м.
Во избежание недопустимо больших напряжений в различных частях бетонной плотины на глинистом основании, для которого характерно длительное деформирование под нагрузкой и большая вероятность неравномерности осадок плотина разрезается межсекционными сквозными швами по быкам . В продольном направлении плотина разрезается межстолбчатыми швами. Минимальный размер блока 18*20,7 м.
В плотине располагается одна продольная галерея (отметка 23,6 м) размером 2 * 3 м, предназначенная не только для сбора профильтровавшейся через напорный фронт воды, но и для производства ремонтных работ, выполнения визуальных осмотров в эксплуатационный период и размещения контрольно - измерительной аппаратуры.
Вдоль напорной грани плотины предусматривается дренаж в виде вертикальных скважин (дрен), имеющих выходы в смотровые шахты.
В качестве противофильтрационных устройств используется анкерный понур, предназначенный не только для снижения фильтрационного давления в основании, но и для восприятия части силы, сдвигающей плотину в сторону нижнего бьефа, и подплотинные зубья, расположенные в фундаментной плите с верховой и низовой стороны.
Предусмотрено устройство обратного фильтра под всей площадью водобоя и рисбермы, плотины , а также под анкерным понуром, так же утраивается вертикальный дренаж для сбора и отвода профильтровавшейся воды.
Гидравлический прыжок в нижнем бьефе затоплен, поэтому устройство дополнительных гасителей не требуется, при этом остается необходимым устройство водобоя длиною 58.1 м.
Проведена проверка устойчивости против всплытия предварительно назначенной толщины плит крепления водобоя, равной 5 м.
На рисберме крепление в направлении потока облегчается, уменьшаясь от 2,1 до 1,4 м.
Концевой участок рисбермы выполнен в виде ковша глубиной 6,2 м.
Правильность запроектирования параметров гравитационной плотины на нескальном основании и подземного контура обоснована расчетами на общую прочность и устойчивость по первой группе предельных состояний на сокращенный состав нагрузок для основного и особого их сочетания.
В результате расчетов было установлено, что все условия прочности гравитационной плотины при действии эксплуатационных нагрузок соблюдаются, коэффициент устойчивости плотины против плоского сдвига по основанию составляет 1,27 при нормативном коэффициенте надежности по ответственности 1,25.
Основные параметры грунтовой плотины назначены с учетом успешной работы плотин - аналогов.
Откосы принимаются с постоянным заложением по высоте плотины: верховой 3, низовой 2.5.
Для защиты верхового откоса от волнового воздействия и льда выполняется крепление в виде железобетонных сборных плит толщиной 2 см.
Под креплением из сборных плит на откосах из песчаных грунтов предусматривается однослойный обратный фильтр.
Верхней границей основного крепления является отметка гребня плотины. Нижняя граница назначается от минимального уровня водохранилища на глубине h = 2^ о/о = 2 • 2.17 = 4.34 м.
При низовой призме из песчаных грунтов применяется способ крепления - залужение, заключающийся в создании искусственного дернового покрова за счет посева многолетних трав.
По высоте грунтовой плотины располагаются бермы, на верховом откосе в количестве 2 через 10 м по высоте плотины для создания упора. На низовом откосе устраивается одна берма для надзора и ремонта, проезда, выводов КИА.
Толщина ядра в верхней части, равная 3 м, увеличивается к подошве до 9 м, чтобы градиенты напора, принимаемые для суглинков, удовлетворяли фильтрационной прочности. Превышение верха ядра над ФПУ - 0,5 м.
Ширина гребня плотины (отметка 58,8 м ), равная 15 м принята из условий расположения на нем автомобильной дороги I категории. Проезжая часть гребня плотины укрепляется одеждой. Ограждение на гребне располагается на расстоянии не более 0,5 м от бровки гребня.
Отметка грунтовой плотины, назначенная с учетом его возвышения над расчетными уровнями воды, проектируется с учетом строительного подъема, назначенного сверх расчетного возвышения.
Для исключения фильтрационной деформации грунта тела и основания плотины и повышения устойчивости откосов, предусмотрено устройство на низовом откосе дренажного банкета из каменной наброски в русле, наслонного дренажа- в затапливаемой пойменной части, трубчатого - в пределах береговых участках реки.
Ширина дренажного банкета поверху составляет 4 м, понизу 61,9 м. Гребень банкета возвышается над максимальным уровнем нижнего бьефа на 1 м. По внутреннему откосу банкета и в основании укладывается обратный фильтр из двух слоев.
Сопряжение противофильтрационного элемента плотины с основанием осуществляется с помощью замка глубиной 3 м.
Произведен фильтрационный расчет с целью определения положения депрессионной кривой в точке выхода фильтрационного потока на дренажный банкет и фильтрационный расход через плотину.
Расчет низового откоса против оползания по методу кругло-цилиндрической поверхности скольжения подтвердил верность предварительно назначенных основных параметров поперечного профиля грунтовой плотины. Минимальный коэффициент устойчивости составляет 1.25,что не превышает нормативного коэффициента надежности по ответственности.
На данном гидроузле применяется русловая компоновка, при которой все бетонные сооружения (водосливная плотина, русловое здание ГЭС) располагаются в естественном русле реки. Для данной компоновки характерны пять этапов возведения. Срок строительства составляет 5 лет.
Для перекрытия русла применяются перемычки из местного материала- песка, добываемого в месте расположения створа.
Для перекрытия русла выбран фронтальный способ, заключающийся в одновременной отсыпке банкета по всей ширине прорана со специальных мостов.
Для осушения котлованов первой и второй очереди используется способ открытого водоотлива, который заключается в том, что откачка воды ведется непосредственно из котлована.
Строительные расходы, обеспеченности 5% , 3557 м3/сек, пропускаются через гребенку. При заделке гребенки часть расходов будет пропускаться через незаконченные турбинные блоки.
Объемы бетонных и земляных работ, равные соответственно : V=932663 м3, V=398767 м3.
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 были выявлены следующие показатели :
- чистый дисконтированный доход составляет 373353,3 млн.руб , что >0;
- индекс прибыльности составляет 128,86., что >1;
- проект окупается еще до его окончания, так как при сроке проекта 300 месяцев срок окупаемости составляет - 70 месяцев ;
- внутренняя норма рентабельности составляет 179,3 %, что >10%;
Таким образом, строительство Вяткинской ГЭС с установленной мощностью 432 МВт в настоящее время является целесообразным.
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
Каталог работ (130502)
- Бакалаврская работа (31388)
- Диссертация (960)
- Магистерская диссертация (18319)
- Дипломные работы, ВКР (53194)
- Главы к дипломным работам (2108)
- Курсовые работы (9669)
- Контрольные работы (6188)
- Отчеты по практике (1308)
- Рефераты (1450)
- Задачи, тесты, ПТК (616)
- Ответы на вопросы (154)
- Статьи, Эссе, Сочинения (911)
- Бизнес-планы (49)
- Презентации (101)
- РГР (84)
- Авторефераты (РГБ) (1691)
- Диссертации (РГБ) (1879)
- Прочее (433)
Новости
06.01.2018
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь в выполнении учебных и научных работ на заказ ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ
дальше»» Все новости
Статьи
- Где лучше заказывать диссертации и дипломные?
- Выполнение научных статей
- Подготовка диссертаций
- Подводные камни при написании магистерской работы
- Помощь в выполнении дипломных работ
»» Все статьи
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
