ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОКУНОВСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ВОЛГА СИСТЕМЫ СЕЙСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ДОКУНОВСКОГО ГИДРОУЗЛА
|
Сокращенный паспорт Докуновского гидроузла на реке Волга
ВВЕДЕНИЕ
1 Общая часть
1.1 Природные условия
1.2 Климат
1.4 Энергоэкономическая характеристика района
2 Водно-энергетические расчеты
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока
2.3 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы
2.4 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы
2.5 Расчёт режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы
2.6 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС по маловодному году 24
2.7 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС в средневодном году ... 25
2.8 Определение установленной мощности ГЭС и планирование капитальных
ремонтов
3 Основное и вспомогательное оборудование
3.1 Построение режимного поля
3.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам
3.3 Расчёт отметки РК ГТ для обеспечения ее бескавитационной работы
3.3.1 Работа одного агрегата при Hminъ
3.3.2 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hp.
3.3 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hmax
3.4 Выбор типа серийного гидрогенератора
3.5 Расчет и построение бетонной спиральной камеры
3.6 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки
3.7 Определение геометрических размеров проточной части и машинного зала
4 Компоновка гидроузла, выбор типа и расчет основных сооружений
4.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины
4.2 Гидравлический расчет
4.2.1 Определение ширины водосливного фронта
4.2.2 Определение отметки гребня водослива 49
4.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода
4.2.4 Построение профиля водосливной грани
4.2.5 Расчет сопряжения бьефов
4.2.6 Расчет водобойной стенки и водобойного колодца
4.2.7 Определение длины водобойной плиты
4.2.8 Рисберма
4.3 Пропуск расходов через глубинный водосброс
4.3.1 Расчет сечения донного водосброса.
4.4 Конструирование плотины
4.4.1 Определение ширины и отметки подошвы плотины
4.5 Разрезка бетонных плотин швами
4.6 Быки
4.7 Устои
4.8 Галереи в теле плотины
4.9 Расчёт противофильтрационной завесы
4.10 Бетонный понур
4.11 Грунтовая плотина
4.12 Фильтрационные расчеты
4.13 Статические расчеты плотины
4.13.1 Вес сооружения
4.13.2 Сила гидростатического давления воды
4.13.3 Равнодействующая взвешивающего давления
4.13.4 Сила фильтрационного давления
4.13.5 Давление грунта
4.13.6 Волновое давление
4.13.7 Волновое давление при особом сочетании нагрузок
4.14 Расчёт прочности плотины
4.14.1 Критерии прочности плотины
4.14.2 Расчёт устойчивости плотины на сдвиг
4.14.3 Расчёт прочности плотины при особом сочетании нагрузок
4.14.4 Критерии прочности плотины
4.14.5 Расчёт устойчивости плотины на сдвиг
5 Организация строительства
5.1 Первый этап
5.1.1 Тип и конструкция перемычек
5.1.2 Осушение котлована 1-й очереди
5.1.3 Разработка котлована под водосливную плотину
5.1.4 Разработка котлована под станционную плотину
5.1.5 Расчет пропуска расчетного строительного расхода через донные
отверстия на втором этапе
5.1.6 Бетонные работы в нижней части водосливной плотины до отметки 70 м
5.1.7 Бетонные работы в нижней части разделительного устоя до отметки
70 м
5.1.8 Бетонирование глухих секций до отметки 70 м
5.1.9 Бетонные работы в нижней части станционной плотины до отметки
70 м
5.1.10 Бетонные работы в подводной части здания ГЭС до отметки 70 м ......... 93
5.1.11 Разработка котлована под правобережную грунтовую плотину .............. 94
5.1.12 Возведение суглинистого ядра и насыпной земляной плотины из песка
до отметки 70 м
5.2 Второй этап
5.2.1 Возведение перемычек второй очереди
5.2.2 Осушение котлована 2-й очереди
5.2.3 Бетонные работы по всему напорному фронту между отметками 70 м и
80 м
5.2.4 Возведение суглинистого ядра и насыпь земляной правобережной
плотины из песка до отметки 80 м
5.2.5 Разработка котлована под левобережную грунтовую плотину
5.2.6 Разработка котлована под судоходный шлюз
5.3 Третий этап.
5.3.1 Бетонные работы по всему напорному фронту между отметками 80 м и
105,2 м
5.3.4 Возведение суглинистого ядра и насыпь земляной правобережной
плотины из песка до отметки 105,2
5.3.4 Возведение суглинистого ядра и насыпной земляной левобережной
плотины из песка до отметки 86 м
5.3.5 Бетонные работы по возведению судоходного шлюза до отметки 86 м
5.4 Четвертый этап
5.4.1 Возведение суглинистого ядра и насыпной земляной левобережной
плотины из песка до отметки 105,2 м
5.4.2 Бетонные работы по возведению судоходного шлюза до отметки
105,2 м
5.6 Определение объема работ
6 Мероприятия по охране окружающей среды
6.1 Период строительства
6.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища
6.3 Период эксплуатации
6.4 Мероприятия по защите растительного и животного мира
7 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии
7.2 Налоговые расходы
7.2.1 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности
7.3 Оценка инвестиционного проекта
7.4 Методология, исходные данные
7.5 Коммерческая эффективность
7.6 Бюджетная эффективность
7.7 Анализ чувствительности
8 Системы сейсмического мониторинга Докуновского гидроузла
8.1 Обоснование необходимости создания системы
8.2.1 Контрольно измерительная аппаратура (далее КИА)
8.2.2 Система сейсмологического контроля Докуновского ГУ
8.3 Сейсмометрический мониторинг Докуновской ГЭС
8.3.1 Система сейсмометрического контроля Докуновского ГУ
8.3.2 Контрольно измерительная аппаратура
8.3.3 Определение места расположения сейсмометрической КИА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
1 Общая часть
1.1 Природные условия
1.2 Климат
1.4 Энергоэкономическая характеристика района
2 Водно-энергетические расчеты
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока
2.3 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы
2.4 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы
2.5 Расчёт режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы
2.6 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС по маловодному году 24
2.7 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС в средневодном году ... 25
2.8 Определение установленной мощности ГЭС и планирование капитальных
ремонтов
3 Основное и вспомогательное оборудование
3.1 Построение режимного поля
3.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам
3.3 Расчёт отметки РК ГТ для обеспечения ее бескавитационной работы
3.3.1 Работа одного агрегата при Hminъ
3.3.2 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hp.
3.3 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hmax
3.4 Выбор типа серийного гидрогенератора
3.5 Расчет и построение бетонной спиральной камеры
3.6 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки
3.7 Определение геометрических размеров проточной части и машинного зала
4 Компоновка гидроузла, выбор типа и расчет основных сооружений
4.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины
4.2 Гидравлический расчет
4.2.1 Определение ширины водосливного фронта
4.2.2 Определение отметки гребня водослива 49
4.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода
4.2.4 Построение профиля водосливной грани
4.2.5 Расчет сопряжения бьефов
4.2.6 Расчет водобойной стенки и водобойного колодца
4.2.7 Определение длины водобойной плиты
4.2.8 Рисберма
4.3 Пропуск расходов через глубинный водосброс
4.3.1 Расчет сечения донного водосброса.
4.4 Конструирование плотины
4.4.1 Определение ширины и отметки подошвы плотины
4.5 Разрезка бетонных плотин швами
4.6 Быки
4.7 Устои
4.8 Галереи в теле плотины
4.9 Расчёт противофильтрационной завесы
4.10 Бетонный понур
4.11 Грунтовая плотина
4.12 Фильтрационные расчеты
4.13 Статические расчеты плотины
4.13.1 Вес сооружения
4.13.2 Сила гидростатического давления воды
4.13.3 Равнодействующая взвешивающего давления
4.13.4 Сила фильтрационного давления
4.13.5 Давление грунта
4.13.6 Волновое давление
4.13.7 Волновое давление при особом сочетании нагрузок
4.14 Расчёт прочности плотины
4.14.1 Критерии прочности плотины
4.14.2 Расчёт устойчивости плотины на сдвиг
4.14.3 Расчёт прочности плотины при особом сочетании нагрузок
4.14.4 Критерии прочности плотины
4.14.5 Расчёт устойчивости плотины на сдвиг
5 Организация строительства
5.1 Первый этап
5.1.1 Тип и конструкция перемычек
5.1.2 Осушение котлована 1-й очереди
5.1.3 Разработка котлована под водосливную плотину
5.1.4 Разработка котлована под станционную плотину
5.1.5 Расчет пропуска расчетного строительного расхода через донные
отверстия на втором этапе
5.1.6 Бетонные работы в нижней части водосливной плотины до отметки 70 м
5.1.7 Бетонные работы в нижней части разделительного устоя до отметки
70 м
5.1.8 Бетонирование глухих секций до отметки 70 м
5.1.9 Бетонные работы в нижней части станционной плотины до отметки
70 м
5.1.10 Бетонные работы в подводной части здания ГЭС до отметки 70 м ......... 93
5.1.11 Разработка котлована под правобережную грунтовую плотину .............. 94
5.1.12 Возведение суглинистого ядра и насыпной земляной плотины из песка
до отметки 70 м
5.2 Второй этап
5.2.1 Возведение перемычек второй очереди
5.2.2 Осушение котлована 2-й очереди
5.2.3 Бетонные работы по всему напорному фронту между отметками 70 м и
80 м
5.2.4 Возведение суглинистого ядра и насыпь земляной правобережной
плотины из песка до отметки 80 м
5.2.5 Разработка котлована под левобережную грунтовую плотину
5.2.6 Разработка котлована под судоходный шлюз
5.3 Третий этап.
5.3.1 Бетонные работы по всему напорному фронту между отметками 80 м и
105,2 м
5.3.4 Возведение суглинистого ядра и насыпь земляной правобережной
плотины из песка до отметки 105,2
5.3.4 Возведение суглинистого ядра и насыпной земляной левобережной
плотины из песка до отметки 86 м
5.3.5 Бетонные работы по возведению судоходного шлюза до отметки 86 м
5.4 Четвертый этап
5.4.1 Возведение суглинистого ядра и насыпной земляной левобережной
плотины из песка до отметки 105,2 м
5.4.2 Бетонные работы по возведению судоходного шлюза до отметки
105,2 м
5.6 Определение объема работ
6 Мероприятия по охране окружающей среды
6.1 Период строительства
6.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища
6.3 Период эксплуатации
6.4 Мероприятия по защите растительного и животного мира
7 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии
7.2 Налоговые расходы
7.2.1 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности
7.3 Оценка инвестиционного проекта
7.4 Методология, исходные данные
7.5 Коммерческая эффективность
7.6 Бюджетная эффективность
7.7 Анализ чувствительности
8 Системы сейсмического мониторинга Докуновского гидроузла
8.1 Обоснование необходимости создания системы
8.2.1 Контрольно измерительная аппаратура (далее КИА)
8.2.2 Система сейсмологического контроля Докуновского ГУ
8.3 Сейсмометрический мониторинг Докуновской ГЭС
8.3.1 Система сейсмометрического контроля Докуновского ГУ
8.3.2 Контрольно измерительная аппаратура
8.3.3 Определение места расположения сейсмометрической КИА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Гидроэлектростанции занимают особо важное место в современных энергетических системах, выполняя главную роль по регулированию её параметров в нестационарных режимах, а также покрывая наиболее неравномерную часть графиков нагрузки. Кроме того, низкая стоимость товарной продукции ГЭС весьма положительно сказывается на ценообразовании электроэнергии на рынке её сбыта.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии. Коэффициент полезного действия гидравлических турбин достигает 97%, что существенно выше КПД турбин других типов электростанций.
В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электростанций. Гидростанции способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту тока в энергосистеме.
Гидроэнергетические мощности вносят ощутимый вклад в обеспечение системной надежности и в конечном итоге надежной работы всей Единой электроэнергетической системы страны.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
Докуновская ГЭС располагается в Волжском каскаде гидроэлектростанций, имеет бетонный напорный фронт и грунтовые правобережную и левобережную плотины. Так же в состав гидроузла включен судоходный шлюз, для пропуска малых и средних судов, и выполнения функций рыбохода. Судоходный шлюз принят исходя из имеющихся на данном каскаде шлюзов, и является аналогом Горьковского судоходного шлюза.
Проектируемый гидроузел имеет не только энергетический характер, но и транспортный. Благодаря созданию подпора и судоходного шлюза существенно облегчится навигация судов, и значительно разгрузятся транспортные магистрали.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии. Коэффициент полезного действия гидравлических турбин достигает 97%, что существенно выше КПД турбин других типов электростанций.
В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электростанций. Гидростанции способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту тока в энергосистеме.
Гидроэнергетические мощности вносят ощутимый вклад в обеспечение системной надежности и в конечном итоге надежной работы всей Единой электроэнергетической системы страны.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
Докуновская ГЭС располагается в Волжском каскаде гидроэлектростанций, имеет бетонный напорный фронт и грунтовые правобережную и левобережную плотины. Так же в состав гидроузла включен судоходный шлюз, для пропуска малых и средних судов, и выполнения функций рыбохода. Судоходный шлюз принят исходя из имеющихся на данном каскаде шлюзов, и является аналогом Горьковского судоходного шлюза.
Проектируемый гидроузел имеет не только энергетический характер, но и транспортный. Благодаря созданию подпора и судоходного шлюза существенно облегчится навигация судов, и значительно разгрузятся транспортные магистрали.
В настоящем проекте были рассчитаны и определены основные элементы и параметры гидротехнического сооружения I класса Докуновского гидроузла на реке Волга.
В рамках гидрологического расчета были определены значения максимальных расчётных расходов для основного (обеспеченностью 0,1%) и поверочного (обеспеченностью 0,01%) случаев.
На этапе водно-энергетических расчётов выбрана установленная мощность проектируемой станции, которая составила 436 МВт, намечена зона работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Проектируемая станция работает как в базовой, так и в пиковой части графика нагрузки. По кривой сработки / наполнения водохранилища, с НПУ 101 м, был определен уровень мертвого объема, отметка которого составила 83,54 м. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составляет 2,85 млрд.кВт^ч.
Далее была выявлена область допустимой работы гидроэлектростанции, исходя из которой были определены следующие параметры:
- расчетный напор Нр= 29,2 м;
- минимальный напор Hmin= 21,9 м;
- максимальный напор Hmax= 38,7 м.
Из полученного диапазона изменения напора по справочным материалам были подобраны возможные типы гидротурбин. После сравнения рабочих зон турбин, а также руководствуясь принципом минимума суммарных приведенных затрат, принята установке гидротурбина ПЛ40/587а-В-46 при числе агрегатов равном 4. Также была выбрана система управления гидротурбиной.
На следующем этапе определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения класса (считая от левого берега):
1. Левобережная глухая грунтовая плотина;
2. Судоходный шлюз;
3. Бетонная водосливная плотина;
4. Станционная бетонная плотина;
5. Правобережная глухая грунтовая плотина.
Произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок. В результате расчетов методом предельного состояния 1 группы коэффициент надежности сооружения составляет 1,23.
Были разработаны технология и этапы возведения ГТС, составлен календарный график строительства.
Так же проект получил технико - экономическое обоснование.
В рамках гидрологического расчета были определены значения максимальных расчётных расходов для основного (обеспеченностью 0,1%) и поверочного (обеспеченностью 0,01%) случаев.
На этапе водно-энергетических расчётов выбрана установленная мощность проектируемой станции, которая составила 436 МВт, намечена зона работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Проектируемая станция работает как в базовой, так и в пиковой части графика нагрузки. По кривой сработки / наполнения водохранилища, с НПУ 101 м, был определен уровень мертвого объема, отметка которого составила 83,54 м. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составляет 2,85 млрд.кВт^ч.
Далее была выявлена область допустимой работы гидроэлектростанции, исходя из которой были определены следующие параметры:
- расчетный напор Нр= 29,2 м;
- минимальный напор Hmin= 21,9 м;
- максимальный напор Hmax= 38,7 м.
Из полученного диапазона изменения напора по справочным материалам были подобраны возможные типы гидротурбин. После сравнения рабочих зон турбин, а также руководствуясь принципом минимума суммарных приведенных затрат, принята установке гидротурбина ПЛ40/587а-В-46 при числе агрегатов равном 4. Также была выбрана система управления гидротурбиной.
На следующем этапе определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения класса (считая от левого берега):
1. Левобережная глухая грунтовая плотина;
2. Судоходный шлюз;
3. Бетонная водосливная плотина;
4. Станционная бетонная плотина;
5. Правобережная глухая грунтовая плотина.
Произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок. В результате расчетов методом предельного состояния 1 группы коэффициент надежности сооружения составляет 1,23.
Были разработаны технология и этапы возведения ГТС, составлен календарный график строительства.
Так же проект получил технико - экономическое обоснование.