Регулювання стоку річки водосховищем - студопедія

Водосховищем називається штучна водойма, що утворюється перед греблею. Основна відмінність водосховища від природної водойми (озера, ставка) полягає в його можливості регулювання (перерозподілу) річкового стоку і рівневого режиму.

Регулювання стоку - це процес перерозподілу його водосховищем відповідно до вимог водогосподарського комплексу (енергетика, водопостачання, зрошення, судноплавство, боротьба з повенями, рибне господарство тощо). Річковий стік акумулюється в водосховище в періоди, коли природна припливно води перевищує потреби в ній, і витрачається в періоди, коли потреба в воді перевищує припливно.

Період акумуляції річкового стоку називається наповненням водосховища, а період віддачі наповненою води - спрацювання водосховища.

На рис. 17.5 представлені характерні рівні і обсяги води у водосховищі.

Нормальним підпірною рівнем (НПУ) називається максимальний рівень води, при якому ГЕС і всі споруди гідровузла можуть працювати як завгодно довго. Обсяг водосховища при позначці НПУ називається повним обсягом. Мінімальний рівень водосховища, до якого можлива його спрацювання при нормальній експлуатації, називається рівнем мертвого об'єму (УМО). Нижче цього рівня можлива лише аварійна спрацювання водосховища.

Обсяг води між НПУ і УМО називається корисним, так як цей обсяг використовується при регулюванні стоку в нормальних умовах експлуатації.

Обсяг води, що знаходиться нижче УМО, називається мертвим, так як він не використовується в нормальних умовах експлуатації.

При проходженні витрати дуже рідкісної повторюваності (катастрофічний паводок), істотно перевищує пропускну здатність ГЕС і водоскидних споруд, рівень води у водосховищі підвищується вище НПУ. Максимально можливий рівень води у водосховищі за умовами надійності споруд називається форсованим підпірною рівнем (ФПУ). Обсяг водосховища між відмітками ФПУ і НПУ називається резервним. Він використовується тільки для трансформації (зрізання) повеней рідкісної повторюваності. Резервний об'єм повинен бути спрацьований до НПУ відразу ж по закінченні повені.

На рис. 17.6 представлені статичні характеристики водосховища, що показують залежність відміток рівня водосховища (верхнього б'єфу) від обсягу Zв.б (V) і площі дзеркала Zв.б (F) водосховища.

Розглянемо характеристики нижнього б'єфу, які представлені на рис. 17.7. Рівень води в нижньому б'єфі ГЕС визначається витратою, який пропускається в нижній б'єф через турбіни, водоскиди або шлюзи гідровузла - Zн.б (Н.Б.). Взимку крива зв'язку рівнів води і витрат нижнього б'єфу буде розташовуватися вище внаслідок зменшення живого перерізу нижнього б'єфу за рахунок льоду.

Ці статичні характеристики бьефов використовуються в водно-енергетичних розрахунках. Облік несталого руху в б'єфах і припливно в водосховище вимагає досить складних гідроенергетичних розрахунків, які реалізуються на ЕОМ.

Розрізняють основні і спеціальні види регулювання стоку.

До основних видів регулювання стоку відносять: добове, тижневе, річне і багаторічне.

Добове регулювання призначене для забезпечення нерівномірного витрати води через агрегати ГЕС відповідно до вимог добових коливань навантаження енергосистеми при порівняно постійному протягом доби притоці води. При добовому регулюванні цикл регулювання становить одну добу і до кінця циклу рівень води у верхньому б'єфі повертається до вихідного положення - УМО. Рівень води в нижньому б'єфі буде відповідати вступнику витраті в нижній б'єф. Завдяки добовому регулювання в годинник малого навантаження ГЕС у верхньому б'єфі запасається надлишковий приплив, а в години підвищеного навантаження він спрацьовується. Якщо об'єм водосховища достатній для акумулювання всього надлишкового припливу, то цей весь приплив використовується для збільшення потужності ГЕС в порівнянні з потужністю ГЕС при тільки природному припливі.

Добове регулювання дозволяє підвищити участь ГЕС в покритті піків навантаження і забезпечити більш доцільний рівномірний режим роботи теплових і атомних електростанцій.

Слід зазначити, що режим роботи ГЕС зі збільшеною потужністю не супроводжується збільшенням вироблення електроенергії. Навпаки, якби ГЕС працювала без регулювання на природному стоці, її вироблення була б більше.

На режим добового регулювання ГЕС іноді накладаються обмеження неенергетичних учасників комплексного гідровузла (судноплавство, рибне господарство, водозабір в нижньому б'єфі тощо).

Тижневе регулювання забезпечує нерівне споживання води агрегатами ГЕС протягом тижня відповідно до вимоги тижневих коливань навантаження енергосистеми. У вихідні дні навантаження в енергосистемі падає. У цей період ГЕС може знизити свою потужність, а виходить надлишок води акумулюється в водосховище. У робочі дні ГЕС може збільшити потужність за рахунок спрацювання запасених в водосховище обсягів води.

При тижневому регулюванні режим роботи ГЕС зі збільшеною потужністю, як правило, не супроводжується збільшенням вироблення електроенергії. Вироблення електроенергії може збільшитися тільки в разі скорочення холостих скидів води за рахунок ємності водосховища. На режим тижневого регулювання ГЕС можуть також накладатися обмеження неенергетичних учасників водогосподарського комплексу.

Річне регулювання дозволяє перерозподіляти стік води протягом року відповідно до потреб енергосистеми і водоспоживачів. Цикл регулювання дорівнює 1 року. У багатоводні періоди водосховище наповнюється, а в маловодні - спрацьовується. Для проведення річного регулювання потрібно об'єм водосховища, що становить 5-10% середньорічного стоку при частковому (сезонному) і 40-60% при повному річному регулюванні.

Водосховище річного регулювання дозволяє здійснювати добове і тижневе регулювання.

Багаторічна регулювання призначене для збільшення витрати ГЕС і вироблення електроенергії в маловодні роки за рахунок стоку багатоводних років. При багаторічному регулюванні водосховище наповнюється протягом ряду багатоводних років і спрацьовується протягом маловодного періоду.

Особливістю багаторічного регулювання є мінливість тривалості циклу регулювання. При багаторічному регулюванні можливо збільшити гарантовану потужність ГЕС та вироблення електроенергії за рахунок скорочення або ліквідації неодружених скидів води.

Розглянемо деякі спеціальні види регулювання.

Компенсує регулювання проводиться верховим водосховищем каскаду ГЕС, щоб компенсувати нерівномірність припливу з проміжного водозбору між створами водосховища і ГЕС. Можливо проводити компенсує регулювання ГЕС, розташованих на різних водотоках, але об'єднаних єдиною енергетичною системою. Наприклад, водосховище Братської ГЕС виробляє компенсує регулювання вироблення енергії ГЕС Ангаро-Єнісейського каскаду.

Трансформація паводків і повеней проводиться водосховищем з метою затримки пікової частини паводку і зменшення повені на річці нижче водосховища.

Аварійне використання водосховища ГЕС передбачає його спрацювання при аварії в електроенергетичній системі. В цьому випадку ГЕС приймає на себе додаткове навантаження до ліквідації аварії. Після ліквідації аварії в енергосистемі спрацьований обсяг відновлюється за рахунок зниження навантаження ГЕС або за рахунок найближчого за часом паводку.

У практиці проектування і експлуатації ГЕС розрахунки річного та багаторічного стоків проводяться, як правило, по диспетчерських графіків, які представляють собою залежність витрати води від позначки верхнього б'єфу (або обсягу води у водосховищі) і часу.