В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















Курсовая работа по гидроэнергетике. Регулирование стока реки Обь.

Курсовая работа по гидроэнергетике. Регулирование стока реки Обь.

¬¬Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Инженерно-строительный факультет.

Кафедра возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики.

Курсовой проект

«Регулирование стока реки Обь».

Выполнил:

студент группы 5014/2

Моисеенко А. Ю.

Проверила:

Кудряшева И. Г.

Санкт-Петербург

2004

Содержание.

1. Введение. 3

2. Исходные данные. 4

3. Программа работ. 5

3.1. Анализ графических исходных данных. 5

3.2. Определение основных характеристик реки в естественном состоянии. 5

3.3. Определение и графическое отображение на интегральной кривой необходимых для полного регулирования стока на постоянный расход воды объемов водохранилища (в км3). 6

3.4. Регулирование стока по интегральной кривой согласно поставленным в задании условиям (п. 5 задания) и при заданном полезном объеме водохранилища (п. 3 задания). 6

3.5. Окончательный вариант регулирования. 6

4. Подсчет зарегулированной мощности водотока и построение кривой ее обеспе-ченности для выбранных характерных лет. 8

5. Выводы. 8

6. Список литературы. 10

1. Введение.

Обь - одна из крупнейших рек России и земного шара, третья по водоносности после Енисея и Лены река России. Образуется слиянием рек Бия и Катунь на Алтае, пересекает с юга на север территорию Западной Сибири и впадает в Обскую губу Карского моря. Длина собственно Оби (от места слияния Бии и Катуни) - 3650 км (от истока Иртыша 5410 км), площадь бассейна 299 тыс. км2. Бассейн Оби отличается разнообразием физико-географических условий: от полупустыни на юге до тундры на севере. Значительная часть бассейна покрыта лесами и занята болотами.

Обь - типично равнинная река. Среднее падение её составляет 4,5 см/км. По характе-ру речной сети, условиям питания и формирования водного режима Обь делится на 3 уча-стка: верхний (до устья Томи), средний (до устья Иртыша) и нижний (до Обской губы).

В пределах верхнего участка, в котором расположен Новосибирск, Обь течёт среди наносных песчаных, супесчаных отложений и лёгких суглинков, имеет неустойчивое русло. Грунт в русле реки в основном песок, ил, глина, местами встречаются гравий, камни и выхо-ды скальных пород. Широкая долина Оби в районе Новосибирска резко сужается, благо-даря выходам коренных пород, главным образом гранитов. Отметки уреза воды находятся в пределах 96 - 94 м.

В целом форма русла сложная, многорукавная, с большим количеством островов и осередков. Коэффициент извилистости русла 1,26. Ширина меженного русла на разветв-лённых участках 1 – 1,5 км, ширина судоходных рукавов в среднем 500 - 700 м.

В южной части г. Новосибирска река перегорожена плотиной, образовавшей Новоси-бирское водохранилище (“Обское море”). Пойма Оби, после нижнего бьефа, имеет ширину около 1 км, вниз по течению она расширяется до 3 - 12 км. Ширина реки в межень 750 - 800 м, местами 1500 м, глубина - около 3 м, на плесах достигает 15 - 16 м. Скорость течения 0,5 м/сек в межень и 2,0 – 2,5 м/сек в половодье. Температура воды летом +21 - +22°С и более. Питание Оби смешанное с преобладанием снегового. Доля снегового питания составляет 50%, дождевого 26%, грунтового 16%, ледникового 8%. За период весенне-летнего полово-дья река проносит основную часть годового стока.

Ледостав на Оби продолжается 150 суток в верхнем течении и 220 суток в нижнем те-чении реки. Льдообразование на Оби идёт с низовьев и распространяется вверх по тече-нию. Осенний ледоход наступает в середине ноября и продолжается от 4 до 7 суток. Замер-зание реки происходит неравномерно, сначала на плесовых участках и мелких протоках, затем на перекатах. Ледяной покров отличается торосистостью, особенно на перекатах, отмелях и вблизи островов. Весной в местах образования торосов обычно наблюдаются заторы. Дата начала ледостава в районе Новосибирска: ранняя - 07.11, средняя - 25.11 и поздняя - 20.12.

На водный режим р. Оби у Новосибирска существенно влияет Новосибирская ГЭС. Ниже плотины зимой ежегодно образуется незамерзающая полынья. Длина её обычно 5 - 6 км, в отдельные годы до 18 км. Вскрытие реки и распространение волны весеннего полово-дья идёт сверху вниз по течению. Весенний ледоход начинается в середине апреля, про-должается в среднем 4 - 6 суток, в отдельные годы до 10 суток. Дата очищения ото льда в районе Новосибирска: ранняя - 06.03, средняя - 23.04 и поздняя - 16.05.

Температура воды в июле достигает +28°С на участке Барнаул - Белогорье и до +23°С в низовьях.

По химическому составу вода Оби и её притоков в районе Новосибирска относится к гидрокарбонатному классу группы кальция. Минерализация воды от 65 до 350 мг/л, жёст-кость - умеренная.

Общие потенциальные гидроэнергоресурсы бассейна Оби оцениваются до 250 млрд. квт/ч. В эксплуатации находятся три ГЭС - Новосибирская на Оби, Бухтарминская и Усть-Каменогорская на Иртыше.

Обь - основная транспортная магистраль Западной Сибири. Судоходна на всём про-тяжении от истока до устья. Навигационный период от 190 суток в верхнем течении до 150 суток в низовьях. Главные порты и пристани бассейна: Новосибирск, Томск, Сургут, Лабыт-нанги, Павлодар, Омск, Тобольск, Тюмень.

2. Исходные данные:

№ пп Наименование данных Значение

1 Интегральная кривая стока и хронологический график естест-венных расходов реки, кривая зависимости объема водохра-нилища от уровней воды. Кривая связи расходов и уровней воды в нижнем бьефе. р. Обь г. Камень

(1936 – 1947)

2 Нормальная подпорная отметка водохранилища, м. 153

3 Полезный объем водохранилища, км3. 25

4 Максимальная пропускная способность всех турбин ГЭС, м3/с. 2500

5 Дополнительное задание по режиму регулирования стока

3. Программа работ.

3.1. Анализ графических исходных данных.

На графике зависимости объема водохранилища от уровня воды в нем показываем:

- полный;

- полезный;

- мертвый

объемы водохранилища и соответствующие им уровни воды - нормальный подпорный уровень (НПУ) и уровень мертвого объема (УМО).

3.2. Определение основных характеристик реки в естественном состоянии.

а) средний многолетний расход:

Q0 = 1725 м3/с (с помощью лучевого масштаба)

(аналитическим методом)

где:

Wк и Wн – сток в конце и в начале заданного промежутка времени соответственно, м3;

t – заданный промежуток времени, с.

б) среднегодовой объем стока за многолетний период:

где n – количество лет.

в) объем стока за каждый водохозяйственный год в м3 и в процентах от среднегодового сто-ка за многолетний период:

Таблица №1.

N год Wн, м3 Wк, м3 Wi, м3 Wi, %

1 1936 – 1937 0*109 57,32*109 57,32*109 106,8

2 1937 – 1938 57,32*109 118,8*109 61,48*109 114,5

3 1938 – 1939 118,8*109 185,1*109 66,30*109 123,5

4 1939 – 1940 185,1*109 237*109 51,90*109 96,7

5 1940 – 1941 237*109 284,9*109 47,90*109 89,2

6 1941 – 1942 284,9*109 346,2*109 61,30*109 114,2

7 1942 – 1943 346,2*109 401,3*109 55,10*109 102,6

8 1943 – 1944 401,3*109 446,6*109 45,30*109 84,4

9 1944 – 1945 446,6*109 489,2*109 42,60*109 79,4

10 1945 – 1946 489,2*109 530,8*109 41,60*109 77,5

11 1946 – 1947 530,8*109 590,5*109 59,70*109 111,2

г) максимальный и минимальный расходы за весь многолетний период и их отношение:

д) многоводный, средний и маловодный годы по объему годового стока.

- 1938 – 1939

- 1942 – 1943

- 1945 – 1946

3.3. Определение и графическое отображение на интегральной кривой

необходимых для полного регулирования стока на постоянный расход воды

объемов водохранилища (в км3).

5.3.1. для всего многолетнего периода (полное многолетнее регулирование).

Через самую высшую точку и самую низшую точку интегральной кривой проводим касательную, параллельную линии среднемноголетнего расхода. Величина вертикального отрезка между этими касательными будет равна величине полного объема водохранилища при полном многолетнем регулировании.

5.3.2. для каждого водохозяйственного года (полное годичное регулирование).

Данные сняты с графика и сведены в таблицу №2.

Таблица №2

N год Vi, км3 Vi/W0*100% Vi/Vпол.*100%

1 1936 – 1937 17,64 32,86 45,69

2 1937 – 1938 19,41 36,16 50,27

3 1938 – 1939 17,05 31,76 44,16

4 1939 – 1940 15,29 28,48 39,60

5 1940 – 1941 11,16 20,79 28,90

6 1941 – 1942 18,37 34,22 47,58

7 1942 – 1943 14,13 26,32 36,60

8 1943 – 1944 12,74 23,73 33,00

9 1944 – 1945 11,6 21,61 30,04

10 1945 – 1946 9,141 17,03 23,68

11 1946 – 1947 12,79 23,83 33,13

3.4. Регулирование стока по интегральной кривой

согласно поставленным в задании условиям (п. 5 задания)

и при заданном полезном объеме водохранилища (п. 3 задания).

Рассмотрим идеальную схему регулирования. Проводим касательные к контрольной линии и к интегральной кривой так, чтобы в каждый период получить максимальный зарегулированный расход. Направление участка ломаной дает значение зарегулированных расходов.

Максимальная пропускная способность турбин: QТУРБ = 2500 м3/с.

3.5. Окончательный вариант регулирования.

Покажем на интегральной кривой и хронологическом графике естественные расходы окончательного варианта регулирования.

Укажем периоды наполнения, опорожнения водохранилища и сброса воды.

По принятому варианту регулирования стока реки для трех характерных лет по объ-ему стока (многоводный, средний, маловодный) строим хронологические графики (рис. 1):

а) колебания объемов воды в водохранилище;

объемы воды в водохранилище определяются отрезками вертикальных прямых, за-ключенных между интегральной кривой притока и кривой зарегулирования стока.

б) колебания уровней воды в ВБ;

уровни воды в ВБ в каждый момент времени может быть определены по кривой связи объема и уровня воды в ВБ, при этом объемы откладываются вправо от мертвого объема.

в) колебания уровня воды в НБ;

Уровни воды в НБ определяются расходами воды поступившими в НБ. Для опреде-ления отметок уровней НБ используются кривые связи расходов и уровней НБ.

г) колебания напора;

Напор (Н) в каждый момент времени равен:

Все данные для построения хронологических графиков сводятся в таблицу №3.

Таблица №3.

Год Месяц V ZВБ Q ZНБ Н N

км3 м м3/с м м MВт

Многовод-ный 1938-1939 IV 7,17 142,3 1960 113,2 28,75 497,4

V 12,2 145,2 1960 113,2 31,61 546,9

VI 18,0 148,7 1960 113,2 35,12 607,7

VII 22,3 151,3 1960 113,2 37,72 652,7

VIII 24,5 152,7 1960 113,2 39,08 676,3

IX 25,0 153,0 1910 113,2 39,42 664,8

X 24,8 152,9 1910 113,2 39,31 662,9

XI 23,5 152,1 1910 113,2 38,49 649,1

XII 20,7 150,4 1910 113,2 36,81 620,8

I 18,0 148,7 1910 113,2 35,17 593,1

II 15,2 147,0 1910 113,2 33,43 563,8

III 12,2 145,2 1910 113,2 31,66 534,0

Средневод-ный 1942 - 1943 IV 9,94 143,9 1598 113,0 31,14 431,6

V 15,8 147,4 1598 113,0 30,59 480,2

VI 20,2 150,0 1598 113,0 34,03 517,7

VII 23,3 152,0 1598 113,0 36,69 544,6

VIII 25,0 153,0 1718 112,8 38,59 603,1

IX 24,5 152,7 1718 112,8 39,76 598,5

X 24,7 152,8 1718 112,8 39,45 600,0

XI 23,4 152,0 1718 112,8 39,55 588,3

XII 21,4 150,8 1718 112,8 38,78 570,5

I 19,1 149,4 1718 112,8 37,61 548,8

II 16,7 147,9 1718 112,8 36,18 526,2

III 14,2 146,3 1718 112,8 34,69 502,9

Маловодный 1945-1946 IV 10,4 144,1 1467 112,7 31,12 403,1

V 14,2 146,3 1467 112,7 33,33 431,7

VI 15,0 146,8 1467 112,7 33,82 438,1

VII 14,6 146,6 1467 112,7 33,57 434,9

VIII 14,4 146,5 1467 112,7 33,47 433,5

IX 13,0 145,6 1467 112,7 32,59 422,1

X 11,2 144,6 1467 112,7 31,58 409,1

XI 9,13 143,4 1467 112,7 30,43 394,1

XII 6,94 142,1 1467 112,7 29,14 377,5

I 4,66 140,6 1467 112,7 27,67 358,4

II 2,35 138,8 1467 112,7 25,87 335,0

III 0,00 136,5 1467 112,7 23,57 305,4

4. Подсчет зарегулированной мощности водотока и построение кривой ее обеспеченности для выбранных характерных лет.

а) Определяем зарегулированные мощности водотока (считая, что пропускная способность турбин не ограничена).

где - КПД гидроагрегата.

Результаты расчетов приведены в таблице 3. По результатам расчетов строим графики за-регулированной мощности водотока (рис. 2).

б) Строим кривую обеспеченности зарегулированной мощности используя данные преды-дущего пункта (рис.3).

В результате зарегулирования получаем гарантированную мощность N0 = 358,4 МВт водо-тока при 95% обеспеченности, гарантированную выработку энергии Э0 = 9418752 кВт*ч.

5. Выводы.

В данной курсовой работе производим регулирование стока реки Обь с полным объ-емом водохранилища 35,1 км3, нормальной подпорной отметкой водохранилища 153 м и максимальной пропускной способностью всех турбин ГЭС 2500 м3/с.

Проанализировав исходные данные имеем:

Река в своем естественном состоянии имеет следующие характеристики:

- среднемноголетний расход: Q0 =1702 м3/с;

- среднегодовой объем стока за многолетний период: W0 = 53,68 км3;

- максимальный расход за весь многолетний период: ;

- минимальный расход за весь многолетний период: ;

- многоводный год – 66,3 109 м3;

- маловодный год – 55,1 109 м3

- средневодный год – 41,6 109 м3.

Рассматриваем идеальную схему регулирования, проводя касательные к контрольной линии и к интегральной кривой, так чтобы в каждый период получить максимальный зарегулированный расход.

Объем водохранилища позволяет провести лишь неполное годичное регулирование стока. В данном зарегулированном режиме водотока водохранилище наполняется за 4-5 месяцев. Холостые сбросы отсутствуют.

При анализе зарегулированного режима водотока имеем:

- коэффициент зарегулирования;

;

;

На рис.1 показаны хронологические графики объемов воды в водохранилище, уров-ней воды в бьефах и напоров для многоводного, маловодного и средневодного годов.

В результате зарегулирования получаем гарантированную мощность N0 = 358,4 МВт водотока при 95% обеспеченности, гарантированную выработку энергии Э0 = 9418752 кВт*ч.

Многолетнее регулирование характеризуется нефиксированным циклом регулирова-ния. При неизменном потреблении воды периоды наполнения и опорожнения водохрани-лища определяется исключительно гидрологической обстановкой каждого года.

Для получения полного многолетнего регулирования необходимо увеличить полезную емкость водохранилища.

6. Список литературы.

1. "Использование водной энергии" под ред. Д. С. Щавелева, Л., Энергия, 1976.

2. "Гидроэнергетические установки" под ред. Д. С. Щавелева, Л., Энергоиздат, 1981.

3. "Использование водной энергии" под ред. Ю. С. Васильева, М., Энергоатомиздат, 1995.