Число агрегатов на станции – 3 (Варианты 1-6)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агенство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики (гидроэнергетика)

Контрольные задания и методические указания к их выполнению для дневного и заочного отделения IV-V курсов факультета энергетики по специальности 140202 – Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Новосибирск

2007

Составил д.т.н., профессор Секретарев Ю.А.

к.т.н., доцент Чекалина Т.В.

Рецензент к.т.н., доцент Шальнев В.Г.

Работа подготовлена кафедрой Систем электроснабжения предприятий.
1. Принципы (особенности) построения курса

Основной целью данного курса является подготовка студентов к профессиональной деятельности по специальности 140202.

Объектом изучения являются ГЭС как совокупность сооружений и оборудования, в частности вопросы конструкции отдельных сооружений и оборудования, материалы, из которых возводятся сооружения или изготовляется оборудование, условия их надежности, устойчивость и механическая прочность и все другие свойства.

Ядро курса составляет исследование энергетических и гидравлических характеристик и сооружений ГЭС и тех общих условий, от которых зависит выполнение каждым отдельным элементом его задач как составной части ГЭС, а также изучение экономической эффективности работы ГЭС.

Данный курс базируется и имеет связи со следующими дисциплинами: режимы использования установок нетрадиционной и возобновляемой энергетики, проектирование и эксплуатация установок нетрадиционной и возобновляемой энергетики и режимы электроэнергетических систем.

Курс состоит из лекционного цикла, практических занятий и лабораторных работ. Последние служат для углубленного исследования энергетических и гидравлических характеристик и сооружений ГЭС.

Оценка знаний студентов осуществляется в течение семестра при индивидуальной защите каждого практического задания и при проведении экзамена по лекционному и практическому материалу данного курса.

Цели изучения дисциплины.

2.1. Студенты будут иметь представление:

- об определении потенциальных энергетических ресурсов рек;

- о построении характеристик русловой и деривационной ГЭС;

- о построении энергетических характеристик агрегатов и ГЭС;

- о методах водноэнергетического регулирования ГЭС;

- об определении оптимальной глубины сработки водохранилища графическим методом;

- о табличном способе водноэнергетических расчетов;

- о диспетчерском регулировании ГЭС.

2.2. Студенты будут знать:

- основные схемы использования гидроресурсов;

- энергетические характеристики ГЭС;

- об участии ГЭС в энергетическом балансе системы;

- о задачах и видах регулирования ГЭС.

2.3. Студенты будут уметь:

- строить энергетические характеристики ГЭС;

- определять оптимальную глубину сработки водохранилища графическим методом.

3. Вводимые понятия:

- энергетические характеристики сооружений ГЭС;

- гидравлические характеристики сооружений ГЭС;

- экономическая эффективность работы ГЭС;

- устойчивость сооружений;

- надежность сооружений.

Задание №1

Определение потенциальных ресурсов рек

(2 часа)

Цель:

1. Рассчитать энергию и мощность на участках реки.

2. Построить кадастровые графики:

Z=f(L), Q=f(L), N_уд=f(L), N∑=f(L) и Э∑= f(L)

3. Определить оптимальный створ для строительства ГЭС.

Исходные данные :

Указания к выполнению

Мощность и энергия естественных, свободно текущих рек называются их потенциальными энергетическими ресурсами.

Определение величины потенциальных энергетических ресурсов рек может быть сделано следующим образом. Выделим участок реки, заключенный между двумя створами 1 и 2, как это показано на рис. 1. Пусть через вернее сечение 1 в течение некоторого промежутка времени T протекает некоторое количество воды, измеряемое объемом W.

Рис.1

Разность двух полученных нами величин представляет собой то количество энергии, которое расходует река при продвижении объема воды, равного W, от верхнего створа 1 до нижнего створа 2.

Разность высотных отметок поверхности воды в створе 1 и 2 есть падение реки на рассматриваемом нами участке

(1.1)

С учетом сделанных допущений и учитывая объемный вес воды , кг/м²

^, (кгм) (1.2)

Это уравнение с некоторым приближением является вполне допустимым для практических целей и определяет ту энергию, которую расходует река на участке от створа 1 до створа 2 за время T.

Потенциальная мощность реки есть энергия, производимая в течение единицы времени (1 сек):

(кгм/сек) (1.3)

Здесь Q – расход воды в реке, м³/ сек.

Выражая величину потенциальной мощности участка реки в киловаттах

(1 квт= 102 кг*м/сек), получим:

(кВт)

Это уравнение выведено, исходя из сделанного раньше предположения, что количество воды, протекающее в обоих створах – верхнем и нижнем, - одинаково. В действительности же расход воды в реке по мере приближения к устью увеличивается. Приближенный учет увеличения расхода воды на участке реки между рассматриваемыми створами может быть сделан, если в уравнение (1-9) мы подставим среднее значение расхода воды в створах 1 и 2:

(м³/сек) (1.4)

При такой замене мы получим уравнение для определения потенциальной мощности участка реки

(кВт) (1.5)

Кадастровая характеристика энергетических ресурсов рек может быть представлена в табличной форме. В кадастровые таблицы помещаются сведения о длине участков реки, о положении пограничных створов, о величине падения реки на каждом из участков и о величине расходов воды, принятых по каждому пограничному створу и, наконец, о мощности реки, вычисленной по каждому из участков, и суммарной мощности, определенной для всей реки. Кроме мощности, по участкам обычно вычисляется также величина удельной мощности, т.е. мощности, приходящейся на единицу длины реки. Для определения величины удельной мощности вся мощность данного участка делится на его длину

[кВт/км] (1.6)

Наглядное представление об энергетической характеристике реки дает кадастровый график (рис.2). На этом чертеже построен график мощности реки от истока до устья и график удельной мощности реки по участкам. На этом же чертеже дополнительно нанесены исходные данные – продольный профиль реки и график изменения величины расходов воды.

Кроме потенциальной мощности реки, обычно определяется также величина средней за многолетний период годовой энергии реки в киловатт- часах. Для этого служит уравнение

[кВт*ч] (1.7)

Здесь и - среднемноголетний объем годового стока реки в начальном и конечном створах данного участка.

Рис.2

Задание №2

«Напорные характеристики русловой и деривационной ГЭС»

(2 часа)

Цель:

1. Построить напорные характеристики русловой или деривационной станции.

2. Нанести линии ограничения по мощности генератора и пропускной способности турбины.

3. Построить мощностные характеристики.

Исходные данные :

Характеристика нижнего бьефа русловой ГЭС

	Qнб, (м³/с)	0	200	400	600	800	1000	1200	1400	2000
Вариант 1	Zнб, (м)	47	48,41	49	49,45	49,83	50,16	50,35	50,47	50,7
Вариант 2	Zнб, (м)	47	48,7	49,3	49,75	50,25	50,5	50,8	51,1	52

Характеристика нижнего бьефа деривационной ГЭС

	Qнб, (м³/с)	0	5	10	15	20	25	30	60
Вариант 1	Zнб, (м)	750	750,8	751,3	751,6	751,9	752,15	752,35	753,3
Вариант 2	Zнб, (м)	750	750,5	751	751,35	751,6	751,75	751,8	752,3

Варианты исходных данных

Вариант	Вид ГЭС	Вариант хар-ки НБ	Максим. пропуск. способность, м³/с	Расчетный напор, Hp, м	число агрегатов, z	Зимний коэф., Кз	НПГ и ГМО	Коэф.
Вариант	Вид ГЭС	Вариант хар-ки НБ	Максим. пропуск. способность, м³/с	Расчетный напор, Hp, м	число агрегатов, z	Зимний коэф., Кз	НПГ и ГМО	a1 a2
1	русл.	1	1000	16		0,6	69 65
2	русл.	1	1200	15,6		0,5	69 66
3	русл.	1	1100	15,8		0,6	68 66
4	русл.	1	1500	15,21		0,5	68,2 65,5
5	русл.	1	950	16,2		0,6	69,5 65
6	русл.	1	900	16,5		0,5	69,5 64,5
7	русл.	2	1000	15,5		0,6	68 65
8	русл.	2	1200	15,2		0,5	68,5 65
9	русл.	2	1100	15,3		0,6	68 64,5
10	русл.	2	1500	15		0,5	69 64
11	русл.	2	950	15,8		0,6	68,5 64
12	русл.	2	900	16		0,5	70 65
13	русл.	2	1300	15,2		0,6	69 64
14	дерив.	1	27	115	3		900 870	0,02 0,035
Вариант	Вид ГЭС	Вариант хар-ки НБ	Максим. пропуск. способность, м³/с	Расчетный напор, Hp, м	число агрегатов, z	Зимний коэф., Кз	НПГ и ГМО	Коэф.
15	дерив.	1	26	115,5	4		910 810	0,02 0,04
16	дерив.	1	28	114,7	5		900 860	0,015 0,03
17	дерив.	1	29	114,3	3		890 860	0,025 0,04
18	дерив.	1	30	114	4		890 860	0,015 0,04
19	дерив.	1	25	115,2	5		910 870	0,02 0,05
20	дерив.	1	24	115,5	3		900 870	0,03 0,07
21	дерив.	2	27	115,5	4		910 860	0,03 0,06
22	дерив.	2	26	116	5		900 860	0,035 0,05
23	дерив.	2	28	115,2	3		910 870	0,02 0,04
24	дерив.	2	29	114,7	4		900 850	0,015 0,04
25	дерив.	2	30	114,5	5		905 845	0,02 0,035
26	дерив.	2	25	115,7	3		905 850	0,05 0,07

Указания к выполнению

При условии постоянства уровня верхнего бьефа ГЭС величина напора на ГЭС (потери) будут зависеть только от Q, т.е. от скорости движения воды.

Пользуясь кривыми 1 и 2 рис.3 можно определить действительную величину напора.

Рис.3

Напорные характеристики ГЭС обычно строят при z_вб= НПГ и ГМО.

На низконапорных ГЭС потери напора в сооружениях близки к нулю, следовательно, напорная характеристика будет определяться потерями в нижнем бьефе. На рис.4а) показан примерный вид напорной характеристики для низконапорных ГЭС.

Для высоконапорных ГЭС напорные характеристики направлены выпуклостью вверх (деривационные и смешанно-деривационные плотины ГЭС). Напорная характеристика высоконапорной ГЭС построена на рис. 4б). При этом определяющими потерями будут ∆ H_соор.

Напорные характеристики ГЭС строятся для зимнего и летнего периода.

В общем случае потери напора зависят от Q_ГЭС и определяются характеристикой:

, (2.1)

где , ;

, ;

n – число ниток деривации; z – число работающих агрегатов на ГЭС. Определяется из условия равномерного распределения нагрузки.

а) б)

Рис.4

Для построения напорных характеристик низконапорных ГЭС используют выражение:

(2.2)

для высоконапорных ГЭС применяют зависимость вида:

. (2.3)

Число агрегатов z определяется соотношением

а затем округляется до большего целого числа. Далее уточняем установленную мощность станции

. (2.4)

Для определения , , на напорные характеристики наносим линии ограничения. Пересечение напорной характеристики с линией установленной мощности позволяет определить расчетный напор , расчетный расход . Точки, лежащие на линии установленной мощности, определяются выражением:

(2.5)

Линия ограничения по турбине, определяющая минимальный напор H_min, характеризуется зависимостью:

, при (2.6)

Задание №3

«Энергетические характеристики агрегатов и ГЭС»

(2 часа)

Цель:

1. Построить энергетические характеристики агрегата (рабочую, расходную, удельную, дифференциальную) с линиями ограничения;

2. Построить станционную энергетическую характеристику.

Исходные данные:

Вариант	Вид хар-ки	Hmin, (м)	Hp, (м)	Hmax, (м)	Na, (МВт)	Zвб	тип турбины
1	расх.	24	28	32	90	200	ПЛ-30
2	раб.	25	29	31	88	200	ПЛ-30
3	уд.	26	29	30	95	200	ПЛ-30
4	диф.	27	31	33	100	200	ПЛ-30
5	расх.	24,5	25	31,5	92	200	ПЛ-30
6	раб.	25,5	27,5	30,5	98	200	ПЛ-30
7	уд.	26,5	27	29,5	100	200	ПЛ-30
8	диф.	24,2	28	32,5	85	200	ПЛ-30
9	расх.	27	29	32	90	200	ПЛ-30
Вариант	Вид хар-ки	Hmin, (м)	Hp, (м)	Hmax, (м)	Na, (МВт)	Zвб	тип турбины
10	раб.	25	30,5	32	92	200	ПЛ-30
11	уд.	23	27	28	80	200	ПЛ-30
12	диф.	23,5	29,5	30	83	200	ПЛ-30
13	расх.	27,5	30	32	93	200	ПЛ-30
14	раб.	75,0	90	100	450	200	РО-115/697
15	уд.	77,5	88	95	470	200	РО-115/697
16	диф.	80,0	92	95	480	200	РО-115/697
17	расх.	82,5	89,5	97,5	500	200	РО-115/697
18	раб.	85,0	90	100	520	200	РО-115/697
19	уд.	87,5	90,5	102,5	540	200	РО-115/697
20	диф.	78,0	86	102	510	200	РО-115/697
21	расх.	83,0	90	101	505	200	РО-115/697
22	раб.	75	86,5	95	490	200	РО-230
23	уд.	84	91	102	510	200	РО-230
24	диф.	76	83	95	470	200	РО-230
25	раб.	86	90	97	515	200	РО-230

Число агрегатов на станции – 3 (Варианты 1-6)

Варианты 7-13)

Варианты 14-19)

Варианты 20-25)

Указания к выполнению

Исходными данными является эксплуатационная характеристика гидроагрегата, представляющая собой изолинии КПД в координатах напор- мощность. Для построения рабочей характеристики гидроагрегата необходимо эксплуатационную характеристику рассечь изолиниями и спроектировать точки пересечения секущих с изолиниями КПД на ось абсцисс для определения значений . Рабочая характеристика гидроагрегата представлена на рис.5.

H=const

При этом

Рис.5.

Расходные характеристики гидроагрегата при можно построить на основе рабочих, используя зависимость

(3.1)

Построение рабочей характеристики станции с линиями включения агрегатов рассматривается для случая, когда рабочие характеристики всех агрегатов станции одинаковы. Тогда рабочей характеристикой станции при включении одной машины является рабочая характеристика агрегата. При подключении z агрегатов координаты точек характеристики станции по оси абсцисс увеличиваются в z раз. Точки пересечения рабочей характеристики станции при изменении числа работающих агрегатов называются точками включения.

Исходными данными при построении расходной характеристики ГЭС служит расходная характеристика одного агрегата:

(3.2)

Необходимо построить .

При этом

(3.3)

Допустим, нагрузку ГЭС можно обеспечить 3 агрегатами. Тогда расходная характеристика станции примет следующий вид (рис.6).

Рис.6

В зоне 1 будет оптимальна работа z=1. В зоне 2 при переходе с z=1 на z=2 оптимально два агрегата. Точки 1 и 2 являются точками включения агрегатов, на основе которых строятся линии включения. Что касается расходных характеристик, то оптимальной кривой будет нижняя огибающая.

На основе расходных характеристик агрегатов и станций строятся удельные и дифференциальные зависимости.

Остановимся более подробно на рассмотрении удельных характеристик ГЭС – зависимостей удельного расхода воды ГЭС от ее мощности .Правила построения данной характеристики такие же, как и при построении рабочей характеристики ГЭС, т.е.

(3.4)

Пусть нам известна величина расхода воды Q, проходящего через турбины ГЭС при работе ее с некоторой мощностью. Разделив этот расход на величину мощности ГЭС, мы получим удельный расход на 1 кВт мощности, т.е.

,[м³/сек*кВт] (3.5)

Вычислив несколько значений удельного расхода воды для различной мощности ГЭС при некотором постоянном положении уровня воды в водохранилище ГЭС, мы можем построить кривую зависимости удельного расхода воды на 1 кВт от мощности на рис.7. Эта кривая имеет минимум.

Рис.7

Эксплуатационная расходная характеристика ГЭС, приведенная на рис.6, может быть перестроена в дифференциальную расходную характеристику. Пусть нам известна величина расхода воды Q, проходящего через турбины ГЭС при работе ее с некоторой мощностью. Разделив прирост этого расхода на величину соответствующего прироста мощности ГЭС, мы получим относительный расход на 1 кВт мощности, т.е.

(3.6)

Кривая зависимости относительного прироста ГЭС от мощности приведена на рис.8. Эта характеристика имеет пилообразную форму, которой нельзя пользоваться при применении метода неопределенных множителей Лагранжа. Это разрывы непрерывности второго рода, которые устраняются сглаживанием изначального графика путем проведения прямых линий при равных значениях площадей.

q, м³/сек*МВт

Рис. 8

Задание №4

«Определение оптимальной глубины сработки водохранилища графическим методом»

(2 часа)

Цель:

Определить оптимальную глубину сработки водохранилища графическим методом по критерию максимума выработки.

Исходные данные:

а) Характеристика нижнего бьефа:

Zнб, (м)	83	85	87	89
Qнб, (м³/с)	460	1200	2250	3800

б) Характеристика верхнего бьефа:

Zвб, (м)	87	89	91	93	95	97	99	101	103
V, (км³)	0,1	0,4	0,9	2,3	4,6	8,8	14,6	21	29,3

в) НПГ=102м

д) Гидрограф реки за период сработки (м³/с)

Задание:

Построить график сработки водохранилища и определить оптимальную величину его сработки.

Для выбранной глубины сработки определить выработку электроэнергии.

Исходные данные к заданию:

(гидрограф реки)

Варианты	Гидрографы реки (м³/с)
1	140	220	180	260	340	410
2	420	380	640	530	450
3	100	180	160	200	400	420
4	120	250	220	320	380	450
5	350	295	530	530	400
6	460	320	595	620	430
7	170	250	130	250	390	350
8	140	220	350	200	320	430
9	400	350	620	440	380
10	130	200	190	310	360	430
11	120	250	170	210	350	400
12	380	420	700	450	390
13	120	200	250	140	310	400
14	450	390	590	495	420
15	130	195	210	280	400	430
16	410	250	530	500	460
17	395	320	720	630	390
18	113	230	205	520	480	350
Варианты	Гидрографы реки (м³/с)
19	430	310	800	320	280
20	375	450	635	450	310
21	185	250	130	200	425	320
22	350	305	600	510	420

Указания к выполнению

Определение оптимальной величины глубины сработки водохранилища – это определение ГМО двумя способами: графическим и аналитическим.

Допущения, положенные в основу определения оптимальной сработки водохранилища:

1. В течение всего периода сработки водохранилища ГЭС работает с постоянным бытовым расходом

(4.1)

2. В течение всего периода сработки водохранилища считается, что водохранилище срабатывается на постоянную глубину.

а) либо

б) (4.2)

Рис.9

Формула а) или б) применяется в зависимости от того, как меняется величина напора, обычно применяют б).

3. За весь период сработки ГЭС работает с постоянным и .

Исходная информация для решения задачи:

4. НПГ

Критерий оптимизации:

Табличный метод определения оптимальной величины сработки

водохранилища

Рис.10

- сработка

- заполнение

При известном гидрографе определить среднегодовой расход воды:

(4.3)

Из графика определяется число месяцев сработки водохранилища.

, (4.4)

где K – число секунд в месяце,

N – число интервалов (месяц, декада)

- бытовой сток за период сработки.

(4.5)

(4.6)

Определение объема водохранилища осуществляется следующим образом:

Рис.11

Значения НПГ и характеристика заданы. Зная , получим . Определение напора осуществляется по выражению:

(4.7)

(4.8)

Для определения отметки нижнего бьефа используют соответствующую зависимость:

Рис.12

В окончательном виде получаем объем производимой энергии:

(4.9)

Табличный метод заключается в том, что все расчеты сведены в таблицу, по данным которой строится графическая зависимость .

h_ср (м)	h_ср1	h_ср2	…	h_ср_n
V_ср-V_вх	V_ср1	V_ср2	…	V_ср_n
	Q_нб1	Q_нб2	…	Q_нб_n
	Z_нб1	Z_нб2	…	Z_нб_n
	H₁	H₂	…	H_n
	Э₁	Э₂	…	Э_n

Рассмотрим более подробно этапы составления таблицы для определения оптимальной сработки водохранилища:

1. Намечаются варианты h_ср(обычно через 1 м);

2. По и НПГ определяем V_ср;

3. Определяем расход в нижнем бьефе из выражения ;

4. Определяем , зная , из характеристики нижнего бьефа;

5. Определяем величину H;

6. Определяем объем выработки электроэнергии.

На основе полученной таблицы строим график для определения оптимальной глубины сработки водохранилища (рис. 13). При этом необходимо руководствоваться выражением:

(5.1)

Рис.13

Задание №5

«Табличный способ водноэнергетических расчетов»

(6 часов)

Цель:

Найти такой режим сработки и заполнения водохранилища при заданном гидрографе реки, который бы обеспечил системе выработку средних мощностей, равных гарантированным.

Исходные данные:

а) Характеристика нижнего бьефа:

Zнб, (м)	83	85	87	89
Qнб, (м³/с)	460	1200	2250	3800

б) Характеристика верхнего бьефа (водохранилища ГЭС):

Zвб, (м)	87	89	91	93	95	97	99	101	103
V, (км³)	0,1	0,4	0,9	2,3	4,6	8,8	14,6	21	29,3

в) Гидрограф реки:

Месяцы	10	11	12	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Q, (м³/с)	465	660	410	540	450	740	2850	3500	1100	550	670	350

г) Период сработки водохранилища – 6 мес.

д) НПГ=102м

е) Значения гарантированных мощностей:

Месяцы	Вариант	10	11	12	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Nгар, МВт	1	130	150	140	150	130	130	200	220	160	85	100	60
	2	120	140	140	150	115	110	200	200	150	50	70	70
	3	140	150	130	120	130	135	220	190	150	85	100	70
	4	130	130	150	145	120	125	190	240	120	100	95	60
	5	100	110	130	140	155	110	230	230	160	30	100	60
	6	130	155	140	150	130	135	180	180	180	60	65	70
	7	140	140	140	130	130	135	220	200	190	50	50	50
	8	135	150	140	120	110	110	190	250	120	60	70	60
	9	120	140	140	150	115	100	230	230	130	85	90	65
	10	100	130	130	130	100	100	260	250	160	70	60	65
	11	120	150	140	130	130	100	200	230	115	100	70	60
	12	130	140	140	160	115	100	180	180	140	50	50	50
	13	110	155	140	150	130	135	200	220	160	70	75	70
	14	130	130	140	150	115	110	190	200	115	80	45	50
	15	135	150	140	120	110	115	210	200	135	60	70	75
	16	125	150	1470	130	125	125	190	180	100	45	60	40
	17	110	150	140	130	120	125	200	215	160	90	80	60
	18	130	140	150	150	150	115	190	240	180	70	75	70
	19	110	140	140	150	110	105	190	210	175	60	55	55
	20	125	150	145	110	100	100	220	200	115	60	70	55
	21	140	140	100	110	120	80	120	180	105	50	40	60
	22	100	110	115	115	120	90	210	170	100	90	80	70

Указания к выполнению

Всякий водноэнергетический расчет (ВЭР) производится на основе уравнения регулирования стока или расхода. В данной работе рассмотрим табличный метод ВЭР. При этом постановка задачи звучит следующим образом:

Необходимо найти такой режим сработки и заполнения водохранилища при заданном гидрографе реки обеспечил бы системе получение средних мощностей, равных гарантированной. Гарантированная мощность рассчитана на маловодный год.

На гидрографе реки в качестве расчетного интервала выбирается либо месяц, либо декада. Для каждого интервала составляется уравнение баланса (регулирования).

В качестве исходных данных принято следующее:

1. Гидрограф реки

2. Зависимость гарантированных мощностей

3.Характеристика нижнего бьефа

4. Характеристика верхнего бьефа

5. НПГ

6. ГМО

Суть выполняемого расчета заключается в следующем: для каждого расчетного интервала составляется уравнение регулирования. Причем отметка верхнего бьефа предыдущего интервала взята за начало, т.е.

(5.2)

(5.3)

При расчете приняты следующие условности:

1. Расчет начинается с проверки выдачи гарантированной мощности на бытовом стоке (т.е. без водохранилища). Далее идет итеративный расчет. По величине можно определить .

2. Отсчет начинается с . Напор определяется как разность отметок верхнего и нижнего бьефа:

(5.4)

3. Мощность ГЭС определяется как:

, МВт (5.5)

Рассмотрим несколько случаев:

Случай 1 . Это говорит о том, что сработка водохранилища не нужна и переносится до следующего интервала.

Случай 2 . Аналогично случаю 1.

Случай 3 . В данном случае необходим расход воды из водохранилища. При этом

, (5.6)

где определяют из характеристики верхнего бьефа следующим образом:

, (5.7)

где

Рис.14

Далее определяем по формуле:

(5.8)

Определяем напор как разность отметок верхнего и нижнего бьефа:

(5.9)

При этом

(5.10)

После расчетов по формуле (5.10) необходимо производятся сравнения со значениями . Условием сработки является выполнение неравенства вида

(5.11)

Режим сработки водохранилища характеризуется понижением отметки c НПГ до ГМО. Расчет достигается при достижении . Водохранилище опорожняется и готовится к приему паводка, с наступлением которого рассчитывается следующая фаза регулирования стока – наполнение водохранилища. Далее расчет осуществляется итеративно. Если величина недостаточна, то увеличиваем эту величину.

Результаты расчетов обычно сводятся в таблицу, поэтому он получил название табличного метода ВЭР.

Расчетный интервал времени	Месяц (число секунд в месяце)	Обозначение (∆t)	Расчетные формулы и комментарии
Расходы воды (м³/сек)	Бытовой		Задан
	Через ГЭС
	Водохранилище
	Холостые сбросы
Водохранилище	Объем сработки или заполнения
	Конечный объем		(для сработки -)
	Конечная отметка верхнего бьефа
	Начальная отметка верхнего бьефа
	Средняя отметка верхнего бьефа
Напор (м)	Отметка нижнего бьефа		, где
Напор (м)	Напор	H
Мощность (МВт)	Мощность ГЭС
Мощность (МВт)	Гарантированная мощность ГЭС		Задана

Проведенные расчеты дают возможность построения кривой сработки или заполнения водохранилища, т.е. . Данный график необходим для диспетчерского регулирования.

Z_вб, м

заполнение

сработка

I II VI XII

ГМО

Рис.15.

Рис.15

Задание №6

«Построение кривых обеспеченности избытков и недостатков»

(4 часа)

Цель:

Построить установившуюся кривую обеспеченности наполнение водохранилища, которая представляет собой хорошую характеристику состояния водохранилища в течение многолетнего периода.

Исходные данные:

Приведены в таблице 6.1.

Указания к выполнению

Когда воднохозяйственная установка работает с годичным регулированием, то нас интересуют циклы, продолжительность которых не превышает одного года. При наличии гидрологических наблюдений, имеющих длительность в несколько десятков лет, мы получаем такое же количество циклов регулирования. Это дает нам основания для того, чтобы по результатам расчетов регулирования за прошедшее время судить об обеспеченности или вероятности будущего режима работы воднохозяйственной установки.

В изменении величины естественных расходов воды в течение каждого года наблюдается некоторая закономерность. Между величинами расходов воды, отделенными один от другого небольшим промежутком времени в несколько дней, существует связь. Поэтому расходы воды, взятые из одного из одного годового цикла, не могут рассматриваться как случайные величины. Но если мы будем рассматривать годовой сток реки, то между величинами годового стока за смежные годы мы или совсем не обнаружим никакой связи, или эта связь оказывается такой слабой, что ею можно пренебречь. Это обстоятельство дает нам возможность рассматривать величины годового стока реки как случайные и, следовательно, применять к ним методы теории вероятностей и математической статистики.

При решении данной задачи мы должны установить зависимость величины регулируемого расхода воды от значения обеспеченности.

Как правило, для выполнения поставленной задачи пользуются гидрографами за ряд лет. Для этого необходимо расходы воды в реке расположить в порядке убывания и вычислить вероятность появления расходов P по формуле:

, (6.1)

где m – порядковый номер каждого рассматриваемого года в статистическом ряду;

n – общее количество лет в статистическом ряду.

Это позволит нам построить кривую обеспеченности. Для построении кривой мы получаем ряд точек, соединяя которые получим кривую.

Рис.16

Имея данную кривую, мы всегда можем при заданном значении расхода определить вероятность появления данного расхода. Это, по - существу, расчет выдачи гарантированных мощностей. При этом (1-P_рег) – вероятность нарушения режима работы водопользователей.

Обычно режим работы ГЭС принимают при расчетной обеспеченности P_рег<100%. Это вызвано тем, что вероятность p=1 практически недостижима, хотя асимптотически приближается к ней. Создание очень большого регулирования позволяет приблизить значение вероятности к единице. Но это вызвано большими капиталовложениями, и при том не на каждой реке можно построить большое водохранилище.

Среднемесячные расходы воды в р. Обь в м³/с Таблица 6.1

год	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь		декабрь	Среднегодовой расход
1894	258	235	222	534	4440	3800	3440	2080	2010	998	430		420	1572,25
1895	360	325	309	1960	6240	4460	2990	1500	875	670	225		365	1689,917
1896	305	275	275	420	3540	2660	1750	1280	1010	920	616		406	1121,417
1897	355	314	301	1380	4050	3960	4050	2090	1750	1080	614		442	1698,833
1898	388	338	318	852	4620	5750	4970	2080	1450	1260	731		466	1935,25
1899	422	364	334	1780	4970	2940	2470	2000	882	619	297		358	1453
1900	209	190	190	327	3030	1580	1190	1390	751	597	295		266	834,5833
1901	209	190	171	1800	2830	2720	1450	972	620	570	323		332	1015,583
1902	276	256	252	1050	4730	5720	3540	1660	987	614	294		359	1644,833
1903	295	269	272	395	4870	5090	4590	3200	1620	1850	563		542	1963
1904	494	399	342	692	5800	3980	1730	1180	1300	945	391		410	1471,917
1905	360	247	209	337	3850	4260	1890	1740	1660	1120	405		446	1377
1906	399	294	266	2800	3500	4210	2870	1620	1150	826	362		392	1557,417
1907	339	301	293	1000	4370	3540	2660	1800	1390	825	581		391	1457,5
1908	338	301	266	1260	5840	4020	2890	1740	1220	915	390		390	1630,833
1909	369	323	285	1920	4850	2970	1700	1100	640	493	266		351	1272,25
1910	237	228	209	1430	3970	3020	1810	1250	698	448	312		266	1156,5
1911	256	235	218	2040	3040	2940	1830	1860	1480	1810	650		565	1410,333
1912	532	418	304	2240	5400	4040	2920	1880	1470	970	578		437	1765,75
1913	390	339	318	650	7500	5200	3100	2360	1740	1390	604		489	2006,667
1914	442	384	348	1770	6190	3530	2530	1950	1500	863	521		411	1703,25
1915	361	318	304	1670	5170	4250	2650	2400	1880	1580	739		555	1823,083
1916	521	445	384	1260	5050	4900	3070	2430	1180	742	285		377	1720,333
1917	319	287	283	1270	2990	2350	2060	1790	1200	788	370		384	1174,25
1918	329	293	287	1270	3320	2450	2530	1430	715	630	382		361	1166,417
1919	298	271	266	790	6910	5570	4200	2200	1730	1340	1390		481	2120,5
1920	439	376	343	2410	4880	2850	1980	1460	1030	1000	632		421	1485,083
1921	372	327	310	675	6070	4200	4100	2860	1280	874	624		398	1840,833
1922	346	306	296	1480	6400	5430	3840	1960	1270	1204	842		450	1985,333
1923	405	350	326	2250	5800	2940	1910	1580	1030	1270	796		469	1593,833
1924	426	367	336	1560	4600	3840	2560	1650	878	1030	605		425	1523,083
1925	376	330	312	1030	5430	5450	3880	2750	1300	1050	740		428	1923
1926	380	332	314	2870	3500	4140	3240	1820	1310	1040	440		428	1651,167
1927	380	332	314	1420	5080	2250	3710	1550	962	940	842		409	1515,75
1928	359	316	303	1660	6380	5470	2940	2270	1960	996	309		421	1948,667
Продолжение таблицы 6.1
1929	372	327	310	2350	4060	3340	2790	1460	969	1190	547		454	1514,083
1930	402	353	328	1120	6160	5190	3010	2400	2230	1360	572		483	1967,333
1931	441	378	344	2050	4580	4380	2250	1540	1290	950	420		411	1586,167
1932	380	361	344	2000	1820	3480	2970	1820	1420	1110	691		411	1400,583
1933	357	316	290	2180	3210	2020	1800	1760	1570	980	341		375	1266,583
1934	347	296	288	553	4210	3850	2230	2030	1670	1570	636		436	1509,667
1935	394	346	328	958	6550	3490	1910	1620	1040	808		464	420	1527,333
1936	318	285	253	771	4710	5630	4820	2240	1870	1180		796	540	1951,083
1937	500	402	364	790	8450	5390	3380	2140	1410	1380		1020	534	2146,667
1938	439	398	347	3400	4920	5060	4280	3100	2220	1850		1270	556	2320
1939	580	484	416	2750	5510	3310	3090	1900	1100	935		467	420	1746,833
1940	340	268	321	2530	3740	3260	2250	1620	1460	1080		549	593	1500,917
1941	473	426	390	1570	7940	6600	3310	2150	1650	1470		759	517	2271,25
1942	518	426	388	1550.	5420	3790	3460	2610	1360	1650		975	660	1900,583
1943	432	389	335	2410	3980	3870	2350	1440	1040	761		361	314	1473,5
1944	296	249	319	2280	3150	3390	2810	2040	1390	1130		436	326	1484,667
1945	315	288	213	2040	3840	2010	1330	1440	846	670		430	382	1150,333
1946	322	305	292	2290	3480	4720	3090	2470	2970	2600		1340	740	2051,583
1947	658	537	492	4270	3470	4100	3540	2740	1990	1270		661	544	2022,667
1948	496	433	530	3040	5040	3780	3240	1910	1330	1320		743	502	1863,667
1949	495	439	353	2640	5320	3860	2970	1710	1360	1120		452	471	1765,833
1950	424	376	369	932	6870	5800	2290	1780	1480	1040		462	410	1852,75
1951	398	329	284	2310	4770	2560	1770	1330	877	783		339	407	1346,417
1952	340	272	258	702	5330	4820	3600	1215	1410	1030		468	434	1656,583
1953	402	364	375	2890	3740	3130	1070	1360	952	805		385	416	1374,083
1954	348	308	287	454	5010	4800	4780	2230	1860	1130		869	571	1887,25
1955	389	337	355	2890	4880	2880	1490	1220	1120	1250		514	464	1482,417
1956	370	345	319	2250	3210	4040	4630	1870	2070	1320		1210	460	1841,167
1957	338	320	298	2550	4590	3970	3470	2330	1880	1570		1420	473	1934,083
1958	462	399	401	5000	6120	6140	5910	3320	1940	1580		1070	534	2739,667
1959	393	385	384	3410	5200	4480	3030	1870	1370	956		575	429	1873,5
1960	382	369:	359	1720	5580	4730	3990	2740	2540	1360		944	665	2114,917
1961	536	385	337	4480	4020	3990	3110	2560	2130	1615		1030	760	2079,417
1962	605	470	450	3290	3775	3200	1490	2610	860	820		530	430	1544,167
1963	376	366	423	1355	2830	3180	1830	1255	1038	907		1165	540	1272,083
1964	495	309	273	850	5350	3380	2360	1525	997	788		573	495	1449,583
1965	427	365	346	2540	4250	2470	1610	1130	1475	1265		765	560	1433,583
1966	380	365	332	1690	8260	5530	3420	1930	1110	772		502	448	2061,583
Продолжение таблицы 6.1
1967	326	298	304	1700	3040	2100	1600	3000	1910	1300		637	398	1384,417
Средний расход по месяцам	389,3243	337,0676	317,2838	1794,689	4805,338	3948,649	1 2864,4	1922,93	1393,676	1093,811		619,3514	452,6216	1661,6
Максим. расход по месяцам	658	537	530	5000	8450	6600	5910	3320	2970	2600		1420	760	2739,667
Миним. расход по месяцам	209	190	171	327	1820	1580	1190	972	620	448		225	266	834,5833

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 208; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!