Разработка проекта водозаборного гидроузла деривационной ГЭС

Министерство образования и науки Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

--------------------------------------------------------------------------------------------

ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «Водохозяйственное и гидротехническое строительство»

Дисциплина «Энергетические сооружения УВЭ»

Курсовой проект

«ВОДОЗАБОРНЫЙ ГИДРОУЗЕЛ ДЕРИВАЦИОННОЙ ГЭС»

Выполнил студент группы 3013/1                                 Пилипец П.А.

Преподаватель                                                                Лавров Н.П.

«__»_______________2013г.

Санкт-Петербург

2013

Оглавление

Реферат. 3

Введение. 4

1     Гидравлический расчет и проектирование головного водозаборного сооружения. 5

1.1         Расчет подводящего и отводящего зарегулированного русла. 5

1.2         Расчет и компоновка элементов водозаборного сооружения. 7

1.2.1    Определение расчетного наполнения в верхнем бьефе водозаборного сооружения. 7

1.2.2    Определение ширины и количества речных пролетов водозаборного сооружения. 8

1.2.3    Расчет подводящего участка и определение ширины бокового пролета водовыпуска деривационного канала. 8

1.2.4    Расчет радиального порога. 9

1.2.5    Определение ширины промывного отверстия. 9

1.2.6    Расчет водобоя и крепления нижнего бьефа водозаборного сооружения. 10

1.2.7    Определение строительной высоты.. 11

1.2.8    Расчет авторегулятора уровня верхнего бьефа. 12

1.2.9    Гидравлический расчет стабилизатора расхода воды.. 14

2     Гидравлический расчет деривационного канала и отстойника. 16

2.1         Определение размеров камер отстойника и их количества. 16

2.2         Определение времени занесения наносами камера отстойника  16

2.3         Определение промывного расхода и времени промыва камеры отстойника. 17

2.4         Определение подъема верхнего затвора для промыва камеры   18

2.5         Расчет напорного бассейна. 19

2.5.1    Определение размеров аванкамеры напорного бассейна. 19

2.5.2    Расчет водосбросного устройства напорного бассейна. 21

2.5.3    Расчет шугосбросного отверстия. 22

Литература. 23

Реферат

Курсовой проект содержит 23 с.; 6 рис.; 3 источника.

Объектом проектирования являются водозаборный гидроузел деривационной ГЭС в составе подводящего зарегулированного русла, плотинного водозаборного сооружения, открытого деривационного канала, отстойника и напорного бассейна.

Цель работы – разработка проекта водозаборного гидроузла.

Эффективность деривационных гидроузлов заключается в отсутствии большого водохранилища, для создания напора используется уклон деривации.

Введение

Узел энергетических сооружений деривационной ГЭС включает следующие основные сооружения:

·  Головное водозаборное сооружение, имеющее в верхнем бьефе участок зарегулированного русла;

·  Открытый деривационный канал, заканчивающийся напорным бассейном;

·  Турбинные напорные трубопроводы;

·  Здание малой ГЭС;

·  Отводящий канал.

Назначение сооружений энергетического узла следующее. Водозаборное сооружение предназначено для забора необходимого расхода воды в деривацию, а также для очистки воды от донных и части взвешенных наносов. Деривационный канал необходим для транспортировки воды от водозаборного сооружения до напорного бассейна для создания необходимого напора ГЭС за счет разности уклонов дна и реки. Напорный бассейн устраивается для сопряжения деривации с турбинными трубопроводами, а также для очистки воды от наносов и шуги. Турбинные трубопроводы подводят воду к турбинам ГЭС.

1  Гидравлический расчет и проектирование головного водозаборного сооружения

1.1  Расчет подводящего и отводящего зарегулированного русла

Основной параметр зарегулированного русла – его ширина по уровню воды  определяется в зависимости от уклона дна участка реки  и от величины руслоформирующего расхода , принимаемого равным

Средний продольный уклон по тальвегу реки определяется по планшету:

Для участков рек со средним уклоном дна  ширина зеркала воды в подводящем русле определяется по эмпирической формуле А.Н. Крошкина:

где  – ускорение свободного падения.

Получаем:

.

Средняя глубина потока на прямолинейном участке русла определяется по формуле:

.

Ширина канала по дну:

где  – коэффициент заложения откосов (.

.

Площадь живого сечения бытового русла:

.

Руслоформирующая скорость:

.

Диаметр камня для крепления откоса из условий устойчивости на размыв должен быть менее величины:

Определим строительную высоту:

где  – глубина размыва вогнутого берега;

 - запас верха струенаправляющей дамбы над максимальным уровнем воды у вогнутого берега (;

 – запас низа дамбы от дна воронки размыва ();

 – навал потока на вогнутый берег за счет действия центробежной силы.

Глубина размыва вогнутого берега:

где  – коэффициент размыва ().

.

Навал потока на вогнутый берег:

где  – радиус закругления подводящего русла (.

.

Получаем:

.

Строительная высота, отсчитываемая от дна русла:

 – определяется из геометрии сечения.

Рис. 1. Расчетная схема подводящего зарегулированного русла.

Рис. 2. Расчетная схема подводящего русла.

1.2  Расчет и компоновка элементов водозаборного сооружения

1.2.1  Определение расчетного наполнения в верхнем бьефе водозаборного сооружения

Глубина перед затворами в верхнем бьефе водозаборного сооружения предварительно определяется из условий обеспечения командования над деривационным каналом и определяется в зависимости от . Данному расходу соответствует , примем .