Файл: Курсовая работа по проектному расчету малого водохранилища энергетического назначения на реке Сим, п. Миньяр для комплексного использования водных ресурсов имеет целью научить студента основам проектирования малых водохранилищ..docx

АННОТАЦИЯ
Курсовая работа по проектному расчету малого водохранилища энергетического назначения на реке Сим, п. Миньяр для комплексного использования водных ресурсов имеет целью научить студента основам проектирования малых водохранилищ. Именно на этой стадии определяются основные параметры водохранилища, режим его эксплуатации, степень воздействия водохранилища на окружающую природную среду при энергетическом использовании стока реки.

Курсовая работа, развивая навыки самостоятельной работы, позволяет студентам углубить знания по гидроустановкам, ознакомиться с литературой по данной отрасли техники и подготовиться к выполнению дипломного проекта.

Курсовая работа выполняется на основании индивидуального задания, содержащего исходные данные, и состоит из расчётно–пояснительной записки и графической части.

В записке излагаются обоснование выбора и расчёты главных параметров основных сооружений и механизмов при комплексном использовании водных ресурсов.

Графическая часть работы должна содержать топографический материал и схемы.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходными данными для выполнения курсового проекта являются:

1. 
   Топографические и гидрологические характеристики района;
   
2. 
   Данные гидрологических наблюдений за режимом реки: среднесуточные и среднемесячные расходы воды за средний гидрологический год в створе проектируемой плотины, среднегодовые расходы за многолетний период наблюдений в том же створе.
   

Для расчета параметров распределения среднего годового стока была выбрана р. Сим, пункт Миньяр.

Сим — река на Урале, протекает по территории двух субъектов Российской Федерации — Челябинской области и Республики Башкортостан. Длина 239 км. Площадь водосборного бассейна — 11700 км². Среднегодовой расход воды в устье — 145 м³/с.

Бассейн реки Сим можно разделить на две части: горную и равнинную. В верховьях от г. Сима до г. Аши река протекает среди горных хребтов, расположенных по обеим сторонам и покрытых смешанным лесом. Вдоль левого берега тянется хребет Аджигардак, вдоль правого берега — Воробьиные горы. Также река Сим течёт вдоль западного склона Уральских гор (Воробьиные). В г. Аше ландшафт меняется, русло поворачивает на юго-запад, покидая горные хребты. Ниже по течению по берегам растёт лес с

---

густым подлеском, небольшие болота и старицы.

Ниже города Сим русло реки расширяется, достигая 34 км. Река становится спокойнее.

Расход воды, как у всех горных рек, наивысший в мае. Средний годовой расход воды 20,2 м³/с (г. Миньяр), скорость течения — 0,5—0,8 м/с.

Сток реки Сим регулируется двумя водохранилищами.

ВВЕДЕНИЕ

Под гидроэнергетикой понимают производство электроэнергии при помощи гидротурбин разной мощности, устанавливаемых на постоянных водотоках (чаще всего — в руслах рек). Как правило, создание гидроэлектростанции требует возведения плотины, в которой устанавливаются гидротурбины, но возможно также создание бесплотинных ГЭС.

Мы рассмотрим возможности производства энергии при помощи малых ГЭС и микро-ГЭС (МГЭС). В российской практике под микро-ГЭС подразумевают станции мощностью до 100 кВт, а под малыми — общей установленной мощностью до 30 МВт с мощностью единичного гидроагрегата до 10 МВт и диаметром рабочего колеса гидротурбины до 3 м.

Как и любой другой способ производства энергии, применение малых и мини-ГЭС имеет как преимущества, так и недостатки.

Среди экономических, экологических и социальных преимуществ объектов малой гидроэнергетики можно назвать следующие. Их создание повышает энергетическую безопасность региона, обеспечивает независимость от поставщиков топлива, находящихся в других регионах, экономит дефицитное органическое топливо. Сооружение подобного энергетического объекта не требует крупных капиталовложений, большого количества энергоемких строительных материалов и значительных трудозатрат, относительно быстро окупается. Кроме того, есть возможности для снижения себестоимости возведения за счет унификации и сертификации оборудования.

В процессе выработки электроэнергии ГЭС не производит парниковых газов и не загрязняет окружающую среду продуктами горения и токсичными отходами, что соответствует требованиям Киотского протокола. Подобные объекты не являются причиной наведенной сейсмичности и сравнительно безопасны при естественном возникновении землетрясений. Они не оказывают отрицательного воздействия на образ жизни населения, на животный мир и местные микроклиматические условия.

---

Наиболее распространенный вид аварий на объектах малой гидроэнергетики — разрушение плотины и гидроагрегатов в результате перелива через гребень плотины при неожиданном подъеме уровня воды и несрабатывании запорных устройств. В некоторых случаях МГЭС способствуют заиливанию водохранилищ и оказывают влияние на руслоформирующие процессы.

Существует определенная сезонность в выработке электроэнергии (заметные спады в зимний и летний период), приводящая к тому, что в некоторых регионах малая гидроэнергетика рассматривается как резервная (дублирующая) генерирующая мощность.

---

1  ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ

1.1 Определение среднемноголетнего расхода. Анализ многолетних колебаний годового стока
При гидрологических расчетах стока реки возможны несколько случаев:

1. В предполагаемом створе строительства гидроузла имеется короткий ряд наблюдений за гидрометрическими величинами. В этом случае характеристики стока определяются косвенными методами, основанными, как правило, на общих закономерностях формирования стока в рассматриваемом регионе, т.е. находят реки-аналоги. Короткий ряд приводится к длинному по реке-аналогу с длинным рядом наблюдений, используя прямую регрессии в параллельные годы наблюдений (коэффициент корреляции r ≥ 0.8)

2. Если в створе отсутствуют наблюдения, то стоковые характеристики определяются по картам изолиний годового модуля стока (М₀, л/скм²) и картам изолиний коэффициента вариации (Cv) помещенных в СНиП 2.01.14-83 "Определение расчетных гидрологических характеристик". Коэффициент асимметрии (Сs) определяется методом подбора по рекам данного района.

3. В том случае, если имеется достаточно длинный ряд наблюдений за всеми характеристиками стока (40-60 лет), обработка их производится известными статистическими приемами, изложенными ниже, т.к. в курсовой работе задан длинный ряд наблюдений.

По данным за многолетний период наблюдений в створе р. Сим – г. Миньяр строится кривая обеспеченности средних годовых расходов реки.

Для построения эмпирической кривой обеспеченности необходимо:

1. 
   Определить норму годового стока по формуле:
   

м³/с (1)

где Q_ср - средний расход за данный период наблюдений (норма стока);

Q_i - средний годовой расход i – го члена ряда;

п - число членов ряда.

2. 
   Расположить средние годовые расходы воды в убывающем порядке.
   
3. 
   Установить обеспеченность среднегодовых расходов р% по формуле Чегодаева Н. Н.:
   

(2)

где т – порядковый номер члена ряда (при расположении среднегодовых расходов в убывающем порядке);

п – число членов ряда.

---

Результаты расчётов сводятся в таблицу 1, графы: 1, 2, 3, 8.
Таблица 1 – Расчет параметров распределения среднегодового стока р. Сим – г. Миньяр методом моментов

Порядковый номер Qi в убывающем порядке	Средние годовые расходы воды (Qi,) в убывающем порядке			Кi-1	(Кi-1)2	(Кi-1)2	Эмпирическая вероятность
	Год	Qi,м3/с
1	2	3	4	5	6	7	8
1	1948	43,37	1,861	0,861	0,742	0,639	0,0126
2	1949	41,30	1,773	0,773	0,597	0,461	0,031
3	1950	32,44	1,392	0,392	0,154	0,060	0,0487
4	1951	31,89	1,369	0,369	0,136	0,050	0,0668
5	1952	31,79	1,364	0,364	0,133	0,048	0,085
6	1953	31,04	1,332	0,332	0,110	0,037	0,1029
7	1954	29,40	1,262	0,262	0,069	0,018	0,1209
8	1955	29,07	1,248	0,248	0,061	0,015	0,139
9	1956	28,48	1,222	0,222	0,049	0,011	0,1570
10	1957	28,09	1,206	0,206	0,042	0,009	0,1751
11	1958	27,47	1,179	0,179	0,032	0,006	0,193
12	1959	27,34	1,174	0,174	0,030	0,005	0,2112
13	1960	26,66	1,144	0,144	0,021	0,003	0,2292
14	1961	26,41	1,133	0,133	0,018	0,002	0,247
15	1962	26,29	1,128	0,128	0,016	0,002	0,2653
16	1963	26,20	1,125	0,125	0,016	0,002	0,2834
17	1964	25,93	1,113	0,113	0,013	0,001	0,301
18	1965	25,89	1,111	0,111	0,012	0,001	0,3195
19	1966	25,71	1,103	0,103	0,011	0,001	0,3375
20	1967	25,09	1,077	0,077	0,006	0,000	0,356
21	1968	24,66	1,058	0,058	0,003	0,000	0,3736
22	1969	24,32	1,044	0,044	0,002	0,000	0,3917
23	1970	24,32	1,044	0,044	0,002	0,000	0,410
24	1971	24,25	1,041	0,041	0,002	0,000	0,4278
25	1972	24,17	1,037	0,037	0,001	0,000	0,4458
26	1973	23,73	1,019	0,019	0,000	0,000	0,464
27	1974	23,38	1,003	0,003	0,000	0,000	0,4819
28	1975	23,20	0,996	-0,004	0,000	0,000	0,5000
29	1976	23,02	0,988	-0,012	0,000	0,000	0,518
30	1977	22,81	0,979	-0,021	0,000	0,000	0,5361
31	1978	22,77	0,977	-0,023	0,001	0,000	0,5542
32	1979	22,77	0,977	-0,023	0,001	0,000	0,572
33	1980	22,11	0,949	-0,051	0,003	0,000	0,5903
34	1981	22,07	0,947	-0,053	0,003	0,000	0,6083
35	1982	21,77	0,934	-0,066	0,004	0,000	0,626
36	1983	21,71	0,932	-0,068	0,005	0,000	0,6444
37	1984	21,42	0,919	-0,081	0,006	-0,001	0,6625
38	1985	21,42	0,919	-0,081	0,007	-0,001	0,681
39	1986	21,05	0,903	-0,097	0,009	-0,001	0,6986
40	1987	20,72	0,889	-0,111	0,012	-0,001	0,7166
41	1988	19,84	0,852	-0,148	0,022	-0,003	0,735
42	1989	19,37	0,831	-0,169	0,028	-0,005	0,7527
43	1990	18,82	0,808	-0,192	0,037	-0,007	0,7708
44	1991	17,32	0,743	-0,257	0,066	-0,017	0,789
45	1992	17,27	0,741	-0,259	0,067	-0,017	0,8069
46	1993	16,89	0,725	-0,275	0,076	-0,021	0,8249
47	1994	16,76	0,719	-0,281	0,079	-0,022	0,843
48	1995	15,62	0,670	-0,330	0,109	-0,036	0,8610
49	1996	15,46	0,664	-0,336	0,113	-0,038	0,8791
50	1997	15,25	0,654	-0,346	0,119	-0,041	0,897
51	1998	13,60	0,584	-0,416	0,173	-0,072	0,9152
52	1999	13,47	0,578	-0,422	0,178	-0,075	0,9332
53	2000	13,03	0,559	-0,441	0,194	-0,086	0,951
54	2001	12,85	0,551	-0,449	0,201	-0,090	0,9693
55	2002	10,38	0,446	-0,554	0,307	-0,170	0,9874
		=1281,44		= = 0

---