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
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 100
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
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:
-
Топографические и гидрологические характеристики района; -
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/скм2) 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:
-
Определить норму годового стока по формуле:
м3/с (1)
где Qср - средний расход за данный период наблюдений (норма стока);
Qi - средний годовой расход i – го члена ряда;
п - число членов ряда.
-
Расположить средние годовые расходы воды в убывающем порядке. -
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 | | | |