Shpërndarja e pabarabartë e rrjedhës së lumenjve në të gjithë territorin, ndryshueshmëria e tij brenda-vjetore dhe afatgjatë e vështirësojnë plotësimin e nevojave të popullsisë dhe ekonomisë kombëtare për sasinë e kërkuar të ujit. Kjo është veçanërisht e mprehtë në vitet dhe stinët me ujë të ulët. Problemi zgjidhet duke rregulluar rrjedhën e lumenjve me rezervuarë dhe pellgje.
Rezervuari është një rezervuar artificial i projektuar për të rregulluar rrjedhën e lumit, d.m.th. rishpërndarjen në kohë, me synimin për ta përdorur atë në mënyrë më efikase për nevojat e ekonomisë kombëtare.
Rezervuarët e mëdhenj, si rregull, kanë një qëllim kompleks (me shumë qëllime): hidrocentrale, furnizim me ujë, transport ujor, rekreacion, mbrojtje nga përmbytjet. Përdorimi më efikas i burimeve ujore sigurohet nga një kaskadë rezervuarësh që funksionojnë në një sistem të vetëm.
Rezervuarët dhe pellgjet e vogla përdoren për të furnizuar me ujë popullsinë dhe disa industri ose bujqësi.
Më shumë se 2,500 rezervuarë të mëdhenj me një vëllim prej më shumë se 100 milion km 3 secili janë krijuar në mbarë globin. Shumica e tyre ndodhen në Amerikën e Veriut (36% ose rreth 900). Ka rreth 100 rezervuarë të tillë në Rusi, më të mëdhenjtë prej të cilëve janë Bratskoe, Krasnoyarsk dhe Zeyaskoe.
Sistemi i rezervuarëve në lumë quhet kaskadë.
Rezervuarët mund të ndahen në lloje sipas natyrës së shtratit, mënyrës së mbushjes së tij me ujë, vendndodhjes gjeografike, vendndodhjes në pellgun e lumit dhe natyrës së rregullimit të rrjedhës.
Nga struktura e pellgut rezervuarët ndahen në:
· lloji i lumit ose lugina, shtrati është pjesë e një lugine lumi. Ato dallohen nga forma e tyre e zgjatur dhe thellësia në rritje nga maja deri në digë.
· Lloji i liqenit ose lloji i pellgut, këto janë me susta, d.m.th. të rregulluara, liqene dhe rezervuarë të vendosur në ultësira dhe gropa të izoluara, në gjire, grykëderdhje të rrethuara nga deti, si dhe në gërmime artificiale.
Sipas mënyrës së mbushjes me ujë rezervuarët ndahen në:
· Zaprudnye, kur mbushen me ujë nga përroi në të cilin ndodhen
· Lëngjet, kur u furnizohet me ujë nga një rrjedhë ose rezervuar afër.
Sipas vendndodhjes gjeografike:
· Mali, të ndërtuara mbi lumenj malorë, zakonisht janë të ngushtë e të thellë dhe kanë presion, d.m.th. madhësia e rritjes së nivelit të ujit në lumë si rezultat i ndërtimit të një dige në 300 m ose më shumë
· ultësira, kanë një lartësi të kokës 50-100 m
· Fushat zakonisht i gjerë dhe i cekët, lartësia e kokës jo më shumë se 30 m.
Nga natyra e rregullimit të rrjedhës:
· Rregullore shumëvjeçare (rishpërndarja e rrjedhjeve midis viteve me ujë të ulët dhe të lartë)
· Sezonale (rishpërndarja e rrjedhjeve brenda një viti midis sezoneve me ujë të ulët dhe të lartë)
· Javore (rishpërndarja e rrjedhës gjatë javës)
· Rregullimi ditor (rishpërndarja e rrjedhës gjatë ditës)
Natyra e rregullimit të rrjedhës përcaktohet nga qëllimi i rezervuarit dhe raporti i vëllimit të dobishëm të rezervuarit dhe sasisë së rrjedhës së ujit të lumit.
Format dhe madhësitë e rezervuarëve karakterizohen nga të njëjtat karakteristika morfometrike si liqenet. Ato gjithashtu varen nga shkalla e mbushjes së rezervuarit dhe janë "të lidhura" me një vlerë të caktuar të nivelit të ujit, por, ndryshe nga liqenet, niveli i ujit në rezervuar është i rregulluar dhe rrjedha e nivelit përcaktohet nga natyra e rregulloren.
Gjatë projektimit të rezervuarëve, për secilin prej tyre vendosen (caktohen) nivele që korrespondojnë me faza të caktuara të regjimit hidrologjik, të ashtuquajturat nivelet e projektimit.
· NPU e nivelit normal të mbajtjes, niveli që arrihet në fund të periudhës së mbushjes në një vit mesatar për sa i përket përmbajtjes së ujit dhe mund të mbahet nga diga për një kohë të gjatë
· FPU e nivelit të mbështetjes së detyruar, që ndodh në raste të rralla, për shembull, gjatë ujit të lartë ose përmbytjeve, mbahet për një kohë të shkurtër, tejkalon FSL me 0,5-1 m.
· Niveli i këmbëzës. Nivelet e këmbëzës përfshijnë: nivelin ditor të këmbëzës (dispeçer), i cili arrihet gjatë funksionimit normal të rezervuarit; niveli i prodhimit maksimal, i cili arrihet vetëm në vitet e thata
· Niveli i vëllimit të vdekur ULV, ulja maksimale e mundshme e nivelit të ujit në rezervuar, nën të cilin lëshimi është i pamundur. Vëllimi i rezervuarit që ndodhet nën ULV quhet vëllimi i vdekur.
Vëllimi i vendosur midis ULV dhe NPU quhet vëllimi i dobishëm i rezervuarit PO.
Shuma e vëllimeve të dobishme dhe të vdekura jep vëllimi ose kapaciteti i përgjithshëm i një rezervuari.
Vëllimi i mbyllur midis NPU dhe FPU quhet vëllimi rezervë .
Sipas veçorive morfometrike të pellgut Dallohen zonat karakteristike:
ü Poshtë – pranë digës (gjithmonë në ujë të thellë);
ü Mesatare – e ndërmjetme (ujë i thellë vetëm në nivele të larta);
ü E sipërme – e cekët (ndodhet brenda kanalit të përmbytur dhe fushës së përmbytjes);
ü Zona e mbështetjes që del jashtë.
Kufijtë janë arbitrarë dhe varen nga amplituda e luhatjeve të nivelit
Në vitet e thata dhe të thata, rrjedha e ujit në lumenj zvogëlohet dhe nevoja për ujë për ujitje dhe furnizim publik me ujë rritet. Një ulje e konsumit të ujit sjell një ulje të prodhimit të energjisë elektrike në hidrocentralet, përkeqësim të kushteve të furnizimit me ujë, ulje të cilësisë së ujit dhe pasoja të tjera negative. Luhatjet sezonale të rrjedhës së lumenjve karakterizohen nga një rënie e mprehtë e rrjedhës së ujit në lumenj në dimër, kur nevoja për energji elektrike është zakonisht më e madhe; Kërkesa për ujë për furnizimin me ujë industrial në dimër zakonisht nuk zvogëlohet. Një rënie e rrjedhës së ujit gjatë verës është e pafavorshme për konsumatorët dhe përdoruesit e ujit të ujitjes, transportit detar dhe të tjerë.
Për shfrytëzimin sa më të plotë dhe ekonomik të burimeve ujore dhe përshtatjen e regjimit të rendimentit të ujit me nevojat e sektorëve të ndryshëm të ekonomisë kombëtare, rregullohet rrjedha e rezervuarëve ujorë.
LLOJET E REZERVARIT
Liqenet janë rezervuarë natyrorë. Në kushte natyrore, liqeni rregullon rrjedhën e tij pa ndërhyrjen e njeriut. Rrjedha maksimale e lumit që rrjedh nga liqeni është disa herë më e vogël, dhe minimumi është shumë më i madh se prurja totale nga lumenjtë që derdhen në liqen. Nëse, kur liqeni mbështetet me digë, rritet niveli i tij ose pastrohet shtrati i lumit në burim, ose kryhen të dyja këto masa, atëherë kapaciteti rregullues i liqenit do të rritet dhe do të jetë e mundur të rritet. prurja minimale e lumit që rrjedh nga liqeni mbi atë natyror.
Më shpesh është e nevojshme të krijohen rezervuarë artificialë. Për të krijuar një rezervuar, në shtratin e lumit ndërtohet një digë, e cila mbështet lumin. Në të njëjtën kohë, zona e përmbytjes dhe zona përreth është e përmbytur. Gjatë projektimit dhe ndërtimit të rezervuarëve, është e domosdoshme të studiohen në mënyrë gjithëpërfshirëse të gjitha pasojat pozitive dhe negative të ndërtimit të rezervuarëve. Gjatë vendosjes së tyre, është e nevojshme të zvogëlohet në çdo mënyrë të mundshme sipërfaqja e përmbytjes së tokës bujqësore me vlerë. Në lumenjtë e ultësirës, zona e përmbytjes mund të jetë mjaft e madhe. Për shembull, zona e rezervuarit Kuibyshev në Vollgë është 6450 km 2. Në lumenjtë e tipit fushor, për shkak të pjerrësisë së vogël të lumit, rezervuarët janë me gjatësi të madhe - deri në 200-300 km. Me brigje të sheshta, gjerësia e rezervuarit ndonjëherë arrin 40-50 km. Në lumenjtë malorë, për shkak të pjerrësisë së madhe të lumit dhe brigjeve të pjerrëta, një vëllim i madh rezervuari mund të merret vetëm me një lartësi të madhe dige, e cila, megjithatë, nuk shkakton përmbytje të mëdha të territorit.
Në inxhinierinë hidroenergjetike, rezervuarët dallohen sipas vendndodhjes së tyre në lidhje me një instalim të caktuar hidraulik:
1) malore, e vendosur në lumë ose degët e tij mbi një hidrocentral të caktuar;
2) të zotëruara, pra të formuara nga struktura që janë pjesë e këtij hidrocentrali;
3) bazë, që ndodhet poshtë këtij hidrocentrali.
VËLLIMI I REZERVARIT
Niveli normal mbajtës (NRL) është niveli më i lartë në të cilin, sipas kushteve të qëndrueshmërisë, llogaritet funksionimi normal i strukturave mbajtëse (Fig. 3-1). NPU mund të mbahet për një kohë të pacaktuar.
Niveli i detyruar (FLU) është një nivel që mund të lejohet për një kohë të shkurtër kur ndodhin përmbytje jashtëzakonisht të mëdha ose ujëra të larta, me një probabilitet më të ulët se ai i llogaritur, i cili pranohej për kushte normale operimi.
Niveli më i ulët i tërheqjes (LL) i një rezervuari quhet niveli i vëllimit të vdekur (LDL).
Vëllimi i ujit në rezervuarin midis NPU dhe ULV quhet vëllimi i dobishëm ose i punës. Vëllimi i ujit nën SLV zakonisht nuk përdoret për të kontrolluar rrjedhën dhe quhet vëllim i vdekur.
Vëllimi i përgjithshëm i rezervuarit në NPL është i barabartë me shumën e vëllimeve të dobishme dhe të vdekura. Midis shenjave NPU dhe FPU ekziston një vëllim rezervë i rezervuarit, i cili përdoret për të marrë dhe transformuar përmbytjet dhe përmbytjet me frekuencë të rrallë. Shuma e vëllimit të punës, rezervës dhe vëllimit të vdekur jep vëllimin e përgjithshëm të rezervuarit në FPU. Për të përcaktuar vëllimin e rezervuarit duke përdorur planet topografike të zonës, planimetro zonat ndërmjet vijave horizontale përkatëse dhe shtrirjes së digës. Bazuar në këto të dhëna, ndërtohet një kurbë e sipërfaqes F = f(Z), e cila tregon varësinë e sipërfaqes së rezervuarit F nga lartësia Z. Më pas, për çdo rritje të lartësive, llogaritet rritja në vëllimin A Y. dhe ndërtohet një kurbë varësie V = f(Z), e cila quhet rezervuarë e kurbës statike të vëllimit (Fig. 3-2). Në lumenjtë fushor me prurje të lartë ndërtohen kthesa të sipërfaqes së lirë të ujit në rezervuar. Këto kthesa të ujërave të pasme, në të njëjtin nivel uji në digë, do të kenë një lakim më të madh dhe një nivel më të lartë uji në fund të kurbës së ujërave të pasme, aq më i madh është prurja hyrëse (Fig. 3-3). Në këto raste, fitohet një kurbë e vëllimeve dinamike të ujit në rezervuarin V = f (Z, Q).
Në disa raste, merret parasysh që tokat poroze të bregut dhe të shtratit të rezervuarit thithin ujin kur rritet niveli i ujit dhe e lëshojnë atë përsëri kur ulet niveli i ujit, gjë që është e barabartë me një rritje të kapacitetit aktual të rezervuari.
Rezervuari Owen Falls, i vendosur në Ugandë, Kenia dhe Tanzani, ka vëllimin më të madh total prej 205 km3 dhe sipërfaqen më të madhe prej 76 mijë km2. Rezervuari më i madh është në lumë. Volta (Gana), vëllimi i përgjithshëm i së cilës është 148 dhe vëllimi i dobishëm është 90 km3. Për sa i përket vëllimit të dobishëm, rezervuari Nasser në lumë është në vendin e tretë në botë. Nili (Egjipt), i krijuar me asistencë teknike nga BRSS. Në tabelë Tabela 3-1 tregon të dhënat për rezervuarët më të mëdhenj të BRSS me një vëllim të dobishëm prej më shumë se 10 km3.
HUMBJET E UJIT NGA REZERVARET
Humbja e ujit nga rezervuari ndodh për shkak të avullimit, filtrimit dhe uljes së akullit në brigje gjatë tërheqjes dimërore të rezervuarit. Për hidrocentralin “humbet” edhe uji i marrë nga pellgu i sipërm i tij për vaditje, furnizim me ujë, mbyllje anijesh etj.
Avullimi. Me krijimin e rezervuarëve, avullimi rritet. Humbjet totale të avullimit përcaktohen nga produkti i sipërfaqes së rezervuarit Fв dhe trashësia e shtresës së ujit të avulluar hB.
Siç mund të shihet nga tabela. 3-2, humbjet specifike të ujit për shkak të avullimit shtesë në Azinë Qendrore janë 15 herë më të mëdha se në veri të pjesës evropiane të BRSS.
Nga të gjithë rezervuarët në jug të pjesës evropiane të BRSS, humbjet për shkak të avullimit shtesë nga rezervuarët mesatarisht më shumë se 10 km3 në vit.
Filtrimi. Ka humbje të ujit për shkak të filtrimit përmes trupit të digës, nën të dhe anashkalimit të tij përmes trashësisë së tokës dhe përmes rrjedhjeve në portat e digës dhe fletët drejtuese të turbinës.
Kur rezervuari kullohet në dimër, akulli vendoset në brigje. Në pranverë, akulli shkrihet dhe plotëson rrjedhjen e ujit. Por për rezervuarët vjetorë të rregulluar, rimbushja e pranverës zakonisht rrit vetëm vëllimin e shkarkimeve boshe përmes digës. Kështu, ulja e akullit në brigje paraqet humbje për sektorin e energjisë.
Ekzistojnë lloje themelore dhe të veçanta të rregullimit të rrjedhës.
1. Llojet kryesore të rregullimit
Llojet kryesore të rregullimit të rrjedhës përfshijnë shumëvjeçare, vjetore, javore dhe ditore.
Rregullimi afatgjatë lejon, në vitet me ujë të ulët, të rrisë konsumin e ujit dhe prodhimin e energjisë elektrike nga hidrocentralet për shkak të rrjedhjes së viteve me ujë të lartë. Me rregullim afatgjatë, rezervuari mbushet me rrjedhje të tepërta nga vitet me ujë të lartë dhe zbrazet gjatë një numri vitesh me ujë të ulët. Të gjithë konsumatorët e ujit dhe përdoruesit e ujit janë të interesuar për rregullimin afatgjatë, por zbatimi i tij kërkon një vëllim të madh rezervuari.
Për rregullim të thellë afatgjatë, kërkohet një vëllim i dobishëm rezervuari i barabartë me një deri në dy prurje mesatare vjetore të lumenjve. Rregullimi i pjesshëm afatgjatë është i mundur edhe me një kapacitet rezervuari prej rreth 50% të prurjes mesatare vjetore.
Rregullorja vjetore rishpërndan rrjedhjen gjatë gjithë vitit në përputhje me nevojat e përdoruesve të ujit dhe konsumatorëve të ujit. Në stinët me ujë të lartë, rezervuari mbushet, dhe në stinët me ujë të ulët, ai zbrazet. Cikli rregullator është një vjeçar. Vëllimi i kërkuar si përqindje e fluksit mesatar vjetor varion nga 3-10% me rregullimin e pjesshëm të rrjedhës deri në 40-60% me rregullimin e plotë të rrjedhës.
Për industrinë energjetike, rregullimi javor dhe veçanërisht ditor, i kryer në përputhje me luhatjet javore dhe ditore të ngarkesës së sistemeve energjetike, ka një rëndësi të madhe.
Rregullimi ditor me një fluks relativisht konstant uji siguron konsum të pabarabartë të ujit nga hidrocentrali, pas luhatjeve ditore të ngarkesës së sistemit elektroenergjetik. Vëllimi i kërkuar i grupit ose grupit të rregullimit ditor përcaktohet me llogaritje (shih § 5-2). Vëllimi i përafërt është nga 5 në 10% të xhiros ditor të të gjitha turbinave të një hidrocentrali. Nëse në një hidrocentral kryhet vetëm rregullimi ditor, atëherë cikli i rregullimit zgjat një ditë dhe në fund të ditës niveli i ujit në pishinë ose pellg kthehet në pozicionin e tij origjinal. Me rregullimin ditor, hidrocentrali mbulon kulmet e orarit ditor të ngarkesës.
Rregullimi javor ju lejon të rrisni kapacitetin dhe prodhimin e energjisë së hidrocentraleve gjatë ditëve të javës duke zvogëluar rrjedhën e përdorur gjatë fundjavave, kur ngarkesa në sistemin energjetik zvogëlohet. Për rregullimin javor, kërkohet një vëllim rezervuari prej 50-100% të kapacitetit ditor të xhiros së të gjitha turbinave të hidrocentraleve.
2. Llojet e veçanta të rregullores
Llojet e veçanta të rregulloreve përfshijnë:
a) Rregullimi kompensues, i cili mund të kryhet nga një rezervuar në rrjedhën e sipërme për të kompensuar pabarazinë e prurjes nga zona e ndërmjetme ujëmbledhëse midis seksioneve të rezervuarit dhe hidrocentralit. Kur ka një prurje të vogël nga ujëmbledhësi i ndërmjetëm, jepen shkarkime të shtuara nga rezervuari kompensues dhe anasjelltas. Nëse një rezervuar i madh ka hidrocentralin e tij, atëherë është e mundur të kryhet rregullimi kompensues vjetor dhe madje afatgjatë i prodhimit të energjisë elektrike prej disa; Hidrocentrale të vendosura në rrjedha të ndryshme ujore, por të lidhura me një rrjet elektrik të përbashkët. Kështu, rezervuari i hidrocentralit Bratsk kryen rregullimin kompensues të prodhimit të energjisë nga hidrocentralet Yenisei dhe Angarsk.
b) Transformimi i përmbytjeve dhe përmbytjeve. Nëse pjesa e pikut të përmbytjes mbahet në rezervuar, rrjedha maksimale përmes digës do të reduktohet. Kjo do të bëjë të mundur reduktimin e strukturave të derdhjes së ujësjellësit, uljen e përmbytjeve në lumë poshtë rezervuarit, etj.
c) Përdorimi emergjent i rezervuarit. Në rast aksidenti në sistemin energjetik, një stacion hidraulik mund të marrë shpejt ngarkesë shtesë dhe të përdorë një rezervë të siguruar posaçërisht ose një pjesë të vëllimit të punës të rezervuarit nga rezervuari i tij. Pas eliminimit të aksidentit, vëllimi shtesë i konsumuar rikthehet duke ulur ngarkesën e hidrocentralit ose për shkak të përmbytjes më të afërt.
Leksioni 9. Vëllimi i dobishëm i rezervuarit. Arsyetimi i thellësisë optimale të tërheqjes së rezervuarit.
9.1 Vëllimi i dobishëm i rezervuarit rregullues vjetor
Detyra kryesore e rezervuarit rregullues vjetor është të rrisë sasinë e energjisë dhe fuqisë së hidrocentralit gjatë periudhës me ujë të ulët të vitit për shkak të ujit të tepërt të mbajtur në rezervuar gjatë përmbytjeve. Çështja e parë që duhet të zgjidhet nga ne është çështja e ndarjes së të gjithë vëllimit të rezervuarit rregullues vjetor në dy pjesë - vëllime të dobishme dhe të vdekura. Duke pasur vëllimin e plotë të rezervuarit, është e nevojshme ta ndani atë në këto dy vëllime, d.m.th., të vendosni për çështjen e përcaktimit të thellësisë së tërheqjes së rezervuarit ose të vendosni shenjën ULV. Gjatë zgjidhjes së këtij problemi, do të supozojmë se dihet shenja FSL e rezervuarit dhe se rezervuari mund të mbushet gjithmonë gjatë një përmbytjeje, me përjashtim të rasteve shumë të rralla kur ndodhin kushte veçanërisht të pafavorshme hidrologjike. Ne nuk do t'i marrim parasysh këto raste tani për tani.
Detyra është të gjesh thellësinë maksimale të tërheqjes së rezervuarit në të cilin mund të merret efekti më i madh energjetik në hidrocentralin. Nëse pranonim që rezervuari mund të mbushet çdo vit, atëherë këtu mund të marrim parasysh periudhën e zbrazjes së rezervuarit veçmas. Zgjidhja e përgjithshme e problemit mund të merret si më poshtë.
Me rritjen e zbrazjes së rezervuarit, rritet edhe sasia e energjisë që merret nga përdorimi i rezervuarit. Kjo energji varet vetëm nga thellësia në të cilën do të kullohet rezervuari dhe praktikisht nuk varet nga kohëzgjatja gjatë së cilës zbrazet rezervuari, nga madhësia e rrjedhës së tranzitit ose nga faktorë të tjerë.
Prodhimi i një hidrocentrali në prani të një rezervuari mund të përfaqësohet si i përbërë nga dy pjesë: prodhimi i energjisë elektrike për shkak të rrjedhës transitore të lumit që rrjedh gjatë tërheqjes së rezervuarit, dhe gjenerimi për shkak të tërheqjes së rezervuarit.
E hidrocentrali =E NË +E TR (11-2)
Sasia e energjisë së tranzitit nga një hidrocentral varet, natyrisht, nga vëllimi i rrjedhës së tranzitit, d.m.th., nga madhësia e rrjedhave të ujit transit dhe kohëzgjatja e periudhës së zbrazjes së rezervuarit. Por kjo varet gjithashtu nga presioni, d.m.th., nga thellësia e tërheqjes së rezervuarit. Së fundi, varet nga mënyra e funksionimit të rezervuarit. Me tërheqje të shpejtë të rezervuarit në fillim të periudhës së ujit të ulët, siç tregohet, për shembull, në Fig. 1.1, pjesa më e madhe e rrjedhës së tranzitit kalon në një presion relativisht të ulët dhe për këtë arsye prodhon një efekt të vogël energjie. Drenazhimi është kryesisht në fund të sezonit me ujë të ulët, i paraqitur në Fig. 1.2, ju lejon të kaloni pothuajse të gjithë rrjedhën e tranzitit me presion të lartë dhe, për rrjedhojë, të merrni më shumë energji nga hidrocentrali.
Oriz. 1.1 Fig. 1.2
Na tregoni karakteristikat hidrologjike të sezonit me ujë të ulët, gjatë të cilit rezervuari zbrazet. Duke vendosur një mënyrë të thjeshtë të kushtëzuar të funksionimit të një hidrocentrali (për shembull, kur rregulloni shkallën e rrjedhës së ujit të kaluar nëpër turbinat e një hidrocentrali në një vlerë konstante), ne mund të përcaktojmë sasinë e energjisë që energjia hidroelektrike stacioni prodhon në nivele të ndryshme funksionimi deri në fund të sezonit me ujë të ulët. Rezultatet e llogaritjeve të tilla mund të paraqiten grafikisht në formën e një kurbë të varësisë së energjisë së tranzitit të një hidrocentrali nga thellësia e tërheqjes së rezervuarit, e paraqitur në Fig. 2
Karakteristikat energjetike të rezervuarit janë paraqitur në të njëjtin grafik. Sa më i thellë të kullohet rezervuari, d.m.th., sa më i madh të supozohet se është vëllimi i tij i dobishëm, aq më e madhe është sasia e energjisë që merret nga rezervuari dhe aq më pak energji tranzite bëhet. Ulja e energjisë së tranzitit shpjegohet me një ulje të presionit ndërsa zvogëlimi i rezervuarit thellohet. Duke përmbledhur energjinë e rezervuarit dhe energjinë transitore për thellësi të ndryshme të tërheqjes, marrim vlerën totale të energjisë së hidrocentralit për të gjithë periudhën e zbrazjes së rezervuarit. Është e qartë se për kushtet e dhëna hidrologjike dhe për regjimin rregullues të miratuar, thellësia e tërheqjes së rezervuarit në të cilën hidrocentrali prodhon sasinë më të madhe të energjisë rezulton të jetë më fitimprurëse. Thellimi i mëtejshëm i tërheqjes së rezervuarit, megjithëse do të rriste vëllimin e tij të dobishëm dhe rrjedhën e rregulluar të përdorur nga hidrocentrali, presioni do të ulej aq shumë sa që sasia totale e energjisë së prodhuar nga hidrocentrali nuk do të rritej, por zvogëlohet.
Nëse karakteristikat e rrjedhës së tranzitit ndryshojnë gjatë zbrazjes së rezervuarit, atëherë kurba e varësisë së energjisë transitore nga thellësia e kullimit të rezervuarit do të marrë një formë tjetër dhe do të marrë një pozicion të ndryshëm në grafik. Në Fig. Në figurën 2, vija me pika tregon një kurbë të tillë të përftuar me një fluks tranziti të reduktuar, dhe kurba e energjisë totale të hidrocentralit për këtë rast. Nga grafiku i mësipërm shihet se në këtë rast rritet vlera më e favorshme e vëllimit të dobishëm të rezervuarit. Kjo shpjegohet shumë lehtë me faktin se me një ulje të fluksit transit, energjia e rezervuarit përbën një pjesë të madhe të energjisë totale të hidrocentralit. Le të theksojmë këtu se një ndryshim në madhësinë e rrjedhës transitore mund të ndodhë edhe nëse karakteristikat hidrologjike mbeten të pandryshuara, por me një ndryshim në kohëzgjatjen e zbrazjes së rezervuarit.
Nëse ne, pa ndryshuar vëllimin dhe shpërndarjen e fluksit tranzit, adoptonim një regjim rregullator të ndryshëm, atëherë forma e kurbës së varësisë së energjisë tranzitore nga thellësia e tërheqjes maksimale të rezervuarit në fund të sezonit me ujë të ulët. do të ndryshonte. Në të njëjtën kohë, do të ndryshonte edhe forma e kurbës totale të energjisë totale të hidrocentralit. Rrjedhimisht, do të kishim marrë një notë tjetër për tërheqjen më fitimprurëse të rezervuarit. Nëse regjimi i kontrollit ndryshon ndjeshëm gjatë zbrazjes së rezervuarit, ndryshimi në thellësinë më të favorshme të tërheqjes së rezervuarit mund të jetë gjithashtu i rëndësishëm. Nga Fig. 1.1 dhe 1.2 rrjedh se kur rezervuari zbrazet herët, tërheqja e tij e thellë është më pak fitimprurëse sesa kur zbrazet vonë.
Ndikimi i kushteve të ndryshme në pozicionin e thellësisë më të favorshme të tërheqjes së një rezervuari, i cili ka një karakteristikë të caktuar më vete, u diskutua më lart. Por duke krahasuar rezervuarët e ndryshëm me njëri-tjetrin, nuk është e vështirë të shihet se thellësia maksimale e tërheqjes së tyre, në të njëjtat kushte të tjera, varet nga lloji i karakteristikave të tyre - vëllimore dhe energjike. Për shembull në Fig. Figura 3 paraqet karakteristikat vëllimore të dy rezervuarëve që kanë të njëjtin vëllim total në të njëjtin nivel FSL. Nga ky grafik është e qartë se në thellësinë e tërheqjes së treguar në vizatim, vëllimi i dobishëm i rezervuarit është A përbën pjesën më të madhe të vëllimit të tij të përgjithshëm. Për rezervuar B në të njëjtën thellësi të tërheqjes, vëllimi i dobishëm është vetëm një pjesë e vogël e të gjithë vëllimit të përgjithshëm të rezervuarit. Thellimi i mëtejshëm i tërheqjes rrit ndjeshëm vëllimin e tij të dobishëm dhe, për rrjedhojë, jep një efekt të madh energjie, ndërsa për rezervuarin A thellimi i tërheqjes vetëm shumë pak rrit rrjedhën e rregulluar të ujit.
Për një skemë të përzier të devijimit të digave, llogaritjet e ujit-energjisë për të përcaktuar thellësinë më të favorshme të tërheqjes së rezervuarit kryhen në të njëjtën mënyrë si për një skemë dige. Këto përllogaritje, natyrisht, duhet të marrin parasysh të gjithë kokën, si atë të krijuar nga diga ashtu edhe atë të krijuar nga devijimi. Është e qartë se në një skemë të devijimit të digave, vëllimi i dobishëm i rezervuarit përbën një pjesë dukshëm më të madhe të vëllimit të tij total, dhe vëllimi i vdekur është shumë më i vogël se sa në një skemë dige. Vëllimi i vdekur mund të jetë i papërfillshëm.
Nga gjithë sa u tha më sipër, le të ndalemi në një pikë shumë të rëndësishme. Për një rezervuar të caktuar, thellësia më e favorshme e tërheqjes varet shumë nga vëllimi i rrjedhës së tranzitit. Por në vite të ndryshme hidrologjike, vëllimi i prurjeve tranzit gjatë sezonit me ujë të ulët, kur rezervuari zbrazet, nuk është i njëjtë. Rrjedhimisht, thellësia e tërheqjes së rezervuarit duhet të jetë gjithashtu e ndryshme në vite të ndryshme hidrologjike.
Nëse do të kishim mundësinë të merrnim një parashikim mjaft të besueshëm të regjimit të rrjedhës natyrore të lumit për sezonin e ardhshëm me ujë të ulët, atëherë një përcaktim paraprak i thellësisë më të favorshme të tërheqjes së rezervuarit në çdo vit individual nuk do të paraqiste ndonjë vështirësi thelbësore. Megjithatë, në mungesë të një parashikimi paraprak të rrjedhës së lumit, bëhet e pamundur. Por nëse është e pamundur që praktikisht çdo vit të vendosë thellësinë e tij të veçantë më të favorshme të tërheqjes së rezervuarit, atëherë kjo do të thotë që duhet të përcaktohet një thellësi e tërheqjes maksimale të rezervuarit, identike për të gjitha vitet, pavarësisht nga ndryshimi në karakteristikat hidrologjike në gjithë këto vite.
Me rëndësi të veçantë është përdorimi i një rezervuari rregullues vjetor për të rritur energjinë dhe fuqinë e hidrocentraleve gjatë zbrazjes së rezervuarit në vitet me ujë të ulët. Prandaj, përcaktimi i thellësisë maksimale të tërheqjes së një rezervuari duhet të kryhet me një vëllim të vogël të rrjedhës tranzite. Në këtë rast, ne marrim, siç mund të shihet nga Fig. 2, një thellësi më e madhe e tërheqjes maksimale të rezervuarit, të cilën do ta konsiderojmë të njëjtë për të gjitha vitet hidrologjike. Me këtë zgjidhje të problemit, në vitet me ujë të lartë, sasia e energjisë së prodhuar nga një hidrocentral mund të rezultojë pak më e vogël se maksimumi i mundshëm. Por, siç do të shohim më vonë, energjia e humbur në këtë mënyrë mund të kompensohet nëse jo plotësisht, atëherë pjesërisht nëse zbatojmë regjime të ndryshme rregullatore në vite të ndryshme hidrologjike. Në të vërtetë, në vitet me ujë të lartë, nuk ka nevojë të zbrazni shpejt rezervuarin në fillim të sezonit me ujë të ulët, si në vitet me ujë të ulët, pasi sasia e madhe e rrjedhës së tranzitit lejon që hidrocentrali të funksionojë me fuqi. kërkohet për sistemin energjetik, jo më pak se ai i garantuar, ndërsa merr vetëm një sasi relativisht të vogël uji. Në fund të sezonit me ujë të ulët, kur vetëm një pjesë e vogël e rrjedhës së tranzitit mbetet e pashfrytëzuar, tërheqja e rezervuarit mund të sillet shpejt në një nivel maksimal konstant, si rezultat i të cilit do të merret energji shtesë.
Edhe pse kemi arritur në përfundimin se thellësia maksimale e punës duhet të përcaktohet në bazë të një viti me ujë të ulët, ky përfundim nuk mund të konsiderohet ende i plotë, pasi ne ende duhet të vendosim se cili vit duhet të zgjidhet nga ato me ujë të ulët si. viti i projektimit. Zgjedhja e vitit llogaritës, natyrisht, nuk mund të bëhet në mënyrë arbitrare, pasi viti llogaritës duhet të plotësojë disa kushte, d.m.th., kushtet për përdorimin më të mirë të hidrocentraleve në sistemin energjetik. Nga dy kërkesat kryesore të vendosura nga sistemi energjetik ndaj hidrocentraleve, në këtë rast rëndësia më e madhe është e para - arritja e sigurisë më të madhe në funksionimin e sistemit energjetik. Metodat për plotësimin e kërkesës së dytë bazë të sistemit energjetik - sasia më e madhe e energjisë së prodhuar nga hidrocentralet - do të diskutohen më tej.
Duke marrë si kusht fillestar për përcaktimin e thellësisë maksimale më të favorshme të tërheqjes së rezervuarit arritjen e sigurisë më të madhe në funksionimin e sistemit energjetik, zgjidhim në të njëjtën kohë çështjen e regjimit të zbrazjes së rezervuarit, të cilin e kemi pranuar më parë si kushtëzuar. Meqenëse siguria më e madhe, siç kemi vendosur më parë, arrihet kur hidrocentrali funksionon sipas një plani të garantuar të energjisë, rrjedh që regjimi rregullues gjatë zbrazjes së rezervuarit duhet të korrespondojë me funksionimin e hidrocentralit sipas këtij plani. .
Nëse dihet përbërja e sistemit ekzistues energjetik, atëherë mund të ndërtohet gjithmonë një plan i garantuar i fuqisë mesatare ditore të një hidrocentrali. Duke pasur një karakteristikë mjaft të plotë hidrologjike të lumit, mund të llogarisim rregullimin për një seri të gjatë vitesh kur hidrocentrali funksionon sipas një plani të garantuar të fuqisë mesatare ditore. Si rezultat i kësaj llogaritjeje, do të merret një grafik i ndryshimeve të nivelit të ujit në rezervuar gjatë gjithë këtyre viteve. Në Fig. Figura 4 tregon kthesat e kombinuara të ndryshimeve të nivelit të ujit në rezervuar gjatë disa viteve, dhe këtu theksohen vetëm ato pjesë të kurbave që janë me interes për ne në këtë rast, d.m.th., ato që lidhen me kohën e zbrazjes së rezervuarit.
Sa më i cekët të jetë viti, aq më e madhe është sasia e ujit që duhet të merret nga rezervuari për të marrë energji të garantuar në hidrocentralin. Prandaj, sa më i cekët të jetë viti, aq më i thellë kullohet rezervuari. Megjithatë, në vitet veçanërisht me ujë të ulët, asnjë tërheqje e thellë e rezervuarit nuk do të bëjë të mundur që hidrocentrali të funksionojë sipas një plani të garantuar gjatë gjithë periudhës së zbrazjes së rezervuarit për shkak të një rënie të ndjeshme të presionit gjatë tërheqjes së thellë. Kurba e ndryshimeve të nivelit të ujit në rezervuar për një rast të tillë është paraqitur në Fig. 4 vijë me pika. Natyrisht, në vite të tilla veçanërisht me pak ujë, ndërprerjet në funksionimin normal të sistemit energjetik nuk mund të shmangen. Prandaj, ne i përjashtojmë të gjitha këto vite nga shqyrtimi i mëtejshëm.
Nga vitet e mbetura, do të marrim vitin me më pak ujë, në të cilin thellësia e tërheqjes së rezervuarit është më e madhe. Nëse do të kishim shfrytëzuar më pak rezervuarin këtë vit, hidrocentrali nuk do të mund të funksiononte sipas orarit të garantuar për shkak të mungesës së ujit. Një tërheqje më e thellë e rezervuarit këtë vit nuk kërkohet për të marrë kapacitet të garantuar dhe nuk mund të sigurojë energji shtesë, pasi funksionimi i një hidrocentrali me një kapacitet mesatar ditor më të madh se ai i garantuar do të çonte në zbrazje të parakohshme të rezervuarit dhe një ulje e tepruar e presionit të hidrocentralit. Kështu, arrijmë në përfundimin se thellësia e tërheqjes që kemi marrë është kufiri në të cilin rezervuari rregullues vjetor mund të zbrazet çdo vit. Ajo pjesë e vëllimit të përgjithshëm të rezervuarit, e cila gjendet midis pikës maksimale të tërheqjes dhe shenjës së NPL, përfaqëson vëllimin e dobishëm të rezervuarit.
Gjatë përcaktimit të thellësisë maksimale të tërheqjes së rezervuarit duke përdorur metodën e përshkruar më sipër, ne morëm si kusht fillestar orarin e garantuar të fuqisë mesatare ditore të hidrocentralit. Por duke qenë se një hidrocentral, i cili ka një rezervuar rregullimi vjetor, kryen njëkohësisht rregullimin ditor, atëherë gjatë orëve të ngarkesës maksimale ditore të sistemit energjetik duhet të zhvillojë një fuqi më të madhe se mesatarja ditore. Me tërheqje të thellë të rezervuarit dhe një ulje të ndjeshme të presionit, fuqia e disponueshme e hidrocentralit mund të jetë e barabartë ose edhe më e madhe se fuqia mesatare ditore e garantuar. Në raste të tilla, pavarësisht se hidrocentrali mund të funksionojë sipas orarit mesatar të garantuar të energjisë ditor, përsëri ndodh një ndërprerje e funksionimit normal të sistemit energjetik. Rrjedhimisht, në këtë rast, vlera maksimale e tërheqjes për rezervuarin e rregullimit vjetor, deri në të cilën duhet të zbrazet çdo vit, duhet të jetë mbi atë që kemi përcaktuar më parë. Bazuar në planin vjetor të fuqisë maksimale të garantuar të një hidrocentrali dhe karakteristikave të turbinave të instaluara në të, nuk është e vështirë të përcaktohet se çfarë presioni minimal duhet të ketë dhe, për rrjedhojë, çfarë niveli uji në rezervuar duhet të jetë. mbahet në çdo datë kalendarike gjatë gjithë kohës që rezervuari po zbrazet. Varësia e nivelit minimal të kërkuar të ujit në rezervuar nga koha është paraqitur në Fig. 5. I njëjti grafik tregon një kurbë të varësisë së nivelit të ujit në rezervuar nga koha kur hidrocentrali funksionon sipas orarit të garantuar të fuqisë mesatare ditore. Nga të gjitha kthesat e tilla në Fig. 5 tregon vetëm dy. Njëra prej tyre, e paraqitur si një vijë e fortë, është marrë në një vit hidrologjik kur tërheqja e rezervuarit deri në fund të sezonit të ulët të ujit përkon saktësisht, siç shihet nga grafiku, f. tërheqja e lejueshme me kusht që të fitohet fuqia maksimale e kërkuar në hidrocentralin. Kjo thellësi e tërheqjes së rezervuarit duhet të konsiderohet si ajo kufizuese, d.m.th. si ajo në të cilën rezervuari zbrazet çdo vit. Në të njëjtin vizatim , vija me pika tregon lakoren e varësisë së nivelit të ujit në rezervuar në kohë, e cila ishte miratuar më parë për të përcaktuar thellësinë e funksionimit bazuar në fuqinë mesatare ditore.
Ngarkesa më e madhe në sistemin energjetik, kur një hidrocentrali kërkohet të marrë pjesë në bilancin e fuqisë me të gjithë kapacitetin e tij të zhvendosjes totale, në shumicën e rasteve nuk përkon në kohë me zbrazjen më të madhe të rezervuarit. Ngarkesa vjetore e pikut të sistemit energjetik zakonisht ndodh në fund të dhjetorit dhe fillimit të janarit, dhe zbrazja e plotë e rezervuarit ndodh në fund të sezonit të ulët të ujit, pra në pranverë, para fillimit të përmbytjes. Në këtë drejtim, gjatë tërheqjes më të thellë të rezervuarit, fuqia maksimale e garantuar është pak më e vogël se maksimumi. Kjo bën të mundur rritjen e shfrytëzimit të rezervuarëve deri në fund të sezonit me ujë të ulët. Një rast i tillë është paraqitur në Fig. 5.
Për hidrocentralet me presion të ulët, në të cilat presioni dhe fuqia e disponueshme e hidrocentralit varen nga luhatjet e nivelit të ujit në rrjedhën e poshtme, kur përcaktohet thellësia maksimale e tërheqjes së rezervuarit, natyra e paqëndrueshme e lëvizjes së ujit në rrjedhën e poshtme. të hidrocentralit gjatë rregullimit ditor duhet të merren parasysh. Një rritje e madhe, por afatshkurtër e ngarkesës së një hidrocentrali nuk ka një efekt të rëndësishëm në madhësinë e presionit dhe, rrjedhimisht, në fuqinë e disponueshme të hidrocentralit. Prandaj, për hidrocentralet me presion të ulët, mënyra e pikut të fuqisë së funksionimit dhe rregullimi i frekuencës në sistemin energjetik duket të jetë më fitimprurës, pasi ato bëjnë të mundur rritjen e lehtë të vëllimit të dobishëm të rezervuarit rregullues vjetor të përdorur nga hidrocentrale të tilla. , dhe në të njëjtën kohë sasia e energjisë së prodhuar nga hidrocentrali.
Nëse kapaciteti i zhvendosjes së një hidrocentrali përfshin fuqinë rezervë, në veçanti, nëse një rezervë ngarkese e sistemit energjetik është instaluar në hidrocentralin, atëherë vlera e tij, natyrisht, duhet të merret parasysh kur përcaktohet thellësia e funksionimit të rezervuari rregullues vjetor, i cili lejohet me kusht që të merret fuqia maksimale e kërkuar në hidrocentralin.
Kufizimet në thellësinë e tërheqjes së një rezervuari rregullues vjetor mund të shkaktohen nga arsye të tjera nga ato të përmendura më sipër dhe që varen nga karakteristikat e turbinave të instaluara në hidrocentralin. Një nga këto arsye shtesë mund të jetë llumëzimi i rezervuarit me sediment, duke mbushur jo vetëm vëllimin e vdekur të përcaktuar nga kushtet e energjisë, por edhe një pjesë të vëllimit të dobishëm të rezervuarit. Një shembull tjetër i kufizimit të thellësisë së tërheqjes së një rezervuari mund të gjendet në skemat e devijimit të digave. Një rast i tillë është paraqitur në Fig. 6.
Nëse diga e një hidrocentrali të tillë është mjaft e lartë, atëherë rezervuari mund të ketë një vëllim shumë të madh të përdorshëm nëse vlera maksimale e tërheqjes përcaktohet në bazë të llogaritjeve të energjisë të përshkruara më sipër. Në këtë rast, tuneli i devijimit të presionit do të duhet të zërë pozicionin e lartësisë të treguar në vizatim nga vija me pika. Por atëherë, me një gjatësi të gjatë tuneli dhe një pjerrësi të madhe, presioni i brendshëm në pjesën e poshtme të tij në lidhjen me tubacionin e turbinës do të ishte jashtëzakonisht i madh në një kohë kur rezervuari mbushet në nivelin e ulët. Kjo do të kërkonte forcimin dhe rrjedhimisht rritjen e kostos së rreshtimit të tunelit, i cili mund të mos jetë ekonomikisht i qëndrueshëm. Për këtë arsye, për të ulur presionin e brendshëm në tunel, ai duhet të vendoset më lart, siç tregohet në vizatimin me vija të forta. Meqenëse ULV në rezervuar duhet të jetë më e lartë se hapjet e marrjes së ujit të devijimit, kjo çon në një ulje të vëllimit të dobishëm të rezervuarit.
Gjithashtu, kufizimet në thellësinë e tërheqjes së një rezervuari rregullues vjetor mund të shkaktohen nga kushtet e funksionimit të konsumatorëve të tjerë të ujit.
Së fundi, kur zgjidhni thellësinë e tërheqjes së rezervuarit, duhet të merren parasysh pajisjet që do të instalohen në hidrocentralin. Nuk ka asnjë turbinë që funksionon njësoj mirë në një lartësi prej 100 m dhe 50 m Në përgjithësi, raporti i presionit minimal ndaj presionit maksimal të turbinës për turbinat RO është 0.6; për nëndetëset vertikale dhe PLD - 0,5; për horizontale PL-0.35. Kjo do të thotë që nëse ndani presionin minimal në thellësinë e zgjedhur të funksionimit me presionin maksimal të pajisjes së propozuar, duhet të merrni një numër jo më pak se ato të treguara.
Për shembull, nëse presioni në një hidrocentral në një NPL është 110 m, atëherë kur instaloni një turbinë RO115, rezervuari duhet të aktivizohet në jo më të ulët se 46 m, (115 * 0.6 = 69 m), më pak mund të aktivizohet (dhe për turbinat me tehe të ngurtë, sa më të vogla të jenë luhatjet e presionit, aq më mirë), më shumë - jo.
9.2 Arsyetimi i thellësisë optimale të tërheqjes së rezervuarit
Më sipër, ne kemi konsideruar tashmë karakteristikën e energjisë ose kurbën e prodhimit të energjisë elektrike për periudhën e zbrazjes së rezervuarit, në varësi të thellësisë së kullimit të rezervuarit.
Për lehtësinë e perceptimit, energjia totale u përftua si shuma e dy komponentëve: energjia e rrjedhjes së tranzitit dhe energjia për shkak të tërheqjes së rezervuarit. U vu re se vlera Esrab rritet në një kufi të caktuar h , O
Nëse rrjedha e tranzitit ndryshon gjatë periudhës së tërheqjes së rezervuarit, atëherë do të ndryshojë edhe pozicioni i kurbës. Kurba me pika korrespondon me një vlerë më të vogël gjatë funksionimit të rrjedhës së tranzitit. Një ulje e tillë mund të jetë pasojë e përmbajtjes më të ulët të ujit dhe një periudhe më të shkurtër të tërheqjes së rezervuarit. Lakorja e energjisë totale të hidrocentralit mori gjithashtu një pozicion të ri. Prodhimi maksimal në këtë rast korrespondon me një thellësi të ndryshme funksionimi rritet në një kufi të caktuar o1 .
Kurba e prodhimit total vjetor të energjisë elektrike të hidrocentraleve në Fig. 1 ka një karakter të ngjashëm. 7
Megjithatë, nga një krahasim i dy kurbave të përmendura është e qartë se prodhimi maksimal vjetor ndodh në një thellësi më të ulët të tërheqjes përfundimtare sesa prodhimi gjatë periudhës së zbrazjes së rezervuarit. Kjo për faktin se gjatë periudhës së mbushjes së rezervuarit, prodhimi zvogëlohet për shkak të uljes së presionit dhe rrjedhës.
Në Fig. Kurbat me 7 pika tregojnë prodhimin e hidrocentraleve, duke marrë parasysh prodhimin shtesë në hidrocentrale të tjera të kaskadës. Duke marrë parasysh efektin në stacionet bazë të kaskadës, thellësia e funksionimit që siguron prodhim maksimal është më e madhe.
Pra, çdo kombinim i kushteve fillestare (rrjedha e tranzitit, mënyra dhe kohëzgjatja e funksionimit, skema e kaskadës, etj.) korrespondon me thellësinë e funksionimit të rezervuarit të vet, në të cilin do të ndodhin vlerat maksimale të prodhimit vjetor të garantuar të energjisë elektrike të hidrocentralit. .
Megjithatë, kjo thellësi funksionimi nuk mund të pranohet përfundimisht si optimale. Analiza e grafikëve të paraqitur më sipër siguron vetëm zonën brenda së cilës duhet të kërkohet thellësia optimale e tërheqjes së rezervuarit. Për ta vërtetuar atë, përveç ndryshimeve në treguesit e energjisë, është e nevojshme të merren parasysh edhe pasoja të tjera të tërheqjes së rezervuarit.
Së bashku me një rritje të prodhimit, kapacitetit të siguruar dhe të instaluar, një rritje në vëllimin e dobishëm çon në një rritje të kostove. Kështu, një tërheqje më e thellë përfundimtare e rezervuarit shoqërohet me një thellësi më të madhe të marrjes së ujit dhe një rritje të kostos së portave dhe strukturave hidraulike. Rritja e kapacitetit të instaluar të hidrocentralit të projektuar shoqërohet gjithashtu me investime kapitale dhe kosto shtesë. . Këto janë kostot e zgjerimit të objektit të hidrocentralit, rritja e fuqisë totale të gjeneratorëve, pjesëve elektrike, pajisjeve të turbinave, etj.
Kostot shtesë për pajisjet e turbinave shkaktohen nga një rritje në diametrin e rrotave ose numri i turbinave. Të dyja masat përdoren për të rritur fuqinë e instaluar dhe për të kompensuar uljen e fuqisë së disponueshme të turbinave kur presioni i projektimit zvogëlohet për shkak të tërheqjes më të thellë të rezervuarit. Me një skemë kaskade për përdorimin e një rrjedhe uji, një rritje në vëllimin e dobishëm të rezervuarit të hidrocentralit të projektuar mund të çojë në mundësinë e rritjes së kapacitetit të instaluar në hidrocentralet më të ulëta të kaskadës. Kjo gjithashtu përfshin investime kapitale dhe kosto shtesë.
Së fundi, me përdorimin e integruar të një rrjedhe ujore, mund të kërkohen investime kapitale dhe kosto shtesë për aktivitetet përkatëse. Kështu, investimet kapitale shtesë të shkaktuara nga një rritje në thellësinë e tërheqjes së rezervuarit kur kalojnë nga një opsion në tjetrin përfaqësojnë shumën
Kostot shtesë dhe kostot e reduktuara përcaktohen në mënyrë të ngjashme. Të gjithë treguesit ekonomikë përdoren në llogaritjet duke marrë parasysh faktorin kohë. Prandaj, për opsionin e hidrocentralit të projektuar, llogariten opsionet e zëvendësimit, për të cilat ndryshimet në investimet kapitale, kostot dhe shpenzimet përcaktohen gjithashtu gjatë kalimit të njëpasnjëshëm nga opsioni i mëparshëm në atë të ardhshëm.
Në përgjithësi, kostot e opsioneve të zëvendësuara ose ndryshimet e tyre zëvendësimi A3 përfaqëson shumën e kostove (ose rritjeve) të termocentraleve të zëvendësuara, karburantit dhe aktiviteteve të ndërlidhura.
Shenja minus në termin e dytë mund të ndodhë kur kaloni midis opsioneve në zonë nga /g 0G od në ha (Fig. 7), pra kur, me rritjen e thellësisë së funksionimit, fuqia vazhdon të rritet dhe prodhimi vjetor tashmë ka filluar të bjerë.
Sidoqoftë, duhet të kihet parasysh se një ulje e prodhimit nuk është gjithmonë identike me një ulje të ekonomisë së karburantit. Fakti është se ekonomia specifike e karburantit b w në stinë të ndryshme të vitit është e ndryshme, veçanërisht në dimër, më e lartë se në periudhën pranverë-verë. Prandaj, me një rritje të prodhimit gjatë periudhës së tërheqjes së rezervuarëve (në dimër) dhe një ulje të tij gjatë periudhës së mbushjes së rezervuarëve, megjithë uljen e përgjithshme të prodhimit vjetor, ekonomia totale e karburantit mund të mos ulet, por të rritet. Për të vlerësuar saktë këtë komponent të kostove, është padyshim e nevojshme të kryhen llogaritjet për të përcaktuar kursimet e karburantit veçmas sipas sezonit.
Të gjithë treguesit për opsionet e zëvendësuara duhet të përcaktohen sipas efektit të plotë në hidrocentralin e projektuar dhe hidrocentralet e tjera të kaskadës, duke marrë parasysh kohët e ndryshme të marrjes dhe përdorimit të tij.
Arsyeja për thellësinë optimale të tërheqjes së rezervuarit bëhet sipas një prej kushteve të mëposhtme:
sipas barazisë së rritjes së kostos kur thellësia e funksionimit ndryshon me vlerën Δh
sipas barazisë së periudhës së shlyerjes për investime kapitale shtesë të një vlere standarde me një rritje të kohës së funksionimit me Δh
Gjatë projektimit të strukturave hidraulike me rezervuarë të rregullimit afatgjatë, është e nevojshme të kryhen gjithashtu llogaritjet për të përcaktuar kohën e mbushjes fillestare të tij dhe regjimin që stacioni hidroelektrik të arrijë prodhimin e tij të energjisë të projektuar.
- rezervuarë artificialë, të krijuar, si rregull, në luginat e lumenjve për grumbullimin dhe ruajtjen e ujit për përdorim në ekonominë kombëtare.
Rezervuarët kanë ngjashmëri me dhe: me të parën - në pamje dhe shkëmbim të ngadaltë të ujit, me të dytin - në natyrën progresive të lëvizjes së ujit. Në të njëjtën kohë, ata gjithashtu kanë veçoritë e tyre dalluese:
- Rezervuarët përjetojnë luhatje dukshëm më të mëdha të nivelit të ujit gjatë gjithë vitit sesa lumenjtë dhe liqenet, të cilët shoqërohen me rregullimin artificial të rrjedhës - akumulimit dhe shkarkimit të ujit;
- rrjedha e ujit çon në më pak ngrohje të ujit sesa në liqene;
- rezervuarët e vegjël ngrijnë më herët, dhe ato të mëdha - më vonë se lumenjtë, por të dy hapen më vonë se lumenjtë;
- mineralizimi i ujërave të rezervuarëve është më i madh se ai i lumenjve etj.
Njerëzit filluan të ndërtojnë rezervuarët e parë që shërbenin për ujitjen e fushave edhe para epokës sonë në luginat e Nilit, Tigrit dhe Eufratit, Indus, Yangtze etj. Në mesjetë, rezervuarët nuk ishin më vetëm në Azi dhe Afrikë, por edhe në Evropë dhe Amerikë. Në kohët moderne, rezervuarët filluan të përdoren jo vetëm për ujitje, por edhe për furnizimin me ujë industrial dhe për zhvillimin e transportit lumor. Në kohët moderne, një funksion tjetër i rezervuarëve ka qenë prodhimi i energjisë elektrike.
Më pas u ndërtuan një numër i madh rezervuarësh. Nga ajo kohë e deri më sot, numri i tyre në mbarë botën është pesëfishuar. Ishte gjatë kësaj periudhe që u krijuan rezervuarët më të mëdhenj në botë. Krijimi i rezervuarëve arriti kulmin në shumicën e rajoneve të botës në vitet 1960, i ndjekur nga një rënie graduale.
Aktualisht, më shumë se 60 mijë rezervuarë janë në funksionim në mbarë globin.
Parametrat kryesorë të rezervuarëve janë sipërfaqja, vëllimi i ujit, thellësia dhe amplituda e luhatjeve të niveleve të ujit në kushtet e funksionimit.
Sipërfaqja e sipërfaqes ujore të të gjithë rezervuarëve në botë është 400 mijë km 2. Rezervuari Victoria (Owen-Fole) në Afrikën Lindore (Ugandë) konsiderohet më i madhi për sa i përket sipërfaqes. Ai përfshin gjithashtu liqenin Victoria (68,000 km 2), niveli i të cilit u rrit me 3 m si rezultat i ndërtimit të digës Owen-Fole në lumin Victoria Nil në 1954. Vendin e dytë e zë Rezervuari Volta, i vendosur në Republikën e Ganës (Afrika Perëndimore). Sipërfaqja e pasqyrës së saj është 8482 km2.
Gjatësia e disa prej rezervuarëve më të mëdhenj arrin 500 km, gjerësia - 60 km, thellësia maksimale - 300 m Rezervuari më i thellë në botë është Diga Boulder në lumë. Kolorado (thellësia mesatare 61 m).
Vëllimi i përgjithshëm i rezervuarëve në botë është 6,600 km 3, dhe vëllimi i dobishëm, domethënë i përshtatshëm për përdorim, është 3,000 km 95% e ujit në rezervuarë vjen nga rezervuarët me një vëllim prej më shumë se 0,1 km 3. Rezervuari më i madh për sa i përket vëllimit të ujit është gjithashtu rezervuari Victoria (204.8 km 3). Rezervuari Bratsk, i vendosur në lumin Angara, e ndjek atë (169.3 km 3).
Në bazë të vëllimit të ujit dhe sipërfaqes së sipërfaqes së ujit, rezervuarët ndahen në të mëdhenj, shumë të mëdhenj, të mëdhenj, të mesëm, të vegjël dhe të vegjël.
Më i madhi rezervuarët kanë një vëllim total uji prej më shumë se 500 km 3 . Janë 15 gjithsej. Ato gjenden në të gjitha rajonet e botës, përveç Australisë.
Sipas gjenezës së tyre, rezervuarët ndahen në lugina-lume, liqene, të vendosura në daljet e ujërave nëntokësore, në grykëderdhjet e lumenjve.
Për rezervuarët lloj liqeni(për shembull, Rybinsk) karakterizohet nga formimi i masave ujore që janë dukshëm të ndryshme në vetitë e tyre fizike nga vetitë e ujërave degë. Rrymat në këto rezervuare janë më të lidhura me erërat. Luginë-lum rezervuarët (për shembull, Dubossary) kanë një formë të zgjatur, rrymat në to, si rregull, janë rrjedhje; Masa ujore është afër në karakteristikat e saj me ujërat e lumenjve.
Qëllimi i rezervuarëve
Për një qëllim të caktuar, ujërat e rezervuarëve mund të përdoren për ujitje, furnizim me ujë, prodhim hidroenergjetik, lundrim, rekreacion, etj. Për më tepër, ato mund të krijohen për një qëllim të vetëm ose për një sërë qëllimesh.
Më shumë se 40% e rezervuarëve janë të përqendruar në zonën e butë të Hemisferës Veriore, ku ndodhen vendet më të zhvilluara ekonomikisht. Një numër i konsiderueshëm rezervuarësh ndodhen gjithashtu në zonën subtropikale, ku krijimi i tyre shoqërohet kryesisht me nevojën për ujitje të tokës. Brenda zonave tropikale, nënekuatoriale dhe ekuatoriale, numri i rezervuarëve është relativisht i vogël, por meqenëse midis tyre mbizotërojnë të mëdhenjtë dhe më të mëdhenjtë, pjesa e tyre në vëllimin e përgjithshëm të të gjithë rezervuarëve është më shumë se 1/3.
Rëndësia ekonomike e rezervuarëve është e madhe. Ato rregullojnë rrjedhën, duke reduktuar përmbytjet dhe duke ruajtur nivelet e duhura të lumenjve gjatë pjesës tjetër të vitit. Falë një kaskade rezervuarësh në lumenj, krijohen rrugë të unifikuara transporti në ujë të thellë. Rezervuarët janë zona për rekreacion, peshkim, kultivim peshku dhe rritje të shpendëve të ujit.
Por së bashku me rëndësinë pozitive të rezervuarit, ato shkaktojnë pasoja të padëshirueshme por të pashmangshme: përmbytje të tokave mbi digë, veçanërisht livadhe të pasura përmbytëse; përmbytje dhe madje edhe mbytje të tokave mbi digë në zonën e ndikimit të rezervuarëve për shkak të rritjes së nivelit të ujërave nëntokësore; kullimi i tokave nën digë; përkeqësimi i cilësisë së ujit në rezervuarë për shkak të një rënie të aftësisë vetë-pastruese dhe zhvillimit të tepruar të algave blu-jeshile; Digat e rezervuarëve parandalojnë pjelljen e peshkut, duke shkaktuar dëme në peshkim, etj.
Në të njëjtën kohë, ndërtimi i rezervuarëve shkakton dëm të pariparueshëm për natyrën: përmbytjet dhe nënujitjet e tokave pjellore, kënetimi i territoreve ngjitur, përpunimi i brigjeve, dehidratimi i tokave të përmbytjeve, ndryshimet në mikroklimë, ndërpriten rrugët gjenetike të migrimit të peshqve në lumenj. etj. Përveç kësaj, ndërtimi i tyre në zona fushore shoqërohet me shpyllëzimin dhe nevojën për të rivendosur mijëra njerëz. Sigurisht, këtu po flasim më shumë për rezervuarë të mëdhenj.
Vëllimi i dobishëm Wplz. Sqarojmë rrjetën e rezervuarit, duke marrë parasysh humbjen e ujit nga rezervuari për shkak të avullimit, filtrimit dhe formimit të akullit. Për ta bërë këtë, së pari përcaktojmë vëllimin total të rezervuarit Wsr në çdo muaj dhe sipërfaqen ssr.
Pra, vëllimi i përgjithshëm i rezervuarit
W = Wplz. neto + Wmo,
ku Wmo është vëllimi i vdekur i rezervuarit.
Për shkak të faktit se nuk ka të dhëna për turbullirën e ujit në detyrë, ne llogarisim përafërsisht vëllimin e vdekur. Le të supozojmë se
Wmo? 0.1· Wpl. = 0,1·7,484 = 0,7484 milion m3.
Vlerat e vëllimit të përgjithshëm regjistrohen në kolonën 2 të tabelës 3.
Më pas përcaktojmë vëllimet mesatare mujore të rezervuarit Wav, me të cilin, duke përdorur karakteristikat topografike, gjejmë sipërfaqen w.
Humbjet e avullimit llogariten për çdo muaj duke përdorur formulën
ku hi është shtresa e avullimit.
Rezultatet e llogaritjes futen në kolonën 6 të tabelës 3.
Humbjet e filtrimit Wf në çdo muaj gjenden duke përdorur formulën
Wф = сi·kф·ni,
ku kf = 0.003 m/ditë,
ni - numri i ditëve në një muaj.
Ne i vendosim rezultatet në kolonën 7 të tabelës 3.
Humbjet e formimit të akullit
Wl = 0,9 kl hl (schn - schk),
ku 0.9 është pesha relative e akullit;
kl është koeficienti i rritjes graduale të trashësisë së mbulesës së akullit, i barabartë me afërsisht 0,65;
hl - trashësia mesatare afatgjatë e akullit në fund të ngrirjes;
schn dhe schk janë sipërfaqja e rezervuarit në fillim dhe në fund të ngrirjes.
Ne shpërndajmë vëllimin e humbjeve Wl gjatë muajve të dimrit (kolona 8 e tabelës 3), dhe më pas gjejmë sasinë e humbjeve të ujit (kolona 9 e tabelës 3).
Duke marrë parasysh këto humbje, tepricat do të ulen dhe mangësitë do të rriten (kolonat 11 dhe 12 të tabelës 3), kështu që vëllimi i dobishëm bruto do të jetë
Wbr = 9.578 milion m3.
Shkarkimet do të ulen përkatësisht: 16.348 milion m3
Atëherë vëllimi i përgjithshëm i rezervuarit do të jetë
Wtotal = Wmo + Wfr + Wfr = 0,7484 + 9,578 + 0 = 10,326 milion m3.
Nivelet dhe kapacitetet karakteristike të rezervuarit
Karakteristikat kryesore të rezervuarëve janë:
niveli normal mbajtës FPU, m;
Niveli i vëllimit të vdekur ULV, m;
niveli mbajtës katastrofik KPU, m;
vëllimi i përgjithshëm i rezervuarit W, milion m3 ose km3;
vëllimi i dobishëm i rezervuarit Wplz, milion m3 ose km3;
vëllimi i vdekur i rezervuarit Wmo, milion m3 ose km3;
vëllimi i rezervuarit të detyruar Wfs, milion m3 ose km3;
koeficienti i kapacitetit të rezervuarit = Wplz/Wо,
ku Wо është fluksi mesatar afatgjatë.
NPL - niveli i ujit në të cilin mbushet rezervuari në kushte normale.
Vëllimi i përgjithshëm i rezervuarit W është vëllimi i mbyllur midis fundit të tasit të rezervuarit dhe sipërfaqes së ujit në shenjën NPL. Vëllimi i plotë W nuk përdoret plotësisht për të rregulluar rrjedhën. Pjesa e poshtme e rezervuarit, e krijuar për të ruajtur nivelet minimale të ujit dhe depozitimin e sedimentit në të, quhet vëllimi i vdekur Wmo dhe nuk mund të drenohet.
Vëllimi i rezervuarit të mbyllur midis sipërfaqeve të ujit në nivelet NPU dhe ULV quhet vëllimi i dobishëm - Wplz. Gjatë periudhave me ujë të lartë ai mbushet, dhe gjatë periudhave me ujë të ulët ai zbrazet. Vëllimi i mbyllur midis sipërfaqeve të ujit në shenjat NPU dhe KPU quhet vëllimi i detyruar. KPU është një nivel i mbështetur në mënyrë katastrofike gjatë periudhës së kalimit të niveleve jashtëzakonisht të larta të ujit ose përmbytjeve përmes sistemit hidraulik. Vëllimi, duke detyruar Wfs shërben për të zvogëluar sasinë e rrjedhës së shkarkimit përmes njësisë hidraulike.
Figura 2. Elementet kryesore të rezervuarit
Formimi i një rezervuari shkakton ndryshime në regjimin e rrjedhës së ujit. Në pishinën e sipërme këto ndryshime vijnë kryesisht në sa vijon:
niveli i ujit rritet dhe thellësia rritet, gjë që shoqërohet me përmbytje të territorit brenda tasit të rezervuarit;
Shpejtësia e rrymës zvogëlohet, duke rezultuar në humbjen e një pjese të konsiderueshme të reshjeve;
Sipërfaqja e ujit rritet, duke rezultuar në një rritje të avullimit, gjë që çon në një rritje të kripësisë së ujit në rezervuar.
Ndryshimet e mëposhtme ndodhin në rrjedhën e poshtme: flukset e larta të ujit dhe përmbytjeve zvogëlohen dhe uji i ulët rritet; dhe ndodh erozioni i shtratit të lumit nën kompleksin hidroelektrik. Përveç ndryshimeve të treguara në rrjedhën e ujit në pellgun e sipërm, ndodhin: përmbytja e territorit brenda tasit të rezervuarit; përmbytja e tokave ngjitur me rezervuarin dhe shembja e brigjeve të rezervuarit nën ndikimin e valëve.
Përveç përmbytjeve të vazhdueshme të tokave të zëna nga rezervuari brenda FSL, përdorimi ekonomik i të cilit është i pamundur, vërehet përmbytje e përkohshme e territorit mbi FSL gjatë përmbytjeve dhe përmbytjeve katastrofike, nga vërshimi i ujit nga era në brigjeve dhe nga rritja e nivelit të ujit gjatë bllokimeve dhe bllokimeve. Përdorimi ekonomik i tokave të përmbytura përkohësisht është i mundur. Kur ndodhin përmbytje, ujërat nëntokësore rriten, gjë që përkeqëson ndjeshëm kushtet për përdorimin ekonomik të tokës dhe kërkon masa kullimi.
Ne gjejmë nivelet karakteristike të ujit dhe shenjat e tyre duke përdorur karakteristikat topografike të rezervuarit:
NSL që korrespondon me mbushjen Wfull = 10.326 milion m3, në nivelin e NSL = 131.8 m të digës është e barabartë me
NPU = NPU - PP = 131,8 - 120,0 = 11,8 m;
Niveli i vëllimit të vdekur në nivelin e ULV = 121.2 m është i barabartë me
ULV = ULV - PP = 121,2 - 120,0 = 1,2 m;
Niveli i mbështetjes së detyruar të FPU është i barabartë me
FPU = NPU + 2.0 = 13.8 m,
ku PP është shenja e bazës së digës.
