Реконструкция Шершневской малой ГЭС с выбором гидромеханического оборудования

 

Как видно из приведенных данных, наибольшее количество осадков выпадает в летние месяцы.

Иногда летние осадки выпадают в виде продолжительных сильных дождей, вызывающих паводки на реках.

Влажность воздуха изменяется по территории рассматриемого района незначительно.

Таблица 23 – Влажность воздуха по г.Челябинску

1	11	111	1V	V	V1	V11	V111	1X	X	X1	X11	Год
Абсолютная влажность, мм
1,3	1,4	2,1	4,1	6,5	9,6	11,0	9,9	7,0	4,3	2,7	1,6	5,1
Относительная влажность, %
81	80	78	70	60	64	68	71	73	76	81	85	74

 

В районе Челябинска наблюдаются юго-западные ветры (26%), западные (19%), южные (17%) и северозападные (15%).

 

Таблица 24 - Испарение с водной поверхности водохранилища за летний период (апрель-октябрь) в мм

Водохранилище	1V	V	V1	V11	V111	1X	X	год
Аргазинское	81	109	102	96	85	62	15	550
Шершневское	66	138	144	138	117	84	53	740

 

Появление льда  - 20.10 - 20.11, продолжительность ледостава  147 - 178 суток, максимальная толщина льда  - 1,1 м.

 

7.1.3 Характеристика водотока

Река Миасс берет начало на восточном склоне хребта Урал - Тау и впадает в р.Исеть. Длина реки от истока до устья около 650 км, общая площадь бассейна 14440 км2.

По физико–географическим условиям весь бассейн р.Миасс можно разделить на три части: верхнюю – от истока до оз. Аргази, среднюю – от оз.Аргази до впадения в р.Зюзелку (ниже г.Челябинска) и нижнюю – от р.Зюзелги до устья.

Суммарная площадь зеркала всех озер, включая мелкие, составляет 28% от площади бассейна на участке Аргази – Челябинск, а в бассейне правобережного притока р.Караси она достигает 10%.

Режим реки Миасс определяется характером ее снежно-дождевого питания, выражающимся наличием весенних половодий и летних дождевых паводков.

Весеннее половодье характеризуется паводковым стоком образующимся в результате таяния снега. Половодье начинается, обычно, со вскрытия реки во второй декаде апреля и продолжается до конца мая.

Уровенный режим летней межени неустойчив, благодаря паводкам, вызываемым ливневыми дождями. Максимальные расходы летних паводков иногда превышают максимум весенних половодий, но они менее продолжительны и поэтому, объем дождевых паводков, меньше объема половодий.

На режим реки (до Аргазинского водохранилища) сильное влияние оказывает наличие большого количества озер, болот, прудов, находящихся в бассейне реки.

Совершенно иной характер река имеет ниже Аргазинского водохранилища, где режим ее зависит от попусков воды из этого водохранилища.

Установление ледостава на р.Миасс происходит ноябре. Крайние сроки замерзания реки 22.09 – 1.12. Максимальная толщина льда 1,1 м.

Норма стока р.Миасс в Сосновском створе ниже водохранилища Аргази М=3,3 л/с, что соответствует расходу 7,8 м3/с.

Норма стока с частной площади водосбора р.Миасс от Аргозинского водохранилища до Шершневского водохранилища М= 1,8л/с.

Коэффициент вариации средних годовых расходов Р.Миасс Сv =0,45.

Коэффициент асимметрии годовых расходов принимается Cs = 2Cv.

В створе Шершневского водохранилища Сv = 0,54, Cs = 1,0.

Коэффициент вариации с частного стока (между Аргазинским водохранилищем и Шершневским створом) Сv = 0,6, Cs = 1,2.

 

Таблица 25 - Максимальные расходы половодий р.Миасс в створе Шершневского водохранилища

	Км2	Обеспеченность, %
		0,01	0,1	1	3	5	10
Общая площадь бассейна	5360	1250	960	660	516	456	360
Частная площадь Аргази-Шершни	2610	-	-	352	284	244	-

 

Река Миасс имеет в году два минимума расходов воды: в период летней межени и во время ледостава. Зимние минимумы, как правило, меньше летних. Но в зарегулированной части реки (ниже Аргазинского водохранилища), где сток реки зависит от попусков из водохранилища, зимние минимумы в отдельные годы превышают летние.

 

7.1.4Топографические, инженерно-геологические условия

 

Местность характеризуется ровным рельефом, абсолютные отметки поверхности  213,0 – 215,0.

Основание плотины  сложено аллювиальными и перекрывающими их на левом  склоне делювиальными отложениями, представленными глинистыми грунтами, преимущественно суглинком, иногда с прослоями песка, мощностью 1,7 - 5,0 м, ниже залегают пески различной крупности от мелкозернистых до гравелистых мощностью  0,6…2,4 м. Подстилающими грунтами являются граниты и гранодиориты , на глубину 0,5…17,0 м выветрелые до щебня и дресвы с глинистым заполнителем; по направлению к правому берегу в разрезе преобладают зоны обломочных грунтов и сохранных пород, а мощность покровных маловодопроницаемых глинистых грунтов уменьшается.

Водопроницаемость грунтов основания характеризуется следующими значениями коэффициентами фильтрации:

• глинистые грунты - 0,06 - 0.19 м / сутки;
• пески различной крупности   - 1,86  -  11.5 м / сутки;
• выветрелые граниты и гранодиориты - 0,19  -  2,50 м/ сутки.

Грунтовые воды напорные, питание их осуществляется водами водохранилища. По химическому составу грунтовые воды и воды р. Миасс имеют слабую агрессивность по  Cl на арматуру. По отношению к бетону вода имеет слабую агрессивность по содержанию углекислоты.

 

Таблица 26 – Состав основных сооружений гидроузла

1.Плотина из грунтовых материалов.
1.1 Тип			однородная насыпная плотина из гунтовых материалов с понуром
1.2 Материал
ядро плотины			Суглинок
Понур			Суглинок
1.3 Класс капитальности			1
1.4 Основные размеры	м
Продолжение таблицы 26
длина по гребню				1760,00
ширина гребня				17,0
максимальная высота				17,0
максимальный напор				12,75
абсолютная отметка гребня				228,0
длина понура				50,0
1.5 Заложения откосов
Верхового				3
Низового				2-3 (по проекту)
1.6 Наличие бермы
верховой откос				на отметке 217,10 , шириной 3,0 м
низовой откос
1.7 Крепление откосов
Верхового				монолитные ж/б плиты по подготовке из щебня и песка до отм. 217,10 м, ниже отсыпка горной массы
Низового				отсыпка щебня в клетку с посевом трав
1.8 Дренажный элемент				Трубчатый дренаж, заложенный в дренажную призму из горной массы, с отодящим коллектором диаметром 0,50м
2.Бетонный водосброс
2.1 Местоположение				правобережное примыкание
2.2 Пропускная способность
при НПУ				930,0
при ФПУ				1210,0
2.3 Подводящий канал
Длина		м		260,0
ширина по дну		м		20,0 – 42,0
уклон дна				без уклона
максимальная глубина		м		5,0
заложение откосов				0,5
Крепление				Без крепления
2.4 Водосливная часть
тип водослива				поверхостный, с водосливом практического профиля
Количество и размер отверстий				3 пролета по 12,0 м
отметка порога		м		219,50
напор на пороге водослива
при  НПУ				5,50
при  ФПУ				6,35
Класс капитальности				1

 

Продолжение таблицы 26
2.5 Водобойный колодец
Длина	М	30,0
Ширина	М	42,0
Материал	М	ж/б толщиной 1,5 м
гасители энергии		9 прямоугольных гасителей высотой  1,0 м
2.6 Отводящий канал
Длина	М	845,0
Ширина	М	42,0
уклон дна		без уклона
заложение откосов		1,5
Крепление		на участке длинной 35м от водобойного колодца – ж/б плиты, затем концевое крепление каменной наброской на участке длинной 60,0м, далее без крепления
2.7 Гидромеханическое оборудование
основные затворы		3 сегментных затвора 12 ´6 м
ремонтные затворы		Шандоры из 3-х плоских взаимозаменяемых секций высотой 2,0 м
Подъемно – транспортное оборудование		3 однобарабанные 2-х канатные лебедки  грузоподъемностью 2´5 т и 2 кошки с талями г/п 5 т

 

На сегодня все гидросиловое оборудование демонтировано, за исключением аварийного затвора в проточной части МГЭС и направляющего аппарата в спиральной камере.

 

7.1.5 Гидрологические  условия

 

Водохозяйственным и водноэнергетическим расчётам предшествуют гидрологические расчёты для створа гидроузла проектируемой ГЭС. Для обоснования комплексов водохозяйственных мероприятий и гидротехнических проектов необходимо иметь достаточно полные сведения и расчётные значения многочисленных характеристик и параметров стока реки.

При проектировании ГЭС необходимо знать средний многолетний сток, сток маловодных и многоводных лет, распределение стока по сезонам и месяцам. По этим данным устанавливается проектная мощность ГЭС и планируется выработка энергии в течении года. Размеры водосбросных отверстий гидроузлов определяются максимальными расходами редкой повторяемости.

При изучении режима и определения расчётных характеристик стока применяются следующие методы:

 Гидрометрический  метод, когда густая сеть станций и постов с продолжительным рядом наблюдений охватывает большую часть водотока.

 Метод гидрологических обобщений, который предусматривает использование материалов наблюдений опорной сети гидрометеорологических станций для установления закономерностей формирования и распределения стока по территории и его изменчивость во времени. Основное внимание в нём уделяется глубокому физикогеографическому анализу общих закономерностей и исследование влияния основных факторов, определяющих отдельные элементы стока.

 Метод лабораторного  и математического моделирования.

Обычно эти методы не применяются каждый самостоятельно. Сочетание сетевых наблюдений, экспериментальных исследований и математического моделирования позволяет глубже раскрыть сущность сложных процессов и тоже достоверно определить характеристики изучаемого объекта.

Сток реки формируется под воздействием многочисленных климатических и антропогенных факторов, поэтому согласно предельной теории вероятностей, сток является случайной величиной. Для его изучения можно применить вероятностную форму расчёта - предвидение, опирающуюся на статистические расчёты и состоящие в том, что устанавливается лишь повторяемость типичных величин стока, без указания календарных сроков их наступления. Вероятностная форма расчёта стока дополняется расчётом хода стока по временам года сезонного распределения стока в годовом цикле.

Вероятностные расчёты применяются к достаточно однородным в статистическом отношении величинам стока, многолетние колебания которых могут рассматриваться как случайные и независимые. Такими расчётными величинами стока являются средний многолетний сток, максимальный расход объём стока весеннего половодья, минимальный месячный и суточный сток в летней и зимней межени.

При статистических расчётах стремятся найти статистическую закономерность в однородных рядах и достаточно обосновано подобрать теоретический закон распределения. Подбор теоретического закона распределения в практике гидрологических расчётов производится методом моментов. В этом случае по эмпирическому ряду определяется три первых основных моментов, которые подставляются в теоретический закон и его визуальное соответствие эмпирическому закону.