СЕЛЕКТИВНОЕ ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к водозаборным устройствам гидроэлектростанций с глубокими водохранилищами.

Известно, что в глубоких водоемах наблюдается температурно-плоcткостная стратификация, в связи с чем создается экологически неблагоприятный режим нижнего бьефа (НБ), куда поступает вода, забираемая чаще всего из нижних слоев водохранилища, с температурой, резко отличающейся зимой и летом, от обычных в реке (до ГЭС). По этой причине зимой образуются в нижних бьефах работающих ГЭС многокилометровые полыньи.

Наиболее простым способом решения данной экологической проблемы является селективный отбор воды из верхних слоев водохранилища.

Известен водовыпуск, содержащий отводящий канал с концевым участком, на выходе которого имеется переливная фильтрующая набросная дамба. Со стороны канала дамба на всю высоту откоса выполнена с противофильтрационным экраном, который фиксирует минимальный уровень воды в канале. Часть расхода воды, переливающейся через дамбу, в виде фильтрационного потока выходит через низовой откос в водохранилище охладитель. Гашение энергии происходит за счет повышенной шероховатости откоса дамбы и выходящего из ее тела фильтрационного потока [1]
Недостатками такого водовыпуска являются отсутствие сплошной преграды по глубине потока, а также нет возможности регулировать отметку водослива.

Известен водоприемник турбинного водовода, выбранный в качестве прототипа, предназначенный для селективного отбора воды в процессе эксплуатации ГЭС и включающий аванкамеру с сороудерживающей решеткой, ремонтным и Г-образным рабочим затворами, причем последний имеет возможность вертикального перемещения по мере сработки водохранилища [2]
Это устройство работает недостаточно эффективно. Так, направленная в сторону верхнего бьефа горизонтальная полка Г-образного затвора практически не влияет на формирование гидродинамического поля, подходящего к водоприемнику потока и не обеспечивает селективного слива поверхностного слоя воды.

Предлагаемая конструкция селективного водозаборного устройства лишена указанных недостатков, поскольку станционное расположение водозабора (со стороны напорного фронта) изменено на береговое и вместо Г-образного затвора в нем используется регулируемая подвижная ширма, частично отделяющая (вместе со стенкой) от водохранилища водоприемную камеру (деривационный канал), выполненную во вдольбереговой выемке (штрабе), по которой поток селективно отобранной воды подается либо к турбинам ГЭС, либо на холостой сброс.

Конструктивно, данное решение аналогично прямоугольному подтопленному водосливу с тонкой стенкой (см. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. Под ред. Недриги В. П. М. Стройиздат, 1983, п.3.6. Движение жидкости через водосливы, с. 83).

Целью изобретения является повышение эффективности работы сооружения путем снижения материалоемкости и увеличения селективности водозабора.

Поставленная цель достигается тем, что в селективном водозаборе станционное расположение водозабора изменено на береговое и вместо Г-образного затвора в нем используется регулируемая подвижная ширма, частично отделяющая от водохранилища деривационный канал.

Основным отличительным признаком селективного водозабора является то, что водоприемный коллектор расположен в штрабе (выемке), выполненной в береговом массиве.

Предлагаемое селективное водозаборное устройство предназначено для селективного отбора воды из верхних слоев водохранилища и позволяет значительно улучшить экологическое состояние в НБ путем регулирования температурного режима НБ.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1.

Данное устройство, включает плавучие затворы-ширмы 1, находящиеся в пролетах водосливного фронта, пазы 2 в бычках, по которым перемещаются в вертикальном направлении затворы, лебедку 3 для подъема и опускания затвора, блоковые системы 4, с помощью которых производят операции подъема и опускания затворов в температурно-стратифицированный верхний слой 5 в водохранилище, деривационный канал 6, выполненный в береговой штрабе, разделительную стенку 7, шандорные пазы 8 в бычках, козловой кран 9, ригельные балки 10.

Селективное водозаборное устройство работает следующим образом.

Плавучие затворы-ширмы 1, находящиеся в пролетах водосливного фронта и перемещающиеся по вертикали в пазах бычков 2, устанавливают с помощью лебедок и блоковых систем 4 на глубине, обеспечивающей переток из верхнего слоя 5 водохранилища воды (с характерной для этого слоя температурой), во вдольбереговой деривационный канал 6, подводящий далее воду к зданию ГЭС или водосбросу. Нижняя часть канала отделена от водохранилища разделительной стенкой 7, высоту которой и скользящего по ней затвора определяют в зависимости от глубины сезонной сработки водохранилища, а также по условию пропуска через деривационный канал заданного расхода воды. Русло канала формируется в береговой выемке находящимися в пролетах разделительными стенками и плавучими затворами ширмами, через верх которых осуществляется переток в коллектор воды из температурно-стратифицированного слоя водохранилища, в связи с чем обеспечивается благоприятный гидротермический режим в нижнем бьефе ГЭС.

Затвор ремонтируют под защитой шандорных щитов, устанавливаемых в пазах 8 бычков с помощью козлового крана 9, который может перемещаться вдоль всего водозабора по ригельным балкам 10, одна из которых (со стороны водохранилища) соединяет между собой бычки, повышая их поперечную устойчивость.

Селективное водозаборное устройство такой конструкции, благодаря его расположению на береговом склоне, работает более эффективно по сравнению с устройствами аналогичного назначения, расположенными на глубоководных участках водохранилища, что конкретно подтверждается опытом эксплуатации Колымского гидроузла с береговым расположением турбинных водоприемников. По результатам моделирования, селективная способность водозаборного устройства предложенной конструкции в наибольшей степени проявляется при крутизне берегового склона равной 0,3 0,4.

Кроме того, такое устройство лучше приспособлено к восприятию навала ледовых полей, плавающих в водохранилище, его также проще эксплуатировать.

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к водозаборным устройствам гидроэлектростанций с глубокими водохранилищами. Цель изобретения - повышение эффективности работы сооружения путем снижения его материалоемкости и увеличения селективности водозабора. Предлагаемая конструкция селективного водозабора состоит из плавучих затворов - ширм, находящихся в пролетах водосливного фронта, пазов в бычках, по которым перемещаются в вертикальном направлении затворы, лебедки для подъема и опускания затвора, блоковых систем, с помощью которых производятся операции подъема и опускания затворов, водоприемной камеры и деривационного канала, выполненного в береговой штрабе, разделительной стенки, шандорных пазов в бычках, козлового крана и ригельной балки. 2 ил.

Селективное водозаборное сооружение, содержащее водоприемную камеру, отделенную от водохранилища водосливным затвором с приводом его вертикального перемещения, и отводящий водовод, подключенный к камере, отличающееся тем, что водоприемная камера выполнена в виде канала, расположенного в береговом массиве водохранилища вдоль уреза воды и имеющего со стороны водохранилища стенку, водосливной затвор выполнен плавучим, скользящим вдоль стенки, а привод затвора выполнен в виде лебедки с трособлочной системой, соединенной с затвором.