WWW.KONFERENCIYA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Конференции, лекции

 

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

«В сборнике публикуются материалы докладов студентов, аспирантов, молодых ученых и сотрудников Политехнического университета, вузов Санкт-Петербурга, России, СНГ, а также учреждений ...»

-- [ Страница 3 ] --

Оценка устойчивости потока произведена по критерию Т.Г. Войнича-Сяноженцкого [1] с учетом аэрации потока, стадии развития волнового режима определены по критерию А.О. Гамбаряна [3].

По результатам анализа выполненных расчетов сделаны следующие выводы:

при всех расчетных расходах, включая максимальный (4 м3/с), следует ожидать самопроизвольного волнообразования, т.к. критерий устойчивости потока по Т.Г. ВойничуСяноженцкому не выполняется; кроме того, согласно рассчитанным параметрам волн, они достигают своих предельных значений на транзитной части быстротока;

согласно теории А.О. Гамбаряна, длины водосброса оказалось достаточно для достижения стадии полного развития катящихся волн при всех расчетных значениях расхода.

Таким образом, расчетом подтвердилась потребность оборудовать холостой водосброс специальными устройствами для гашения катящихся волн.

В качестве волногасителей рассмотрены два варианта конструкций.

1. Устройство для предотвращения катящихся волн в виде локальных разделительных стенок, котрое устанавливается в зоне зарождения катящихся волн.

2. Устройство для гашения катящихся волн на водоскате – устанавливается в концевом участке быстротока.

Конструктивные схемы обоих вариантов волногасителей приведены на рис. 1 и 2.

Разделительные стенки устройства, рассмотренного в качестве первого варианта, оказываются, согласно расчету, довольно протяженными. Фактически, при общей длине водоската 194 м, все устройство представляет собой одну разделительную стенку, устанавливаемую посередине лотка на расстоянии 145 м от начала быстротока. При этом длина стенки оказывается заметно меньше требуемой по расчету, что не обеспечивает сохранения устойчивости бурного потока.

Альтернативное устройство для гашения катящихся волн (А.св. СССР 1821518, 1993) представляет собой участок быстротока, на днище водоската которого установлены разделительные стенки, имеющие в своем начале двойной излом в плане. Разделительные стенки имеют наклонную переднюю грань, затем следует участок сближения стенок и наиболее протяженный участок волногасителя с параллельными стенками (рис. 2).

Рис. 1. Схема устройства для предотвращения Рис. 2. Схема устройства для гашения катящихся катящихся волн в виде локальных волн в виде суживающихся разделительных За стенками устанавливается участок растекания катящихся волн, выходящих из центрального и боковых каналов волногасителя.

Волногашение в данном устройстве происходит за счет дефазирования развитых катящихся волн. Ввиду того, что удельный расход воды в центральном канале за счет его сужения оказывается больше, чем в боковых каналах, скорость перемещения катящихся волн в центральном канале также выше, чем в боковых. Центральная часть волны поступает на участок растекания быстрее, чем боковые части волны. На концевом наклонном участке волногасителя, кроме того, происходит перелив воды в соседние секции при прохождении гребня волны. В результате этого, на участке растекания происходит уполаживание профиля волны и в водобойный колодец быстротока поступает квазиравномерный поток.

По результатам проведенного расчета волногасителя необходимо установить в конце водоската две суживающиеся стенки общей длиной 68 м и расстоянием между ними 0,53 м.

Таким образом, проведенный анализ устойчивости потока и сравнительный расчет устройств волногашения подтвердил возможность применения Устройства для гашения катящихся волн не только в условиях протяженных ирригационных каналов-быстротоков, но и для короткого поверхностного водосброса малой ГЭС.

1. Рекомендации по гидравлическому расчету водопропускных трактов безнапорных водосбросов на аэрацию и волнообразование. П 66-77/ВНИИГ. Л.: 1978. – 51 с.

2. Чугаев Р.Р. Гидравлика: Учебник для вузов. – 4-е изд., доп. и перераб. – Л.: Энергоиздат. Ленингр., 1982. – 672 с., ил.

3. Бочкарев Я.В., Гамбарян А.О., Лавров Н.П. Каналы-быстротоки со сверхбурным режимом течения и сооружения на них. – Фрунзе: Кыргызстан, 1986. – 123 c.

4. Руководящий документ Минсельводхоза КР. Рекомендации по расчету, проектированию и эксплуатации ГТС для управления сверхбурными потоками. Ч. 1. – Бишкек, 1998. – 31 с.

УДК Фам Нгок Тхинь, К.К.Репин (6 курс, каф. ГТС), Н.П.Лавров, д.т.н., проф.

ГЛУБИННЫЙ РЫБОХОД ДЛЯ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ

ДЕРИВАЦИОННОЙ ГЭС

Миграция горной форели происходит обычно в осенний период и сроки нереста, когда необходимо обеспечить движение рыб вверх по течению через створы речных сооружений, ограничиваются одним-двумя месяцами. Большинство водозаборных сооружений на горнопредгорных участках рек, в т.ч. современное Водозаборное сооружение для деривационных ГЭС (Патент КР № 607, 2003 на имя Лавров Н.П., Логинова Г.И. и др.), не имеют рыбопропускных сооружений. Рыбоходы, устраиваемы на реках Европы (Швейцария, Германия, Норвегия) в обход плотин, имеют большую протяженность, высокую стоимость и используются по назначению в короткое время хода рыбы на нерест.

Предложенная на кафедре ГТС Лавровым Н.П., Афониным Е.А. и Некрасовым П.Ю.

конструкция Портативного поверхностного рыбохода частично устраняет эти недостатки, т.к. является съемной. Однако размеры этого устройства можно уменьшить, если опирать верхнюю выходную часть рыбохода не на гребень сдвоенного затвора промывника, а на нижний порог этого затвора. Такой глубинный рыбоход для водозаборного сооружения деривационной ГЭС (ВСДГ) может иметь конструкцию, показанную на рис. 1.



Глубинный рыбоход лоткового или ступенчатого типа также предлагается выполнять съемным, из облегченных материалов, например, из полимеров. Ступенчатый лоток разделяется на камеры 3 поперечными перегородками 2, в которых для прохода рыбы имеются всплывные отверстия 10 и 11. Камеры 3 предназначаются для «отдыха рыбы» после преодоления вплывных отверстий.

Расчет глубинного рыбохода был выполнен на примере водозаборного сооружения типа ВСДГ, построенного в 2010 г. на реке Мерке (Казахстан). Наиболее важным показателем при расчете рыбоходов является привлекающая (крейсерская) и максимальная (рывковая) скорости рыб. Исходя из величины этих двух скоростей, рассчитываются размеры входного участка рыбохода и параметры вплывных отверстий. Эти две скорости, которые в расчете определялись по методу В.В.Шулейкина, характеризует плавательную способность рыб, которая у различных пород неодинакова. На максимальных скоростях рыба способа двигаться через вплывные отверстия в течение минуты, а на «крейсерских»

скоростях – часами. Для отряда лососевых, к которым принадлежит горная форель, крейсерская скорость равна 1,5-2,5 м/с, а максимальная (рывковая) скорость воды, преодолеваемая рыбами во вплывных отверстиях, равна 2,0-3,0 м/с.

1 – промывник ВСДГ, 2 – разделительные перегородки между камерами 3, 4 – ступенчатый лоток, 5 – первая камера, 6 – входной участок рыбохода, 7 – паз для шандор, 8 – выходной участок, 9 – паз сдвоенного затвора промывника, 10, 11 – донные и поверхностные вплывные отверстия для рыб, 12 – затвор промывника Исходя из этих условий гидравлическим расчетом были определены размеры предлагаемой конструкции глубинного рыбохода для ВСДГ на р. Мерке: общая длина лотка рыбохода составила 5,5 м (что, по крайней мере, в 2 раза меньше, чем длина аналога – поверхностного рыбохода), ширина рыбохода 1,0 м принята равной ширине сдвоенного затвора промывника, длина камер принята по аналогам равной ширине рыбохода, т.е. 1,0 м, ширина вплывных отверстий не менее 0,35 м.

При расчете истечения из-под плоского сдвоенного затвора промывника выяснилось, что при напоре воды перед затвором 1,85 м, принятой из условия обеспечения командования, открытие затвора должно иметь величину не менее 0,5 м. При меньшем открытии скорость воды в отверстии под затвором оказывается больше максимальной рывковой скорости форели, равной 3,0 м/с.

Это может стать существенным ограничением в применении предлагаемого типа глубинного рыбохода, т.к. в осенний период расходы воды в реках ледникового типа питания ограничены, и воды на сброс по промывнику может не хватать. Очевидно, что такой рыбоход не может также эксплуатироваться в условиях транспорта речных наносов по промывному тракту ВСДГ, т.е. он пригоден только в условиях чистой воды в реке.

УДК 532.5:627.

ТРАНСПОРТИРОВКА И МОНТАЖ ЭЛЕМЕНТОВ КРЕПЛЕНИЯ ДНА

С ПОМОЩЬЮ ПОНТОНОВ

Индустриализация процесса строительства гидротехнических сооружений может рассматриваться как одно из направлений развития современной гидротехники. В прежние годы неплохие результаты были получены в нашей стране в области мелиоративного гидротехнического строительства. При строительстве более крупных объектов индустриальные методы возведения сооружений, в первую очередь бетонных, применялись на ряде ГТС в большой или меньшей степени успешно. В последние годы (с 70-80 годов ХХ века) в нашей стране и за рубежом вошел в практику наплавной способ возведения низконапорных сооружений, располагающихся в пределах, преимущественно, широких водных акваторий. К таким объектам могут быть отнесены защитные сооружения возведенные на р. Рейн (Голландия) и в Финском заливе (г. С.Петербург). По типу сооружений они относятся к низконапорным ГУ, с расчетным перепадом между бьефами 3-5 м.

В обоих комплексах полностью (Голландия) или частично (С.Петербург) водопропускные сооружения возводились наплавным способом. Метод предполагает строительство наплавных блоков в специальных доках, в т.ч. на берегу с последующей их транспортировкой (буксировкой) к створу установки. Степень готовности сооружений составляет 60-70%. В тоже время технология возведения бетонных элементов крепления дна для данных сооружений разработана не была, что снижало эффект от наплавной технологии.

Анализ исследований в области плановой гидравлики показывает, что при эксплуатации гидротехнических сооружений в околокритическом режиме сопряжения бьефов, т.е. перепадах в пределах от 1,5 до 4,5 метров в нижнем бьефе формируется высокоскоростной поток, обладающий высокой размывающей способностью. При этом в качестве регулирующих элементов за водосливным порогом могут применяться по два направляющих элемента в виде шпор (тонкостенных направляющих конструкций) толщиной до полуметра, выполняемых за уступом дна, за водосливом или гладким креплением.

С целью недопущения размыва дна и монтажа направляющих элементов за основу конструкции направляющих элементов была взята сборная t-образная форма.

Подобного вида конструкция крепления может выполняться по разным технологиям, в том числе наплавным способом без осушения котлована. Использование понтонов в данном случае решает две задачи: транспортировку к месту установки и установку на заранее подготовленном оснований. В последнюю очередь ведется отсыпка: ПГС и камня.





Наибольший эффект данная технология даст при сооружении ГТС в составе широких акваторий, где сооружение защитных ограждающих перемычек может быть затратна.

Этапы ведения работ предлагаемой технологии:

изготовление плит и крепежа (в том числе на заводе ЖБИ);

транспортировка на автотранспорте;

монтаж секции (звена) на полигоне /площадке/;

транспортировка шлюзовой камеры /дока/ к полигону;

укрепленная сборка направляющего элемента в границах шлюзовой камеры;

омоноличивание швов; гидроизоляция металлических частей.

монтаж понтонов в шлюзовой камере вдоль направляющего элемента;

установка монтажных площадок; рам; лебедок;

шлюзование /затопление шлюзовой камеры/ буксировка изделия к месту установки/камерами или буксиром/ ориентация изделия на месте установки с использование торцовых фиксаторов и стальных тросов;

опускание направляющего дна;

демонтаж фиксаторов и стальных тросов;

транспортировка понтонов к шлюзовой камере;

снятие монтажных платформ;

разборка понтонов.

Разработанная технология предполагает использование в качестве основы дока остальных барж водоизмещением не менее 500 т. Плавучестьконструкции обеспечивается за счет наличия пустот между двойными стенками. Док швартуется у причальной стенки имеющей транспортную связь с берегом. Система управления процессов сборки направляющих элементов и их установки должны быть электрофицированы. Процесс транспортировки выполняется с помощью катеров и буксиров.

УДК

ВЛИЯНИЕ НАКЛОНА ВЕРХОВОЙ ГРАНИ ПЛОТИНЫ С УШИРЕННЫМИ ШВАМИ

НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В РАСЧЕТНОМ СЕЧЕНИИ

Наклон верховой грани гравитационных плотин оказывает существенное влияниена их напряженное состояние и устойчивость за счет воздействия вертикальной составляющей давления воды со стороны верхнего бьефа. С увеличением наклона верховой грани увеличивается сила вертикальной составляющей давления воды и ее момент. Вместе с тем, увеличение наклона верховой грани при неизменной ширине подошвы смещает равнодействующую веса плотины в сторону нижнего бьефа, ухудшая тем самым напряженное состояние на контакте плотины с основанием.

С целью выявления оптимального значения наклона верховой грани плотины выполнено численное исследование зависимости устойчивости и напряженного состояния плотины с уширенными швами от наклона ее верховой грани в интервале от 0 до 0,5.

Рассмотрена плотина с уширенными швами с параметрами(рис. 1): высота треугольного профиля – Н = 52,2 м, ширина секции – D = 12 м, ширина гребня плотины – b = 10м, ширина подошвы плотины – B = 41,8 м, ширина шва – с = 2,4 м. Контролировались нормальные вертикальные напряжения в окрестности точки А, оцениваемые по формуле внецентренного сжатия, и запас устойчивости.

Результаты исследования представлены графиками на рис. 2. Анализ результатов показывает, что лимитирующим условием при выборе параметров профиля плотины является условие прочности – отсутствие растягивающих напряжений, поскольку устойчивость плотины при увеличении наклона верховой грани монотонно увеличивается.

Оптимальное решение определяется минимальной стоимостью плотины при выполнении условий прочности и устойчивости. Поиск его связан с одновременным варьированием наклона верховой грани и ширины подошвы плотины.

УДК

ЗАЩИТНЫЕ И ПРИЧАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ БАЗЫ ОТДЫХА НА ЛАДОЖСКОМ ОЗЕРЕ

Проектируемая база отдыха, располагающаяся вблизи пос. Моторное в Ленинградской области, рассчитана на стоянку маломерного флота:

моторная яхта – 1 шт.;

водометный катер – 1 шт.;

моторный катер – 2 шт.;

гидроциклы – 4 шт.

В состав инженерных сооружений базы входят:

внутренняя акватория и водные подходы;

волнозащитная дамба с головной частью;

слип (пандус) для подъема маломерных судов.

Рис. 1: а – генплан; б – сечение дамбы; 1 – валунно-галечниковые грунты; 2 – упорная призма; 3 – волноотбойный парапет; 4 – наброска из сортированного камня; 5 – выравнивающий слой; 6 – экран Дамба прорезана входом во внутреннюю акваторию (рис. 1). Оконечности входного отверстия, образующие головную часть, выполняются из монолитного железобетона.

Протяженность головной части – 23,6 м со стороны берега и 31,3 м со стороны озера. Длина берегового участка дамбы из каменной наброски – 31 м. Пролет в свету для входа судов – 47 м.

Со стороны внутренней акватории к береговому участку дамбы примыкает слип для подъема маломерных судов.

Возведение железобетонных сооружений и профилирование откоса дамбы со стороны внутренней акватории предполагается вести насухо. Для этого участок расположения сооружений и внутренней акватории ограждается перемычкой. На значительной длине роль перемычки выполняет сама дамба и лишь в районе головной части (вблизи входа во внутреннюю акваторию) выполняется участок перемычки, разбираемый по завершении строительства.

Для обеспечения возможности откачки воды с ограждающей территории перемычка должна быть мало проницаемой. Для уменьшения проницаемости в теле перемычки предусмотрено устройство экрана из мелкозернистого песка, добываемого на месте выемки под внутреннюю акваторию.

Предполагается следующая очередность строительства:

Возведение перемычки-дамбы:

- формирование упорной призмы перемычки из валунно-галечниковых грунтов экскаватором типа драглайн (экскавация из-под воды);

- отсыпка по внешнему откосу упорной призмы (со стороны Ладожского озера) выравнивающего слоя из песка, толщиной около 0,5м;

- укладка геосинтетического материала, играющего роль обратного фильтра;

- отсыпка местного мелкозернистого песка, выполняющего роль противофильтрационного экрана;

- укладка защитного слоя из геосинтетического материала;

- отсыпка защитного слоя из песка, толщиной около 0,5м;

- устройство против волнового защитного слоя из сортированного камня.

Устройство водоотвода с территории, огороженной строительной перемычкой:

- откачка воды с помощью плавучей насосной станции;

- устройство приямка для расположения в нем насосной станции для откачки воды на период строительства;

Строительство насухо железобетонных сооружений головной части, слипа и, примыкающего к нему берегового участка дамбы, планировка внутренних откосов дамбы;

Планировка дна внутренней акватории сооружений, установка якорей для причалов;

Наполнение водой огороженной территории с последующей разборкой части перемычки.

Досыпка внешней волнозащитной дамбы до рабочих отметок, устройство бетонного волноотбойного парапета.

УДК 626. Ж.С.Мустафаев, д.т.н., проф. Таразского государственного университета, Казахстан

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ

ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Критерием экологической оптимальности любого технологического процесса в соответствии с требованием ограниченного воздействия производства на окружающую природную среду является поэтапная минимизация этого воздействия [1, 2]:

где О р – фактическая оросительная норма сельскохозяйственных орошаемых земель, м3/га;

О р – почвенно-экологическая норма водопотребности сельскохозяйственных угодий, м3/га, которая определяется исходя из принципа энергетической сбалансированности тепла и влаги в природной системе, то есть Ор R / R L Oc, здесь R – радиационный баланс, кДж/см2;

L – удельная теплота парообразования; R – радиационный «индекс сухости» или гидротермический показатель; Oc – атмосферные осадки, мм; T – транспирационная водопотребность сельскохозяйственных культур.

Степень замкнутости технологических процессов на орошаемых полях ( К зо ) определяется, как соотношение почвенно-экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий ( Ор ) и транспирационной водопотребности сельскохозяйственных культур ( T ) к фактической оросительной норме сельскохозяйственных орошаемых земель ( О р ), то есть К з Ор / Ор и К зт Т / Ор, а коэффициент отходоемкости:

где M oi – концентрация i-того отхода; oi – показатель относительной опасности i-того отхода.

При этом о безопасности технологических процессов на орошаемых полях к окружающей среде дает представление коэффициента экологичности:

Степень замкнутости технологических процессов в различных способах полива ( К зт ) на орошаемых землях относительно окружающей среды может быть определена с помощью следующих формул:

или где тнт и тнт – поливная норма и суточная поливная норма нетто, м3/га; тф и тф – потери и суточная потери поливной воды на глубинную фильтрацию в процессе полива, м 3/га; тс и тс – потери и суточная поливной воды на сброс в конце борозды, м3/га; ти и ти – потери и суточная поливной воды на испарение в процессе полива, м3/га; h – расчетная глубина увлажнения почвы, м; d – объемная массы почвы, г/см3; нв – наименьшая влагоемкость почвы; пв – предполивная влагоемкость почвы; т – суточная транспирационная водопотребность сельскохозяйственных культур.

При этом величина – 100 h d нв пв, характеризует влагоемкость почвы и она равна поливной норме нетто ( тнт ).

О безопасности техники или способа полива по отношению к окружающей среде дает представление коэффициент экологичности техники полива:

Коэффициент отходоемкости техники полива определяется соотношением массы отходов, приведенной к единому объему:

Для оценки степени замкнутости технологических процессов на всех иерархических уровнях оросительной системы служит следующая формула:

где Qбр – брутто расход воды в оросительных системах, м3/с; Qнт – нетто расход воды в оросительных системах, м3/с.

При этом коэффициент замкнутости технологических процессов на всех иерархических уровнях оросительной системы ( Экп ) характеризует коэффициент полезного действия оросительной системы ( Экп ( Ц С ) / К ).

Уровень безопасности и безотходности технологических процессов в оросительной системе по отношению к окружающей среде характеризует коэффициент экологичности оросительной системы:

определить по формуле:

или где SARдоп – предельно допустимый уровень пригодности воды для орошения; SARпс и SARдс – показатели оценки пригодности соответственно сбросных, дренажных вод из оросительной системы [3].

Таким образом, уровень безотходности технологических процессов в оросительной системе ( К бо ) можно оценить, используя коэффициент уровня замкнутости ( К зо, К зт, К зос ), скорригированный на коэффициент экологичности ( К эо, К эт, К эос ).

1. Мустафаев Ж.С., Рябцев А.Д., Атшабаров Н.Б. и др. Основные принципы нормирования водопотребности агроландшафтов // Водное хозяйство Казахстана, 2009. – №2 (22). – С.2 -12.

2. Рябцев А.Д., Мустафаев Ж.С., Кененбаев С.Т. Методологические основы комплексной оценки экологической безопасности оросительных систем // Водное хозяйство Казахстана, 2006. – № 4(12)С.

7-9.

3. Решеткина Н.М., Якубов Х.И. Вертикальный дренаж.- М.: Колос, 1978. – 320 с.

УДК 636.1:577. А.Т.Козыкеева, к.т.н., доц., Таразский государственный университет, Казахстан

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ

ОРОСТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД

Водные ресурсы городских или промышленных стоков с учетом специфических особенностей агропромышленного комплекса необходимо разделять на две части:

вневегетационный сток Wn, который используется для орошения буферных зон или обводнения;

вегетационный сток Wb, который используется для орошения севооборотных полей.

Площадь буферных зон определяется по формуле [1]: Fb W /[100 d H (n o )], где Н – мощность расчетного слоя почвы, которая принимается в пределах от 0,4 до 0,6 метров;

d – объемная масса почвы, т/м ; n – наименьшая влагоемкость почвы; o – предполивная влажность.

Экологическая допустимая нагрузка при обводнении вневегетационный период определяется исходя из аккумулирующей возможности почвенного слоя:

При этом для прогнозирования гидрогеохимического режима почв зоны обводнения необходимо произвести учет баланса водорастворимых солей поступающих в почву со сточными водами. Баланс водорастворимых солей в почве регулируется установлением допустимых норм нагрузок сточными водами, при подаче которых появляются признаки слабой засоленности почвы, то есть:

где Sдоп – величина допустимой концентрации растворов солей в почве, в % от веса сухой почвы; S н – содержание легкорастворимых солей в расчетном слое почвы в начале вегетации, в % от веса сухой почвы; K i – содержание воднорастворимых солей или химических элементов в сточной воде, г/л; K ci – коэффициент, учитывающие степень снижение воднорастворимых солей или химических элементов в процессе вымораживания сточных вод при вневегетационном поливе.

Предельно допустимая нагрузка сточных вод определена исходя из худшего случая, когда водорастворимые соли, поступающие со сточными водами зоны обводнения в вневегетационный период, полностью поглощаются в расчетном слое почвы, рассоление почвы под действием атмосферных осадков отсутствует, вынос солей с растениями незначителен и не влияет на солевой режим почвы, капиллярное засоление почвы отсутствует.

В этом случае можно просто делением О р продолжительность полива ( t, лет) сточными водами без опасения, что почвы засолится, то есть: tc Oр / т.

Для определения оптимальной годовой нагрузки сточных вод на единицу площади, которая обеспечит био- и гидрохимическое равновесие в системе «почва-растение-солиокружающая среда», можно пользоваться математическими моделями, описывающими продуктивность сельскохозяйственных культур [2]:

где Sдоп – предельно допустимое содержание солей в почве, т/га; S – содержание солей в почве, т/га; У /У max – отношение фактического урожая к максимальному; exp – показательная функция с основанием.

Если орошаемая почва в начале полива содержит в среднем С н легкорастворимых в воде солей в % от веса сухой почвы, то вес солей на 1 га в слое почвы H с объемной массой будет:

где S – количество солей, находящееся в почве в начале полива, т/га.

При поливе смешанной водой, т.е. сточной и поверхностной водой в почву поступают соли:

где С с – содержание солей в сточной воде, г/л; Со – содержание солей в оросительной поверхностной воде, г/л; – доля участия сточных вод в дефиците водопотребления сельскохозяйственных культур; S в – количество солей, накапливающихся в почве при орошении сточной и оросительной водой, т/га; Сф – содержание солей, оттекающих из корнеобитаемого слоя почвы, г/л.

Тогда содержание солей в почве в конце вегетационного периода будет равно:

Представляя известные значения S и S некоторыми преобразованиями, получаем:

Зная Sдоп, S н и S в, и учитывая, что 0 1 можно найти оптимальное значение, соответствующее S доп обеспечивающее оптимальный био- и гидрохимический режим в системе «почва-растение-соли-окружающая среда», по следующему уравнению:

где Sв Sво Sвс, S во – количество солей, накапливающихся в почве при орошении оросительной водой, т/га; S во – количество солей, накапливающихся в почве при орошении сточной водой, т/га.

При У / У max 1 уравнение примет вид:

Годовая норма нагрузки сточных вод на единицу площади определяется по формуле:

где O p – биологическая оросительная норма, м3/га.

Потребный расход пресной (слабоминерализованной) воды для смешивания ее со сточной водой устанавливается по следующей зависимости:

где О рп – потребный расход пресной оросительной воды, м3/га.

Для определения оптимальных параметров гидромелиоративных систем примем в качестве критерия коэффициент экономической эффективности ( Экп ), представляющий собой отношение получаемого дополнительного чистого дохода к сумме капиталовложений: Экп ( Ц С ) / К, где Ц – стоимость годовой продукции в оптовых ценах тенге/ц; С – себестоимость годовой продукции, тенге/ц; К – капитальное вложения для строительствf оросительных систем, тенге/га. Если С – расходование средств на обслуживание дренажа: С 1 К, где 1 – коэффициент определяющий ежегодно затраты на обслуживание дренажа, то формула для определения Экп примет вид: Экп (Ц / К ) 1.

При этом учитывается то, что при содержании солей в расчетном слое почвы, меньшем или равном порогу токсичности ( Сдоп ) и ( Sдоп ), относительный урожайности сельскохозяйственных культур будет равен единице, то есть Уi / У тах 1.0.

1. Мустафаев Ж.С., Нурабаев Д.М., Козыкеева А.Т. Методика определения экологически допустимой водопотребности сельскохозяйственных угодий при использовании сточных вод // Поиск, 2006. – С.128-132.

2. Мустафаев Ж.С., Рябцев А.Д., Атшабаров Н.Б. и др. Основы сельскохозяйственной мелиорации. – Тараз, 2009. – 372 с.

УДК Т.Т.Абдыраков, 5 курс Кыргызско-Российского Славянского университета, Б.А.Чукин, к.т.н., доц., институт геомеханики и освоения недр НАН КР

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДАМБЫ ХВОСТОХРАНИЛИЩА РУДНИКА КУМТОР

НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ МОНИТОРИНГА

Дамба хвостохранилища золотодобывающего рудника Кумтор расположен в ИссыкКульской области Кыргызской Республики, в 60 км от озера Иссык-Куль с юго-западной стороны Акшийракского горного массива на высоте свыше 4000 м над уровнем моря.

На сегодняшний день дамба хвостохранилища имеет следующее параметры. Длина по гребню дамбы 3000 м, высота 27 м. Тело дамбы отсыпано из гравийно-галечниковых грунтов шириной по гребню 14 м и заложением верхового и низового откосов 1:3. Отметка гребня дамбы хвостохранилища равна 3664.0.

Целью данной работы является оценка работоспособности дамбы хвостохранилища рудника Кумтор на основании данных мониторинга.

В работе приводится оценка работоспособности дамбы на основании данных натурных наблюдений в период с 1 июля по 30 сентября 2010 года. Работоспособность дамбы оценивается на основании анализа графиков скоростей смещений, температурного и фильтрационного режимов во времени. Критерием работоспособности дамбы является изменение скорости протекания рассматриваемых процессов во времени. Анализ работоспособности дамбы проводится по 12 сечениям, в каждом из которых установлена следующая контрольно-измерительное аппаратура наблюдения:

за температурным режимом – термисторы;

за положением кривой депрессии – пьезометры;

за горизонтальными смещениями – инклинометры.

Для осуществления программы регулярного мониторинга дамбы хвостохранилища имеются 22 инклинометра, 19 пьезометров и 31 термистор.

В качестве примера выполняемого анализа взято сечение 9-9.

На рис. 1 приведены графики изменения скоростей смещений по инклинометрам. На этом же рисунке приводится аппроксимация данных наблюдений полиномом третьей степени. Согласно аппроксимации, отмечается наличие общей тенденции к снижению скорости смещений до нулевых значений.

На рис. 2 показано положение наибольших значений деформаций сдвига в грунтах основания по показаниям инклинометра INC08-14. На участке расположения INC08- наибольшие деформации сдвига происходят на глубине порядка 5 м от естественной поверхности.

Выполненный натурный мониторинг позволяет сделать следующие выводы:

1. Эпюры скоростей смещений в инклинометрах, пересекающих суглинистый прослой под дамбой, показывают влияние слабого суглинистого прослоя на распределение скоростей смещений. Это выражается в характерном перегибе эпюр на уровне расположения суглинистого прослоя. По показаниям инклинометров, расположенных под гребнем дамбы, скорость смещений по суглинистому прослою остается стабильной.

2. Эпюры скоростей смещений в инклинометрах, пересекающих упорный клин, носят плавный характер. В них нет характерных перегибов, что говорит об отсутствии влияния смещений суглинистого прослоя на грунты упорного клина. Скорости смещений в этих инклинометрах ниже, чем в инклинометрах, пересекающих суглинистый прослой. То есть выбранная концепция замены слабых грунтов основания на более прочные, крупнообломочные грунты себя оправдывает.

3. Обработка данных инклинометров по методике определения деформаций сдвига дает возможность определить местоположение поверхности сдвига, что значительно расширяет оценку работоспособности дамбы по сечениям.

Скорость, мм/сут Рис. 2. Положение поверхности сдвига в сечении 9-9 по показаниям инклинометров 4. Температура грунтов основания на уровнях, где происходят или происходили смещения дамбы, ниже 0 градусов. Влияния уровня воды в прудке на температурный режим грунтов по данным мониторинга не выявлено.

5. Пьезометры, установленные в центральной части дамбы, в большинстве своем отмечают наличие льда. Пьезометры, установленные на нижних участках клина, фиксируют наличие воды. При этом уровень воды во всех пьезометрах установился ниже или на уровне естественной поверхности грунта. Пьезометры, расположенные в клине, показывают, что клин выполняет функцию дренажной призмы.

Общее состояние дамбы оценивается, как пригодное к дальнейшей эксплуатации.

УДК 620. А.В.Донов, м.н.с., В.М.Власов, к.т.н., ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева»

ОЦЕНКА МОРОЗОСТОЙКОСТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

В современных Российских ГОСТах отсутствует стандартные методики определения морозостойкости только по основным образцам и оценка морозостойкости бетона в сооружении.

Методика оценки морозостойкости бетона по испытаниям только основных образцов с применением неразрушающего метода контроля широко используется за рубежом.

В США и странах Европы используется стандартный метод испытания сопротивления бетона замораживанию и оттаиванию (С 666-97 ASTM) [1].

В этом методе используется определение относительного динамического модуля упругости основных образцов резонансным методом на образцах призмах или цилиндрах с соотношением высоты к диаметру (стороне) от 3 до 4.

где Рс – относительный динамический модуль упругости после С циклов замораживания и оттаивания, в процентах; n – основная поперечная частота при 0 циклов замораживания и оттаивания; n1 – основная поперечная частота после С циклов замораживания и оттаивания.

Продолжительность испытаний каждого образца ведется до тех пор пока относительный динамический модуль упругости не достигнет 60% от начального модуля, что соответствует примерно 80% относительно поперечной частоты.

Сегодня вопрос определения морозостойкости неразрушающим методом исследовался Норвежской компанией «Акер», участвующей в осуществлении проекта Сахалин-1.

Специалисты компании считают, что для высокомарочных бетонов следует допускать не более 10% понижения поперечной резонансной частоты колебаний образца.

Близкие результаты были получены специалистами ВНИИГ при испытании кернов на морозостойкость импульсным ультразвуковым методом. До прохождения циклов замораживания-оттаивания образцов кернов бетона В30 W12 F400 и В15 F200 были определены величины скорости прохождения ультразвука (V0, 0 циклов). После прохождения образцами необходимого количества циклов замораживания и оттаивания в соответствии с требованиями ГОСТ [4] также были измерены и определены величины скорости прохождения ультразвука (Vм) (12 и 8 циклов). Испытание проводится в 5 % водном растворе хлористого натрия при температуре -50оС, оттаивание при +18оС. В таблице 2 представлены данные измерений скорости прохождения ультразвука Vo, Vм и определения прочности кернов Rм после прохождения циклов замораживания и оттаивания по ГОСТ [4].

После прохождения циклов замораживания и оттаивания, образцы-керны испытывались на прочность. Прочность испытанных образцов-кернов соответствует проектной [3].

Следует отметить, что в среднем понижение скорости ультразвука в основных образцах-кернах 5,25% для бетона В30 W12 F400 и 9,6% для бетона В15 F200 соответствует требованиям, предъявляемым к морозостойкости фирмы «Акер».

Понижение скорости ультразвука с обеспеченностью 90% составит соответственно V 0.9 11,92% – для бетона В30 W6 F400 и V 0.9 12,8% – для бетона В15 F200.

Следует применять, как это принято в мировой практике [1, 2] испытание только основных образцов-кернов с применением методов неразрушающего контроля, которые являются и контрольными (V0) и основными (Vм) образцами, с обязательным определением прочности бетона по контрольным образцам или кернам.

Результаты исследований показывают, что метод неразрушающего ультразвукового контроля пригоден для мониторинга бетона наружных зон энергетических и промышленных сооружений. Для этого необходимо в интересующей области выбрать несколько зон обследования и произвести контроль ультразвуковым методом и по прошествии назначенного периода времени повторить измерения.

Таким образом, создается база значений, полученных с помощью ультразвукового исследования, которая служит уточнению определяемых характеристик V V0, характеризующих степень климатического воздействия на бетон (морозное воздействие при переменной влажности и температуры, инсоляция и т.д.).

В дополнение к обычным методам обследования бетона с применением ультразвука появились новые приборы, позволяющие определять в бетоне координаты дефектов типа раковин и расположение арматуры.

Во ВНИИГ для определения сплошности и обнаружения внутренних дефектов используется комплекс «Монолит». Ультразвуковой низкочастотный дефектоскоп А МОНОЛИТ предназначен для решения задач толщинометрии и дефектоскопии сложных материалов, таких как бетон, горный камень, асфальт. Уникальность прибора состоит в том, что он позволяет проводить тестирование эхо-методом при одностороннем доступе к объекту контроля (ОК), что делает возможным применение данного прибора для проведения контроля эксплуатируемых объектов, таких как здания, мосты, тоннели и пр.

Для решения более точных и сложных задач существует Томограф «А1040 Mira»

позволяющий решать задачи визуализации внутренней структуры железобетона на глубину до 2 м при одностороннем доступе к объекту. Прибор позволяет строить 3D модели объекта контроля, с помощью которых можно осуществить поиск инородных включений, непроливов, трещин, расслоений и т.д.

1. С 666-97 Standard Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing. Current edition approved June 10, 1997. Published June 1998.

2. Sakhalin-1 AkerSolutions. Concrete Development Program 2008.

3. Власов В.М., Донов А.В., Кондаков В.Е., Бакановичус Н.С. Применение неразрушающих методов контроля при оценке качества бетона по испытаниям кернов // Гидротехническое строительство.

2007. №2. С.11-22.

4. ГОСТ 10060.0-95 – ГОСТ 10060.2-95. Бетон тяжелый. Методы определения морозостойкости.

5. Никитин В.Н. Основы инженерной сейсмики. М., Издательство МГУ, 1981 г.

СЕКЦИЯ «ВОЗОБНОВЛЯЮЩИЕСЯ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ»

УДК 621.311.

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРИХОДА ВЕТРОВОЙ

ЭНЕРГИИ ЗА КРАТКОСРОЧНЫЙ ПЕРИОД

В современной теории распространено мнение, что для статистического распределения скоростей ветра наиболее точно условию наименьшего расхождения с исследуемой величиной соответствует распределение Вейбулла [1]. Однако до этого момента задача исследования ставилась для долгосрочных периодов (год, месяц), при этом основным допущением при проведении данных исследований было отсутствие внутрирядовой связи среди значений экспериментальных данных. Это существенно упрощало задачу статистических исследований. Для краткосрочных периодов (час, день) такое допущение недопустимо.

Наличие внутрирядовой связи не позволяет рассматривать распределение скорости ветра, как случайную величину. Поэтому мы перешли к приращению скорости ветра при заданных начальных условиях. Для этой случайной величины проведен сравнительный анализ соответствия распределения экспериментальных данных классическим законам распределениям случайной величины, с целью определения закона аппроксимирующего распределение приращения скорости ветра.

Многие исследователи рекомендуют использовать для анализа выборки, содержащие не менее 30 значений (в том числе одно из рекомендуемых условий при проверке критерием Колмогорова на близость распределения исследуемых данных и некоего теоретического распределения) [2]. На основе предположения о возможной близости распределений для начальных условий, отличающихся на малую величину, проанализирована возможность объединения выборок содержащих малое число элементов. После окончания анализа таблицы все значения моментов и показатели оценки однородности выборок пересчитывались с учетом объединения выборок. Данный процесс повторялся итерационно до тех пор, пока не были выполнены необходимые условия – в нашем случае, число значений в выборке не меньше 30. Можно использовать дополнительный критерий максимальной длины интервала покрывающего объединяемые выборки, например 1 м/с.

Каждое из полученных распределений апроксимируется отличным от других теоретическим распределением. При этом распределения могу отличаться как видом, так и параметрами распределения. Вид распределения можно определить различными способами:

графическим, пошаговой аппроксимации, расчет критериев соответствия различным теоретическим распределениям. Первые два способа являются весьма наглядными, однако непригодны при использовании на большом числе распределений. Суть метода критериев оценки заключается в том, что для каждой выборки для всех возможных теоретических значений распределений вычисляется значение параметра оценки соответствия данного распределения каждому теоретическому распределению. И на основе табличных значений определяют верхнюю грань, которую значение параметра не должно превышать. В этом случае теоретический закон распределения соответствует выборке, в противном случае – нет.

Существуют следующие критерии оценки соответствия: критерий хи-квадрат К.Пирсона, критерий Колмогорова и критерий Мизеса. Применение критерия хи-квадрат Пирсона требует построения статистического ряда (статистический ряд – ряд, содержащий в одной строке элементы распределения в порядке возрастания, а во второй – их частоты). В то же время использование критериев Колмогорова и Мизеса требует наличия вариационного ряда (вариационный ряд – ряд, содержащий все элементы последовательности в порядке возрастания, без какого-либо объединения в разряды). Учитывая, что в нашем примере используются средние величины, округленные до одного знака после запятой, то применение критериев Колмогорова и Мизеса невозможно.

Было учтено, что все функции распределения, кроме нормального закона, имеют область определения 0 < x <. Поэтому при использовании критерия Пирсона было введено смещение области определения. Так как функция распределения скорости ветра ограничена слева нулем (в случае нашего примера – 0,4 м/с), то необходимый коэффициент равен. Для значений не удовлетворяющих ни одному исследованному закону можно уменьшить уровень значимости, пожертвовав точностью аппроксимации.

Все вышеприведенные выкладки и расчеты были использованы для прогнозирования хода ветра в краткосрочных режимах при заданном текущем значении скорости ветра. Если текущее значение скорости ветра равно, то следует взять параметры и вид закона аппроксимирующий выборку с данным значением начальной скорости. По данному закону определен интервал перехода скорости ветра с заданной надежностью. Например, текущая скорость ветра равна 9,3 м/с. Для данной начальной скорости был получен нормальный закон распределения. Поэтому функция плотности вероятности приняла следующий вид, в соответствии с формулой нормального распределения:

Построен график данного распределения (1) на энергетически значимом диапазоне ветров (рис. 1). Для примера, использован диапазон от 4 до 13 м/с. Так как полученный закон показывает приращение ветра, то для построения графика абсолютной скорости ветра было использовано смещение в размере начальное скорости.

Рис. 1. График функции распределения Рис. 2. График функции распределения вероятности скорости ветра при текущем вероятности скорости ветра при текущей значении скорости, равном 9,3 м/с скорости ветра, равной 9,3 м/с Далее был задан показатель для доверительного интервала оценки скорости ветра – 0,95. Данный показатель показывает, что искомый интервал покрывает следующее значение скорости ветра с вероятностью 95%. Для его вычисления была использована функция распределения, показывающая вероятность того, что скорость ветра будет меньше скорости, являющейся областью определения. Для упрощения вычислений взят интервал симметричный текущей скорости ветра. В этом случае необходимо увеличивать величину интервала относительно начальной скорости, пока разность значений функции распределения не превысит 0,95. График данной функции построен на рис. 2, где толстая линия – график, проходящий через текущее значение 9,3 м/с, а пунктирные графики ограничивают область доверительного интервала с показателем 0,95 и пересекают график в точках 7,8 и 10,8 м/с. То есть с вероятностью 95% можно утверждать, что если текущая скорость равна 9,3 м/с, то в следующий интервал времени средняя скорость будет лежать в интервале от 7,8 до 10,8 м/с.

1. Рыхлов А.Б. Анализ применения различных законов распределения для выравнивания скоростей ветра на юго-востоке европейской территории России. Саратов. Полиграфия Саратовского государственного университета. 2010.

2. Ходасевич Г.Б. Обработка экспериментальных данных на ЭВМ: Учебное пособие. СПб.: СПб Гос.

ун-т телекоммуникаций им. Бонч-Бруевича. 2002. 119 с.

УДК 620.

СРЕДСТВА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЁХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ

ГИРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

В современных условиях к организациям, проектирующим гидроэнергетические объекты, предъявляются все более жесткие требования к срокам выполнения проектов и их качеству. Зачастую выполнение этих требований не представляется возможным без использования современных компьютерных технологий, в том числе трехмерного моделирования.

В данной работе предлагается в качестве основы графического представления данных при проектировании, строительстве и эксплуатации использовать компьютерные трехмерные модели гидроэнергетических объектов.

Рис. 1. Трхмерная модель основных сооружений гидроузла. Модель агрегатного блока здания ГЭС Создание 3D модели основных сооружений предполагается осуществлять с помощью программ AutoCAD, Inventor и AutoCAD Сivil 3D.

Модели гидросилового и вспомогательного оборудования, а также здания ГЭС созданы С помощью программного комплекса AutoDesk Inventor.

На рис. 2 представлен разрез по модели секции здания ГЭС. Данная модель представляет собой сборку, состоящую из гидросилового оборудования и элементов бетонной части здания (массивная бетонная часть, колонны, шатер, балки).

Созданным в программах Inventor, AutoCAD моделям, можно придать реалистичный вид с помощью 3DMAX, наложив на поверхности текстуру, задав материалы, расположив источники освещения (рис. 2).

направлений развития технологий моделирования являются системы виртуальной реальности, позволяющие человеку полноценно взаимодействовать с трехмерной моделью.

В работе разработаны алгоритм и методика экспортирования трехмерных моделей сооружений и оборудования ГЭС в систему виртуальной реальности.

Для визуализации 3D модели в такой системе использован программный комплекс Covise, предназначенный для работы с виртуальными объектами Рис. 2. Модель Ленинградской ГАЭС в среде 3DMAX Виртуальная реальность – создаваемый техническими средствами мир и передаваемый человеку через его привычные для восприятия материального мира ощущения.

Технология интерактивной трехмерной компьютерной графики реализована на базе проекционных систем с использованием стереоскопической визуализации. На рис. показано как отображается 3D модель в этой системе, базирующейся на программном обеспечении Covise Open Cower.

Рис. 3. Представление 3D модели гидроузла в виртуальной реальности Использующиеся современные компьютерные технологии моделирования и визуализации обеспечивает:

возможность в интерактивном режиме изучать и анализировать конструкторские решения, представленные в реальном пространстве, что дает более эффективное взаимодействие с 3D моделью по сравнению с визуализацией на плоском мониторе;

визуализацию результатов гидравлических, аэродинамических, тепловых, прочностных расчетов;

создание высококачественного презентационного материала для выявления ошибок проектирования, обсуждения результатов и планирования хода дальнейших работ по проектированию объекта.

УДК 621.311.245621. М.М.Кривошеина (6 курс, каф. ВИЭГ), В.В.Елистратов, д.т.н., проф.

СТРОИТЕЛЬСТВО ВЭС В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ ФИНСКОГО ЗАЛИВА

Цель работы – обзор особенностей и экологических аспектов проектирования ВЭС в прибрежной зоне Финского залива.

Для достижения поставленной цели, были найдены значения природного ветроэнергетического потенциала на высоте 80 м для ряда метеостанций на побережье Финского залива и сведены в табл. 1.

По данным трхлетнего периода наблюдений за ветровым режимом [1], были выявлены среднемноголетние скорости ветра на высоте флюгера и, при помощи степенной интерполяции, на высоте 80 м. Результаты сведены в табл. 2.

Также, получены значения повторяемости скоростей ветра по шестнадцати румбам; на их основе построены розы ветров для каждой метеостанции (рис. 1-4).

Рис. 1. Роза ветров, метеостанция Выборг Рис. 2. Роза ветров, метеостанция Кронштадт Рис. 3. Роза ветров, метеостанция Ломоносов Рис. 4. Роза ветров, метеостанция Озерки Для определения эффективного класса ВЭУ по международной классификации были проведены необходимые расчеты, исходя из которых стоит отдать предпочтение классу S, разработанному для специальных природно-климатических условий – таковыми они и являются на побережье Финского залива. Однако, на практике приоритетным является III класс, поскольку экономическая выгода от покупки типовых ВЭУ больше, чем от прироста выработки при использовании класса S.

Выбор площадки для строительства ВЭС – сложная технико-экономическая задача. Из ряда негативных факторов, влияющих на окружающую среду при строительстве и эксплуатации ВЭС, наибольшее внимание уделяют следующим:

изъятие земельных ресурсов, изменение свойств почвенного слоя;

акустическое воздействие (шумовые эффекты);

влияние на ландшафт и его восприятие;

электромагнитное излучение, влияние на телевидение и радиосвязь;

аварийные ситуации, опасность поломки и отлета поврежденных частей ВК;

влияние на орнитофауну на перелетных трассах и морскую фауну при размещении ВЭС на акваториях.

Также, при выборе площадки, необходимо учитывать топографию местности, данные гидрологических и геологических изысканий, схему электроснабжения и т.д.

Выбор того или иного типа фундамента зависит от технико-экономических показателей каждого из них, которые получают и сравнивают на этапе проектирования.

В данном случае, в прибрежной зоне, верхняя часть грунтового основания состоит из довольно слабых грунтов. Поэтому, возможно более целесообразно устройство свайного фундамента, так как он предназначен для передачи нагрузок, действующих на ВЭУ, на грунт через торцы и боковые поверхности соприкосновения свай с грунтом.

1. Расписание погоды [Электронный ресурс]: Прогнозы погоды Мет. Офиса Великобритании и информация о фактической погоде с наземных метеорологических станций./ ООО «Расписание погоды», 2004-2011. Электрон. Данные. Режим доступа: http://rp5.ru. Загл. с экрана.

УДК 621.311.245621.

ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАССА ВЭУ

С УЧЕТОМ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕТРОВОГО ПОТОКА

НА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПЛОЩАДКАХ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

На примере перспективной Волгоградской ВЭС показаны основы выбора класса ВЭУ из образцов с одинаковой единичной мощностью и фирмой-производителем.

Ветроэнергетика является наиболее развитой сферой практического использования природных возобновляемых энергоресурсов. Мировой рынок ветровой энергетики развивался быстрее, чем любой другой вид возобновляемой энергетики.

В России существует значительный нереализованный задел в области ветроэнергетики.

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50000 млрд. кВт·ч/год.

Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд. кВт·ч/год, что составляет около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Один из наиболее вероятных для реализации проектов – строительство ВЭС на территории Волгоградской области. На текущий момент предложено три перспективные площадки для строительства ВЭС – Площадка №1 («Камышинская»), площадка № («Волгоградская») и площадка №3 («Цимлянская»).

Предпосылками строительства Волгоградской ВЭС являются:

наличие развитой сетевой инфраструктуры;

наличие свободных территорий под строительство ВЭС;

достаточный ветропотенциал;

благоприятный рельеф местности;

близость к Волжской ГЭС для организации совместной работы по компенсации неравномерности выдачи мощности;

наличие в зоне достаточного промышленного потенциала для локализации производства ВЭС;

регион относится к I ценовой зоне оптового рынка электроэнергии.

В настоящее время зарубежными фирмами – производителями предлагается целый спектр современных, высокотехнологичных ВЭУ. Выбор единичной мощности при проектировании той или иной ВЭС производится в результате многовариантных расчтов на стадии технико-экономического обоснования проекта. Однако, одной и той же единичной мощностью могут обладать несколько классов ВЭУ одного и того же производителя.

При проектировании ВЭС возникает задача определения класса входящих в е состав ВЭУ. Выбор класса влияет на такие важные параметры, как:

выработка;

срок службы установки.

Международная классификация International Electrotechnical Commission (IEC) ВЭУ базируется на скорости ветрового потока и параметрах турбулентности. Эта классификация позволяет унифицировать основные параметры ВЭУ для наиболее распространнных местных условий.

Для определения класса ВЭУ, входящих в состав Волгоградской ВЭС, был взят многолетний ряд скоростей и направлений ветрового потока со станции, имеющей следующие географические координаты: 48°41'N, 44°21'E – г. Волгоград.

После статистической обработки ряда данных скоростей ветрового потока можно сделать предварительный вывод о том, что в заданных условиях следует использовать ветроэнергетические установки класса II.

К сожалению, исходя из имеющихся данных, нет возможности определить литеру класса ВЭУ по турбулентности. Это связано с тем, что на метеостанции не ведутся наблюдения за мгновенными значениями скоростей ветрового потока.

1. Расписание погоды [Электронный ресурс]: Прогнозы погоды Мет. Офиса Великобритании и информация о фактической погоде с наземных метеорологических станций./ ООО «Расписание погоды», 2004–2011. Электрон. Данные. Режим доступа: http://rp5.ru. Загл. с экрана.

УДК 621.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ МОДЕЛЬНЫХ ГИДРОТУРБИН

При проектировании новых более экономичных, долговечных, высокоэффективных гидротурбин возникает много вопросов, связанных с определением влияния геометрических соотношений элементов проточной части на энергетические и кавитационные характеристики в заданных режимах. Для решения этих вопросов требуется не только систематическое проведение глубоких и всесторонних теоретических исследований, но и вместе с этим экспериментальные исследования.

На данный момент существует множество методик и программных пакетов для расчета проточной части и рабочего колеса гидротурбинного блока. Однако только на основании проведенных испытаний модельных блоков определяются энергетические, кавитационные, силовые, разгонные и другие характеристики турбины, подтверждается гарантии по кпд и мощности. Также в ходе испытаний выявляются особенности работы гидротурбины на режимах, трудно поддающихся расчету (переходные режимы; режим синхронного компенсатора; разгонный режим и другие).

Экспериментальные стенды можно разделить на несколько категорий, исходя из условий моделирования проточной части. Одни установки не обязательно полностью моделируют проточный тракт натурной турбины, что при соблюдении определенных условий допустимо (диаметр рабочего колеса 250-300 мм, энергетические испытания проводятся при напоре 2-3м, а кавитационные 12-15 м). Ко второй категории относят стенды, обеспечивающие условия движения жидкости в проточном тракте, включая входной и выходной участки, близкие к натуре (диаметр рабочего колеса модели 350-500 мм). И к последней относят стенды, позволяющие выдержать критерии подобия, наиболее характерные для гидродинамических явлений, определяющих ту ли иную характеристику турбины.

Одна из первых лабораторий для исследования проточной части, экспериментального изучения энергетических, разгонных, пульсационных и других характеристик гидротурбины была организована в Ленинградском политехническом институте, сейчас СанктПетербургский политехнический университет, при кафедре гидравлических машин. Она является одной из первых гидротурбинных лабораторий в стране. Экспериментальный стенд представляет собой смоделированный с учетом основных критериев подобия водопроводящий тракт блока гидроэнергетической установки с горизонтальным капсульным агрегатом. На данном стенде испытывались модельные установки с рабочими колесами насоса ОП-6-35 и турбины ПЛ-984-35.

Диаметр рабочего колеса исследованного блока ГЭС на стенде равен D1 = 350 мм, что отвечает требованиям Международной электротехнической комиссии на проведение исследований гидромашин [1] количественных характеристик работы агрегатного блока.

Стенд позволяет проводить комплексные исследования блоков ГЭС, ГАЭС и НС с горизонтальным капсульным агрегатом, включая энергетические, гидравлические и гидродинамические исследования в следующих режимах работы:

прямом турбинном;

обратном турбинном;

прямом насосном;

обратном насосном.

Экспериментальный стенд включает в себя напорный водосберегательный бак, подводящие трубопроводы, баки нижнего и верхнего бьефов, модельную установку, пульт управления и отводящие напорные трубопроводы (рис. 1).

При проведении энергетических испытаний исследуемого модельного блока ГЭС с горизонтальным капсульным агрегатом в обратимых режимах основными измеряемыми параметрами работы являются:

расход воды, Q (л/с);

уровень верхнего УВБ и нижнего УНБ бьефов (мм вод. ст.);

частота вращения вала агрегата, n (об/мин.);

момент на валу, М (кг/м);

угол установки лопаток направляющего аппарата, 0;

угол установки лопастей рабочего колеса,.

Методика энергетических исследований модели блока ГЭС с горизонтальным капсульным агрегатом в обратимых режимах работы опирается на накопленный опыт и рекомендации по модельным исследованиям турбин [1-3], обратимых гидромашин и осевых насосов [4-6].

Предварительно перед испытаниями было проведено определение механических потерь в модельном блоке ГЭС. В конструкции модельной установки механические потери складываются из трения в радиально-упорных подшипниках, направляющих подшипниках и манжетном уплотнении на валу рабочего колеса.

Энергетические испытания поворотнолопастных турбин проводятся (за исключением отдельных специальных случаев) при разных соотношениях между открытием направляющего аппарата и положением лопастей рабочего колеса. При этом следует помнить, что в переходных процессах регулирования турбины работают при положениях направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса, далеких от оптимального. Поэтому испытания модели на таких режимах представляют определенный интерес.

Процесс испытаний поворотнолопастных турбин сводится к определению характеристик модели на ряде пропеллерных режимов, при которых лопасти рабочего колеса закреплены в каком-либо определенном положении. Дополнительно в процессе подготовки к испытаниям нужно проверить идентичность установки всех лопастей рабочего колеса турбины. На малых углах установки лопастей рабочего колеса достаточно 6-8 открытий направляющего аппарата, а на больших 12-14. Закончив испытания при данном положении лопастей, устанавливают их на другой угол и продолжают испытания в том же порядке.

В ходе эксперимента фиксируются следующие параметры, характеризующие энергетические показатели блока: расход Q, напор H, частота вращения агрегата n, нагрузка на мотор-весах Р, открытие направляющего аппарата 0, угол разворота лопастей рабочего колеса.

Испытания заканчиваются после того, как они проведены при всех намеченных к испытаниям положениях лопастей рабочего колеса. Рекомендуется при испытаниях положения лопастей изменять не по порядку, а в разнобой, так как при этом легче выявить случайные ошибки [2]. Кроме того, рекомендуется в конце испытаний повторить испытания при положении лопастей, которое было в начале испытаний хотя бы на некоторых оптимальных режимах. Такое повторение испытаний обеспечивает их надежность.

По результатам энергогидравлических исследований строятся рабочие характеристики модели блока ГЭС в координатах и универсальная характеристика турбины 1. Международный код модельных приемо-сдаточных испытаний гидравлических турбин.

Рекомендации МЭК. Публ. 193. Женева, 1965, 54 с. Первое дополн. к публ. 193, 1974, 21 с.

2. Малышев В.М. Моделирование гидравлических машин. Л.: Машиностроение, 1970, 288 с.

3. Чистяков А.М. Исследование гидротурбинных блоков ГЭС. Л.: Энергия, 1972, 192 с.

4. Энергогидравлические исследования блока насосной станции с капсульными агрегатами в обратимых режимах работы. – 1986. Отчет о НИР. Л., ЛПИ, 73с.

5. Смирнов И.Н. Гидравлические турбины и насосы. М.: Высшая школа, 1969, 400 с.

6. Гидроэнергетические установки. Под. ред. Д.С. Щавелева. Л.: Энергоиздат, 1981, 520 с.

УДК 625.855.

КОРРЕКТИРОВКА МОДЕЛЕЙ ОЦЕНКИ РЕСУРСОВ ВИЭ С УЧЁТОМ ИХ КОРРЕЛЯЦИИ

Одним из приоритетных стратегических ориентиров Государственной энергетической политики, заложенных Энергетической стратегией России на период до 2030 года, является создание условий для расширения производства электрической и тепловой энергии на основе возобновляемых источников энергии и формирование долгосрочной политики развития возобновляемых источников энергии, учитывающей структуру и тенденции изменения прогнозного топливно-энергетического баланса.

Очевидно, что для наиболее эффективного использования энергии ВИЭ необходимо оценивать характеристики поступления на поверхность земли энергии солнца, ветра, речного стока. В настоящей работе сделана попытка выявить физико-климатические закономерности прихода энергии выше указанных возобновляемых источников для более точной и прогнозируемой оценки выработки электроэнергии установками на основе ВИЭ.

Как известно гидравлическая и ветровая энергия имеют существенные отличия по временному характеру прихода первичной энергии, однако ряд авторов (А.А. Гирс, Ю.В.

Виттинский, И.П. Дружинин, М.С. Эйгенсон и др.) считают, что определяющее влияние на течение гидрометеорологических процессов оказывает солнечная активность. В данном разделе освещены основные результаты, полученные в процессе исследования влияние солнечной активности на приход ветровой и гидравлической энергии в различные интервалы наблюдения на примере трх регионов Российской Федерации – Северо-Западный регион (р.

Онега), Центральный регион (р. Дон), Дальний Восток (р. Амур).

В качестве основной характеристики гидрологического режима рек примем среднемесячные и среднегодовые значения расходов, в качестве характеристики ветрового режима региона примем величину среднегодовой и среднемесячной скорости ветра по восьми румбам направлений для репрезентативных метеостанций Ростовской и Волгоградской областей (Казанская, Серафимович, Иловля), обладающих длинными рядами наблюдений. За основной индекс солнечной активности мы примем аналогично сглаженные относительные числа солнечных пятен (W), так называемые, числа Вольфа и приращение чисел Вольфа.

Анализ солнечно-земных связей в тропосфере и гидросфере произведн по методу корреляционного анализа классической теории вероятности, который используется для определения тесноты связи между показателями, не находящимися в функциональной зависимости.

Прямая корреляция (RXY > 0) отражает однотипность в изменении признаков: с увеличением значений первого признака увеличиваются значения и другого, или с уменьшением первого уменьшается второй. Обратная корреляция (RXY < 0) указывает на увеличение первого признака при уменьшении второго или уменьшение первого признака при увеличении второго. Очевидно, что чем больше величина коэффициента корреляции RXY, тем сильнее связь исследуемых величин.

Рассмотрим изменение солнечной активности и количества приходящей гидравлической энергии помесячно – общую картину влияния солнечной активности на приход гидравлической энергии (табл. 1). Обсчт исходных данных по гидрологическому режиму реки и индексов солнечной активности свидетельствует о наличии связи между указанными величинами, однако численное выражение этой связи весьма неоднозначно, что подтверждается сильным разбросом величин коэффициентов корреляции: от 0,736 до -0, (р. Дон, Центральный регион), от 0,399 до -0,713 (р. Онега, Северо-Западный регион), от 0,399 до -0,713 (р. Амур, Дальний Восток).

Влияние солнечной активности на приход ветровой энергии иллюстрирует рис. 1.

Рис. 1. К определению величины коррелятивной связи солнечной активности и прихода ветровой энергии Таким образом, можно сказать, что солнечная активность практически не влияет на среднегодовую скорость ветра, так как величина влияния солнечной активности более 50% наблюдается лишь в 2,8% случаев (положительная корреляция) и 10,2% (отрицательная корреляция), более 60% – 1,9% и 4,6% случаев соответственно, более 70% – 0,9% и 0% соответственно. Таким образом, после обсчта исходных данных мы пришли к выводу об отсутствии взаимосвязи между процессами на солнце и изменением среднегодовой скорости ветра на метеостанциях Казанская, Иловля, Серафимович.

Доля влияния солнечной Возможно, полученные характеристики связи обусловлены коротким рядом наблюдений за скоростью ветра (1966-2009 гг.) и частичной нерепрезентативностью исходных данных (1980 г. наблюдается резкое снижение средней скорости ветра в этот период по отношению к предыдущим периодам).

Полученные значения коэффициентов корреляции свидетельствуют о том, что на данном этапе исследований не представляется возможным установить зависимость, которая позволила бы описать количественное изменение величины влияния солнечной активности на приход гидравлической и ветровой энергии и разработать методику, позволяющую с требуемой точностью делать прогноз величины прихода энергии ВИЭ. Что касается влияния солнечной активности на приход ветровой энергии, на наш взгляд эта связь практически отсутствует, или, по крайней мере, не является определяющим фактором.

1. Возобновляемые источники энергии. Аспекты комплексного использования/ М.И. Бальзанников, В.В. Елистратов. Самара: ООО «Офорт»; Самарский гос. арх.-строит. ун-т, 2008. 331 с.

УДК 626.

ВЫБОР ТИПА РЫБОПРОПУСКНОГО СООРУЖЕНИЯ

В СОСТАВЕ ГОЛОВНОГО ГИДРОУЗЛА УЧКУЛАНСКОЙ МГЭС

Учкуланская МГЭС мощностью 1,2 МВт расположена на реке Уллу-Кам в ауле Учкулан Карачаевского района КЧР. Схема создания напора данной МГЭС – деривационная.

В состав головного гидроузла входят следующие сооружения: не регулируемая водосливная плотина, трехсекционная водосливная плотина с затворами, водоприемник деривации.

Деривация представляет собой открытый канал длинной 991 м. В конце него расположены две напорные камеры, из которых осуществляется забор воды на два малых агрегата общей мощностью 0,2 МВт и на большой агрегат мощностью 1 МВт. Вода подается по турбинным водоводам, проложенным по поверхности земли диаметрами 820 мм и 1400 мм соответственно.

Предлагается запроектировать рыбопропускное сооружение (РПС) в составе головного гидроузла.

В настоящее время в речке обитают следующие виды рыб: ручьевая форель, усач кубанский, подуст кубанский, плотва, быстрянка кубанская, пескарь. Основные места нереста находятся в верховьях реки, поэтому необходимо строительство РПС.

Существующие рыбопропускные сооружения по принципу их действия могут быть подразделены на две основные группы: постоянного действия (РПС), циклического и принудительного действия (рыбоподъемные сооружения).

Анализ конструкций проведен по возможному использованию на данной МГЭС РПС постоянного действия [3].

РПС подразделяются в зависимости от характера скоростного режима протекания потока в их трактах: сооружения с постоянной или плавно изменяющейся средней скоростью течения в любом поперечном сечении его тракта (канальные рыбоходы), сооружения с резко различающейся скоростью течения в различных поперечных сечениях тракта (лестничные и прудковые рыбоходы).

РПС рекомендуется применять, в основном, на низконапорных гидроузлах с напорами, не превышающими 10м.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
Похожие работы:

«АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ УПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИЕЙ ЭКОНОМИКИ В УСЛОВИЯХ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ Труды международной научно-практической конференции 6–8 декабря 2010 г. Часть I Ростов-на-Дону Издательство СКАГС 2011 Северо-Кавказская академия государственной службы, г. Ростов-на-Дону Волгоградская академия государственной службы, г. Волгоград Орловская региональная академия государственной службы, г. Орел Поволжская академия государственной службы им. П.А. Столыпина, г. Саратов Московская академия...»

«Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Иркутский государственный университет путей сообщения Восточно-Сибирский институт проектирования транспортных систем ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗЫСКАНИЙ, ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием Том 1 Иркутск 2009 УДК 625.11 + 656.21 ББК 38 + 39.28 П 78 Редакционная коллегия: В.А. Подвербный, д-р техн. наук,...»

«  Гражданское общество и рациональное регулирование опасными отходами в Республике Казахстан В апреле 2009 года в столице Казахстана Астане состоялась международная конференция экспертов “Асбест и стойкие органические загрязнители (СОЗ): политика и практика в Казахстане и странах Европейского Союза”. Организаторы конференции - международная сеть Впервые в Казахстане проблема хризотил-асбеста обЖенщины Европы – за общее будущее” (WECF), Универси- суждалась в процессе общественных открытых...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Академия педагогических наук Казахстана Федеральное государственное научное учреждение Институт педагогики и психологии профессионального образования Российской академии образования Международная группа КНАУФ Академия наук Республики Татарстан Кабинет министров Республики Татарстан Казанский государственный архитектурно-строительный университет ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГОСУДАРСТВЕННЫХ И КОРПОРАТИВНЫХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ КАК РЕСУРС ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА...»

«19 Великий ученый-геолог и учитель, В.Е.Хаин. В сб.: Азово-Черноморский полигон изучения геодинамики и флюидодинамики формирования месторождений нефти и газа. Тезисы докл. X междунар. конференции Крым-2012. Симферополь, 2012. С. 19-23. Юдин В.В. Национальная академия природоохранного и курортного строительства ВЕЛИКИЙ УЧЕНЫЙ-ГЕОЛОГ И УЧИТЕЛЬ, В.Е. ХАИН 24 декабря 2009 г., на 96-м году жизни ушел один из самых выдающихся геологов Отечества, Виктор Ефимович Хаин. Родился он у берега Каспийского...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ МАТЕРИАЛЫ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (16-18 апреля 2001 г.) Ухта 2002 ББК 65.04 (231) Я5 У 89 УДК 330.15 (470.1) (061.6) Сборник научных трудов: Материалы научно-технической конференции (16-18 апреля 2001 г.). – Ухта: УГТУ, 2002. – 323 с. ISBN 5-88179-283-1 В сборнике представлены научные труды профессоров, преподавателей, аспирантов и студентов Ухтинского государственного...»

«Пермские татары – история, проблемы, пути решения (доклад на научно-практической конференции: История Перми - вклад татарского народа в становление и развитие города) 19 апреля 2013 г. Д.Г. Закиров, д.т.н., профессор, краевед, член союза журналистов РФ, председатель совета Татарской национально-культурной автономии г. Перми Татары в Пермском крае проживают издавна. Появление татар в этих краях уходят в VIII-X века, временам Поволжской Булгарии. По численности в крае и городе Перми они занимают...»

«HEWLETT-PACKARD Дайджест мировых новостей логистики №18 19 марта – 26 марта Отдел по связям с общественностью 2012 АО НЦРТЛ Дайджест мировых новостей логистики №18 19 марта – 26 марта Отдел по связям с общественностью www.kazlogistics.kz 19 марта – 26 марта НОВОСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА В РК будут строить 2 новые железные дороги Пассажирские вагоны для Казахских железных дорог О повышении тарифов на пассажирские перевозки А.Жумагалиев ознакомился со строительством актюбинского участка...»

«МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗЫСКАНИЙ, ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ РОССИЙСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ МАТЕРИАЛЫ ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ 10-11 октября 2007 Том 2 ИРКУТСК 2007 УДК 624.131 УДК 681.3:656.1 УДК. 625.1.033 УДК 625.111 Проблемы и перспективы изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации российских...»

«шем архитектурном и дизайнерском образовании : материалы международной научной конференции 12–18 сентября, 2008, СГАСУ. – Самара, 2008. – С. 24–31. 2. Лернер, Г. И. Психология восприятия объемных форм / Г. И. Лернер. – М. : МГУ, 1980. – 135 с. 3. Овсянникова, В. В. Самооценка учащегося ПТУ как субъекта профессиональной деятельности : дис..канд. пед. наук / В. В. Овсянникова. – Л., 2000. – 187 с. 4. Оконь, В. Метод дидактического эксперимента / В. Оконь // Введение в общую дидактику. – М.,...»









 
2014 www.konferenciya.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Конференции, лекции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.