СКВАЖИННЫЙ ВОДОНАКОПИТЕЛЬ-ОТСТОЙНИК ГИДРОУЗЛА ДЕРИВАЦИОННОЙ МИКРО- ИЛИ МАЛОЙ ГЭС

Полезная модель относится к гидротехническим сооружениям, а именно к водохранилищам и водонакопителям, предназначенным для обеспечения, как правило суточного или недельного регулирования речного стока, и работающим в составе гидроузла деривациионной микро- или малой ГЭС в горных или предгорных условиях, источником воды в которых является река. Эффективность полезной модели, в сравнении с созданием регулирующих сток водохранилищ достаточных объемов в таких условиях, путем сооружения традиционных плотин перегораживающих водоток, заключается в более широких условиях ее применения, лучшими экономико-социальными и экологическими последствиями, в более высоких - эксплуатационных возможностях, надежности (в том числе, устойчивости элементов водонакопителя воспринимающих напор воды в нем) и антитеррористической защищенности, а так же в меньших, потенциально возможных, отрицательных искажениях природных ландшафтов. Она может использоваться и для водообеспечения в системах водоснабжения.
Известны технические решения деривациионных микро- или малых ГЭС в горных условиях, схемы которых предусматривают использование безнапорных водозаборных устройств, а их функционирование не требует возведения для этого в русле реки каких-либо сооружений, водозаборных или водохранилищ, в частности водозаборное устройство конструкции ЗАО «ИНСЭТ» (Микро и малые ГЭС. www.ecoteco.ru: копия прилагается - Приложение 1). Однако, устройство имеет недостатки - они заключаются: 1) в ограниченности условий применения. В горных условиях, при очень большом содержании наносов в природном водотоке, использование таких решений, ввиду отрицательного воздействия, в том числе наносов содержащих абразивные включения, приводит к интенсивному износу гидротурбины и снижает ее надежность и надежность работы всей станции; 2) в невозможности регулирования стока воды при работе электростанции из-за отсутствия водохранилища (водонакопителя), и, как следствие - достижения максимальных энергетического и экономического эффектов.
Известно работающее при небольшом искусственно создаваемом напоре водозаборное устройство (патент на изобретение РФ №1137148 «Водозаборное устройство», заявка №3556915 от 04.01.83, М. кл. Е02В 9/04; Е02В 8/02. Опубл. в бюл. №4 30.01.85 г.), включающее размещенный на берегу под водящего русла водоприемный оголовок с регулятором расхода отводящего канала, размещенное в русле подпорное сооружение, имеющее запорное устройство, катастрофический водослив и оборудованное затвором промывное отверстие с примыкающими к нему криволинейным порогом и разделительной стенкой, расположенными в подводящем русле, и водоприемную камеру, расположенную перед водоприемным оголовком и ограниченную от русла криволинейным порогом. С целью уменьшения захвата наносов при повышенном коэффициенте водозабора, оно снабжено стенкой-гасителем, установленной в водоприемной камере перед входным отверстием водоприемного оголовка при этом криволинейный порог и разделительная стенка выполнены изогнутыми в плане с выпуклостью в сторону подводящего русла, а запорное устройство подпорного сооружения выполнено в виде авторегулятора предельного уровня, в котором расположен затвор промывного отверстия. В сооружении водоприемный оголовок может быть оборудован стабилизатором расхода. Изобретение позволяет уменьшить захват наносов поступающих в водоприемный оголовок, от которого водоток направляется в деривационный канал, что положительно отражается на надежности гидротурбины расположенной в нем. Недостаток устройства заключается в не достаточной проработанное™ вопросов защиты рыб из водозаборного сооружения в водоприемный оголовок и деривационный канал микро ГЭС, приводит к гибели оказавшейся в нем рыбы, и как следствие, к отрицательным экологическим последствиям. Кроме того, невозможность регулирования стока воды при работе электростанции из-за отсутствия водохранилища (водонакопителя) воды, поступающей к деривационному водоводу станции (водопотребителю) через отводящий канал, не позволяет устанавливать режим водотока в деривационном канале станции рациональный в различных условиях стока реки, и как следствие, достичь больший энергетический и экономический эффекты работы электростанции.
Известны исследования эффективности работы рыбо- и наносозащитных решений водозаборных устройств, созданы реально работающие их варианты. На рис.1 приведена схема низконапорного водозабора по а.с. №1137148, берегового типа с конструкцией рациональной с точки зрения рыбозащиты и наносоотведения для конкретных условий. Такое водозаборное сооружение является эффективным (известны и другие конструкции водозаборных сооружений). Однако, небольшое количество наносов и рыбы попадают в водоприемный оголовок и, далее, в деривационный канал станции, что отрицательно сказывается на надежности ее работы (из-за абразивного износа гидротурбины) экологических последствиях связанных с гибелью (хотя и в небольших количествах) рыбы.
Известные водозаборные сооружения (в таком составе гидроузла - без водохранилища или водонакопителя) осуществляют забор воды из реки и, практически, надлежащего качества подают ее потребителям для целей энергетики, однако не всегда в требуемом количестве. Особенно это проявляется когда расходы природных водотоков не велики, а сезонные их колебания значительны. Деривациионные микро- или малые ГЭС в горных условиях и таком составе гидроузла (без водохранилища или водонакопителя) не всегда обеспечивают гарантированную выработку электроэнергии и могут приобретать тип сезонных.
3
3
Для регулирования стока ГЭС, в том числе деривационной микро- или малой, в течении некоторого периода времени, в ее гидроузел включают водохранилище или водонакопитель (согласно существующим понятиям и терминологии, водохранилище вмещает объем воды равный 1 млн.м и более, а водонакопитель - менее 1 млн.м). Традиционно водохранилище создается путем возведения плотины перегораживающий природный водоток (реку), с напорной стороны которой скапливается вода реки и уровень в водохранилище поднимается.
Известно сооружение гидроузла мини ГЭС в горной местности (Ларин В.И. Состояние и перспективы применения возобновляемых источников энергии в России. М.. Владислав Ларин, 2006 г.; Безруких П.П, Арбузов Ю.Д.. Борисов Г.А. и др. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. Санкт-Петербург, «Наука», 2002 г., 314 с.), который включает водозаборное сооружение, вода из которого поступает в ниже него расположенный водонакопитель с напорной плотиной перекрывающий примыкающий к реке распадок, не связанный с руслом реки. Объем водохранилища деривациионной микро- или малой ГЭС обеспечивает суточное регулирование стока через деривационный (отводной) канал станции. Гидроузел миниГЭС принят в качестве прототипа заявляемой полезной модели «Скважинный водонакопитель-отстойник гидроузла деривационной микро- или малой ГЭС». Он содержит размещенное в русле реки водозаборное сооружение с отводящим каналом, с подпорным устройством или без такового, установленную у отводящего канала рыбозаградительную сетку, сообщающиеся между собой или совмещаемые отстойное устройство и водохранилище или водонакопитель, с отстойником водозаборное сооружение сообщено отводящим каналом, водонакопитель сообщен, с деривационным каналом микро- или малой ГЭС. В прототипе водозаборное сооружение подает в водохранилище требуемого качества воду и предупреждает потери рыбы при возможном попадании ее в деривационный канал микро- или малой ГЭС. Накопленная в водохранилище (накопителе) вода (ее объем) используется для регулирования стока при работе станции в различных по водности условиях, чем повышаются ее энергоэффективность и работоспособность.
В прототипе водозаборное сооружение подает в водохранилище требуемого качества воду и предупреждает потери рыбы при возможном попадании ее в деривационный канал микро- или малой ГЭС. Накопленная в водохранилище (накопителе) вода (ее объем) используется для регулирования стока при работе станции в различных по водности условиях, чем повышаются ее энергоэффективность и работоспособность.
Однако, принятый за прототип водонакопитель-отстойник имеет недостатки заключаются в следующем:
- в ограниченных условиях его применения, как правило, определяемых благоприятными для этого природными условиями - распадки, горные ущелья и аналогичные им горные образования и др.;
- в ухудшении экономико-социальных условий в районе водохранилища, связанных выведением из хозяйственного оборота затопляемых земель, переселением расположенных на затопляемых территориях населенных пунктов;
- в повышенной аварийности, связанной с авариями на возводимых плотинах ГТС:
- в отрицательных экологических последствиях его реализации за счет затопления площадей, которые часто связаны с подготовкой и зачисткой дна будующего водохранилища (как правило большой площади) и вырубкой деревьев для этого; после образования водохранилища с возникновением береговой абразии - процессов обрушения и переформирования берегов. С активностью абразии связано интенсивность заиления водохранилища; аккумуляцией наносов требующих периодические очистки водохранилища; формированием и образованием большой площади зеркала водохранилища и его влиянием на интенсивность туманообразования и изменение климата; в усилении деформации берегов реки у плотины малой ГЭС за счет постоянного колебания уровней воды в ней (при суточном и недельном его колебании);
- в невысоких эксплуатационных качествах и возможностях, заключающихся в:
возникновении проблем его эксплуатации в морозные периоды в условиях резко континентального климата, которые связаны с перемерзанием водотоков в русле, на ГТС, а также с более жесткими условиями эксплуатации оборудования; с высокой трудоемкостью очистки от наносов и образующихся в нем сине-зеленых водорослей, как правило выполняемых с использованием дноуглубительных плавсредств и комплекса высоко затратных мероприятий;
- в невысокой антитеррористической защищенности, которая определяется в уязвимости его (водохранилища-накопителя) гидротехнического сооружения - плотины, практически легко осуществляемое разрушение которой в прототипе, приводит к выводу из работы энергоисточника - деривационной микро- или мини ГЭС, а также к тяжелым последствиям, связанным с разрушительным потоком хранящейся в нем воды;
- в потенциально возможных серьезных искажениях природных ландшафтов, связанных с затоплениями больших территорий и отрицательно отражающихся на изменениях природных ландшафтов.
Таким образом, недостатки прототипа заключаются в ограниченных условиях его применения, в ухудшении экономико-социальных и экологических условий, в его невысоких эксплуатационных качествах, надежности и антитеррористической защищенности, а так же в потенциально возможных отрицательных искажениях природных ландшафтов.
Недостатки водонакопителя-отстойника принятого за прототип не позволяют с успехом использовать его для создания микро- или мини ГЭС (или функционирующих с его использованием систем водоподготовки и водоснабжения) в особо охраняемых территориях, в Байкальской природной территории, в частности.
Технической задачей полезной модели является создание скважинного водонакопителя-отстойника гидроузла деривационной микро- или малой ГЭС, отличающегося от прототипа: более широкими условиями его применения, лучшими экономико-социальными и экологическими условиями, более высокими эксплуатационными качествами, надежностью и антитеррористической защищенностью, а так же меньшими потенциально возможных отрицательными искажениями природных ландшафтов.
Достигается поставленная техническая задача тем, что в принятом за прототип водонакопителя-отстойника гидроузла деривационной микро- или малой ГЭС, включающем размещенное в русле реки водозаборное сооружение с отводящим каналом, с подпорным устройством или без такового, установленную у отводящего канала рыбозаградительную сетку, сообщающиеся между собой или совмещаемые отстойное устройство и водохранилище или водонакопитель, с отстойником водозаборное сооружение сообщено отводящим каналом, водонакопитель сообщен, с деривационным каналом микро- или малой ГЭС, отстойник и накопитель воды, выполнены с поверхности в виде горных выработок, например, в виде скважин большого диаметра с закрепленными стенками; отстойник снабжен контейнером устанавливаемым в донной его части с возможностью периодического подъема на поверхность для очистки; устье скважины отстойника расположено выше уровня воды в нижнем бьефе водозаборного сооружения и он снабжен сообщающим отстойник и реку в нижнем бьефе водоподпорного сооружения и установленным с наклоном в ее сторону каналом возврата рыбы; рыбозаградительная сетка установлена в верхней части отстойника и соединена с каналом возврата рыбы установленным наклонно в его сторону, с ним же соединен и отводящий канал с условием отбора от водотока в нем доли расхода - смывного потока и подачи его самотеком от водозаборного узла; положения рыбозаградительной сетки, канала возврата рыбы и расход смывного потока таковы, что попавшая из отводящего канала на рыбозаградительную сетку рыба смывается с нее в канал возврата рыбы и потоком воды транспортируется по нему к реке, сбрасываясь в нее ниже водозаборного сооружения.
В скважинном водонакопителе-отстойнике гидроузла деривационной микро- или малой ГЭС:
а) собственно канал возврата рыбы может"быть выполнен в виде направленно или наклонно пробуренной скважины;
б) накопитель может содержать несколько последовательно соединенных скважин, а крайняя этой последовательности соединена с деривационным каналом микро- или малой ГЭС;
в) контейнер может быть выполнен двухярусным с разнесенными по высоте полками, а верхняя - перфорированной.
3
3
2
Реализация отличительных (от сборного прототипа) признаков обуславливает у скважинного водонакопителя-отстойника гидроузла деривационной микро- или малой ГЭС, далее СВН-ОдМГЭС - обеспечение возможности накопления речной воды поступающей из водозаборного устройства в отстойнике и емкости (емкостях), выполненных в виде выработок в земле. При этом, объем накопленной воды может быть очень большим, так как объем сооружаемой для этого емкости (емкостей) определяется диаметром бурения под нее скважины (диаметры серийно выпускаемого оборудования для скважин большого диаметра составляют от 0,5 до 8,75 м - см. Брылин В.И. Бурение скважин специального назначения. 3-е издание. г.Томск, Изд. Томского политехнического университета, 2009 г., стр.209-220) и ее глубиной (глубины серийно выпускаемого оборудования для скважин большого диаметра составляют до 1000 м - см. там же) и ее глубиной. При максимальных указанных технически реализуемых параметрах емкости, которые составляют -диаметр 8,75 м и глубину 1000 м (если высотный перепад деривационного канала, например скважинной ГЭС, позволяет это осуществить см. патент РФ №2373431 Скважинная гидроэлектростанция. Заявка №2007139652/06 от 25.10.2007. МКИ F03G 7/04; F03B 13/00. Опубл. 20.11.2009), объем одной емкости составляет 240 тыс.м, а нескольких, например, пяти - 1 млн.200 тыс.м. Причем, при создании такого большой емкости подземного водохранилища, на поверхности площадь зеркала его одной емкости занимает всего 76,6 м, и такая не большая площадь изымается из хозяйственного оборота. Следует отметить, что в горных условиях для деривационной ГЭС часто высота плотины водохранилища (по прототипу), практически не играет значения, так как напор в турбинном напорном деривационном водоводе создается не напором от плотины (ее высоты), а напором в деривационном водоводе см. выше патент РФ №2373431 «Скважинная гидроэлектростанция». Заявляемое изобретение позволяет создать запасы необходимые воды в подземных емкостях без сооружения для этого гидротехнического сооружения - плотины, разрушения которых (в том числе в районах повышенной сейсмоопасности), являются наиболее распространенной причиной аварийности на горной ГЭС.
Кроме того, при традиционных схемах создания речных водохранилищ (по прототипу) с использованием плотин, речная вода накапливается перед ней, поднимая свой уровень и образует водохранилище сообщаясь с ним самотеком. В случае использования заборного устройства (доотличительная часть формулы заявляемой полезной модели), вода из его отводящего канала должна направляться в объем создаваемый подпорным устройством - плотиной, что в реальных горных условиях ее самотеком осуществить (по схемам образования водохранилищ по прототипу) не возможно.
Сочетание признаков заявляемого СВН-ОдМГЭС решает поставленные перед полезной моделью задачи - расширить условия его применения, улучшить экономико-социальные и экологические условия, достичь более высокие эксплуатационные его качества, повысить его надежность и антитеррористическую защищенность, а так же уменьшить потенциально возможные отрицательные искажения природных ландшафтов, пояснения относительно которых приведены ниже:
- более широкие условия его применения - реализация его возможно не только в благоприятных для этого природных условиях (распадки, горные ущелья и аналогичные им горные образования и др.) но и на равнинных участках примыкающих к реке;
- в улучшении экономико-социальных условий в районе водохранилища, связанных не выведением из хозяйственного оборота затопляемых земель и в отсутствии необходимости переселения расположенных на затопляемых (альтернативных) территориях населенных пунктов;
- в пониженной аварийности, связанной с авариями на альтернативных возводимых плотинах ГТС;
- в снижении отрицательных экологических последствий его осуществления за счет исключения затопления площадей, которые часто связаны с подготовкой и зачисткой (в альтернативном по прототипу вариантом) дна будующего водохранилища (как правило большой площади) и вырубкой деревьев для этого; после образования водохранилища - с возникновением береговой абразии - процессов обрушения и переформирования берегов (с активностью абразии связана интенсивность заиления водохранилища); с аккумуляцией наносов требующих периодические очистки водохранилища; с формированием и образованием большой площади зеркала водохранилища и его влиянием на интенсивность туманообразования и изменение климата; в усилении деформации берегов реки у плотины малой ГЭС за счет постоянного колебания уровней воды в ней (при суточном и недельном его колебании);
- в более высоких эксплуатационных качествах и возможностях, заключающихся в: возникновении проблем его эксплуатации в морозные периоды в условиях резко континентального климата, которые связаны с перемерзанием водотоков в русле, на ГТС, а - -также с более жесткими условиями эксплуатации оборудования; в высокой трудоемкостью очистки от наносов и образующихся в нем сине-зеленых водорослей, как правило выполняемых с использованием дноуглубительных плавсредств и комплекса высоко затратных мероприятий;
- в более высокой антитеррористической защищенности, которая определяется в меньшей уязвимости его (водохранилища-накопителя) гидротехнического сооружения -плотины, практически легко осуществляемого и разрушение которой в прототипе, приводит к выводу из работы энергоисточника - деривационной микро- или мини ГЭС, а также к тяжелым последствиям, связанным с разрушительным потоком хранящейся в нем воды;
- в снижении потенциально возможных серьезных искажений природных ландшафтов, связанных с затоплениями больших территорий и отрицательно отражающихся на изменениях природных ландшафтов (альтернативный вариант - по прототитпу).
Ниже приведены признаки обозначенных выше (а)-(в) дополнительных пунктов полезной модели, реализация которых направлена на повышение показателей назначения СВН-ОдМГЭС и расширение условий его применения:
а) собственно канал возврата рыбы может быть выполнен в виде направленно или наклонно пробуренной скважины;
Такое техническое решение, в сравнении с выполнением канала в виде лотка устанавливаемого на поверхности, эффективно по следующим двум причинам: 1) большей эксплуатационной надежностью в условиях резко континентального климата (ввиду того, что скважина находится в земных недрах с положительной температурой и в ней не возникают проблемы связанные с перемерзанием потока в ней - и в лотке); 2) меньшими искажениями природного ландшафта (ввиду того, что лоток в виде скважины находится в земных недрах, не видим на земной поверхности и ни как не отражается на ландшафте). Оно представляет большой интерес при сооружении СВН-ОдМГЭС в особоохраняемых природных территориях, в частности - в Байкальской природной территории;
б) накопитель может содержать несколько последовательно соединенных скважин, а крайняя этой последовательности соединена с деривационным каналом микро- или малой ГЭС;
Решение очевидно, исходя из того, что в конкретных условиях объемы водохранилищ (накопителей) могут быть различными, и, имея ввиду что объем каждой емкости определяется исходя из диаметра и глубины емкости - скважины, вариант создания водохранилища требуемого объема, может быть определен их вариациями и количеством последовательно соединенных скважин;
в) контейнер может быть выполнен двухярусным С разнесенными по высоте полками, а верхняя - перфорированной.
Цикл работы такого отстойника включает 1) накопление наносов (содержащихся в протекающей по нему речной воде - оставшихся после их удаления в водозаборном устройстве) в условиях нахождения его в отстойнике и 2) освобождение его на дневной поверхности от накопившихся в нем наносов путем предварительного его подъема на дневную поверхность. В период первого цикла при нахождении контейнера на дне отстойника в приповерхностной зоне контейнера образуются, прорастают и размножаются сине-зеленые водоросли, масса которых интенсивно увеличивается. Их наличие, практически не сказывается на процессы наносонакопления в контейнере. При осуществлении второго периода цикла - подъема контейнера, двухярусная его конструкция с перфорированной верхней полкой (или в виде сетки) позволяет удалять и находящиеся в верхней зоне водоросли. Эффективность их удаления при выполнении верхней полки перфорированной (или в виде сетки) заключается в свободном прохождении через отверстия перфорации воды и не возникновении при этом поршневого эффекта (на этой полке) при перемещении контейнера. В результате чего требуется меньшее усилие для подъема контейнера и, как следствие, - меньшие энергозатраты. Извлекаемые двухярусным контейнером из отстойника наносы и водоросли на дневную поверхность (для последующей переработки, утилизации или складирования (наносы) в отвалы) транспортируются раздельно, что облегчает их последующую переработку.
Ниже приведен пример выполнения заявляемого СВН-ОдМГЭС.
На фиг.1 приведена схема скважинного водонакопителя-отстойника гидроузла деривационной микро- или малой ГЭС (схема СВН-ОдМГЭС) - вид сверху; на фиг.2, тоже, но вид спереди - поперечное сечение.
На фиг.1 и 2 введены следующие обозначения: 1 - отстойник; 2 - водонакопитель (скважина большого диаметра); 3 - крепление стенок водонакопителя (скважины большого диаметра), например, железобетонные кольца; 4 - контейнер; 5 - нижний ярус контейнера; 6 - верхний ярус контейнера; 7 - вода в накопителе; 8 - водоросли в отстойнике; 9 - рыбозаградительная сетка - кювета; 10 - канал возврата рыбы; 11 - смывной поток; 12 - кольцо сцепного устройства контейнера; 13 - наносы в контейнере; 14 - задвижки; 14.1 - дистанционно управляемые задвижки; 15 - стержень соединения -ярусов контейнера; 16 -блок подъемника контейнера; 17 - канат подъемника контейнера; 18 - деривационный канал микро- или малой ГЭС; 19 - регулятор расхода водотока в деривационный канал; 19.1 - гнездо; 19.2 - клапан; 19.3 - отверстия в патрубке регулятора водотока; 20 - блок тяги клапана: 21 - канат тяги клапана.
Описание СВН-ОдМГЭС в статическом состоянии.
3
3
Составные элементы СВН-ОдМГЭС сооружаются непосредствнной близости от заборного сооружения на реке (фиг.1). Специальной буровой установкой бурят скважину отстойника 1 диаметром 3,5 м и глубиной 60 м - объем отстойника составляет 184 м, а также две (в рассматриваемом примере, а в общем случае она может включать их либо одну, или несколько, в зависимости от требуемого объема накопителя) скважины водонакопителя 2 диаметрами по 5 м глубиной по 80 м - объем двух накопителей составляет 1000 м, которые крепят, например железобетонными кольцами. При установке их в скважине с цементным раствором достигают и герметичности крепления стенок скважины. Крепление может быть осуществлено другими, применяемыми в буровой практике способами, например трубами или бетоном с использованием для этого опалубки, по технологиям с успехом и широко применяющимся в горном деле.
Отстойник 1 разделен перегородкой на две части - одна - нисходящего его движения (меньшая по объему), а другая - восходящего движения. В верхней части объема нисходящего движения воды, над ее поверхностью наклонно в сторону канала возврата рыбы 10 установлена рыбозаградительная сетка 9 в виде кюветы. К каналу возврата рыбы от отводящего канала (к деривационному водоводу) подводится смывной поток 11. В отстойнике 1 установлен с возможностью периодического подъема на поверхность контейнер 4, предназначенный для сбора наносов содержащихся в воде и осаждающихся (в контейнер 4 - на нижний его ярус 5 на фиг.2) при восходящем движении воды в отстойнике. При подъеме контейнера на поверхность водоросли 8 собираются (для последующего извлечения их) верхним ярусом 12 контейнера 4. Установленная наклонно в нижней части нисходящего объема отстойника пластина предназначена для направления оседавших из движущегося по нему водотока твердых частиц в контейнер 4 - нижний его ярус для сбора наносов.
Крайний в цепи отстойников 2 снабжен узлом его сопряжения с деривационным каналом 18 - с напорным скважинным водоводом деривационной ГЭС, в нижней части которого установлена либо гидротурбина гидроагрегата, либо сам гидроагрегат, например как в скважинной ГЭС по патенту РФ №2373431 Скважинная гидроэлектростанция. Заявка №2007139652/06 от 25.10.2007. МКИ F03G 7/04; F03B 13/00. Опубл. 20.11.2009. Узел соряжения включает патрубок, посредством которого объем накопителя 2 сообщается с деривационным каналом 18, с расположенным в нем регуляторм расхода истекающей воды. Последний содержит установленное в патрубке гнездо 19.1, клапан 19.2, а в боковых стенках патрубка выполнены отверстия 19.3. Перемещение клапана 19.2 осуществляется с использованием установленного на блоке тяги 20 каната 21. В зависимости от расстояния между гнездом 19:1 и клапаном 19.2 водоток "из "накопителя в деривационный канал может быть либо полностью перекрыт, либо установлен требуемый его расход.
Отстойник 1 сообщен с накопителем 2, а также последние между собой задвижками 14.
Работа СВН-ОдМГЭС в процессе эксплуатации гидроузла и деривационный микро- или малой ГЭС.
Приемущественно очищенная от наносов содержащихся в речном водотоке горной реки и освобожденная от возможного в нее попадания рыбы, которые достигаются с использованием водозаборного сооружения гидроузла, вода от него по отводящему каналу самотеком поступает отстойник накопителя 1 - в его объем нисходящего потока. В верхней части этого объема водоток проходит через рыбозаградительную сетку 9 в виде кюветы. Для воды она не представляет помеху и она (вода) беспрепятственно поступает в объем нисходящего потока отстойника, а оказавшаяся в сетке-кювете 9 рыба задерживается на сетке и, благодаря ее (сетки) наклону скользит к каналу возврата рыбы 10. Поступающий от отводящего канала смывной поток 11 увлекает оказавшуюся в каналу возврата 10 рыбу и по нему транспортирует (самотеком, так как существует наклон этого канала) в реку к нижнему концу канала возврата расположенному у ее поверхности после подпорного сооружения. Таким образом достигается более полный возврат рыбы в природный водоем и исключается ее попадание в канал деривации, которое приводит, как правило к ее гибели. Устройство канала возврата рыбы 10 в виде скважины в грунте с положительной температурой повышает надежность его работы в морозные периоды в условиях резкоконтинентального климата, ввиду того что при этом исключаются возможные в таких условиях образования шуги и перемерзания потока.
Свободная от рыбы вода по объем нисходящего потока по нему движется вниз и далее, огибая нижнюю кромку разделительной стенки по объему восходящего потока поднимается вверх. При движении вверх водоток движется с малой скоростью (так как сечение объема восходящего потока большое) и находящиеся в нем частицы наносов оседают в расположенный в нижней части отстойника контейнер 4 (его нижний ярус 5; наносы на нем -13). Далее, водоток движется вверх достигая положения отвода с задвижкой 14, по которым вода перетекает в накопитель 2. В зависимости от целесообразных условий работы накопителя-отстойника режим может устанавливаться с использованием дистанционно управляемых задвижек 14.1. Вода 7 из накопителя через регулятор расхода водотока 19 с требуемым расходом поступает в деривационный канал микро- или малой ГЭС 18.
Для удаления скопившихся в контейнере 4 наносов 13 в процессе работы СВН-ОдМГЭС (фиг.2) его поднимают на дневную поверхность и после очистки вновь устанавливают в отстойнике накопителя 1. Подъем контейнера осуществляют посредством каната
17 установленного на блоке 16. При подъеме контейнера 4 на нем (на его верхнем ярусе) собираются расположенные в верхней зоне отстойника водоросли. После очистки контейнера 4 с использованием подъемника с блоком 16 и канатом 17 он вновь устанавливается на дне отстойника 1.
Для регулирования требуемого расхода воды поступающей в деривационный канал 18 микро- или малой ГЭС или для перекрытия водотока в него используется блок тяги клапана 20 с установленным на нем канатом 21, соединенным с клапаном 19.2. Спуском или подъемом клапана (посредством каната 21) открываются или перекрываются водотоки от отверстий 19.3 в канал 18, при этом увеличивается или уменьшается расход воды 7 из накопителя 2 в деривационный канал 18.
Накопленный в СВН-ОдМГЭС объем воды позволяет регулировать сток воды к деривационной станции в периоды, когда водность природного водотока (реки) изменчива, в том числе в зимние периоды года и этим повысить ее энергетическую и экономическую эффективность. Причем достигается это приемущество без возведения для этого гидротехнического сооружения в виде плотины ГЭС, отличающегося рядом отрицательных качеств (см.выше). Кроме того, заявляемый отстойник-накопитель может работать, когда вода самотеком поступает из подземного ее источника, например из артезианской скважины или водоснабжающей скважины не являющейся артезианской, но снабженной водоподъемным устройством устанавливаемым в скважине (с перебуренными ею вышележащим водоносом и нижерасположенным поглощением), работающим без специального подвода какой-либо энергии, например по патенту РФ №2347113 Водоснабжающая скважина. Заявка №2007114656 от 18.04.2007 г. М.кл. F04F 7/02. Опубл. 20.02.2009 г. Следует отметить, что при использовании подземных вод для целей энергетики необходимо выполнять требования Ст.133 Водного кодекса РФ.
3
2
3
3
В заявляемом отстойнике-накопителе могут быть аккумулированы дождевые и паводковые воды для последующего использования с целью выработки энергии на микро- или мини ГЭС. Принимая во внимание установленное эквивалентное соотношение между гидроэнергопотенциалом 1 м воды с напором ее столба в 3000 м (его давление равно 300 кг/см) и энергопотенциалом дизельного топлива равным 0,1 м (т.е., при таком напоре гидроэненргопотенциал 1 м воды эквивалентен энергопотенциалу 0,1 м дизельного топлива), при наличии микро- или мини ГЭС, можно в принципе говорить об аккумулировании воды в горных условиях, как об аккумулировании потенциальной энергии, то есть об энергообеспечении.
Использование полезной модели позволяет получить поставленную передней техническую задачу - создать устройство аналогичного назначения, но в сравнении с прототипом, обладающее более широкими условиями его применения, лучшими экономико-социальными и экологическими условиями, более высокими эксплуатационными качествами, надежностью и антитеррористической защищенностью, а так же меньшими потенциально возможных отрицательными искажениями природных ландшафтов.