СЕЛЕКТИВНОЕ ВОДОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области гидротехнического строительства, в частности, для селективного отбора воды из стратифицированного водохранилища ГЭС и может быть использована в целях поддержания близкого к природному гидротермического режима водотока в нижнем бьефе ГЭС, расположенной в климатической зоне с резко выраженными сезонными циклами, например, на реках Сибири, Дальнего Востока или Кольского полуострова.
Водоприемники турбинных трактов в зданиях ГЭС заглубляют, с учетом сработки водохранилища, до отметок, где температура воды, вследствие плотностной стратификации, в летний и зимний периоды существенно отличается от температуры поверхностных ее слоев, как это, в качестве примера, иллюстрируется показанным на фиг.1 графиком 1 изменения температуры воды в водохранилище Серебрянской ГЭС в июле 1972 года, где также графиком 2 показана нижняя граница слоя, участвовавшего, по расчетам, в водозаборе ГЭС и Т - толщина этого слоя.
В связи с этим в нижних бьефах ГЭС наблюдаются в указанные периоды экологически крайне нежелательные изменения в устоявшихся в естественной среде процессах формирования гидротермического режима водотока, например, наличие на большом протяжении реки ниже створа гидроузла незамерзающей полыньи, являющейся в сильные морозы очагом туманообразования над значительными по площади прибрежными территориями.
Известен водоприемник турбинного водовода, предназначенный для селективного отбора воды в процессе эксплуатации ГЭС, включающий аванкамеру с сороудерживающей решеткой, ремонтным и Г-образным
рабочими затворами. Рабочий затвор имеет возможность вертикального перемещения по мере сработки водохранилища (Авторское свидетельство СССР №746029, Е02В 9/04, 1980).
Недостатками аналога являются: направленная в сторону верхнего бьефа горизонтальная полка Г-образного затвора практически не влияет на формирование гидродинамического поля, подходящего к водоприемнику потока и не обеспечивает селективного слива поверхностного слоя воды, наличие в зимний период затруднений в эксплуатации конструктивно сложных устройств, подверженных ледовым воздействиям.
Кроме того, существенная ограниченность водопритока вследствие небольшой протяженности водозаборного участка в пределах здания ГЭС, что при сравнительно малых значениях удельных расходов селективного водопритока снижает верхний предел суммарной мощности ГЭС.
Известно селективное водозаборное сооружение, содержащее водоприемную камеру, отделенную от водохранилища водосливным затвором с приводом его вертикального перемещения, и отводящий водовод, подключенный к камере. Водоприемная камера выполнена в виде канала, расположенного в береговом массиве водохранилища вдоль уреза воды и имеющего со стороны водохранилища стенку. Водосливной затвор выполнен плавучим, скользящим вдоль стенки, а привод затвора выполнен в виде лебедки с трособлочной системой, соединенной с затвором (RU №2076915, Е02В 9/04, 1997).
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатками прототипа является дорогое затворное обустройство, включающее установленные на рисберме железобетонные бычки с пазами, в которых размещены шиберные затворы с индивидуально управляемыми приводами.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в упрощении конструкции и снижении стоимости селективного водозаборного сооружения, а также - текущих затрат при его эксплуатации.
Для достижения указанного технического результата в селективном водозаборном устройстве, содержащем деривационную систему подачи воды к турбинам ГЭС через распределительный коллектор, снабженный затворами, на затопленной водохранилищем береговой террасе с высотными интервалами, равными сезонным заглублениям термоклина, расположены ступенчато два или более подводных деривационных канала с горизонтальными бровками.
Отличительным признаком предлагаемого селективного водозаборного устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему является то, что на прилегающих к гидроузлу участках водохранилища, которые подвержены затоплению (даже при уровне его «мертвого объема») на береговых террасах ступенчато расположены два или более подводных деривационных канала с горизонтальными бровками, через которые с обеих сторон осуществляется боковой селективный водоприток в работающий подводный деривационный канал из верхнего слоя водохранилища и далее, минуя открытый затвор, находящийся в конце этого канала, вода поступает в распределительный коллектор и затем в турбинные тракты, расположенные в нижнем бьефе здания ГЭС.
Селективное водозаборное устройство схематично иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.2 и фиг.3.
На фиг.2 представлен вид сверху предлагаемого селективного водозаборного устройства. На фиг.3 - селективное водозаборное устройство, в боковой интерпретации по сечению А-А.
Селективное водозаборное устройство (фиг.2) содержит затопленный водохранилищем участок береговой террасы 1, подводные деривационные каналы 2 и 3, водосливные затворы 4 в устьевых участках подводных
деривационных каналов, с помощью которых регулируется водоприток в напорный распределительный коллектор 5. Кроме этого на фиг.2 и фиг.3 показаны - здание гидроэлектростанции 6, грунтовая плотина 7, ограждающая водохранилище на участке селективного водозаборного устройства и водосливная плотина 8, входящая в состав водоподпорных сооружений гидроузла.
Работа данного селективного водозаборного устройства осуществляется следующим образом.
Вначале, когда водохранилище к концу весеннего половодья наполнено до нормального подпорного уровня, «технологическая вода», направляемая в турбинные тракты здания ГЭС 6, селективно притекает из поверхностных слоев участка береговой террасы 1 водохранилища в первый, самый верхний, подводный деривационный канал 2 с горизонтальными бровками, заглубленными на величину Т до отметок характерного для данного водохранилища температурного скачка - так называемого «термоклина», при закрытых затворах другого ниже расположенного подводного деривационного канала 3.
Этот, начальный цикл работы селективного водозаборного устройства продолжается до тех пор, пока вследствие постепенного опорожнения водохранилища, не исчерпается водозахватывающая способность подводного деривационного канала 2. Затем, путем открытия затвора, в работу включается подводный деривационный канал 3, обе горизонтальные бровки которого находятся ниже бровок подводного деривационного канала 2 - на уровне опустившегося к тому времени «термоклина» в водохранилище.
При глубокой сработке водохранилища, превышающей двойной интервал температурной его стратификации используется дополнительный деривационный канал.