ПЛОТИНА ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Полезная модель относится к области гидроэнергетического строительства и эксплуатации гидросооружений, в частности, к конструкциям низко- и средненапорных плотин гидроэлектростанций.
В состав плотины гидроэлектростанции, как правило, входит станционная часть с расположенными в ней гидроагрегатами, через которую вода из водохранилища поступает к турбинам, вращающим валы электрогенераторов; водосбросная часть, через которую сбрасывается вода для регулирования уровня воды в верхнем бьефе (в водохранилище), а также глухая часть, которая обеспечивает необходимые напорные показатели гидроузла в целом. В ряде компоновок гидроэлектростанций станционная часть совмещена с донными водосбросами, при этом водосбросная часть отсутствует.
Приток воды к гидроузлу может значительно колебаться в зависимости от времени года и климатических факторов, таких как таяние снега и льда в бассейне реки или ливневые дожди. Недостаточная пропускная способность донных водосбросов или водосбросной плотины может привести к разрушению в первую очередь глухой части плотины, которая чаще всего выполняется земляной, и при переливе воды через ее гребень может быть быстро размыта, что грозит серьезными разрушениями в нижнем бьефе и выходу из строя всей гидроэлектростанции в целом.
Известно, что отметку гребня плотины назначают на основе расчета возвышения гребня над расчетным уровнем воды при нормальном подпорном уровне (НПУ), соответствующем пропуску максимального паводка с обеспеченностью, например, 0,1% (1 раз в 1000 лет), входящего в основное сочетание нагрузок и воздействий. При определении высоты плотины принимают обеспеченности скорости ветра для расчета элементов волн, наката и нагона при основном сочетании нагрузок и воздействий (при НПУ): для плотин I, II класса - 2% и III, IV класса - 4%. При особом сочетании нагрузок и воздействий (при ФПУ) эти обеспеченности следует принимать для сооружений I-II классов 20%, для III класса - 30%, для IV класса - 50% (СНиП 2.06.04-82).
Задачей полезной модели является повышение надежности работы плотины гидроэлектростанции путем изменения конструкции ее глухой части, допускающей перелив воды через ее гребень.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Согласно первому варианту полезной модели плотина гидроэлектростанции, включающая станционную часть, совмещенную с донными водосбросами и глухую часть, характеризуется тем, что глухая часть плотины выполнена из укатанного бетона и снабжена гасителем энергии, при этом гребень глухой части плотины выполнен ниже гребня станционной части плотины.
В этом заключается совокупность существенных признаков первого варианта полезной модели, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме того, заявленное устройство в первом варианте имеет ряд дополнительных факультативных признаков, а именно:
- гаситель энергии потока воды, переливающегося через гребень глухой части плотины, может быть выполнен в виде совокупности уступов, образующих пилообразный профиль низовой грани глухой части плотины;
- гаситель энергии потока воды, переливающегося через гребень глухой части плотины, в нижней своей части может быть снабжен носком-трамплином.
Согласно второму варианту полезной модели плотина гидроэлектростанции, включающая станционную, водосбросную и глухую часть, характеризуется тем, что глухая часть плотины выполнена из укатанного бетона и снабжена гасителем энергии, при этом гребень глухой части плотины выполнен ниже гребня станционной части плотины.
В этом заключается совокупность существенных признаков второго варианта полезной модели, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме того, заявленное устройство во втором варианте имеет ряд дополнительных факультативных признаков, а именно:
- гаситель энергии потока воды, переливающегося через гребень глухой части плотины, может быть выполнен в виде совокупности уступов, образующих пилообразный профиль низовой грани глухой части плотины;
- гаситель энергии потока воды, переливающегося через гребень глухой части плотины, в нижней своей части может быть снабжен носком-трамплином.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленной полезной модели.
За счет реализации отличительных признаков полезной модели достигается технический результат, заключающийся в том, что при катастрофическом поднятии воды в верхнем бьефе глухая часть плотины, выполненная из укатанного бетона не разрушается, поскольку по прочности не уступает бетонной станционной части, а перелив воды через ее гребень не приведет к ее разрушению и к необратимым последствиям в нижнем бьефе за счет гашения энергии этого потока воды на низовой грани глухой части плотины.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид гидроузла с плотиной, включающей станционную, водосбросную и глухую части, на фиг.2 - общий вид гидроузла с плотиной, включающей станционную часть, совмещенную с донными водосбросами, и глухую части, на фиг.3 - поперечный разрез по традиционной земляной глухой части плотины, на фиг.4 - разрез по заявленной плотине с глухой частью, выполненной из укатанного бетона.
Плотина гидроэлектростанции включает в первом варианте станционную часть 1, совмещенную с донными водосбросами 1, и глухую часть 3. Во втором варианте плотина имеет станционную часть 1, водосбросную часть 2 и глухую часть 3. Глухая часть 3 плотины выполнена из укатанного бетона, при этом ее низовая грань 4 снабжена гасителем энергии потока воды, переливающегося через гребень глухой части плотины, выполненным в виде совокупности уступов 5, образующих пилообразный профиль низовой грани глухой части плотины. Гаситель энергии потока воды в нижней своей части снабжен носком-трамплином 6.
Плотина работает следующим образом.
Все части плотины образуют единый напорный фронт гидроэлектростанции и обеспечивают расчетный напор воды для гидротурбин. Сезонные колебания уровня воды в верхнем бьефе гидроэлектростанции устраняются путем регулирования числа работающих агрегатов и сбросами избытков воды через донные водосбросы станционной части плотины 1 или через водосбросную часть 2 плотины. При катастрофическом поднятии воды в верхнем бьефе бетонная станционная часть 1 плотины не претерпевает повышенных нагрузок, поскольку вода из верхнего бьефа начинает переливаться через гребень глухой части 3 плотины, который выполнен ниже гребня станционной части 1 плотины. Глухая часть 4 плотины, выполненная из укатанного бетона, при этом не разрушается, поскольку по прочности не уступает бетонной станционной и водосбросной частям, а перелив воды через ее гребень не приводит к ее разрушению и к необратимым последствиям в нижнем бьефе за счет гашения энергии этого потока воды на низовой грани 4 глухой части 3 плотины благодаря гасителю энергии потока воды, переливающегося через гребень глухой части плотины, выполненного в виде совокупности уступов 5, образующих пилообразный профиль низовой грани 4 глухой части 3 плотины.
Таким образом, при катастрофическом поднятии воды глухая часть 3 плотины не только сохраняет напорный фронт сооружения, но и выполняет функцию дополнительного водосброса.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление полезной модели в том виде, как она охарактеризована в формуле полезной модели. Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом с использованием известных технологий и технических средств.