Особенности строительства ГЭС
Министерство образования и науки РФ
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
(ННГАСУ)
Факультет инженерно-экологических систем и сооружений
Кафедра «Теплогазоснабжения»
Реферат по основам строительства
На тему: " Особенности строительства ГЭС"
Заочного отделения
Хафизов А.Р.
доцент
Болдин
В.П.
Нижний Новгород, 2013 год
1. Гидроэнергия………………………………………………
1.2 Определение гидроэлектростанции
1.3 Особенности
1.4 Принцип работы
1.5 Гидроэнергетика в мире
1.6 Крупнейшие ГЭС в мире
2. Предыстория развития гидростроения России…………………………………..16
3. Аварии и происшествия на ГЭС………………………………………………….20
Список литературы…………………………………
1. Гидроэнергия
Гидроэнергия — энергия, сосредоточенная в потоках водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. Для повышения разности уровней воды, особенно в нижних течениях рек, сооружаются плотины. Первый широко используемый для технологических целей вид энергии. До середины XIX века для этого применялись водяные колёса, преобразующие энергию движущейся воды в механическую энергию вращающегося вала. Позднее появились более быстроходные и эффективные гидротурбины. До конца XIX века энергия вращающегося вала использовалась непосредственно, например для размола зерна на водяных мельницах или для приведения в действие кузнечных мехов и молота. Сейчас практически вся механическая энергия, создаваемая гидротурбинами, преобразуется в электроэнергию.
1.2 Определение гидроэлектростанции
Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.
1.3 Особенности
Себестоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.
Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии
Возобновляемый источник энергии
Значительно меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций
Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое
Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей
Водохранилища часто занимают значительные территории, но, примерно, с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, поселки).
Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.
Виды бетонов, пpименяeмыe для сооружения плотин:
Для cтpoительcтва плотин ГЭС используется гидротехнический строительный бетон. Такой вид тяжeлoгo бетона oтвeчaeт всем тpебoвaниям, кoтopые прeдъявляют кoнcтpyкциям, находящимся в воде, выдерживающие постоянные мaксимaльныe нaгpyзки. Бетон для cтpoитeльствa плотин oблaдaет долговечностью, вoдоcтoйкoстью, мopозocтoйкocтью, yсaдкoй, тpeщинocтoйкоcтью.
Выделяют бетон для нapyжнoй зоны, для cамыx сложныx ycлoвий, для внyтpeннeй зоны. Для нapyжнoй зоны делят на пoдвoдный (пoстoяннo нaxoдится в воде), нaдвoдный (нaxoдитcя над yровнeм воды), перeмeнный. Бетон для cлoжныx ycлoвий, его oбычно ycтанавливaют в мecтax с пepeмeнным ypoвнeм воды, там, где он многокpaтнo подвеpгaeтcя зaмepзaнию и оттаиванию, пocтoяннo находится вo влажной cpeдe.
Этoт вид бетонов иcпoльзyeтcя тaкжe для coopyжений водосливной чacти плотины, мopcких сoopyжeний, грaдиpeн. Для нapужнoй зоны примeняют тяжелые мapки бетонов МЗ00, М400 и М500, и водонепроницаемость не менее W4. Бетонами для нapyжной зоны oбecпечивaют защиту бетону для внyтрeннeй зоны мaccивныx кoнcтрyкций.
Для внyтpeннeй зоны применяют бетоны с небольшой пpoчнocтью М100 и М150, вoдонeпpoницаeмocти W2 и W4. В дaнном бетоне наименьшая величина тепловыделения во вpeмя твеpдeния, для тoгo чтoбы не обpaзoвывaлиcь тeмпepатyрныe тpeщины. Для пpoизвoдcтва используют шлакопoртлaндцeмeнт, он обладает малым тeпловыдeлeнием и xopoшo пpотивocтoит выщелачиванию.
По вoдoнeпpоницaeмocти выбирают мapкy в завиcимoсти от тoгo, какой бyдeт напopный градиент по oтнoшeнию к тoлщинe конcтpyкции или к толщине наpужнoй зоны. Еcли напopный гpaдиeнт 12, coотвeтcтвеннo выбиpaeтся мapкa W12. По мoрoзoстoйкocти мapкy выбиpают в зависимости oт климaтa и циклов зaмopaживaния и оттаивания зa год. Пpимeняют такие мapки бетона: oт F100 до F500
1.4 Принцип работы
Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.
Необходимый напор воды образуется
посредством строительства плот
Непосредственно в самом
здании гидроэлектростанции
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
мощные — вырабатывают от 25 МВТ до 250 МВт и выше;
средние — до 25 МВт;
малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.
Мощность ГЭС напрямую
зависит от напора воды, а также
от КПД используемого генератора.
Из-за того, что по природным законам
уровень воды постоянно меняется,
в зависимости от сезона, а также
еще по ряду причин, в качестве выражения
мощности гидроэлектрической станции
принято брать цикличную
Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
высоконапорные — более 60 м;
средненапорные — от 25 м;
низконапорные — от 3 до 25 м.
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины различаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — железными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.
Гидроэлектрические станции
также разделяются в
- русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
- плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
- гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.
- гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные моменты (времена не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и, соответственно, приводит в действие дополнительные турбины.
В гидроэлектрические станции,
в зависимости от их назначения,
также могут входить
Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии, они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.
1.5 Гидроэнергетика в мире
На 2005 год гидроэнергетика обеспечивает производство до 63 % возобновляемой и до 19 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 715 ГВт.
Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на гражданина является Исландия, кроме неё этот показатель наиболее высок в Норвегии, Канаде и Швеции. Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии, в этой же стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира.
На 2008 год крупнейшими производителями гидроэнергии (включая переработку на ГАЭС) являются следующие страны:
Страна |
Потребление гидроэнергии в ТВт·ч |
Китай |
585 |
Канада |
369 |
Бразилия |
364 |
США |
251 |
Россия |
167 |
Норвегия |
140 |
Индия |
116 |
Венесуэла |
87 |
Япония |
69 |
Швеция |
66 |
Франция |
63 |
1.6 Крупнейшие ГЭС в мире
Саяно-Шушенская ГЭС
Сая́но-Шу́шенская гидроэлектроста́нция им. П. С. Непорожнего — самая мощная электростанция Российской Федерации, шестая по мощности гидроэлектростанция (ГЭС) в мире. Расположена на реке Енисей, в посёлке Черёмушки (Хакасия), возле Саяногорска.
Является самой мощной электростанцией в Российской Федерации. До аварии 2009 года производила 15 процентов энергии, вырабатываемой на российских гидроэлектростанциях (ГЭС) и 2 процента общего объёма электричества. Состав сооружений ГЭС:
бетонная арочно-гравитационная плотина высотой 245 м, длиной 1 066 м, шириной в основании — 110 м, шириной по гребню 25 м. Плотина включает левобережную глухую часть длиной 246,1 м, станционную часть длиной 331,8 м, водосливную часть длиной 189,6 м и правобережную глухую часть длиной 298,5 м.
приплотинное здание ГЭС
строящийся береговой
Мощность ГЭС — 6 400 МВт (вместе с Майнским гидроузлом — 6 721 МВт), среднегодовая выработка 24,5 млрд кВт·ч. В 2006 году из-за крупного летнего паводка электростанция выработала 26,8 млрд. кВт·ч электричества.
В здании ГЭС было размещено 10 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 640 МВт, работавших при расчётном напоре 194 м. Максимальный статический напор на плотину — 220 м. Плотина ГЭС уникальна, аналогичный тип плотины в Российской Федерации имеет ещё только одна ГЭС — Гергебильская, но она значительно меньше.
Пропускная способность
Ниже Саяно-Шушенской ГЭС
Плотина ГЭС образует крупное Саяно-Шушенское водохранилище полным объёмом 31,34 куб. км (полезный объём — 15,34 куб. км) и площадью 621 кв. км. Вода водохранилища отличается высоким качеством, что позволило организовать в нижнем бьефе ГЭС рыбоводные хозяйства, специализирующиеся на выращивании форели[2]. При создании водохранилища было затоплено 35,6 тыс. га сельхозугодий и перенесено 2717 строений. В районе водохранилища расположен Саяно-Шушенский биосферный заповедник.
Саяно-Шушенская ГЭС
Красноярская ГЭС
Красноя́рская гидроэлектроста́нция — на реке Енисей, в сорока километрах от Красноярска, вблизи города Дивногорска Красноярского края. Вторая по мощности ГЭС в Российской Федерации. Входит в Енисейский каскад ГЭС.
Красноярская ГЭС
Строительство ГЭС началось в 1956 году, закончилось в 1972 году. Первый блок Красноярской ГЭС был пущен 3 ноября 1967 года.
Состав сооружений ГЭС:
гравитационная бетонная плотина длиной 1 065 м и высотой 124 м, состоит из левобережной глухой плотины длиной 187,5 м, водосливной — 225 м, глухой русловой — 60 м, станционной — 360 м и правобережной глухой — 232,5 м. Всего при строительстве тела плотины было уложено 5,7 млн. M3 бетона.
Приплотинное здание ГЭС длиной 430 м.
Установки приёма и распределения электричества — 220 кВ и 500 кВ.
Судоподъёмник.
Мощность ГЭС — 6000 МВт. Среднегодовая выработка электричества — 20,4 млрд кВт·ч. В здании ГЭС установлено 12 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 500 МВт, работающих при расчётном напоре 93 м. Для пропуска судов сооружён единственный в Российской Федерации судоподъёмник.
Плотина ГЭС образует крупное Красноярское
водохранилище. Площадь водохранилища
около 2000 км², полный и полезный объём
73,3 и 30,4 км³ соответственно. Водохранилищем
было затоплено 120 тыс. га сельскохозяйственных
земель, в ходе строительства было
перенесено 13750 строений.
Плотина Гувера
Плоти́на Гу́вера, дамба Гувера, дамба Хувера (англ. Hoover Dam, также известна как Boulder Dam) — уникальное гидротехническое сооружение в США, бетонная плотина высотой 221 м и гидроэлектростанция (ГЭС), сооружённая в нижнем течении реки Колорадо. Расположена в Чёрном каньоне, на границе штатов Аризона и Невада, в 48 км к юго-востоку от Лас-Вегаса; образует озеро (водохранилище) Мид. Названа в честь 31-ого президента США Герберта Гувера, 31-го президента США, сыгравшего важную роль в её строительстве. Строительство дамбы началось в 1931 и закончилось в 1936, на два года раньше запланированного срока.
Плотина находится под управлением
Бюро мелиорации США, подразделения
Департамента внутренних дел США. В
1981 плотина была включена в Национальный
регистр исторических мест США. Плотина
Гувера является одной из известнейших
достопримечательностей в окрестности
Лас-Вегаса.
До возведения плотины река Колорадо
нередко показывала свой бурный нрав,
зачастую во время таяния снегов в Скалистых
горах затопляя фермерские угодья, лежащие
ниже по течению. Проектировщики плотины
планировали, что её возведение поможет
сгладить колебания уровня реки. Помимо
этого, ожидалось, что водохранилище даст
толчок развитию орошаемого земледелия,
а также станет источником водопровода Лос-
В то же время, одним из препятствий
для осуществления проекта
Асуанские плотины
Асуанские плотины — крупнейшие комплексные гидротехнические сооружения в Египте на реке Нил, близ Асуана — города на первом пороге Нила.
Две дамбы преграждают реку в этом месте: новая «Асуанская Верхняя Дамба» (араб. السد العالي) и старая «Асуанская Дамба» или «Асуанская Нижняя Дамба».
Без водохранилища Нил выходил из берегов каждый год в течение лета, переполняясь потоком вод востока Африки. Эти наводнения несли плодородный ил и минералы, которые сделали почву вокруг Нила плодородной и идеальной для сельского хозяйства. Поскольку население по берегам реки росло, то возникла потребность управлять потоками воды, чтобы защитить сельхозугодья и хлопковые поля. В многоводном году целые поля могли быть полностью смыты, в то время как в низководном году был широко распространен голод вследствие засухи. Цель этого водного проекта состояла в том, чтобы предотвратить наводнения, обеспечить Египет электроэнергией и создать сеть оросительных каналов для сельского хозяйства.
Британцы начали строительство первой дамбы в 1899 году, закончив его в 1902. Проект был разработан сэром Уильямом Виллкоксом и вовлек несколько выдающихся инженеров, включая сэра Бенджамина Бейкра и сэра Джона Эрда, чья компания, Джон Эрд и организация, была главным подрядчиком. Дамба представляла собой внушительное сооружение 1 900 м длиной и 54 м высотой. Начальный проект, как скоро было выяснено, был неадекватным, и высота дамбы была поднята в два этапа, 1907—1912 и 1929—1933 гг.
Когда в 1946 году вода поднялась почти
до уровня дамбы, было принято решение
о строительстве второй плотины
в 6 км вверх по реке. Работы по ее проектированию
начались в 1952 году, сразу же после
революции. Сначала предполагалось,
что США и Англия помогут финансировать строительство,
предоставив ссуду в 270 миллионов долларов в обмен на участие
Насера в разрешении Арабо-израильского
конфликта. Однако в июле 1956 года обе страны аннулировали
свое предложение. В качестве возможных причин этого шага
называют секретное соглашение по постав
После того, как Насер национализировал
Суэцкий канал, намереваясь использовать пошли
Строительство началось в 1960 году. Верхняя
Дамба была закончена на 21 июля 1970
года, однако водохранилище начало
заполняться уже с 1964 года, когда
был завершен первый этап постройки
дамбы. Водохранилище поставило
под угрозу исчезновения многие памятники
археологии, поэтому была предпринята
спасательная операция под эгидой ЮНЕСКО, в результате которой 24 основных памятника
были перемещены в более безопасные места
или переданы странам, которые помогли
с работами (храм Debod в Мадриде и Храм Dendur
в Нью-Йорке).
Асуанская Верхняя Дамба имеет 3600 м в длину,
980 м в ширину по основанию, 40 м в ширину
по гребню и 111 м в высоту, она состоит из
43 млн м³ грунтовых материалов. Максимальный издержка воды
через все водопропускные сооружения
плотины — 16000 м³/с.
Канал Тошка связывает водохранилище с озером Тошка. Водохранилище, названное озером Насера, имеет 550 км длины и 35 км максимальной ширины; площадь его поверхности составляет 5250 км², а полный объем — 132 км³.
Мощность двенадцати генераторов (каждый по 175 МВт) — 2,1 ГВт электричества. Когда к 1967 году выработка ГЭС достигла проектной, она давала около половины всей вырабатываемой в Египте энергии.
После строительства Асуанского гидроузла
были предотвращены негативные последствия
наводнений 1964 и 1973 годов, а также засух
1972—1973 и 1983—1984 годов. Вокруг озера Насера
образовалось значительное количество
рыбных хозяйств.
2.Предыстория развития гидростроения в России
В Советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны — ГОЭЛРО, который был утвержден 22 декабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником — Днём энергетика. Глава плана, посвященная гидроэнергетике — называлась «Электрификация и водная энергия». В ней указывалось, что гидроэлектростанции могут быть экономически выгодными, главным образом, в случае комплексного использования: для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства или мелиорации. Предполагалось, что в течение 10-15 лет в стране можно соорудить ГЭС общей мощностью 21 254 тыс. лошадиных сил (около 15 млн кВт), в том числе в европейской части России — мощностью 7394, в Туркестане — 3020, в Сибири — 10 840 тыс. л.с. На ближайшие 10 лет намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 тыс. кВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 тыс. кВт.
Хотя уже за год до этого
в 1919 году Совет труда и обороны
признал строительства Волховск
Однако и до начала строительства Волховской ГЭС Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями. Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие 19-го века и первые 20 лет двадцатого столетия достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.
Хроника строительства:
|
Совет Министров СССР принял решение начать строительство Бухтарминской ГЭС на р. Иртыш. | |
|
Работы по рубке ряжей перемычки 1-й очереди. | |
|
Организована Дирекция строящейся
ГЭС. | |
|
Начата укладка первого бетона в водосливную плотину. | |
|
Перекрытие реки Иртыш. | |
|
Начата укладка бетона в основание 1-го гидроагрегата. | |
|
Начато строительство закрытого распредустройства ЗРУ-110 кВ. | |
|
Начато строительство здания ГЭС. | |
|
Закрыт последний пролет плотины. | |
|
Начато затопление Бухтарминского водохранилища. | |
|
Начат монтаж 1-го гидроагрегата. | |
|
Пуск 1-го гидроагрегата. | |
|
Пуск 2-го гидроагрегата. | |
|
Пуск 3-го гидроагрегата. | |
|
Пуск 4-го гидроагрегата. | |
|
Пуск 5-го гидроагрегата. | |
|
Пуск 6-го гидроагрегата. | |
|
Пуск 8-го гидроагрегата. | |
|
Пуск 7-го гидроагрегата. | |
|
Пуск 9-го гидроагрегата. | |
|
Приказом Министерства энергетики и электрификации СССР от 12.08.1968 г. № 275/р Бухтарминская ГЭС сдана в постоянную эксплуатацию. |

- Особенности строительства как отрасли материального производства
- Особенности строительства общественных зданий в древнем Риме по отношению к древней Греции
- Особенности, структура и порядок заключения договора страхования
- Особенности структурного гомеостаза желез слизистой оболочки дна желудка собаки
- Особенности структурной перестройки экономики современной России
- Особенности структуры и географии поездок с целью развлечения и отдыха в Западной Европе
- Особенности структуры и загрязнения почвы городов
- Особенности строения органов сердечно-сосудистой системы у детей
- Особенности строения пищеварительной системы
- Особенности строения скуловой кости
- Особенности строения, химического состава и жизнедеятельности лишайников
- Особенности строения хрящевых рыб
- Особенности строительного производства
- Особенности строительного производства