Основные сведения

При выборе места строительства гидроэлектростанции в первую очередь производится оценка потенциальных ресурсов реки на различных её участках. Потенциальными энергетическими ресурсами рек являются мощность и энергия потока.

Определению потенциальных энергоресурсов каждой реки предшествует составление её водного кадастра, включающего общее описание реки, имеющиеся исходные данные по гидрометрии, гидрологии, топографии и пр.

Потенциальные энергетические ресурсы реки могут быть получены на основе уравнения Бернулли,являющегося одним из основных уравнений в гидравлике.

Выделим участок реки, заключенный между двумя створами 1 и 2, как это показано на рис. 1.1.

Рис.1.1 Сечение реки

Согласно этому уравнению потенциальная валовая энергия водотока, теряемая потоком жидкости W (м³) на участке L_1-2 равна разности энергий Э₁ и Э₂:

, (кВт*ч) (1.1)

где, - плотность жидкости (кг/м³), – ускорение свободного падения (м/с²), – удельная энергия положения (м), измеряемая высотой расположения центра тяжести сечения водотока над уровнем моря, – удельная потенциальная энергия давления (м) при избыточном давлении (Па), – удельная кинетическая энергия жидкости (м), при – коэффициенте Кориолиса.

Уравнение Бернулли лежит в основе расчёта многих энергетических характеристик. В частности:

Напор - это удельная потенциальная энергия положения, численно равная падению уровней водотока.

, (м) (1.2)

Мощность – это работа совершаемая потоком текущей воды в течение одной секунды (кВт).

Величина потока жидкости в рассматриваемом створе в течение одной секунды определяется как:

, (1.3)

где, - расход воды через 1 створ (м³/с).

Расход в реке на протяжении всего русла увеличивается при приближении к устью, вследствие бокового притока впадающих в реку ручьёв и речек, осадков и т.д. Следовательно, для получения его приближенного значения на участке реки используется среднее между створами 1 и 2 значение:

, (м³/с) (1.4)

После некоторых упрощений уравнение Бернулли может быть преобразовано в уравнение мощности и примет вид:

, (Вт) (1.6)

Учитывая что: ,

, (кВт) (1.7)

В связи с тем, что участки могут иметь разные длины, не всегда представляется возможным определить оптимальный участок, используя полученные значения напора, расхода и мощности.

В этих случаях для сравнения вариантов удобно использовать величину удельной мощности потока на участке реки, т.е. мощности, приходящейся на единицу длины реки:

, (кВт/км) (1.8)

Исходные данные:

Длины участков: