Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты

Диссертационная работа:

Херат Мудиянселаге Мантритилаке. Выбор оптимальных параметров комплексного гидроузла при использовании стока для энергетики и ирригации : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.10.- Москва, 1983

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

Глава I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ

ПАРАМЕТРОВ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ. . . із

  1. Методы регулирования речного стока із

  2. Основные положения экономических расчетов. ... 27

  1. Методы определения экономической эффективности капитальных вложений в СССР . г?

  2. Метод определения экономического эффекта капитальных вложений эа рубежом Зі

1.3. Методы определения основных параметров ВХЕ. ... 37

  1. Определение нормального подпорного уровня ... 40

  2. Определение полезного объема водохранилища. . . 42 1.3*3« Определение установленной мощности ГЭС. .... 43 1.3.4. Водопотребление в ирригации . 4?

  1. Зарубежные исследования 49

  2. Выводы .50

Глава 2. ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО КОМПЛЕКСА (Ш) . . 51

  1. Постановка задачи 51

  2. Построение вероятностных характеристик наполнения водохранилища 55

  3. Определение энерго-ирригадионного эффекта комплексного водохранилища 68

  4. Определение оптимальных параметров комплексных гидроузлов во

* 2;5. Выводы 83

*

*

Стр.

Глава 3. БЛОК-СХЕМА И АЛГОРИТМ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ВХК.. 84

  1. Общая блок-схема 84

  2. Исходные данные 84

  3. Построение КРБ непревышения наполнения водохранилища .................89

  4. Энерго-нрригационннй аффект 9^-

  5. Экономический расчет 96

  6. Выгоды .98

Глава 4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО ШДРОУЗЛА

РАНДЕНИГАЛА (Республика Ери Ланка) 99

  1. Исходные данные 99

  2. Анализ результатов. , Ю2

ОБЩЕ ВЫВОДЫ 131

ПРИЛОЖЕНИЕ I 134

ПРИЛОЖЕНИЕ П 139

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 14о

_4~

Введение к работе:

Использование водных ресурсов и водной энергии имеет очень давнюю историю. Вначале человек использовал водные источники в их естественной виде (рев, озер и т.д.). Примерно 4- тысячи лет назад начали создавать искусственные водохранилища в основной для орошения земель. Водохранилища, образованные небольшими плотинами, имели конечно малый объем и но современной классификации искусственных водоемов относятся большей частью в прудам / 18 /

Создание водохранилищ достигло больших масштабов в эпоху промышленной революции, т.е. в ХУП-ПХ вв. Увеличивавшаяся потребность в механической энергии, развитие промышленного и коммунального водоснабжения и водного транспорта требовало регулирования стока в целях увеличения расходов и питания водой множества каналов. Некоторые водохранилища в этот период были созданы в целях борьбы с наводнениями. Все больше водохранилищ предназначалось для одновременного удовлетворения интересов нескольких отраслевой народного хозяйства.

Следующий этап создания водохранилищ начался на рубеже ИХ и XX вв. в связи с широким использованием электроэнергии: вначале гидроэлектростанции строили преимущественно в расчете на использование незарегуяированного стока, затем стали создавать водохранилища, регулирующие сток для повышения надежности электроснабжения и увеличения выработки электроэнергии.

На современном этапе водохранилища служат в основном для решения комплексных задач: развитие гидроэнергетики, орошения, водоснабжения, водного транспорта, рыбного хозяйства, рекреации и т.д., что в настоящее время привело к созданию сложных водохозяйственных систем (ВХС) вместо изолированных установок. Характерной чертой существующих и формирующихся ВХС является противоречивость требо-

-5" ваяий к использованию воды (по режиму, количеству и качеству) отдельными участниками BIC между собой.

На протяжении всей истории водного хозяйства во всех странах мира размеры водных ресурсов намного превосходили объем ах потребления и масштабы их использования. В текущем столетни, особенно во второй его половине, положение начинает меняться*

Б результате интенсивной хозяйственной деятельности в разных районах на различных этапах развития на реках неизменно появляются дефициты чистой воды, особенно в меженные периоды года. Это приволок- к необходимости её многократного использования вдоль течения рек, несмотря на все увеличивающуюся степень загрязнения рек сточными водами*

Вое это приводит к необходимости пересмотреть отношение к водным ресурсам, как к неиссякаемому природному источнику* По мнению специалистов /105, 113 / имеющихся на земле водных ресурсов впол-не достаточно, чтобы обеспечить все возрастающие потребности человека, даже за пределами XX века. Но это может быть ливь при чрезвычайно бережном их использовании, при учете уже в настоящее время трудностей к задач, которые возникнут перед человеком в будущем.

Для ликвидации дефицитов воды создаются регулирующие речной сток водохранилища, которые позволяют не только полно использовать речную воду для различных целей, бороться с вредными воздействиями воды, но и воздействовать на режим естественного стока рек, приспосабливая его к режиму потребления.

В последнее время появились труды / 71 / , в которых рассматривались вопросы получения дополнительных водных ресурсов путем воздействия на атмосферные осадки. Для эффективного использования такого рода ресурса так же требуются водохранилища. Поэтому в обозреваемой перспективе водохранилища останутся основным элемен-

-6-том управлення водными ресурсами / 32, 141 /.

На многих реках наблюдается тенденция к ях коренному переустройству, к проектированию я созданию, и эксплуатации больших я сложных многоотраслевых ВХС / 136 /. С увеличением масштабов использования вождях ресурсов проектирование я эксплуатация развивающихся ВХС становится все сложнее и сложнее. Усложнение ВХС: все большее значение их внутренних связей, связей со смежными системами и развитием экономики страны в делом делает непригодным использование старых методов проектирования отдельных объектов водного хозяйства и методов краткосрочного планирования его развития* Кроме того, традиционные методы проектирования становятся все менее правомерными из-за многообразия целей проектов, несовпадения эффектов в разных отраслях во времени, большого количества параметров (конструктивных и эксплуатационных), подлежащих выбору, особенностей использования водных ресурсов в разных районах и т.д. Оптимальное проектирование и эксплуатация развивающихся водохозяйственных и энергетических систем еще и затрудняется потому, что основной ресурс - речной сток носит вероятностный характер / 135 /.

В новых условиях требуются новые подходы и новые средства осуществления планирования, проектирования, а также управления функционированием водохозяйственных систем. Поэтому решение задач проектирования и эксплуатации водохозяйственных объектов я систем в современных условиях невозможно без использования математических методов и применения ЭВМ* Еще одной из главных причин обращения к математическим методам является тот факт, что физический эксперимент в сложных системах практически не осуществил* из-за его больной стоимости, а в экономических системах из-за невозможности его проведения.

Применительно к ВХС многие новые математические методы (тео-

-7-рия статистических решений, теория игр, теория управления запасами, теория массового обслуживание, исследование операции и т.д.) хотя и представляются перспективными, применяются еще очень редко и без особых практических успехов. Одним из наиболее перспективных направлений аналитического решения задач проектирования и управлення являются стохастические методы.

Проблема рационального использования водных ресурсов имеет огромное значение практически для всех стран мира*

При Ланка (бывший Цейлон) - остров расположенный в Индийском океане» Его максимальное протяжение с Севера на Юг - 434 км, с Запада на Восток - 225 км. Общая площадь - 65,6 тыс.квадратных км.

Но характеру рельефа Шри Ланка делится на центральную, горную часть, занимающую примерно пятую часть поверхности острова, и низменную, составляющую около четырех пятых всей площади. По природно-климатическим условиям остров также может быть разделен на две зоны: Северо-Восточную, обычно именуемую сухой, и Юго-Западную -влажную:

Рек на острове много, но судоходны они только в нижней части течения. В верховьях судоходству мешают пороги и водопады. Самая крупная река - Майе ли, её протяженность 330 км, перепад примерно 2440 м. Начиная с западной горной части, заканчивает свой путь на бухте "Коддияр" на восточном побережье острова. Средний годовой сток реки составляет около 8,88 км3 или 20% от суммарного стока всех рек острова. Площадь водосбора 10,45 тыс.кв.км. или около ІЩ от всей, территории острова. Из них в верхней Части баееейна 2,125 тыс.км2, среднее годовое количество осадков меняется от 1905-до 5512 ми, а в остальных 8,335 тыс.км2, который расположен в сухой зоне - от 1650 до 1905 мм.

Несмотря на благоприятные природно-климатические условия и большой энергетический и ирригационный потенциал, Нахавели остает-

ея наименее освоенной рекой страны. Около 72,5% земли пригодные для сельского хозяйства покрыты лесами, и всего менее 10% стока используется для орошения.

Между *ем Шрв Ланка аграрная страна. В сельском хозяйстве занято 53% самодеятельного населения и оно дает примерно 45% валового национального продукта. В промышленности создается линь 7% валового национального продукта и в них занято около 9% самодеятельного населения. Значительное количество продовольствия ввозится из-за границы.

Исторические данные подтверждают, что в сухой Северо-Восточной зоне еще в 7 веке были построены крупные водохранилища в целых постоянного орошения. В конце 71, начале 7П веков был проложен "Великий канал0, который перебрасывал сток иахавелн на Север, в свое время играл большую роль в орошении земель в этой зоне. По данным историков к ХП в. общее число крупных и мелких водохранилищ острова достигало 12 тысяч.

В колониальный период - в 40-е годы XIX в. началось восстановление ранее построенных водохранилищ. Лишь в 1900 г. все работы, связанные с развитием ирригации, стали контролироваться "Государственный департаментом ирригации".

Наряду с восстановлением крупных водохранилищ сухой зоны принимались меры направленные на восстановление небольших сельских водоемов - "План развития малой ирригации". В среднем в год восстанавливалось около 100 сельских водоемов рассчитанных на орошение примерно 20 га земли. С помощью развития малой ирригации значительно легче было осваивать новые площади, т.к. эти мелкие водоемы находились в обжитых районах, тогда как крупные водохранилища обычно располагались в слабонаселенной сухой зоне»

Орошение земель существенно увеличивает урожайности при одном и том же уровне агротехники. Кроме того, представляется возможным

более полное использование немелморнрованннх земель* Между отдельными культурами существуют значительные различия в размере повышения урожаев от проведения мелиорации: в одной и той же зоне по более засухоустойчивым культурам получается значительно меньшая прибавка урожая, чем по культурам менее засухоустойчивым и потому более отзывчивым на орошение* Например: урожай кормовых культур -в 3-4 раза, а зерновых - только в 1,5-2 раза, овощей в 2,5-4 раза / 91, 156, 157 /« Таким образом перевод культур на орошаемые земля при сохранении общего количества их продукции, получившийся до орошения, позволяет освободить в хозяйстве 2-3 га неорошаемых земель на каждый дополнительный гектар орошения и тем самым увеличивать сельскохозяйственную продукцию*

При отсутствии собственных топливных ресурсов гидроэнергетические ресурсы имеют важное значение для развивающейся страны*

В Ери Ланка выработка, передача и распределение анергии полностью принадлежит государству* Ими занимается государственная фирма "Бри Ланка электроэнергетическое правление1*. Она же отвечает за координацию и развитие энергетики страны. В её распоряжении находятся и высоковольтные сети - 132 кв и 66 кв. В 1979 г. установленная мощность ГЭС составила 329 мвт, из которых эффективны во все сезоны только 313 мзт, а ТЭС - 70 мвт*

В период с 1955 по 1977 г* прирост нагрузки ва год составлял от 9 до 16%. Выработка электроэнергии так же увеличивалась в среднем от 10-17% в год* При этом коэффициент использования мощности во времени - ( pjumt load Factob ) равен 50-58%.

В целях изучения в потребности электроэнергии в ближайшем будущей, в августе 1977 г. министром энергетики был назначен специальный комитет* По мнению этого комитета потребление после 1980г* будет возрастать на 15%.

Чхобн устоять перед постоянно растущими ценами на привозное топливо и нехваткой продовольствия правительство Республики приняло несколько программ действий. Одна из них - освоение годных ресурсов бассейна Нахавели.

В период с 1965 по 1968 г объединенная группа экспертов

( UNDP/FAO & DEFT. OF IRRIGATION SRlLANfcAH3y4iraa ЗНЄрГЄТИЧЄСЕИЄ

и ирригационные потенциалы реки Махаведи. ее притоков и соседних с ними бассейнов и выработала план освоения этих водных ресурсов» В 1969 г. был издан отчет этой группы в 3-х томах под названием

"MAHAWELI GAMGA IRRIGATION &, HYDROPOWER SURVEY _-FAO, ROME , 1969 и.

Этот план предусматривает освоение около 365 тыс.га под орошение и выработку 2037 млн.квт.ч. электроэнергии и установленной мощность» 507 мвт. При этом намечена 15 водохранилищ - из них 4 на Нахавели и 10 иа её притоках и одно на бассейне Мадура Оя. Тринадцать из них - комплексного назначения (две из них вырабатывают электроэнергию лишь в короткие периоды, когда уровни воды высокие), и два - чисто ирригационные. С помощь» этих водохранилищ намечается зарегулировать за год 586 км3 стока Нахавели и 0,172 км3 стока Мадуры Оя. Такой объем больше,чем необходим для удовлетворения собственных потребностей бассейнов. Избытки намечается перебросить в соседнюю засушливую Северную часть страны для освоения 130 тыс.га. Эта площадь охватывает б отдельных бассейнов данного региона* Еще 7 рабочих водохранилищ предложены дополнительно к существующим 18 большим водоемам для накопления и регулирования переброшенной воды (0,066 км3). Переброска осуществляется с помощью 4-х межбаесейно-вых каналов.

Следует отметить, что в период дождей немало бедствий причиняют наводнения, В связи с полным освоением этих районов ущербы будут возрастать еще более значительно. Таким образом регулирование

-II-отока водохранилищами имеет огромное значение не только для энергетики и ирригации, но и для защиты от наводнении.

Полное или частичное решение указанных проблем, т.е. продо-водьственшяц энергетической и предотвращения наводнений и др. возможно при правильном использовании имеющихся водных ресурсов; Это прежде всего, перераспределение воды во времени и по территории. Если недавно преобладало изолированное решение (например: только для ирригации), по теперь особенно при рассмотрении перспектив развития народного хозяйства, большое значение приобретает комплексный подход. Еще одной причиной такого подхода является капиталоемкость и потребность большого количества времени для осуществления этих мероприятий. Правильность такого подхода подтверждается историей развития СССР, США и многих других стран (уместно отметить, что в СССР еще в плане ГОЭЛРО предусматривалось комплексное использование водных ресурсов).

Для Республики Шри Ланка, где еще больное количество необходимого продовольствия импортируется, где отсутствуют другие виды энергетических ресурсов, кроме гидравлических, где наводнения причиняют немало бедствий, регулирование и рациональное использование водных ресурсов имеет особо важное значение.

Для регулирования и последующего использования годных ресурсов необходимо строительство капиталоемких гидротехнических сооружений. Параметры этих сооружений определяют не только отдачу, но и затраты на их строительство и эксплуатацию. Поэтому при ограниченности капиталовложений очень важен правильный выбор параметров гидроузлов.

Решение этой задачи - выбор параметров - особенно затруднено в условиях Ери Ланка. Это объясняется отсутствием достаточного количества необходимых исходных данных: гидрологических, экономических и др. Отсюда появляется необходимость определения оптимальных

параметров при большой неопределенности исходной информации.

Танин образом, разработка практических методов расчета основных параметров комплексных гидроузлов, обеспечивающих наиболее полное и вместе с тем экономичное решение проблемы рационального использования годных ресурсов, в условиях Ери Ланка является весьма актуальной задачей.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net