Ինչպես ընտրել ջրաէլեկտրակայանների համար ամբարտակի ճիշտ տեսակը

Ինչպես ընտրել ջրաէլեկտրակայանների համար ամբարտակի ճիշտ տեսակը

Հիդրոէլեկտրակայանները (ՀԷԿ) մնում են ամենահուսալի վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներից մեկը՝ իրենց երկարատև, կայուն էլեկտրաէներգիայի մատակարարման, համեմատաբար ցածր շահագործման ծախսերի և բրածո վառելիքով աշխատող էլեկտրակայանների համեմատ ավելի ցածր ածխածնի արտանետումների շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, հիդրոէլեկտրակայանի հաջողությունը որոշվում է ոչ միայն տուրբիններով և գեներատորներով, այլև սկզբնական որոշմամբ՝ ճիշտ ամբարտակի տեսակի ընտրությամբ: Անպատշաճ ընտրությունը կարող է հանգեցնել շինարարության ծախսերի ուռճացման, անվտանգության ռիսկերի աճի, շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության ավելի մեծ ազդեցության և նույնիսկ էլեկտրաէներգիայի արտադրության ոչ օպտիմալ հզորության:

Այս հոդվածում քննարկվում է, թե ինչպես գործնականում ընտրել հիդրոէլեկտրակայանների համար ամբարտակի տեսակը՝ սկսած տեղանքի գործոններից, երկրաբանական պայմաններից, էներգետիկ կարիքներից մինչև սոցիալ-բնապահպանական նկատառումներ, ինչպես նաև բացահայտվում են սովորաբար օգտագործվող ամբարտակների տեսակները։

-

1. Հասկանալ ջրաէներգիայի մեջ ամբարտակների նպատակը

Հիդրոէլեկտրակայանների ամբարտակները սովորաբար կատարում են հետևյալ գործառույթներից մեկը կամ մի քանիսը.

1. Ստեղծեք բարձր ջրվեժ (գլխիկ), որպեսզի տուրբինը ստանա բավարար պոտենցիալ էներգիա։
2. Պահեստավորեք ջուր (ջրամբար)՝ հոսքը կարգավորելու համար, որպեսզի գեներատորը կարողանա կայուն աշխատել չորային սեզոնի ընթացքում:
3. Ջրհեղեղների վերահսկում, հոսանքն ի վար անվտանգության պահպանում և ենթակառուցվածքների պաշտպանություն։
4. Կայունացրեք էլեկտրամատակարարումը գագաթնակետային կամ բազային բեռնվածության գործողությունների միջոցով։

Այստեղից նախագծի պահանջները պարզ են դառնում. անհրաժե՞շտ է մեծ ջրամբար և ջրահեռացման ուժեղ վերահսկողություն, թե՞ փոքր ջրամբարը բավարար է գետի հոսանքային նախագծում ջրի մակարդակը բարձրացնելու համար։

-

2. Հիդրոէլեկտրակայանների համար ամբարտակների տարածված տեսակները

Ընտրություն կատարելուց առաջ կարևոր է իմանալ յուրաքանչյուր տեսակի ամբարտակի առանձնահատկությունները.

ա) Էմբանկմենթի ամբարտակ
Բաղկացած է հողալցումից կամ քարալցումից, սովորաբար՝ ջրակայուն միջուկով (կավե միջուկ) կամ թաղանթով։

– Առավելություններ՝ հարմար է լայն հովիտների համար, համեմատաբար ճկուն է հողի նստեցման նկատմամբ, նյութերը կարող են ձեռք բերվել տեղական աղբյուրներից։
– Թերություններ՝ պահանջում է մեծ ծավալի նյութ, պահանջում է ներծծման վերահսկման գերազանց դիզայն։

Ամբարտակային ամբարտակներ հաճախ ընտրվում են, երբ տարածքում առատ հող/ժայռային նյութ կա, և հիմքը իդեալական չէ զանգվածային բետոնե կառույցի համար։

բ) Բետոնե գրավիտացիոն ամբարտակ
Ջրի ճնշմանը դիմակայելու համար սեփական քաշի վրա հույս դնելը։

– Առավելություններ՝ կայունություն, երկար ծառայության ժամկետ, հեշտ ինտեգրվող ջրթող և ջրընդունիչ խողովակներ։
– Թերություններ՝ պահանջում է ամուր ժայռային հիմք, բետոնի բարձր ծախսեր, հարմար է համեմատաբար նեղից մինչև միջին չափի հովիտների համար։

Այն տարածված ընտրություն է ուժեղ կառավարման պահանջներով և լավ հիմքային պայմաններով հիդրոէլեկտրակայանների համար։

գ) Կամարային բետոնե ամբարտակ
Կոր ձևը ուժը ուղղորդում է հովտի ժայռին (հենարանին):

– Առավելություններ՝ ավելի տնտեսող բետոն, քան գրավիտացիոն ամբարտակները, շատ արդյունավետ է նեղ հովիտների և ամուր ժայռերի համար։
– Թերություններ՝ պահանջում է գերազանց հենարանի երկրաբանական պայմաններ, նախագծումն ու շինարարությունն ավելի բարդ են։

Կամարային ամբարտակները սովորաբար ընտրվում են զառիթափ, նեղ ժայռերով և կարծր ժայռերով վայրերի համար։

դ) Հենարանային ամբարտակ
Բետոնե պատերը հենվում են հենարանների վրա։

– Առավելություններ. բետոնե նյութերի օգտագործումը կարող է ավելի տնտեսող լինել, քան գրավիտացիոն ամբարտակները։
– Թերություններ՝ բարդ կառուցվածք, բազմաթիվ միացումներ՝ կարևոր են սպասարկումն ու ստուգումը։

Ավելի քիչ է օգտագործվում, քան երեք հիմնական տեսակները, բայց կարող է համապատասխանել որոշակի պայմաններին։

ե) Ջրհեղեղ / Գետի հոսք
Կառուցվածքը համեմատաբար ցածր է, կենտրոնացած է շեղման վրա և քիչ է կարգավորում ջրի մակարդակը։

– Առավելություններ՝ ջրհեղեղի ավելի փոքր ազդեցություն, հարմար է ավելի արագ նախագծերի համար և ավելի թեթև՝ սոցիալ-բնապահպանական տեսանկյունից։
– Թերություններ՝ հզորությունը մեծապես կախված է սեզոնային լիցքաթափումից, շահագործման ցածր ճկունություն։

Այս սխեման հարմար է, եթե տարվա ընթացքում բավարար արտահոսք կա, և թիրախը մեծ ջրամբար չունեցող էլեկտրակայան է։

-

3. Ամբարտակի տեսակի ընտրությունը որոշող հիմնական գործոնները

1) Հովտի տեղագրությունը և գետի վիճակը
Տեղագրությունը սկզբնական որոշիչն է.
– Նեղ հովիտներ և ամուր ժայռեր → կամարակապ ամբարտակները հաճախ ամենաարդյունավետն են։
– Միջին հովիտ → կարելի է դիտարկել գրավիտացիոն ամբարտակ կամ քարալիցք/հողալիցք։
– Լայն հովիտներ → ամբարտակային ամբարտակներն սովորաբար ավելի հարմար են, քանի որ հովտի երկայնքով բետոնի կառուցումը շատ թանկ կլինի։

Հովտի ձևից բացի, հաշվի առեք պահանջվող ճնշմանը հասնելու համար անհրաժեշտ բարձրությունը։ Եթե մեծ ճնշման կարելի է հասնել առանց մեծ ջրամբարի (օրինակ՝ թունելների և ջրատար խողովակների միջոցով), կարող եք նվազեցնել մեծ ամբարտակի անհրաժեշտությունը։

2) Երկրաբանական պայմաններ և հիմքեր
Երկրաբանությունը որոշում է, թե արդյոք ամբարտակը կարող է անվտանգ «տեղադրվել».
– Ամուր և մակերեսային ապար → աջակցում է ձգողականությանը/կամարին։
– Հաստ նստվածքային շերտ, ալյուվիալ հող → ավելի հարմար է ամբարտակի համար, բայց դեռևս պահանջում է հիմքի վերանորոգում (շաղախով լցոնում, կտրված պատ, թերթավոր կույտ և այլն):
– Ռիսկերը՝ արտահոսք, խողովակաշարերի ձևավորում (ներքին էրոզիա), դիֆերենցիալ նստվածք և թեքության կայունություն։

Կամարային ամբարտակներում հենարանների որակը կարևոր է, քանի որ բեռը փոխանցվում է ժայռին։ Ձգողական ամբարտակներում հիմքերը պետք է կարողանան դիմակայել կտրման և շրջման ուժերին։

3) Հիդրոլոգիա. արտահոսք, պլանավորված ջրհեղեղներ և սեզոնային փոփոխականություն
Հիդրոլոգիական տվյալները որոշում են ջրթափի չափը և պահեստավորման ծավալը.
– Եթե գետն ունի մեծ գագաթնակետային հեղեղում, ամբարտակը պետք է ունենա համապատասխան ջրթափ և հեղեղի անվտանգ շեղման համակարգ։
– Եթե արտահոսքը խիստ սեզոնային է, խոշոր ջրամբարները կարող են օգնել պահպանել էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը չորային ժամանակահատվածներում, ինչը կուտակիչ ամբարտակները դարձնում է ավելի արդիական, քան գետերի հոսանքով կառուցվածները։

Հիդրոլոգիայի չհասկանալը հաճախ նախագծերին հանգեցնում է անկայուն արտադրության կամ ծայրահեղ հոսքի ռիսկի։

4) Ջրհավաք տարածքների նստվածքագոյացում և էրոզիա
Նստվածքը կրճատում է ջրամբարի կյանքի տևողությունը և նվազեցնում դրա արդյունավետ պահեստավորման ծավալը։ Բարձր էրոզիա ունեցող տարածքների համար՝
– Դիտարկեք նստվածքների ջրահեռացման նախագծերը (ջրահեռացում/լվացում), նստվածքների շրջանցիկ շրջանցիկ գործողությունները կամ կուտակումները նվազագույնի հասցնող գործողությունները։
– Փոքր գետային/ջրամբարային ամբարտակները երբեմն ավելի դիմացկուն են նստվածքագոյացման նկատմամբ, քան մեծ կուտակիչ ամբարտակները՝ կախված կառավարման ռազմավարությունից։

Ամբարտակի տեսակի ընտրությունը կապված է նաև նստվածքների կառավարման հեշտության և սպասարկման հասանելիության հետ։

5) Գեներատորի շահագործման պահանջները՝ բազային բեռնվածություն ընդդեմ գագաթնակետային բեռնվածության
– Հիմնական բեռ. պահանջում է կայուն մատակարարում → ավելի կարևոր են ջրամբարի և արտանետման կառավարումը։
– Պիկացում. պահանջում է ճկունություն հզորությունը արագ մեծացնելու համար → պահանջում է բավարար հոսքի կառավարում և պահեստավորման ծավալ։

Ավելի մեծ ջրամբարներով ամբարտակները ապահովում են շահագործման ճկունություն, սակայն դա պայմանավորված է ջրհեղեղի տարածքների ավելացմամբ և սոցիալ-բնապահպանական ազդեցություններով։

6) Տեղական նյութեր, լոգիստիկայի հասանելիություն և կյանքի ցիկլի ծախսեր
Ամենա«ճիշտ» որոշումը ոչ միայն ամենաէժանն է սկզբում, այլև ամենախելամիտը նախագծի ողջ կյանքի ընթացքում։
– Եթե տարածքը հարուստ է քարալիցքով, և բետոնին մուտք գործելը դժվար է → քարալիցքը կարող է ավելի լավ տարբերակ լինել։
– Եթե ճանապարհի հասանելիությունը լավն է, իսկ հիմքի ժայռը իդեալական է → գրավիտացիան/կամարը կարող են լինել տնտեսող և դիմացկուն։
– Հաշվի առեք նաև սպասարկման, ստուգման և ապագա ամրապնդման կարիքների ծախսերը։

7) Անվտանգության և աղետների ռիսկի ասպեկտներ
Ջրամբարի տեսակի ընտրությունը պետք է հաշվի առնի.
– Երկրաշարժեր. որոշ տեսակի ամբարտակներ հակված են ավելի «ճկուն» լինելու, բայց պետք է նախագծված լինեն հեղուկացման և կայունության համար։
– Ջրամբարների մեջ հնարավոր սողանքներ, լճային ցունամիներ և լանջի կայունություն։
– Մոնիթորինգի համակարգերը և արտակարգ իրավիճակներին արձագանքման ծրագրերը (ԱԱԳ) պետք է գործարկվեն սկզբից։

Ոչ մի տեսակ ավտոմատ կերպով ամենաապահովը չէ. անվտանգությունը որոշվում է նախագծի տեղական պայմաններին համապատասխանությամբ և շինարարության որակից։

8) Բնապահպանական և սոցիալական ազդեցություններ
Խոշոր ջրամբարները կարող են առաջացնել հետևյալը.
- բնակչության տեղափոխում,
– գետային էկոհամակարգերի փոփոխություններ,
- ձկների միգրացիայի խոչընդոտները,
– ջրի որակի փոփոխություններ (շերտավորում, թթվածնի պարունակություն):

Եթե ​​սոցիալ-միջավայրի զգայունությունը բարձր է, գետի հոսանքով կամ ավելի ցածր ջրամբարի նախագծումը կարող է նվազեցնել ազդեցությունը, գումարած ձկնասանդուղքները, բնապահպանական հոսքը և հստակ փոխհատուցման ծրագրերը։

-

4. Ամբարտակի տեսակի ընտրության գործնական հոսք (որոշումների շրջանակ)

Հետևյալը իրագործելիության ուսումնասիրություններում սովորաբար օգտագործվող կարճ քայլերն են.

1. Սահմանել էներգետիկ նպատակներ և շահագործման ռեժիմներ (ՄՎտ հզորություն, ԳՎտժ տարեկան արտադրություն, բազային/գագաթնակետային ծավալ):
2. Տեղագրական հետազոտություն. ընտրեք մի քանի թեկնածու վայրեր (տարածքների այլընտրանքներ):
3. Սկզբնական երկրաբանական հետազոտություն. ապարների քարտեզագրում, բեկվածքներ, հիմքի խորություն, թափանցելիության ստուգում:
4. Հիդրոլոգիական վերլուծություն. հոսքի տևողության կոր, նախագծային ջրհեղեղ, կլիմայական սցենար։
5. Համեմատեք ամբարտակի մի քանի տեսակի տարբերակներ (օրինակ՝ քարալիցք ընդդեմ գրավիտացիոն ընդդեմ կամարային) նախնական նախագծային կոնցեպցիայի հետ:
6. Նստվածքագոյացման և ջրամբարի տարիքի գնահատում։
7. Բնապահպանական-սոցիալական ուսումնասիրություններ և լիցենզավորում. բացահայտել ամենակարևոր ռիսկերը։
8. Տնտեսական վերլուծություն. կապիտալ ծախսեր, գործառնական ծախսեր, շինարարության ռիսկեր և մեղմացման ծախսեր:
9. Ընտրեք լավագույն տարբերակը՝ հիմնվելով բազմակողմանի չափանիշների վրա (տեխնիկական, արժեք, անվտանգություն, ազդեցություն):

Այս մոտեցումը օգնում է ապահովել, որ որոշումները չկողմնորոշվեն միայն մեկ գործոնով, ինչպիսին է սկզբնական արժեքը։

-

5. Ընտրության նկատառումների օրինակ (նկարազարդում)

– Դեպք Ա. Նեղ հովիտ, ժայռոտ ժայռ, բարձր գագաթ
Կամարային ամբարտակները կարող են ամենաարդյունավետը լինել նյութերի խնայողության շնորհիվ, սակայն հենարանների հետազոտությունները պետք է շատ մանրակրկիտ լինեն։

– Դեպք Բ՝ Լայն հովիտ, առատ լցանյութ, անհավասար հիմք
Քարալիցքը/հողալցն ավելի հարմար է, քանի որ այն ճկուն է, ունի ուշադիր նախագծված կտրման և ներթափանցման ջրահեռացման համակարգ։

– Դեպք Գ. Սոցիալ-էկոլոգիական առումով զգայուն տարածք, արտահոսքը բավականին կայուն է ամբողջ տարվա ընթացքում
Ցածր ջրամբարներով և շեղող ջրանցքներով/թունելներով գետերի հոսանքը կարող է նվազագույնի հասցնել ջրհեղեղը, չնայած չորային ժամանակահատվածները կարող են ավելի շատ ազդել արտադրության վրա։

-

Եզրակացություն

Հիդրոէլեկտրակայանի համար ամբարտակի տեսակի ընտրությունը ռազմավարական որոշում է, որը պահանջում է հավասարակշռություն տեղագրության, երկրաբանության, հիդրոլոգիայի, նստվածքագոյացման, էներգիայի շահագործման պահանջների, ծախսերի լոգիստիկայի և սոցիալ-բնապահպանական ազդեցությունների միջև: Ոչ մի ամբարտակի տեսակ գերազանց չէ բոլոր վայրերի համար: Լավագույն ամբարտակն այն է, որը լավագույնս համապատասխանում է տեղական պայմաններին, անվտանգ է երկարաժամկետ հեռանկարում, տնտեսող է իր ողջ կյանքի ցիկլի ընթացքում և սոցիալապես և շրջակա միջավայրի համար ընդունելի է:

Եթե ​​ցանկանում եք, կարող եմ օգնել ձեզ կազմել համեմատական ​​աղյուսակ ամբարտակների տեսակների միջև (չափանիշներ՝ հովտի պայմաններ, հիմքեր, ծախսեր, ռիսկեր, ազդեցություններ) կամ ստեղծել այս հոդվածի ավելի տեխնիկական տարբերակ՝ հիդրոէլեկտրակայանների համար գլխային հոսանքի-ծախսի-հզորության պարզ հաշվարկների օրինակներով։