Су электр жүйелеріндегі бұру арналарының түрлері және оларды қолдану
Су электр станциясын (СЭС) салу кезінде өзен ағынын басқару, әсіресе бөгеттерді, туннельдерді және су алу құрылыстарын салу кезеңінде ең маңызды аспектілердің бірі болып табылады. Бұл кезеңде өзен ағынын әдетте толығымен тоқтату мүмкін емес - қазу, құю және құрылымдық орнату жұмыстары қауіпсіз жүргізілуі үшін су жұмыс аймағы арқылы ағып тұруы керек. Дәл осы жерде бұру арналары маңызды рөл атқарады: жобаның қажеттіліктеріне байланысты өзен ағынын уақытша немесе тұрақты түрде бұруға арналған жүйе. Бұл мақалада бұру арналарының түрлері және олардың су электр станцияларында қалай қолданылатыны талқыланады.
Гидроэлектр станцияларындағы бұру арналарын түсіну
Су бұру арнасы - су ағынын өзеннің табиғи арнасынан жоспарланған басқа арнаға бұру үшін қызмет ететін гидравликалық құрылым. Су электр станциялары жағдайында су бұру арналары әдетте құрылыс кезінде уақытша салынады, бірақ кейбір жағдайларда оларды пайдалану мақсаттары үшін, мысалы, су тасқынын бақылау, шөгінділерді дренаждау немесе техникалық қызмет көрсету кезінде айналма жолдар ретінде біріктіруге болады.
Жалпы алғанда, диверсификациялық арналардың мақсаттарына мыналар жатады:
1. Құрылыс алаңын құрғақ ұстаңыз немесе ағынды суларды бақылаңыз.
2. Жұмыс аймағында су басу қаупін азайтыңыз.
3. Жұмысшылар мен жабдықтардың қауіпсіздігін қамтамасыз етіңіз.
4. Қоршаған орта және әлеуметтік қажеттіліктер үшін өзен ағынының үздіксіздігін сақтау (төменгі ағыс).
Ауыстыру арнасының түрін таңдауға әсер ететін факторларды анықтау
Гидроэнергетикалық жобадағы бұрылыс арнасының түрін таңдау бірнеше негізгі факторларға байланысты:
– Өзен ағыны және оның өзгергіштігі (маусымдық, жоспарланған су тасқыны).
– Топографиялық жағдайлар (тар аңғарлар, тік жарлар, жазық).
– Геология және беткейлердің тұрақтылығы (қатты жыныстар, борпылдақ топырақ, көшкін қаупі).
– Құрылыстың ұзақтығы және жұмыс кезеңдері.
– Ең аз ағын (қоршаған орта ағыны) сияқты қоршаған орта талаптары.
– Құрылыс шығындары мен жеңілдігі, соның ішінде ауыр техникаға қол жеткізу.
Осыны ескере отырып, жоспарлаушылар келесі бағыттау арналарының бірін немесе тіркесімін таңдайды.
1. Ашық арнаны бұру
Сипаттама
Ашық ағынды канал - бұл суды құрылыс алаңы арқылы немесе айналасына бағыттау үшін жер бетінде жасалған канал. Ол қазба, тас канал немесе бетонмен қапталған канал болуы мүмкін.
Артық
– Құрылыс жұмыстары салыстырмалы түрде қарапайым және жылдам.
– Ашық болғандықтан, тексеру және күтіп ұстау оңай.
– Өзен жағасында жеткілікті кеңістігі бар жерлерге жарамды.
Жетіспеушілік
– Жердің едәуір кең аумағын қажет етеді.
– Эрозияға бейім, әсіресе ағын жылдамдығы жоғары болса.
– Қатты су тасқыны жағдайында оның сыйымдылығы шектеулі болуы мүмкін.
Гидроэнергетикада қолданылуы
Ашық арналар көбінесе шағын және орта көлемді гидроэнергетикалық жобаларда немесе салыстырмалы түрде кең жазықтары бар жерлерде қолданылады. Бөгет құрылысының бастапқы кезеңдерінде бұл арналар ағынды аңғар жағына бұрып, коффердам (уақытша бөгет) және іргетас құрылысын салуға мүмкіндік береді.
2. Айналма туннель
Сипаттама
Айналма туннель – өзен жағасындағы жартас немесе тау бөктерінен бұрғыланған немесе қазылған туннель тәрізді айналма жол. Бұл тар аңғарлары мен жоғары разрядтары бар су электр станциялары үшін кең таралған әдіс.
Артық
– Минималды беткі кеңістіктегі үлкен сыйымдылық.
– Жұмыс аймағына ағынды судың түсу қаупінен, әсіресе су тасқыны кезінде, қауіпсіз.
– Кеңістігі шектеулі тік аңғар жағдайларына жарамды.
Жетіспеушілік
- жоғары шығындар және құрылыс мерзімінің ұзағырақ болуы.
– Тірек геологиясын қажет етеді (жеткілікті тұрақты жыныстар).
– Қазба және төсеу жұмыстары жоғары технология мен қауіпсіздікті талап етеді.
Гидроэнергетикада қолданылуы
Ірі бөгет жобаларында бұрылыс туннельдері кең таралған. Құрылыс кезінде өзен суы туннель арқылы бұрылады, ал бастапқы өзен арнасы ағып кетеді. Бөгет құрылысы аяқталғаннан кейін, туннельді бітеуге немесе қайта пайдалануға болады, мысалы, жоба мүмкіндік берсе, түбінен шығатын жер немесе қосымша су тасқынын бақылау қондырғысы ретінде.
3. Айналма су өткізгіш/қорап су өткізгіш
Сипаттама
Айналдырушы су өткізгіш құбырлар, әдетте, Коффердам жағалауы немесе жұмыс жолының корпусы арқылы белгілі бір ағынды өткізетін үлкен құбырлар, бетон қорап тәрізді су өткізгіштер немесе болат жақтаулар түріндегі жабық құрылымдар болып табылады.
Артық
– Шағын және орта деңгейдегі дебеттерге жарамды.
– Құрылыс, әсіресе алдын ала құйылған элементтер пайдаланылса, тез жүруі мүмкін.
– Оның үстіндегі жұмыс жолына кіру мүмкіндігімен біріктірілуі мүмкін.
Жетіспеушілік
– Шектеулі сыйымдылық; үлкен су тасқындарына онша қолайлы емес.
– Шөгінділермен, ағашпен немесе қоқыстармен бітеліп қалу қаупі.
– Гидравликалық басқару (бастың шығыны) мұқият есептелуі керек.
Гидроэнергетикада қолданылуы
Айналдыруға арналған су өткізгіш құбырлар көбінесе шағын көлемді өзен ағысы бар су электр станцияларында немесе айналдыруға арналған туннель дайын болғанға дейінгі бастапқы кезеңде қолданылады. Кейбір жобаларда су өткізгіш құбырлар өзен суы коффердам арқылы ішінара ағызылып жатқанда, негізгі ағынды канализациялаудың уақытша шешімі болып табылады.
4. Тереңдетілген/жақсартылған Ескі өзен арқылы бұрылу (Жақсартылған өзен бұрылуы)
Сипаттама
Бұл әдіс қолданыстағы өзен арнасын пайдаланады, бірақ мысалы, тереңдету, жағалауларды нығайту, жаттығу бөгеттерін жасау немесе көлденең қиманы қалыпқа келтіру арқылы өзгертіледі.
Артық
– Өзеннің сыртында жаңа қазба жұмыстары аз жүргізілді.
– Жерді сатып алудың әсері аз болады.
– Толық ауысудан бұрын өтпелі кезең ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Жетіспеушілік
– Жұмыс белсенді ағымда жүреді, сондықтан қиындық тудырады.
– Құрылыс жұмыстары кезінде су тасқыны қаупі жоғары болып қала береді.
– Егер аңғар тар немесе ағынды су көп болса, тиімділігі шектеулі.
Гидроэнергетикада қолданылуы
Бұл тәсіл көбінесе кеңістік шектеулі болған кезде және жоба негізгі арнадағы ағынды ұстап тұруды қалаған кезде, мысалы, су қабылдау немесе төгілу жолының іргетасын салу кезеңінде, жергілікті бөгеттер мен уақытша қорғаныс орнатқан кезде қолданылады.
5. Кезеңді бұру жүйесі
Сипаттама
Біртіндеп бұрылу дегеніміз, ағын жолының өзгеруі бірнеше фазада жүзеге асырылады, мысалы:
– 1-кезең: ағын уақытша ашық канал арқылы өтеді.
– 2-кезең: туннель салынғаннан кейін ағын туннельге ауысады.
– 3-кезең: туннельді жабу және тұрақты төгілуге немесе шығысқа бұру.
Артық
– Құрылыс барысына икемді.
– Әрбір кезеңді дала жағдайларына бейімдеуге болатындықтан, тәуекелді азайтады.
– Шығындар мен уақытты оңтайландыруға мүмкіндік береді.
Жетіспеушілік
– Құрылыс пен пайдалануды қатаң үйлестіруді талап етеді.
– Егер кезеңнің ауысуы тегіс жүрмесе, ықтимал бұзылулар.
– Гидрологиялық талдау және су тасқынын басқару тәртіпті түрде жүргізілуі қажет.
Гидроэнергетикада қолданылуы
Ірі бөгеттерде кезең-кезеңмен бұрылу өте кең таралған: жоба ішінара коффердамнан басталады, содан кейін дайын болған кезде туннель бұрылуына, ал соңында тұрақты бөгет жүйесіне (ағызу және шығыс) өтеді. Бұл тәсіл құрылыс циклі бойы өзен ағынының басқарылуын қамтамасыз етуге көмектеседі.
Дизайн және қауіпсіздіктің маңызды аспектілері
Түріне қарамастан, гидроэлектростанцияларда бұру арнасын жобалаудың бірнеше аспектілері әрқашан басты назарда болады:
– Жоспарланған бұру ағыны: гидрологиялық талдау және су тасқынының қайталану кезеңі негізінде анықталады (мысалы, жоба класы мен тәуекеліне байланысты 10–100 жыл).
– Ағын энергиясы мен эрозиядан қорғау: шығыста бетон төсемдерін, ағынды су өткізбейтін немесе энергия сіңіретін құрылымдарды пайдалану.
– Шөгінділер мен қоқыс: қоқыс жәшіктерін, уақытша құм ұстағыштарды орнату және күнделікті тазалау жоспарлары.
– Уақытша құрылымдардың (коффердам) тұрақтылығы: су қысымына, ағып кетуіне және төбенің батып кетуіне төтеп бере алуы керек.
– Су тасқыны кезіндегі төтенше жағдай жоспары: эвакуациялау рәсімдерін, ауа райын бақылауды және ескерту жүйелерін қамтиды.
Жабу
Айналдырушы арналар гидроэнергетикалық жобалардың маңызды құрамдас бөлігі болып табылады, ол құрылыс жобаларының қауіпсіздігі мен үздіксіз жұмыс істеуін қамтамасыз етеді, сонымен бірге өзен ағынын бақылайды. Ашық арналардан, айналдырушы туннельдерден, су өткізгіштерден, өзенді нормалаудан бастап кезең-кезеңмен айналдыруға дейінгі әртүрлі айналдырушы арналардың әрқайсысының өзіндік сипаттамалары, артықшылықтары мен шектеулері бар. Ең жақсы шешімді таңдау әрқашан ағынды сулар, топография, геология, жоба кестесі, су тасқыны мен экологиялық тәуекелдер сияқты факторлардың үйлесіміне байланысты. Тиісті гидравликалық жоспарлау және құрылысты тәртіпті басқару арқылы айналдырушы арналар қауіпсіз, сенімді және тұрақты гидроэнергетикалық жүйені сәтті енгізудің кілті бола алады.
