Определение потенциальных ресурсов рек

Определение потенциальных ресурсов рек

Государственный комитет Российской федерации по высшему образованию

Новосибирский Государственный Технический Университет

Институт дистанционного образования

Контрольная работа

по Гидроэнергетике

«Определение потенциальных ресурсов рек»

Вариант №2

Группа: ДТ-200

Шифр: 602920002

Студент ИДО: Зайцев Эдуард Юрьевич

Преподаватель: Секретарёв Юрий Анатольевич

г

Задача

Дано:

Таблица 1. Гидрографические характеристики река Лена

Таблица 2. Длины участков

Найти: Нуч , Qуч , Nуч , Nуд.уч , Эуч , кадастровые графики: Z=f(L), Q=f(L), Nуд=f(L), N=f(L), определить для строительства ГЭС створ с наибольшим энергетическим потенциалом.

Решение:

. Протяжённость реки Лена - 4400 км, площадь бассейна - 2490 тыс. км2. Основное питание, так же как и почти всех притоков, составляют талые снеговые и дождевые воды. Повсеместное распространение вечной мерзлоты мешает питанию рек грунтовыми водами, исключением являются только геотермальные источники. В связи с общим режимом осадков для Лены характерны весеннее половодье, несколько довольно высоких паводков летом и низкая осенне-зимняя межень до 366 м3/с в устье. Весенний ледоход отличается большой мощью и часто сопровождается заторами льда. Наибольший среднемесячный расход воды в устье наблюдался в июне 1989 года и составлял 104 000 м3/с, максимальный расход воды в устье во время паводка может превышать 250 000 м3/с. Гидрологические данные по расходу воды в устье Лены в разных источниках противоречат друг другу и зачастую содержат ошибки. Для реки характерны периодические значительные увеличения годового стока, которые случаются не по причине большого количества осадков в бассейне, а в первую очередь по причине интенсивного таяния наледей и вечной мерзлоты в нижней части бассейна. Такие явления имеют место в ходе тёплых лет на севере Якутии и приводят к значительному увеличению стока. Так, например, в 1989 году среднегодовой расход воды составил 23 624 м3/с, что соответствует 744 км3 в год. За 67 лет наблюдений на станции «Кюсюр» вблизи устья среднегодовой расход воды составляет 17 175 м3/с или 541 км3 в год, имел минимальное значение в 1986 году - 13 044 м3/с. Раньше всего, в конце апреля, начинается весенний разлив в районе Киренска - на верхней Лене - и, постепенно сдвигаясь на север, наступая на ещё скованную льдом реку, доходит в низовья в середине июня. Вода поднимается во время разлива на 6-8 м над меженным уровнем. В низовьях подъём воды достигает 10 м. На широких просторах Лены и в местах её сужений ледоход грозен и красив. Крупные притоки Лены заметно увеличивают её водность, но, в общем, нарастание расходов происходит сверху вниз довольно равномерно.

. Рассчитаем напор Н на каждом участке реки с помощью формулы (1):

, (м) (1)

где z - удельная энергия положения (м), измеряемая высотой расположения центра тяжести сечения водотока над уровнем моря.

-2 = z1 - z2 = 250 - 244 = 6 м;-3 = z2 - z3 = 244 - 242 = 2 м;-4 = z3 - z4 = 242 - 239,4 = 2,6 м;-5 = z4 - z5 = 239,4 - 236 = 3,4 м;-6 = z5 - z6 = 236 - 233,5 = 2,5 м;-7 = z6 - z7 = 233,5 - 231 = 2,5 м;-8 = z7 - z8 = 234 - 227,6 = 3,4 м;-9 = z8 - z9 = 227,6 - 225 = 2,6 м;-10 = z9 - z10 = 225 - 221,6 = 3,4 м.

. Рассчитаем среднее значение расхода Q для каждого участка с помощью формулы (2):

, (м3/с) (2)-2 = (Q1 + Q2)/2 = (2000 + 2130)/2 = 2065 м3/с ; -3 = (Q2 + Q3)/2 = (2130 + 2190)/2 = 2160 м3/с ;-4 = (Q3 + Q4)/2 = (2190 + 2290)/2 = 2240 м3/с ;-5 = (Q4 + Q5)/2 = (2290 + 2410)/2 = 2350 м3/с ;-6 = (Q5 + Q6)/2 = (2410 + 2550)/2 = 2480 м3/с ;-7 = (Q6 + Q7)/2 = (2550 + 2630)/2 = 2590 м3/с ;-8 = (Q7 + Q8)/2 = (2630 + 2780)/2 = 2705 м3/с ;-9 = (Q8 + Q9)/2 = (2780 + 2910)/2 = 2845 м3/с ;-10 = (Q9 + Q10)/2 = (2910 + 3040)/2 = 2975 м3/с .

. Рассчитаем значение мощности потока N на каждом участке с помощью формулы (3):

, (кВт) (3)-2 = 9,81 · Q1-2 · H1-2 = 9,81 · 2065 · 6 = 12,15 · 104 кВт ;-3 = 9,81 · Q2-3 · H2-3= 9,81 · 2160 · 2 = 4,238 · 104 кВт ;-4 = 9,81 · Q3-4 · H3-4 = 9,81 · 2240 · 2,6 = 5,713 · 104 кВт ;-5 = 9,81 · Q4-5 · H4-5 = 9,81 · 2350 · 3,4 = 7,838 · 104 кВт ;-6 = 9,81 · Q5-6 · H5-6 = 9,81 · 2480 · 2,5 = 6,082 · 104 кВт ;-7 = 9,81 · Q6-7 · H6-7 = 9,81 · 2590 · 2,5 = 6,352 · 104 кВт ;-8 = 9,81 · Q7-8 · H7-8 = 9,81 · 2705 · 3,4 = 9,022 · 104 кВт ;-9 = 9,81 · Q8-9 · H8-9 = 9,81 · 2845 · 2,6 = 7,256 · 104 кВт ;-10 = 9,81 · Q9-10 · H9-10 = 9,81 · 2975 · 3,4 = 9,923 · 104 кВт .

. Определим удельную мощность Nуд на участках с помощью формулы (4):

, (кВт/км) (4)

где l - длина участка (км).

-2уд = N1-2 / L1-2 = 12,15 · 104 / 20 = 6075 кВт/км ;-3уд = N2-3 / L2-3 = 4,238 · 104 / 30 = 1413 кВт/км ;-4уд = N3-4 / L3-4 = 5,713 · 104 / 17 = 3361 кВт/км ;-5уд = N4-5 / L4-5 = 7,838 · 104 / 22 = 3563 кВт/км ;-6уд = N5-6 / L5-6 = 6,082 · 104 / 24 = 2534 кВт/км ;-7уд = N6-7 / L6-7 = 6,352 · 104 / 30 = 2117 кВт/км ;-8уд = N7-8 / L7-8 = 9,022 · 104 / 21 = 4296 кВт/км ;-9уд = N8-9 / L8-9 = 7,256 · 104 / 28 = 2591 кВт/км ;-10уд = N9-10 / L9-10 = 9,923 · 104 / 23 = 4314 кВт/км .

. Определим энергию Э на каждом участке за годовой интервал времени с помощью формулы (5):

, (кВт) (5)

откуда:

Э1-2 = N1-2 · t , (кВт·ч) (6)

За годовой интервал времени t = 8760 ч, следовательно:

Э1-2 = N1-2 · t = 12,15 · 104 · 8760 = 10,64 · 108 кВт·ч ;

Э2-3 = N2-3 · t = 4,238 · 104 · 8760 = 3,712 · 108 кВт·ч ;

Э3-4 = N3-4 · t = 5,713 · 104 · 8760 = 5,005 · 108 кВт·ч ;

Э4-5 = N4-5 · t = 7,838 · 104 · 8760 = 6,866 · 108 кВт·ч ;

Э5-6 = N5-6 · t = 6,082 · 104 · 8760 = 5,328 · 108 кВт·ч ;

Э6-7 = N6-7 · t = 6,352 · 104 · 8760 = 5,564 · 108 кВт·ч ;

Э7-8 = N7-8 · t = 9,022 · 104 · 8760 = 7,903 · 108 кВт·ч ;

Э8-9 = N8-9 · t = 7,256 · 104 · 8760 = 6,356 · 108 кВт·ч ;

Э9-10 = N9-10 · t = 9,923 · 104 · 8760 = 8,693 · 108 кВт·ч .

. Результаты расчетов сведем в таблицу 3:

Таблица 3

. Построим кадастровый график, т.е. графическое представление гидроэнергетических ресурсов реки Z=f(L), Q=f(L), Nуд=f(L), Nсум=f(L) (рис. 1). Откладываем значения гидроэнергетических ресурсов на оси ординат в соответствующих масштабах.

река створ напор кадастровый

Рисунок 1. Кадастровый график

. На основе всей полученной информации делаем вывод о том, что наибольшим энергетическим потенциалом и мощностью потока обладает створ 2. Следовательно створ 2 наиболее целесообразно использовать для строительства ГЭС.