Обоснование мобильных подпорных сооружений комплексного назначения для малых водотоков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, кандидат технических наук Годин, Павел Александрович

  • Годин, Павел Александрович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2013, Новочеркасск
  • Специальность ВАК РФ05.23.07
  • Количество страниц 195
Годин, Павел Александрович. Обоснование мобильных подпорных сооружений комплексного назначения для малых водотоков: дис. кандидат технических наук: 05.23.07 - Гидротехническое строительство. Новочеркасск. 2013. 195 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Годин, Павел Александрович

Оглавление с. ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ВОДОПОДПОРНЫХ И ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ НА МАЛЫХ ВОДОТОКАХ

1.1 Анализ существующих конструкций подпорных сооружений комплексного назначения на малых водотоках

1.2 Мягкие облегчённые конструкции из композитных материалов

1.3 Анализ существующих методов расчёта мягких мембранных плотин

1.4 Существующие конструкции гидроэнергетических сооружений

1.5 Существующие конструкции мобильных подпорных гидроэнергетических сооружений

Выводы по главе

2 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ МОБИЛЬНЫХ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ КОМПЛЕКСНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

2.1 Выбор оборудования для МПСКН

2.2 Предлагаемые технические решения МПСКН

2.3 Классификация мобильных подпорных сооружений комплексного назначения

2.4 Техническое решение МПСКН, выбранное для исследования

2.5 Подбор и анализ композитных материалов для создания водоподпорной оболочки МПСКН

2.6 Применение МПСКН для энерго- и водообеспечения на примере

коттеджного посёлка

Выводы по главе

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ МПСКН НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

3.1 Расчёт водоподпорной оболочки МПСКН

3.2 Определение оптимальных параметров конфузора МПСКН

3.3 Методика расчёта вантовой фермы и анкерных опор

3.4 Определение параметров используемого гидроагрегата МПСКН

Выводы по главе

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МПСКН ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.1 Определение основных параметров физической модели МПСКН из композитных материалов и условий её работы

4.2 Описание лабораторной установки и методики проведения экспериментальных исследований

4.3 Оценка точности измерений при проведении экспериментальных исследований

4.4 Методика проведения экспериментальных исследований на физической модели МПСКН. Анализ результатов экспериментальных исследований

Выводы по главе

5 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ, СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МПСКН, МЕТОДИКА ВЫБОРА СХЕМЫ УСТАНОВКИ

5.1 Проектирование, алгоритм выбора схемы установки и расчёта её основных параметров

5.2 Строительство и исследования МПСКН в натурных условиях

5.3 Производство строительных и монтажных работ

5.4 Эксплуатация МПСКН

5.5 Расчёт экономической эффективности

Выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Список использованных источников

Приложения

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Гидротехническое строительство», 05.23.07 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование мобильных подпорных сооружений комплексного назначения для малых водотоков»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Согласно проведённому анализу, в настоящее время вблизи малых водотоков Российской Федерации расположено около 90% сельскохозяйственных объектов и населённых пунктов. Многие из них являются территориально разрозненными и удаленными от централизованных инженерных сетей, сезонно-действующими объектами небольшой энергоёмкости (фермерские хозяйства, коттеджи, малые предприятия и т.д.), поэтому для их водо- и энергоснабжения экономически целесообразно использовать местные водные ресурсы - малые реки и каналы. В большинстве своём они являются равнинными, с глубиной до 1,5 метров в меженный период и средним многолетним расходом менее 5 м3/с. Эти водотоки наиболее уязвимы при антропогенном воздействии, поэтому требуется достаточная пропускная способность их русла с целью сохранения экологического состояния, обеспечения транспорта наносов, нереста рыбы, предотвращения затопления прилегающих территорий в период половодий и паводков. В то же время для надёжного водо- и энергоснабжения необходимо аккумулировать речной сток. В связи с этим актуальна разработка мобильных подпорных сооружений комплексного назначения (МПСКН) для создания сезонного водохозяйственного узла с автономным энергообеспечением на базе низконапорной мембранно-вантовой плотины из композитных материалов, устанавливаемой на каналах или малых реках с глубинами до 1,5 м. Условия создания и использования данных конструкций предъявляют к ним такие требования как: свободный пропуск водного потока в период половодий и паводков, мобильность, сборно-разборность, низкая материалоёмкость и малая стоимость, простота монтажа и эксплуатации.

Исследования проводились в соответствии с тематическим планом НИР ФГБОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по теме 03.01.01 «Разработать технологии проектирования эксплуатации и управления мелиоративными системами, обеспечивающими воспроизводство природно-ресурсного потенциала arpo ландшафта».

Целью создания водохозяйственных гидроузлов комплексного назначения, является создание благоприятных условий для жизнедеятельности человека, а также соблюдение экологического равновесия агроландшафта с наименьшими отрицательными последствиями для природной среды. Однако существующие водохозяйственные гидроузлы комплексного назначения оказывают значительное влияние на экологию окружающей среды, вызывая развитие негативных гидрологических и геологических процессов.

Для создания новых МПСКН необходимо руководствоваться принципами концепции экологической безопасности для окружающей среды.

Исследования проводились так же в рамках НИОКР №7050р/9666-3 «Разработка экологически безопасных технологий, моделей и устройств комплексной переработки энергии», а также в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы НИР по теме: «Исследования и анализ технологических схем и конструкций энергетических комплексов на базе ВИЭ для индивидуального децентрализованного энергоснабжения» (гос. контракт № 02.740.11.0476).

Основными положениями стратегии ОАО «Федеральной гидрогенери-рующей компания» («Гидро ОГК»), ранее являющейся частью Российского Акционерного Общества Единых энергетических систем (РАО ЕЭС), принятыми за основу Советом директоров 9 ноября 2005 г., являются: эффективное использование гидроресурсов России; расширенное использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Основными задачами в рамках развития использования ВИЭ компания считает:

строительство новых и достройку начатых объектов на базе возобновляемых источников энергии, подпорных сооружений комплексного назначения, и реализацию проектов строительства на основе долгосрочных партнёрских соглашений с привлечением новых энергоёмких потребителей на территории РФ ведущих к освоению экспортных рынков (прежде всего Китая, Кореи и др.);

формирование нормативной базы, стимулирующей развитие ГЭС, генерирующих объектов на основе ВИЭ, в том числе путём внедрения модели рынка, обеспечивающей полноценное участие компании на конкурентном рынке электроэнергии;

подготовку к использованию механизмов Киотского протокола и других «инструментов» как дополнительных источников инвестиций;

внедрение международных экологических стандартов (ISO 14001)

[102].

Мобильные подпорные сооружения комплексного назначения служат для создания водохозяйственных узлов, обеспечивающих водоснабжение и автономное энергоснабжение объектов малой энергоёмкости, расположенных в труднодоступных районах, вблизи малых водотоков.

Технический гидроэнергетический потенциал рек Российской Федерации составляет 1670 млрд. кВтч/год, из них на ГЭС утилизируется лишь 167 млрд. кВтч/год (10%) [6, 105, 44].

С целью снижения негативного влияния на окружающую среду, предотвращения затопления больших территорий, что возможно при эксплуатации крупных водохозяйственных узлов, необходимо рассматривать возможности использования мобильных подпорных сооружений комплексного назначения. В данном направлении разработаны и используются различные конструкции. Однако большинство из применяемых сооружений по данным, полученным в ходе исследований, не соответствует современным требованиям, так как имеют низкую эффективность по различным показателям, к числу которых относятся:

высокие капитальные вложения при строительстве стационарных малых и микро ГЭС;

низкий коэффициент полезного действия сооружений на основе мембранной плотины и поперечно-струйной турбины Банки;

существующие конструкции мобильных сооружений не могут использоваться в качестве постоянного водохозяйственного узла;

низкая эффективность использования энергии водного потока мобильными бесплотинными микро ГЭС.

Цель исследований заключается в разработке новых технических решений и обосновании методов расчёта сезонно-действующих мобильных подпорных сооружений комплексного назначения для автономного водо- и энергоснабжения децентрализованных потребителей, расположенных вблизи малых водотоков.

Основные задачи исследований:

- провести анализ существующих конструкций водоподпорных сооружений и гидроагрегатов для малых водотоков, их теоретических и экспериментальных исследований;

- разработать конструкции МПСКН для малых водотоков, обеспечивающие водо- и энергоснабжение объектов малой энергоёмкости;

- провести математическое моделирование напряжённо-деформированного состояния водоподпорной оболочки и гидравлических условий подхода потока в верхнем бьефе для оптимизации параметров сооружения, обеспечивающих минимальные потери напора и увеличение номинальной мощности гидроагрегата;

- выполнить лабораторные и натурные исследования варианта конструкции, выбранного в ходе математического моделирования конфузора, сравнить с данными, полученными в ходе численного моделирования, и на их основании получить зависимости для определения параметров МПСКН;

- разработать методику проектирования предложенных конструкций МПСКН для малых водотоков.

Методы проведения исследований. Задачи, поставленные в работе, решены путём ретроспективного анализа существующих методов расчёта, численного и физического моделирования, выполненных на базе общепринятых методик с использованием приборов и оборудования, прошедшего государственную аттестацию в нормативное время. Численное моделирование проводилось с применением комплекса программ: Cosmos Flo Xpress, АРМ

WшMachine, Со1шо1 МиШрЬузюБ, на основе метода конечных элементов и конечных объёмов. Экспериментальные исследования осуществлялись на физических моделях.

Основные положения, выносимые на защиту:

- новые конструкции МПСКН с гибким конфузором;

- эмпирические зависимости по определению конфигурации водопод-порной оболочки и конфузора из композитных материалов, параметров гидроагрегата для различных условий работы;

- методика расчёта и проектирования МПСКН и алгоритм подбора конструкции для различных условий установки, получённых на основе математического моделирования и экспериментальных исследований;

- эксплуатационные характеристики МПСКН, полученные в ходе исследований внедрённой конструкции.

Научную новизну работы составляют:

- новые конструкции МПСКН на основе мембранно-вантовой плотины, гидроагрегата и конфузора, защищенные патентом на изобретение (пат. 1Ш 2378451), с более высокими показателями скорости возведения, эффективности выработки электроэнергии, меньшим влиянием на экологию водотока по сравнению с существующими конструкциями;

- на основе результатов численного моделирования условий подхода потока в верхнем бьефе обоснована необходимость установки гибкого конфузора, обеспечивающего минимальные потери энергии;

- впервые на основе проведённого численного моделирования и результатов экспериментальных исследований МПСКН обоснована конфигурация и конструкция гибкого конфузора и рисбермы в зависимости от гидравлических условий работы;

- впервые выполнен сравнительный анализ результатов экспериментальных и натурных исследований МПСКН и на их основе получены зависимости по определению геометрических параметров конструкции.

Практическую ценность работы составляют:

- разработаны сезонно-действующие МПСКН, обеспечивающие водо-и энергоснабжение децентрализованных потребителей вблизи малых водотоков;

- разработанное руководство по проектированию, строительству и эксплуатации МПСКН с применением композитных материалов, обеспечивающих высокую эффективность работы при различных условиях эксплуатации, утверждённое в «Южный специализированный научный Центр по проектированию объектов мелиорации и водного хозяйства», рекомендовано для применения в водохозяйственном строительстве.

Внедрение МПСКН осуществлялось на Ольгинском полигоне Ростовской области, экономический эффект внедрения составил 60 тыс. руб. на одно сооружение.

Достоверность полученных результатов обосновывается: численным моделированием с использованием существующих гидромеханических решений для потока реальной несжимаемой жидкости, результаты которого подтверждены значительным объёмом экспериментальных данных, полученных в ходе лабораторных исследований; использованием методов математической статистики и программных средств при обработке результатов экспериментов; применением аттестованной измерительной аппаратуры и приборов; удовлетворительной сходимостью натурных и экспериментальных исследований с результатами других авторов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседаниях кафедры «Гидротехнические сооружения» ФГБОУ ВПО НГМА (2006-2012 г.); кафедр «Тепловые электрические станции»; «Водного хозяйства предприятий и населенных мест» ФГБОУ ВПО ЮРГТУ (2012 г.); на научно-технических конференциях, проводимых в НГМА (2007 - 2012г.); всероссийской научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в АПК» (г. Пенза, 2007 г.); международной конференции «Проблемы повышения продуктивности мелиоративных земель» (г. Ново-

черкасск, 2008 г.); международной конференции «Информационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений» (ЮРГТУ, 2009 г.); всероссийской конференции «Социально-экономические аспекты современного развития АПК: опыт, проблемы, перспективы» (г. Саратов, 2009); IV всероссийской выставке-ярмарке научно-исследовательских работ, научно-инновационных разработок и проектов студентов, аспирантов и молодых учёных высших учебных заведений Российской Федерации «ИННОВ -2009», семинаре ФГБОУ ВПО НГСУ (Сибстрин) 2012 г. На итоговой сессии программы «У.М.Н.И.К» по представленной работе «Проектирование мобильных подпорно-регулирующих ГЭС для водохозяйственного строительства» автор признан победителем (2008 г.).

Личный вклад автора заключается в разработке, научном обосновании и усовершенствовании технических решений МПСКН; проведении численного моделирования, лабораторных и натурных исследований; получении экспериментальных зависимостей по определению параметров МПСКН, разработке методики проектирования и внедрении.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 работах, в том числе 3 статьи в журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, патент на изобретение (пат. RU 2378451).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, приложения и списка литературы из 145 наименований, в том числе 11 зарубежных. Работа содержит 195 страниц текста, из них 179 основного текста, включая 111 рисунков, 19 таблиц и 10 приложений.

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ВОДОПОДПОРНЫХ И ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ НА МАЛЫХ ВОДОТОКАХ

1.1 Анализ существующих конструкций подпорных сооружений комплексного назначения на малых водотоках

Территории России с малой плотностью населения находящиеся в труднодоступных районах, в первую очередь нуждаются в децентрализованной автономной системе водо- и энергообеспечения, независимой от дорогостоящих поставок органического топлива, которые также являются экологически чистыми.

По данным различных источников в Российской Федерации около 90% сельскохозяйственных объектов и населённых пунктов расположено вблизи малых водотоков [36, 110]. Анализ шидрологических данных показал, что большинство малых водотоков в России являются равнинными [36],. Уровень воды в них в период низкой межени не превышает 1,5 м, это делает невозможным осуществление водозабора [123, 23, 73]. Для надёжного водозабора из этих водотоков необходимо осуществлять регулирование стока с применением водоподпорных сооружений. В настоящее время основными водопод-порными сооружениями для малых водотоков являются: земляные плотины, каменно-земляные, бетонные, деревянные, щитовые, ряжевые (рис. 1).

Грунтовые и каменно-земляные плотины возводят в основном из местных строительных материалов, разработка которых при современном уровне механизации работ не представляет особых трудностей (рис. 1 а, б).

По сравнению с другими типами плотин соотношение длины к высоте у грунтовых плотин составляет 8:1 - 10:1. В составе напорного фронта сооружений комплексного назначения они могут сопрягаться с бетонными сопрягающими устоями водосливных плотин и зданий ГЭС.

Преимуществами грунтовых плотин по сравнению с плотинами других типов являются: простота конструкции, возможность возведения во всех reo-

графических районах, использование для строительства широкого состава грунтов, повышения прочности плотины со временем в результате осадки и уплотнения грунта.

К недостаткам грунтовых плотин следует отнести невозможность (без специального усиления профиля) пропуска паводковых вод непосредственно через гребень плотины и в связи с этим необходимость строительства водосбросного сооружения.

Глухие бетонные плотины возводятся преимущественно на прочных скальных, реже на полускальных грунтах (рис. 1 в). Конструкция плотины выбирается на основе технико-экономического сопоставления вариантов. Должны учитываться как климатические особенности района строительства и гидрология створа, так и уровень развития местной инфраструктуры (транспортной, строительного комплекса), включая технические возможности потенциальных подрядчиков. [73], их недостатком является высокая стоимость строительства.

В деревянных плотинах (рис. 1, г) основные конструктивные элементы воспринимающие нагрузку, выполнены из дерева преимущественно хвойных пород (сосна, ель), они строятся для небольших напоров (2—4 м, реже 4—8 м), обычно водосливными; по конструкции флютбета они делятся на свайные, ряжевые, свайно-ряжевые и контрфорсные. Отверстия ограничиваются береговыми устоями; при большой длине водосливного фронта он разделяется на несколько отверстий промежуточными опорами: быками, контрфорсами, стойками. Перекрываются отверстия деревянными щитами, обычно в несколько рядов по высоте. Для подъёма и опускания щитов служат простые подъёмники — вороты (стационарные или передвижные) [96].

Ряжевые деревянные плотины (рис. 1 д) на территории РФ нашли распространение в 40-е - 50-е годы в период массового гидротехнического строительства на селе ("колхозные ГЭС"). Они выполнялись из деревянных срубов, заполненных грунтом или камнями. Опыт эксплуатации показал их невысокие эксплуатационные качества и необходимость частых ремонтов (1 раз в

7-10 лет). В настоящее время такие плотины могут сооружаться в труднодоступных и малоосвоенных местах со значительным лесопокрытием (например, МГЭС «Кайру», Республика Алтай).

С учетом имеющегося опыта в современном гидротехническом строительстве можно рекомендовать использовать ряжевые конструкции в составе временных сооружений (перемычек) и сопрягающих сооружений (устоев), замена или ремонт элементов которых не вызывает больших затруднений и не требует значительных финансовых затрат. Однако значительные перепады температур и уровней воды приводят к их разрушению

Рисунок 1 - Водоподпорные сооружения на малых водотоках:

а - грунтовая плотина; б - каменно-набросная плотина: 1 - крепление верхового откоса, 2 -грунтовый экран, 3 - переходные слои; в - бетонная; г - деревянная плотина; д - щитовая; е - ряжевая: 1 - шпунт; 2 - отсыпка (экран) из суглинка; 3 - крепление откосов

Большинство существующих водоподпорных сооружений на малых водотоках требуют существенных затрат на строительство, не экологичные, не могут использоваться как мобильные, сезонно-действующие сооружения.

Строительство вышеописанных сооружений ведёт к снижению пропускной способности их русла, что приводит к ухудшению экологического состояния, отложению наносов перед сооружением, препятствует нересту рыбы. Кроме того в настоящее время наблюдается увеличение количества половодий и паводков, строительство традиционных подпорных сооружений увеличивает площадь затопления прилегающих территорий [13].

Для энергообеспечения мобильных сооружений комплексного назначения целесообразно использовать возобновляемую энергию водного потока.

По мнению экспертов в области (ВИЭ): Я.И. Бляшко, К.П. Вашкевича, Л.А. Маслова, В.Г. Николаева и др., в ближайшем будущем выработка электроэнергии на МПСКН будет увеличиваться [7, 105]. Это будет происходить преимущественно в регионах с децентрализованным электроснабжением за счёт ввода в действие новых сооружений, которые будут замещать устаревающие и неэкономичные дизельные электростанции, а также реконструкцией старых объектов. Характеристики действующих в России подпорных сооружений комплексного назначения (ПСКН)представлены в таблице 1[22].

Большое количество ПСКН построено в Западной Европе, Австралии, Азии, Северной и Южной Америке. Лидирующая роль в развитии малой гидроэнергетики принадлежит Китаю, где установленная мощность на 2006 год составила около 45000 МВт, а к 2015 году прогнозируется её увеличение до 56000 МВт. В ряде стран установленная мощность превышает 1000 МВт (США, Канада, Швеция, Испания, Франция, Италия) [36].

В настоящее время потенциал малой гидроэнергетики России не используется должным образом. Основные ресурсы малой гидроэнергетики сосредоточены на Северном Кавказе, Дальнем Востоке и северо-западе России [64].

Таблица 1 - Характеристики действующих в России подпорных сооружений комплексного назначения

Место расположения/назначение Год создания Тип Установленная мощность (кВт) Количество агрегатов Общая мощность кВт

Кировская обл./агроферма 1993 микроГЭС- 10 10 2 20

Адыгея/подача питьевой воды 1994 микроГЭС- 10 10 5 50

Адыгея/подача питьевой воды 1998 ГА-2 200 1 200

Кабардино - Балка-рия/Акбаш 1995 ГА-8 550 2 1100

Краснодарский край 2003 ГА- 1 350 7 2450

Республика Тыва/Уш Бельдыр 1995 микроГЭС - 10 10 2 20

Республика Тыва/пос. Кызыл Хая, р. Мочен-Бурен 2001 микро ГЭС -50ПР 50 3 150

Республика Алтай/Кайру 2002 ГА-2М 200 2 400

Карелия/Киви-Койву 1995 микро ГЭС -50Д 20 3 60

Карелия/Ланденпохский р-н 1997 микро ГЭС - 10 10 1 10

Башкирия/Таналыкское водохранилище 1997 микро ГЭС -50ПР 50 1 50

Башкирия, пос. Табулды 1997 микроГЭС - 10 10 1 10

Башкирия/Узянское водохранилище 1999 микро ГЭС -50ПР 50 3 150

Одной из причин сложившейся ситуации является то, что в прошлом веке при строительстве гидроэлектростанций отдавалось предпочтение крупным, дававшим значительно более дешёвую электроэнергию по сравнению с малыми и микрогидроэлектростанциями. Однако при их строительстве создаются крупные водохранилища, которые могут наносить значительный экологический ущерб за счёт затопления прилегающих территорий, при этом высока опасность катастроф, самая серьёзная из которых — разрушение высоконапорной плотины [77]. В то же время большая часть территории России - это зона децентрализованного энергоснабжения, что связано с удалением от источника энергоснабжения малонаселённых районов и горных массивов,

где прокладка электросетей экономически нецелесообразна и сопряжена с большими потерями электроэнергии [50].

В промышленно развитых районах, особенно в европейской части России, в основном исчерпаны возможности крупного гидроэнергетического строительства, по этой причине интерес к малой гидроэнергетике в настоящее время возрос. По прогнозам к 2015 году установленная мощность МГЭС в мире достигнет 175000 МВт.

Основными преимуществами строительства подпорных сооружений комплексного назначения являются:

- устойчивость к различного рода возмущениям в смежных зонах вследствие их независимости;

- снижение и равномерность распределения нагрузки на окружающую

среду;

- использование финансовых средств местных бюджетов, деловых структур и физических лиц на строительство энергообъектов;

- низкая капиталоёмкость, короткий инвестиционный цикл;

- снижение потерь электроэнергии вследствие приближения энергоисточника к потребителю;

- возможность сооружения комплексных энергоисточников на базе солнечных, ветроэнергетических и биогазовых установок, малых и микро ГЭС, а также дизельных, газомоторных и небольших газотурбинных агрегатов в сочетаниях, определяемых наличием местных ресурсов [12, 111, 134].

Для условий России, с учётом обширности и географических особенностей её территории, наиболее целесообразным представляется проведение на государственном уровне разумной политики по максимальному использованию там, где это возможно, малых рек для водо и энергообеспечения децентрализованных объектов. Путём восстановления старых, сооружения и совершенствования новых сооружений комплексного назначения, которые могли бы успешно решать локальные задачи по обеспечению децентрализованных потребителей дешёвой электрической энергией, а также водообеспе-

чения для чего необходимо провести анализ существующих конструкций бы-стровозводимых водоподпорных сооружений и существующих конструкций гидроэнергетических сооружений малой мощности.

1.2 Мягкие облегчённые конструкции из композитных материалов

Мягкие конструкции получили широкое распространение в гидротехническом и мелиоративном строительстве с середины 60-х до 2000 г. [40].

Они имеют ряд достоинств: быстрота монтажа и демонтажа, малогаба-ритность (в сложенном виде), хорошая транспортабельность элементов, возможность возведения в кратчайшие сроки, простота и удобство эксплуатации/невысокая стоимость, экологичность [53].

Применение облегчённых гидротехнических сооружений имеет большие перспективы для регулирования стока, улучшения процессов самоочищения воды, борьбы с фильтрацией, возведения микро ГЭС, ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и аварий (при затоплении территорий, разливе нефтепродуктов, подмыве берегов рек и сооружений и т.д.) [54].

Вопросы создания рациональных форм строительных конструкций рассматривались начиная с 40-х годов прошлого столетия Г. Отто и Р. Тросте-лем, В.А. Киселевым, K.M. Хуберяном, Б.Н. Петраковым, В.А. Волосухиным, Б.И. Сергеевым и другими учёными [114, 128, 129].

Наибольшее применение нашли конструкции с использованием полимерных мембран, вантовых систем и армированного грунта в основании сооружений [48, 55]. Из них можно выделить мембранно-вантовые плотины, водоподпорная оболочка которых выполнена из высокопрочной прорезиненной ткани на капроновой основе и усилена с помощью вантовой сетки. Нижний край водоподпорной оболочки (мембраны) крепится к флютбету, верхний (через систему вант-оттяжек) - к ванте-подбору, а последняя - к береговым анкерным опорам. Они позволяют создавать подпор до 3...5 м при перекрываемом пролёте 20...40 м [57]. Примером данной конструкция является

гидровантовая плотина на Большом Ставропольском канале (рис. 2), которая установлена в 1982 году В.И. Кашариным, Т.П. Кашариной [99].

Рисунок 2 - Мембранно-вантовая плотина на Большом Ставропольском канале усиленная вантовой сетки

В Болгарии вопросами применения наполняемых и мембранных плотин (рис. 3) занимались учёные из Химико-технологического института (София) под руководством Марианны Поповой [41, 104].

Рисунок 3 - Мембранно-вантовая плотина, построенная в Болгарии

Учёные нашей страны ещё в 20- х годах прошлого столетия выступали с предложениями об использовании мягких оболочек («парусного» типа) в качестве перемычек на гидромелиоративных системах [1,11, 15, 56, 59, 71, 131]. Первые исследования водосливов этого типа были проведены в 1933 г. Г.Н. Красниковым, М.А. Липшицем и Н.П. Розановым.

На основе дипломного проекта В. Л. Бондаренко в 1970 г. на канале Р- 2 Марьяно- Чебургольской рисовой оросительной системы (Краснодарский край) на бетонном основании была установлена мягкая наполняемая плотина, которая представляла собой двойную (одна внутри другой) оболочку, закреплённую по одной образующей. Затвор высотой 3 м и шириной 22,4 м был изготовлен на заводе РТИ по проекту НИМИ из ткани № 93 на капроне 1539 (рис. 4) [42].

Исследованием наполняемых плотин занимались также Б.И. Сергеев, В.А. Волосухин, И.А. Петров, Г.А. Штоколов, А.П. Назаров и др. [78].

Однако большая материалоёмкость наполняемых плотин, устанавливаемых на железобетонное или монолитное бетонное основание, потребность в энергетическом оборудовании для их принудительного наполнения обусловили более шиаарокое распространение в нашей стране водоподпорных сооружений, основным элементом которых является мягкая незамкнутая водо-подпорная оболочка (мембрана).

Рисунок 4 - Наполняемая плотина на распределительном канале Р-2 Марьяно-Чебургольской оросительной системы (Краснодарский край)

Мембранно-вантовые плотины широко применялись при строительстве водоподпорных сооружений для создания оросительных систем, улучшения экологической ситуации малых рек, чрезвычайных ситуация [16 -18, 54 - 57].

Однако в связи с отсутствием качественных материалов с высокими эксплуатационными показателями в сельском хозяйстве и мелиоративном строительстве они не нашли должного применения.

В настоящее время разработан ряд технических решений и научно-технических документов по использованию их при чрезвычайных ситуациях [50,51]. Таким образом, в качестве водоподпорного сооружения нами будет рассматриваться мембранно-вантовая плотина. Необходимо провести анализ существующих методов расчёта мембранных плотин.

1.3 Анализ существующих методов расчёта мягких мембранных плотин

Используемые в практике строительства конструкции, где основным несущим элементом является мягкая оболочка, по виду загруженности делятся на наполняемые и мембранные оболочки, которые работают под действием гидростатической нагрузки (мягкие плотины, затворы лотки, напорные водоводы, ёмкости, подпорные стенки и др.) [16 - 18].

Общие вопросы теории расчёта и проектирования пневмооболочек изложены в работах С. А. Алексеева [2, 3], В. В. Ермолова [98], А. Б. Губенко, Г. Н. Зубарева [29, 30], А. С. Григорьева [28] и др.

Теоретические исследования и расчёт замкнутых и незамкнутых мягких оболочек под действием гидростатической нагрузки изложены в работах В.В. Артеев [5], X. О. Анвар [135], В. Л. Бондаренко [7-9], В. А. Волосухина [16 - 18], А. Г. Воробьева [19, 20,21], Ф. Виллегас [145], Б.Н. Друзя [32 - 35], О. Г. Затворницкого [38, 39], В. И. Кашарина, Т. П. Кашариной [52-57] Е. С. Кузнецова, И. О. Киселева [58], А.И. Мурашко [77], Можевитинова [75, 76], В. В. Магула [67, 69, 72, 85, 86],В. И. Стрельчевского [126], Г Страуб [143], К. М. Хуберяна [129, 130, 132], Ф. Б. Цамбелл [136], А. Л. Х.Р. Шарма [142],

X. Б. Харрисон [140], Б. И. Сергеева [114 - 122], Б. И. Петракова [95], И. А. Петрова [96, 97], К. И. Страхова [125], В. Н. Щедрина, и др.

Статический расчёт свободнолежащих мягких ёмкостей, имеющих форму цилиндрической капли, приводимый в работах А. Л. Можевитинова [75], А. П. Воробьева [19], В. Э. Магула [70 - 72], Б. И. Друзя [33 - 35], относится к задачам при симметрическом загружении замкнутой оболочки. Приведённые обобщённые формулы в работе [140] применимы для частных случаев загружения мягких оболочек.

Расчёту мягких наполняемых плотин (замкнутые цилиндрические оболочки) посвящены ряд работ А. Г. Воробьева [21], А.Л. Можевитинова [75]. Более общие задачи расчёта теоретических и экспериментальных исследований мягких наполняемых плотин и затворов приводятся в работах Б.И. Сергеева [113, 114], О. Г. Затворницкого [38, 39], И. А. Петрова [96, 97] и др.

В. И. Стрельчевский впервые свёл к квадратурам и графически проинтегрировал уравнение весомой цилиндрической оболочки под гидростатической нагрузкой [8].

Первые в нашей стране расчётные схемы мягких конструкций на основе экспериментальных исследований предложены Е.С. Кузнецовым в 1932 г. [62]. А первые экспериментальные исследования парусного затвора были выполнены Н. П. Розановым.

В. А. Волосухиным произведён анализ первых расчётных схем мягких конструкций с современных позиций, который свидетельствует о том, что расчетные схемы Кузнецова Е.С. составлены для случая парусного затвора [17]. Расчётная зависимость для определения усилия в оболочке имеет следующий вид:

Тг = . 7уЯ2 _ , (1.1)

где а = ; ^); Ь - периметр оболочки м; - расход, м3/с; Я- высота

\Н п /

гребня, м;

(р = 11 (-;-); находятся графически; /удельный вес воды, кГс/м3;

Ну

а - касательная к основанию оболочки;

(р - касательная к верхней точке оболочки.

При допущениях:

- уровень воды находится на отметке крепления верхней опоры, отсутствует вода в нижнем бьефе;

полотнище считается невесомым и нерастяжимым. Изменения формы поверхности парусной плотины происходит за счёт изгибания (изменения кривизны в расчётных сечениях);

- оболочка парусной плотины моделируется абсолютно гибким кольцом единичной ширины;

- силы сцепления полотнища с основанием не учитываются.

В 1973 году Б.И. Сергеевым предложена расчётная зависимость:

При допущениях — = 1; qo=0; Т2=0, [цит. 113, 114].

а5 о

При тех же допущениях в 1974 году В.Л. Бондаренко предложена расчётная зависимость по определению усилий в незамкнутой оболочке, а также методика расчёта силового пояса, которая сводится к определению усилий, возникающих в несущем тросе (гибкой нити), уравнения кривой её очертания для определения длин оттяжек, уравнения парабол катенарного пояса и усилий, возникающих в петлях [9].

т _ Уг ЬгЦ-Уз^ф+ГгЬх+Гг^оЬзф 2(С08<Р0-С05<Р2)

где к3ф - разница уровней перед оболочкой;

/г^ - геометрический напор на гребне оболочки;

го - гидродинамическое давление на гребне оболочки.

В расчётах используется достаточно хорошо разработанная теория гибких нитей [45, 46].

В кандидатской диссертации В.А. Волосухина (1975) решена более общая задача мягкой оболочки, оценено влияние весомости и растяжимости

тканевого полотнища и разработаны методики, алгоритмы и программы расчёта мембранных плотин с учётом весомости и растяжимости оболочки:

Л Ф 1; q0*0; T2=f(Tj), н

Ti - поперечное погонное усилие, — (находится численно по алгоритму

М

для ЭВМ);

pj

Т2 - продольное погонное усилие, —

A.B. Кропшевым в 1982 снято допущение при q0* 0; T2=f(Tj)\ расчётная функция имеет вид:

Т1 = /(Л0; Н; /гзф; h3; h5; Р*ах; z0; (р). (1.4)

При тех же допущениях В.И. Кашариным в 1983 получена зависимость:

rp _ (Уа-Да^^п<рСр)2-СЯ1-/г3)2 1 2(C0S<PKP-C0S(PCP)

В работах В.А. Волосухина и сняты все три допущения Е.С. Кузнецова для мембранных плотин, но расчёт при этом возможен только численными методами.

В алгоритме расчета В.А. Волосухина функция нагрузки принимается известной, что допустимо при статическом нагружении оболочки. При волновом воздействии она должна быть обоснована или с учётом экспериментальных исследований, или вводного предположения о функции нагрузки [18].

Существующие на сегодняшний день способы расчёта на основе метода конечных элементов позволяют определить характер распределения напряжения в оболочке по её периметру, а также решить пространственную задачу, когда оболочка закреплена по дну и по откосам. Решение поставленной задачи, даст в будущем возможность спроектировать оболочку, имеющую различную прочность по длине, что позволит существенно снизить затраты материала для её изготовления.

1.4 Существующие конструкции гидроэнергетических сооружений

В настоящее время существует множество технических решений микро и малых ГЭС, одним из типов микро ГЭС являются гирляндные свободно-проточные (рис. 5), использующие кинетическую энергию водотока, работающие без специальных устройств для направления водного потока и без каких-либо гидротехнических сооружений. Известны поперечные и торцовые гирляндные ГЭС конструкции Б.С. Блинова, Е.С. Бирюкова [80, 81]. Поперечная конструкция применяется на реках с широким руслом, торцовая - на реках малой ширины. Поперечная гирляндная ГЭС состоит из нескольких гидротурбин, жёстко закреплённых на стальном тросе (выполняющем роль гибкого вала), редуктора и гидрогенератора, ранее применялись турбины диаметром 20...50 см [36].

Гирляндные ГЭС создавались для работы на больших и малых водотоках и каналах. Условием для их использования являются возможность свободного обтекания гидротурбины водным потоком. Их мощность колеблется от 0,5 до 5 кВт в зависимости от скорости воды в реке (1,2...3,0 м/с).

Рисунок 5 - Гирляндная микро ГЭС: а) общий вид: 1 - генератор; 2 - гирлянда турбин; 3 - поплавок; б) турбина

Экологические воздействия данных ГЭС минимальные, эксплуатационные неудобства состоят в решении вопросов пропуска малых судов, катеров и лодок [26, 107]. Применяются также схемы многогирляндных микро ГЭС с параллельным и лучевым расположением гирлянд. На узких водотоках отбор мощности поперечными гирляндами затруднён, поэтому, когда появляется необходимость установки большого числа гирлянд, предполагается установка торцовых гидротурбин. В отличие от поперечной гидротурбины, в

которой активная плоскость, воспринимающая силу движущегося водного потока, располагается параллельно оси троса, торцовая гидротурбина ориентирована этой плоскостью перпендикулярно оси троса. Эффективность использования мощности потока торцовыми гидротурбинами значительно ниже, чем поперечными. Изготовлением таких типов МГЭС в настоящее время занимается межотраслевое научно-техническое объединение «ИНСЕТ» [108].

Применение данного типа ГЭС ограничено скоростью потока, которая должна превышать 1 м/с, кроме того они имеют низкий КПД и препятствуют пропуску леса и речного транспорта.

Гидротурбину для русловой ГЭС, не требующую строительства плотин, предлагает Н. Гудиков (рис. 6). Она состоит из лопасти, шарнирно установленной на водило, воспринимающую скоростной напор воды [87].

Рисунок 6- Гидротурбина Гудикова: 1 - лопасть; 2 - водило; 3 - траектория перемещения лопасти; 4 - зубчатая

передача; 5 - ось лопасти; 6 - опора Под давлением текучей среды лопасть перемещается по траектории. Её

положение относительно водила определяется зубчатой передачей, передаточное отношение которой 1:2 [100, 106]. Ось турбины можно установить на опоре под любым углом к горизонту. У данной ГЭС имеется несколько существенных недостатков: крупногабаритный механизм, движущиеся лопасти

во много раз дороже строительства водоподпорного сооружения. Для привода экономичного, дешёвого, портативного, быстроходного электрогенератора требуется дорогостоящая, поглощающая много энергии повышающая передача, вращающиеся части могут работать ненадёжно из-за попадания наносов и плавающих предметов [85].

Одним из технических решений бесплотинной микро ГЭС является ГЭС на понтонах (рис. 7). Гидроэлектростанция содержит понтоны (2), торцевые части которых соединены шарнирно, и домкраты с тягами, установленными на понтонах для изменения их взаимного расположения в потоке [86].

-\-

г— *

)

Рисунок 7- Бесплотинная микро ГЭС на понтонах: 1 - трос; 2 - понтон; 3 - водовыпуск; 4 - мультипликатор; 5 - генератор; 6 -

домкраты с тягами В проёме между торцами понтонов расположены гидротурбины, валы

которых соединены через редуктор с валами генераторов, размещённых на

подвижной палубе, находящейся над поверхностью потока и опирающейся

на понтоны. Последние имеют регулируемую плавучесть и прикреплены

удерживающими канатами к якорям.

К недостаткам данной конструкции можно отнести: низкий КПД использования, значительные габаритные размеры, что усложняет её установку в малые водотоки, где необходимы значительные скорости течения.

Конструкция бесплотинной ГЭС предложена Н.И. Леневым (рис. 8).

Рисунок 8 - Бесплотинная ГЭС Ленева:

а) общий вид: 1 - вал; 2 - цепь; 3 - направляющая; 4 - лопасть;5 - зубчатое

колесо; б) установка в водотоке

В плавучем корпусе из лёгкого материала установлены на вертикальных валах зубчатые колеса, в зацепление с которыми входят цепи (в общем случае вместо цепей могут использоваться гибкие элементы, охватывающие валы или барабаны) с закреплёнными на них под углом 20... 50° к направлению потока, прямоугольные лопасти. Лопасти закреплены на гибком элементе с помощью шарнира в их средней части таким образом, чтобы межлопастные промежутки одной ветви перекрывались лопастями встречной ветви [66, 88].

Число оборотов вала установки при средних скоростях водного потока в реках довольно низкое (45... 60 об/ мин). Поэтому для привода генератора необходимо использовать мультипликатор, что приводит к большим потерям энергии, низкому КПД и высокой стоимости установки.

Аналогом данного технического решения является стационарная микро ГЭС [84]. Приведённая конструкция (рис. 9) влияет на поток в большей степени, чем остальные, но имеет низкий КПД.

Рисунок 9 - Стационарная микро ГЭС: 1 - лопатки; 2 - рабочий орган; 3 - опорные сваи; 4 - натяжные сваи; 5 - натяжные звёздочки; 6 - редуктор; 7 - генератор; 8 - приводные звёздочки; 9 -корпус; 10 - основание; 11 - тяговые цепи

В настоящее время выпускаются деривационные микро ГЭС, предназначенные для эксплуатации в широком диапазоне напоров и расходов с высокими энергетическими характеристиками. В комплект поставки входят: энергоблок, водозаборное устройство и устройство автоматического регулирования [89].

В XX веке такие ГЭС получили развитие во многих странах мира: Австрии, Австралии, Японии, Индии и др. Они характеризовались большой часовой наработкой, значительными конструктивными запасами и высокой надёжностью, но требовали постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Одна из самых распространённых малых ГЭС деривационного типа, устанавливаемых на горных реках, представлена на рисунке 10. В состав станции входят: плотина, деривационный напорный водовод, турбинный трубопровод, шугосброс, здание ГЭС,. При строительстве ГЭС расчётный напор обеспечивают выбором длин деривационных водоводов [93]. Основными недостатками таких ГЭС являются высокие капитальные издержки для строительства основного здания и отстойника. ГЭС деривационного типа возводятся преимущественно на горных реках с большим уклоном дна [90].

Другим примером микро ГЭС является рукавная переносная (РПГЭС) мощностью 1,5...3,0 кВт, разработанная целевым образом для нестационарного использования (рис. 11).

Она состоит из водозаборника, напорного трубопровода и энергоблока и может применяться на участках перепада местности 6...7 м с расходом 50 л/с [112]. Применение РПГЭС ограничивается водотоками горного типа с достаточно большим уклоном. В отдельных случаях при наличии водоподпорной башни неэнергетического назначения РПГЭС может использовать напор на плотине [85]. Примером такой установки является подвесной агрегат (США), состоящий из капсулы с гидроагрегатом, рабочего колеса и защитного кожуха. Вся конструкция вертикальной штангой прикрепляется к рамной шарнирной конструкции, фиксируемой, например, на опоре моста. Эта микро ГЭС использует скоростной напор речного потока, исключает необходимость возведения водоподпорной плотины и практически не оказывает воздействия на природную среду. Реверсивный вариант данной ГЭС может быть использован в устьях рек с приливными течениями.

Рисунок 11 - Рукавная переносная гидроэлектростанция мощностью 1,5 КВт

типа РПГЭС -1,5:

1 - рама; 2 - ременная передача; 3 - генератор; 4 - водовыпуск; 5 - подводящий водовод

Компактные микро ГЭС выпускают многие зарубежные фирмы, такие как, австралийские «Эллин» и «Касслер», шведская «Скандия» и др. Установки полностью изготовлены, смонтированы и испытаны в заводских условиях. Стандартные гидроагрегаты состоят из гидротурбины, трансформатора, распределительных устройств, аппаратуры регулирования и управления.

Для использования в качестве низконапорных речных гидроэлектростанций предложено устройство, содержащее две турбины, горизонтально-соосно установленные в водоводе, и один генератор (рис. 12) [94].

Турбины выполнены ортогональными поперечно- струйными, их валы ориентированы поперёк водовода установки, который разделён одним бычком на турбинные водоводы, и соединён блоком кинематической связи, который размещён в герметичной полости, образованной в теле бычка. Установка может быть выполнена в виде обладающего собственной плавучестью блок-модуля гидроэнергетического сооружения.

Рисунок 12 - Низконапорная речная ГЭС: 1 - Подводящий водовод; 2 - поперечно-струйные турбины; 3 - тихоходный вал; 4 - мультипликатор; 5 - генератор; 6 - отводящий водовод

Рассмотренные варианты микро ГЭС являются малоконцентрированными источниками энергии, не вносящими в природную среду серьёзных изменений, поэтому практически они могут считаться экологически безопасными установками.

Большинство конструкции мобильных микро и малых ГЭС имеет низкую частоту вращения на выходном валу, что приводит к необходимости установки мультипликатора, который увеличивает стоимость конструкции и приводит к дополнительным потерям энергии.

Для водообеспечения и более эффективного использования энергии водного потока необходимо создавать подпор за счёт мобильного водопод-порного сооружения. В качестве водоподпорного сооружения для мобильных микро ГЭС целесообразно применять облегченные конструкции из композитных материалов.

1.5 Существующие конструкции мобильных подпорных гидроэнергетических сооружений

Для малых водотоков Д. В. Кашариным разработана конструкция мобильного гидроэнергетического сооружения на основе облегчённой плотины

из полимерных материалов и переносного гидроагрегата с поперечно-струйной турбиной [92]. Данная конструкция обеспечивает подпор от 1 до 4 м, перекрывает пролёт до 50 м и может обеспечить производимую мощность до 60 кВт. Используется с применением известных рыбозащитных конструкций [74], может устанавливаться в случае разрушения постоянного водопод-порного сооружения после прохождения паводков (рис. 13) [51].

Такое техническое решение позволит создать временное сооружение комплексного назначения с решением локального энергообеспечения, орошения, водоснабжения, рыборазведения, а также для локализации распространения лесных пожаров.

Рисунок 13 - Мобильное подпорно-регулирующее гидроэнергетическое

сооружение:

а - план; б - разрез: 1 - оболочка; 2 - понур; 3 - рисберма; 4 - русловые анкера; 5 - вантовая система; 6 - береговые анкера; 7 - гидроагрегат; 8 - водовыпускное устройство; 9 - анкерные опоры гидроагрегата; 10 - турбина Банки; 11 - связи водоподпорной оболочки; 12 - снование

В основании сооружения находится гибкий флютбет, состоящий из гибкого понура и гибкой рисбермы, закреплённых русловыми анкерами к дну водотока К гибкому понуру и гибкой рисберме прикреплено жёсткими связями водовыпускное устройство с установленным внутри гидроагрегатом. К водовыпускному устройству прикрепляется связями водоподпорная оболочка совместно с вантовой системой, укрепляемой к береговым анкерным опорам. Выработка электроэнергии осуществляется поперечно-струйной турбиной Банки.

Преимущество данной конструкции заключается в том, что она может быть возведена в кратчайшие сроки (от 2 до 24 часов) в зависимости от её параметров и технологии монтажа, может использоваться многократно, что является важными факторами при чрезвычайных ситуациях [51, 91]. Однако при использовании этой конструкции для создания постоянного водохозяйственного узла выяснилось, что эффективность использования водной энергии снижена из-за нерационального, с точки зрения гидродинамики, очертания водоподпорной оболочки. В связи с этим автором данной конструкции было предложено усовершенствовать её путём добавления узлов, рёбер жёсткости и связей, придающих форму оболочке, обуславливающую минимальные потери напора и оптимальные условия сжатия струи при подходе к гидроагрегату [50, 92].

Оптимальная форма оболочки, полученная в ходе экспериментальных исследований, представлена на рисунке 14 [51, 92].

Рисунок 14 - Мобильное гидроэнергетическое сооружение комплексного назначения с оптимизированной конфигурацией водоподпорной оболочки

В качестве гидроагрегата используется турбина Банки, которая наиболее проста в изготовлении и эксплуатации. Выбор этой турбины обусловлен

также тем, что она может работать при сравнительно небольших напорах и расходах [144].

Данные конструкции имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся: отсутствие системы для очистки от наносов, неосуществимость рыбопропуска и водосброса. Для оптимизации параметров потока при подходе к гидроагрегату используется конструкция, имеющая большое количество узлов и связей, которые значительно усложняют её установку и использование, кроме того, в данной конструкции оптимизировано только вертикальное сжатие потока, что не позволяет наиболее полно утилизировать его энергию.

Выводы по главе

1. Для водо-и энергообеспечения сезонно-действующих децентрализованных объектов небольшой энергоёмкости рационально использовать местные водные ресурсы.

2. Анализ водоподпорных сооружений комплексного назначения для малых водотоков показал, что строительство традиционных сооружений может оказать существенное негативное воздействие на водоток и прилегающие территории, в то же время использование конструкций сезонного действия позволит снизить его.

3. На основании анализа известных мобильных водоподпорных сооружений в качестве водоподпорного элемента автором выбрана мембранная плотина из композитных материалов, возводимая в кратчайшие сроки имеющая высокую степень сборности и разборности, что позволяет использовать её как конструкцию сезонного действия.

4. Существующие конструкции мобильных микро ГЭС такие как: рукавная ГЭС, бесплотинная микро ГЭС на понтонах, гирляндная ГЭС Блинова, бесплотинная ГЭС Ленева не используют в полной мере энергию потока, а так же имеют ряд недостатков: низкий КПД трудность доставки, узкие диапазоны применения.

5. Для широкого внедрения конструкций МПСКН с применением водо-подпорной оболочки из композитных материалов необходимо решить ряд задач, в частности: разработать техническое решение МПСКН сезонного действия, обеспечивающее наилучшие условия работы с точки зрения гидравлики определить диапазоны его применения, создать методику расчёта с использованием современных методов, разработать руководство по его проектированию, строительству и эксплуатации.

2 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ МОБИЛЬНЫХ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ КОМПЛЕКСНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Для разработки технических решений МПСКН удовлетворяющих предъявляемым требованиям необходимо рассмотреть существующее оборудование, устанавливаемое на сооружениях комплексного назначения.

2.1 Выбор оборудования для МПСКН

На основании проведённого анализа научно-технических источников автором предложена следующая классификация микро и малых ГЭС:

а) по принципу работы.

- использующие потенциальную энергию потока [82]. Например, микро ГЭС с традиционной схемой (русловые, приплотинные, деривационные), а также разрабатываемые в последние годы рукавные ГЭС (разновидность деривационных). Они оборудуются радиально-осевыми, пропеллерными, ковшовыми турбинами. Имеется много нетрадиционных предложений, например, гирляндные ГЭС, поперечноструйные;

- использующие кинетическую энергию потока [82]. Например, микро ГЭС, которые устанавливаются непосредственно в водотоке без создания во-доподпорных сооружений, а также разработанные и применяющиеся в России гирляндные ГЭС конструкции Б.С. Блинова и др., триплексная вертикальная Ю.М. Новикова, штанговая плоскопараллельная и плоскоподъёмная М.И. Логинова, Ю.М. Новикова, роторного типа и капсульные гидроагрегаты, применяемые за рубежом [31, 83];

б) по напору воды.

- низконапорные (оснащённые осевыми горизонтальными и вертикальными прямоточными установками, капсульными турбинами);

- средненапорные (снабжённые радиально-осевыми с горизонтальным или вертикальным валом, установки с неподвижным направляющим валом);

- высоконапорные (оборудованные ковшовыми турбинами);

в) по конструктивному исполнению турбины.

- с высоконапорными турбинами. Колёса Турго и Пелтона [81]. Применяются при напорах на турбине более 20 метров, при этом необходим относительно небольшой расход, напор на турбине создаётся посредством трубопровода;

- с реактивными турбинами среднего напора. Чтобы произвести одинаковое количество энергии при более низком напоре, требуется больший объём подаваемой воды [80]. Например, турбина Френсиса - турбина среднего напора, предназначенная для применения при незначительных напорах и расходах;

- с низконапорными турбинами. Этим системам требуется намного больший объём воды, чтобы производить полезное количество энергии, поэтому они размещаются только внутри потока или ручья, или на их поверхности.

В области малой и нетрадиционной энергетики разрабатываются гидроагрегаты:

с ортогональными турбинами для напоров 1 - 5 м; с пропеллерными турбинами для напоров 5 - 20 м; с турбинами типа "Банки" для напоров 0,5 - 200 м.

Диапазон единичных мощностей разрабатываемых гидроагрегатов находится в пределах от 1 до 1500 кВт при изменении максимального расхода

<3

от 0,1 до 150 м /с. Установки предназначены для выработки электроэнергии непосредственно в сеть и могут быть укомплектованы электротехническим оборудованием для работы на автономную нагрузку. Классификация энергетического оборудования для малой гидроэнергетики представлена на рисунке 15.

Энергетическое оборудование для малой гидроэнергетики можно классифицировать:

а) по мощности:

- агрегаты для микро ГЭС мощностью до 100 кВт, включительно;

- агрегаты для мини ГЭС мощностью до 1000 кВт, включительно;

б) по условиям эксплуатации:

- работа параллельно с промышленной сетью;

- работа на изолированного потребителя;

в) по характеру исполнения подразделяются на:

- стационарные приплотинные, с совмещением плотины и здания

ГЭС;

- стационарные бесплотинные с трубопроводом напорной деривации;

- мобильные в контейнерном исполнении, с использованием в качестве напорной деривации пластиковых труб или гибких армированных рукавов [79];

- переносные мощностью до 10 кВт, при использовании их как путём сооружения небольшой плотины, так и с напорной деривацией;

- погружные бесплотинные мощностью до 5 кВт (при скорости тече-

Похожие диссертационные работы по специальности «Гидротехническое строительство», 05.23.07 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Гидротехническое строительство», Годин, Павел Александрович

Основные выводы и результаты работы

1. В результате проведённого анализа существующих конструкций малых и микроГЭС, низконапорных сооружений для малых водотоков, а также их теоретических и экспериментальных исследований определены требования к разрабатываемой конструкции: установка в водотоки с глубиной, не превышающей 1,5 метра в меженный период и средним многолетним расходом менее 5 м3/с; мобильность; малое воздействие на экосистему; обеспечение свободного пропуска паводков и половодий; аккумулирование стока в меженный период для надёжного водо- и энергоснабжения потребителей малой энергоёмкости.

2. В соответствии с установленными требованиями разработано новое научно обоснованное техническое решение конструкции МПСКН с гибким конфузором сезонного действия в составе мембранно-вантовой плотины с гидроагрегатом в виде поперечно-струйной турбины Банки для малых водотоков с глубиной до 1,5м и расходом до 2,24 м3/с (согласно законам подобия), защищенное патентом на изобретение (пат. ГШ 2378451).

3. Выполнено математическое моделирование элементов конструкции МПСКН, в результате которого определены: условия подхода потока в верхнем бьефе; параметры водоподпорной оболочки; параметры гибкого конфу-зора, область его деформации, что позволило обосновать предварительные параметры жёсткой вставки, равной 1/3 его длины, и условия работы гидроагрегата.

4. На основании проведённых экспериментальных и натурных исследований и сравнения их с данными, полученными в ходе численного моделирования, уточнены параметры элементов конструкции, определены расчётные зависимости, разработана методика расчёта параметров предложенной конструкции МПСКН для напоров до 3,5 м и расхода до 2,24 м3/с, разработана схема многосекционной МПСКН для больших расходов и пролётов более 10 метров.

5. В результате выполненных комплексных исследований, а также анализа условий размещения и установки сооружения разработано руководство по проектированию, строительству и эксплуатации МПСКН утверждённое в «Южном специализированном научном Центре по проектированию объектов мелиорации и водного хозяйства».

6. Внедрение и ведомственные испытания МПСКН мощностью 2 кВт выполнено на Ольгинском полигоне Аксайского района Ростовской области. Сравнение ведомственных и экспериментальных данных показало достаточную сходимость с результатами численного моделирования в пределах 7. 10%, экономический эффект составил 60 тыс. руб. на одно сооружение в сравнении с конструкцией ГЭС фирмы «ИНСЕТ».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Годин, Павел Александрович, 2013 год

Список использованных источников

1 Авдулин, А. Н. Металлические парусные затворы гидросооружений / А. Н. Авдулин // Тр. гидравл. лаборатории ВОДГЕО. - JI. , 1941. - № 7,-С. 91-93..

2 Алексеев, С. А. Основы общей теории мягких оболочек / С. А. Алексеев // Расчёт пространственных конструкций : сб. науч. тр. - М.: Стройиздат, 1966. - Вып. 11. - 327с.

3 Алтунин, В. С. Приборы и устройства в гидрометрии/ Алтунин В. С., Белавцева Т.М. . М: Агропромиздат, 1989 . -158 с.

4 Андреев, А. В. В мире оболочек / А. В. Андреев - М.: Знание, 1986.-328 с.

5 Артеев, Б. И. Использование мягких конструкций при создании прудов и водохранилищ / Б. И. Артеев, В. JI. Бондаренко, И. А. Петров // Гидротехника и мелиорация. - 1973. - №3. - С. 39-44.

6 Безруких, П. П. Состояние и пути развития малой и нетрадиционной энергетики / П. П. Безруких // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1997. - № 4,- С. 17-19.

7 Бляшко, Я. И. О некоторых аспектах развития малой гидроэнергетики// Журнал малая энергетика. - 2008. - №3. - С. 23 - 28.

8 Бондаренко, В. JI. Мягкая мембранная плотина на р. Иника Татарской АССР / В.Л. Бондаренко; Проспект ВДНХ СССР. - Ростов н/Д: изд-во «Молот».-1973.- С. 171-175.

9 Бондаренко, В. Л. Проектирование и исследование мягких мембранных конструкций гидротехнических сооружений, используемых на малых реках в качестве плотин: отчёт о НИР/ Новочерк. инж. мелиор. ин-т; В.Л. Бондаренко, Б. И. Сергеев [и др.]. - Новочеркасск, 1972. - 375с.

10 Бочкарев, Я. В. Автоматы расхода для каналов с отводами / Я. В. Бочкарев; Госмидводхоз, СССР, Гипроводхоз, сектор технической информации.-М., 1964.-256 с.

11 Бютнер, О. Сооружение - несущая конструкция - несущая структура: 4.1 Анализ живой природы и газообразующей среды / О. Бютнер, Э. Хампе: Пер. с нем. -М.: Стройиздат, 1983. - 340с.

12 Вашкевич, К. П. Опыт и перспективы развития ветроэнергии в России / К. П. Вашкевич, Л. А. Маслов, В.Г. Николаев // Малая энергетика, 2005,-№1-2.-С. 55-57.

13 Вдовин, Ю. И. Фильтрующие рыбозащитные сооружения и устройства коммунальных и промышленных водозаборов / Ю. И. Вдовин, А. В. Анисимов; Пензенский гос. ун-т. - Пенза, 2006. - 187 с.

14 Велячко, И. М. Полив с помощью гибких трубопроводов / И. М. Велячко. -М.: Колос, 1984. -267с.

15 Волков, И. М. Гидротехнические сооружения / И.М. Волков, П. Ф. Кононенко, И. К. Федичкин. -М.: Колос, 1968,- С. 271-284.

16 Волосухин, В. А. Основы расчёта тканевых оболочек гидротехнических сооружений / В. А. Волосухин, Ю.А. Свистунов : учеб. пособие в области природообустройства для межвузовского использования. - Краснодар, 1994.-С. 72-81.

17 Волосухин, В. А. Рекомендации по статическому расчёту мягких мембранных плотин / В. А. Волосухин, Б. И. Сергеев, В. Л. Бондаренко, В. М. Компанией; Юж. науч. исслед. ин-т гидротехн. и мелиор. - Новочеркасск, 1977.-34с.

18 Волосухин, В. А. Тканевые и сетчатые конструкции в водном хозяйстве / В. А. Волосухин, Бондаренко А. В.: учеб. пособие / Новочерк. инж. мелиор. ин-т. - Новочеркасск, 1994,- С. 25-78.

19 Воробьёв, А. Г. О расчёте мягкой наливной плотины / А. Г. Воробьев // Вопросы гидротехники / ВНИИГ,- Наука: сибир. отд-ние . Новосибирск, 1968,- Вып.28.- С. 113-115.

20 Воробьёв, А. Г. Приближенный способ расчета прочности оболочек эластичных емкостей для случаев нахождения их на тихой воде и на суше / А. Г. Воробьёв // Сб. статей / НТО судостроит. пром-ти. - Л., 1967,- 238 с.

21 Воробьёв, А. Г. Применение эллипсовой теории к расчету эластичных цилиндрических емкостей / А. Г. Воробьёв // Материалы VIII краевого конкурса судостроит. пром-сти,- Владивосток, 1962,- С. 117-120.

22 Годин, П. А. Алгоритм для выбора схемы ГЭС и определения параметров сооружения / П. А. Годин, М. А. Годин // Мелиорация и водное хозяйство: материалы науч.-практ. конф. студ. и молодых учёных. -Новочеркасск. - 2008. - 189с.

23 Годин, П. А. Исследование условий работы мобильных гидроэлектростанций и создание алгоритма расчёта их оптимальных параметров / П. А., Годин Д. В. Кашарин // Волг. ГАУ. - Волгоград, 2009. - 325с.

24 Годин, П. А. Исследования мобильных регулирующих гидроэнергетических сооружений / П. А. Годин // Проблемы мелиорации и водного хозяйства: материалы науч.-практ. конф. - Новочеркасск: «Оникс+», 2007. -187 с.

25 Годин, П. А. Технические решения мобильных регулирующих гидроэнергетических сооружений / П. А. Годин // Энергосберегающие технологии в АПК: сб. ст. всерос. науч.-практ. конф. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. -С. 46-48.

26 Годин, П. А. Экспериментальные исследования мобильных регулирующих гидроэнергетических сооружений оснащённых конфузором из композитных материалов / П. А. Годин // Проблемы мелиорации и водного хозяйства. - Новочеркасск, 2007. - 154 с.

27 ГОСТ 20-85. Ленты конвейерные резинотканевые. - Взамен ГОСТ 20-76; введ. 1.01.1987.-М., 1987.-5 с.

28 Григорьев, А. С. Устойчивость безмоментных оболочек вращения в условиях растяжения / А. С. Григорьев // Труды IV Всесоюзной конф. по теории оболочек и пластин. -М.: Наука, 1966.- С. 76-79.

29 Губенко, А. Б. Пневматические строительные конструкции / А. Б. Губенко, Г. Н. Зубарев, М.И. Петровин [и др.] -М.: Госстройиздат, 1963. -127 с.

30 Губенко, А. Б. Строительные конструкции с применением пластмасс за рубежом и перспективы из развития в СССР / А. Б. Губенко. - М., 1961.-168 с.

31 ГЭС на Гольфстриме // Техника молодежи. - М., 1998.- № 11/12.-С. 23-24.

32 Друзь, Б. И. Построение графиков параметров мягких цилиндрических оболочек / Б. И. Друзь // Строительная механика и расчёт сооружений, 1966.-№4.-328 с.

33 Друзь, Б. И. Применение подобия при расчётах цилиндрических безмоментных оболочек / Б. И. Друзь // Сб. материалов VIII краевого конкурса НТО судостроит. пром-ти,- Владивосток, 1962,- С.71-75.

34 Друзь, Б. И. Проектирование свободнолежащих эластичных емкостей / Б.И. Друзь // Судостроение, - 1961.- №7,- С. 21-23.

35 Друзь, Б. И. Расчёт осесимметричных равнонапряжённых мягких ёмкостей свободнолежащего типа / Б. И. Друзь, В. Э. Магула // Владивосток. -1967,-Вып. 5,-С. 97-105.

36 Елистратов, В. В. Использование возобновляемой энергии: учеб. пособие / В. В. Елистратов,- С.Пб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2009.- С. 34-37.

37 Затворницкий, О. Г Конструкции из мягких оболочек в гидротехническом строительстве / О. Г. Затворницкий,- М.: Энергия, 1975.-143с.

38 Затворницкий, О. Г. К вопросу о расчёте мягких оболочек гидротехнических затворов / О. Г. Затворницкий // Исследования сооружений и оборудования гидроузлов : сб. науч. тр. / МИСИ им. Куйбышева ф-т гидро-тех. стр-ва,- М. : - 1969.-№67,- С. 235-240.

39 Затворницкий, О. Г. К расчёту мягких наливных оболочек / О.Г. Затворницкий // Строительная механика и расчёт сооружений. - 1970. - №1. -С. 27-31.

40 Заявка 2007132596 РФ, МПК Е02В7/02, Е02В9/00 Мобильное гидроэнергетическое сооружение многоразового использования/ П. А. Годин, Д. В. Кашарин; заявл 8.05.2008.

41 Илиев, В. Д. Математическое моделирование на механическое поведение на гидротехнические мембранные конструкции: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - София 1988.- 36 с.

42 Исследования водонаполняемых конструкций из синтетических материалов, используемых в качестве сбросных сооружений/ В. А. Бондаренко, Б. И. Сергеев [и др.]// Научные исследования по гидротехнике в 1971 г./ ВНИИГ,- Л.: Энергия, 1973.Т.2,- с. 317.

43 Исследования гидровантовых плотин. Разработать рабочую документацию, изготовить опытно-производственные образцы облегченных типов гидротехнических сооружений и провести испытания в условиях строительства и эксплуатации: отчёт о НИР (промежуточный за 1975-1977 гг. по этапу С-13)/ Юж. науч. исслед. ин-т гидротехн. и мелиор.,-рук. В.И. Ка-шарин [и др.], Новочеркасск, 1977. - Т. 1.-148с.

44 Историк, Б. Л. Малая нетрадиционная морская, речная и геотермальная энергетика / Б. Л. Историк, И. Н. Усачев, Ю. Б.Шполянский // Малая энергетика - 2004.-№1,-С. 10-11.

45 Качурин, В. К. Проектирование висячих и вантовых мостов / В. К. Качурин, А. В. Брагин, Б. Г. Ерунов. - М.: Транспорт, 1971. - 280с.

46 Качурин, В. К. Теория висячих систем. Статический расчёт / В. К. Качурин. - Л-М.: Госстройиздат, 1962. - 224 с.

47 Кашарин, В. И. Гидравлические исследования водосливов из мягких оболочек / В. И. Кашарин // Краевые задачи теории фильтрации: тез. докл./ Всесоюз. совещания - семинара.- Ровно, 1979.- С. 221-222.

48 Кашарин, В. И. Разработка и исследование гидровантовых плотин : автореф. дис.... канд. техн. наук : 05.23.07 / Кашарин В.И. -Новочеркасск, 1982. -26с.

49 Кашарин, В. И. Экспериментальные исследования гидровантовых плотин / В. И. Кашарин // Сб. науч. трудов Юж. науч. исслед. ин-та гидротехники и мелиор.- Новочеркасск, 1977,- Вып. 24,- С. 38-46.

50 Кашарин, Д. В. Микро и малые гидроэлектростанции для водного хозяйства и чрезвычайных ситуаций / Д. В. Кашарин // Ресурсосберегающие, экологически безопасные технологии мелиорации, рекультивации и охраны земель: материалы Междунар. науч.-практ. конф./ Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2004,- 247с.

51 Кашарин, Д. В. Применение подпорно-регулирующих гидроэнергетических сооружений в водохозяйственном строительстве и чрезвычайных ситуаций / Д. В. Кашарин, Г. М. Герман, Е. Д. Хецуриани // Изв. высших учебных заведений Сев. Кавк. регион. - 78с.

52 Кашарина, Т. П. Грунтоармированные конструкции в гидротехническом строительстве / Т. П. Кашарина // Применение облегчённых конструкций гидротехнических сооружений в гидротехническом строительстве / Юж. науч. исслед. ин-т гидротехн. и мелиор. - Новочеркасск, 1980.- С. 75-83.

53 Кашарина, Т. П. Мягкие сооружения на малых реках и каналах / Т. П. Кашарина // Мелиор. и вод. хоз-во М., - 1997. - С 25-37.

54 Кашарина, Т. П. Основные направления дальнейших исследований и перспективы применения облегчённых подпорных сооружений / Т. П. Кашарина / Изв. вуз. Сев.-кавк. регион. - №2 .-1997.- С. 78-88.

55 Кашарина, Т. П. Разработка облегченных русловых сооружений для малых рек : автореф. дис.... канд. техн. наук : 05.23.07/ Кашарина Татьяна Петровна. -Новочеркасск, 1994. -24 с.

56 Кашарина, Т. П. Совершенствование конструкций, методов научного обоснования, проектирования и технологии возведения облегчённых гидротехнических сооружений : автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Кашарина Татьяна Петровна. - М., - 2000. - С. 5-9.

57 Кашарина, Т. П. Усовершенствованные конструкции гидротехнических сооружений для малых рек / Т. П. Кашарина // Науч.-техн. достижения в мелиорации и водном хозяйстве. - Вып. 6, Минсельхоз РФ Главводхоз, ЦНТИ «Мелиоводинформ». - М., 1996.-С. 1-5.

58 Киселёв, В. А. К вопросу определения очертания подвесных цилиндрических бункеров и гидротехнических каналов / В. А. Киселёв// Инженерный сборник АНСССР. Ин-т механики. - М. - Л., 1941. - Т. 1, Вып. 1,- С. 115-117.

59 Киселёв, В. А. Рациональные формы арок и подвесных систем / В. А. Киселёв. -М.: Госстройиздат, 1956. - 107с.

60 Коровникова, Т. Н. Анализ работы систем удержания гибких гидробиотехнических сооружений / Т. Н. Коровникова // Технические средства марикультуры: сб. науч. трудов / Всесоюз. науч. исслед. ин-та морского рыбного хозяйства и океанографии. -М., 1986.- С. 234-251.

61 Коровникова Т. Н. К построению расчетной модели оснований свайных анкеров гидробиотехнических сооружений// Прочность и устойчивость инженерных конструкций: межвуз. сб. науч. трудов/ Алт. политехи, инта Барнаул, 1987,- Вып. 7.-с. 319-324.

62 Кузнецов, Е. С. Равновесие полотнища под действием давления жидкости / Е. С. Кузнецов // Труды Моск. Гидромелиор. ин-та. - М.: 1939. -Вып. 1.-С. 120-121.

63 Лане, Е. В. Засасывание воздуха быстро текущей водой, период 2522 / Е. В. Лане. - 1939.-189 с.

64 Ларин, В. Малая гидроэнергетика России / В. Ларин // Энергия, экономика, техника, экология,- 2006.- № 6.- С. 19-21.

65 Лемешев, А. И. К вопросу о вибрации мягких гидротехнических сооружений / А. И. Лемешев // Мягкие конструкции гидротехнических сооружений / Труды Юж. науч. исслед. ин-т гидротехн. и мелиор. - Новочеркасск: ЮжНИИГиМ, 1977.- Вып.28.- С. 126-133.

66 Ленёв, Н. И. Бесплотинная ГЭС Ленёва / Н.И. Зенёв // Изобретатель и рационализатор.- 2005.- №5.-257с.

67 Магула, В. Э. Приближенная схема расчёта цилиндрических и осесимметрических мягких ёмкостей / В.Э. Магула // Труды Дальневосточ. техн. ин-т рыбной пром-ти и х-ва.- Владивосток, 1963,- Вып. 3,- С. 157-161.

68 Магула, В. Э. Расчёт свободнолежащих цилиндрических мягких ёмкостей с весомой оболочкой / В. Э. Магула // Судовые силовые установки. -1966,-Вып. 4.-С. 51-58.

69 Магула, В. Э. Сравнение основных видов свободнолежащих мягких емкостей / В. Э. Магула // Строительная механика и расчёт сооружений. 1964,-№6,-С. 1-6.

70 Магула, В. Э. Судовые мягкие емкости / В. Э. Магула, Б. И. Друзь, В.Д. Кулагин [и др.]- Л., 1966,- С. 31-37.

71 Магула, В. Э. Судовые эластичные конструкции / В.Э. Магула. -Л.: Судостроение, 1978. -263 с.

72 Магула, В. Э. Учёт собственного веса оболочки при расчёте цилиндрических мягких ёмкостей / В. Э. Магула // Судоремонт и судостроение: науч.-техн. сб. -М.: Транспорт, 1964,- С. 88-90.

73 Малик, Л. К. Проблемы и перспективы создания малых ГЭС на малых реках / Л. К. Малик // Малая энергетика. - 2004.-№1,- С. 21-23.

74 Михеев, П. А. Защита молодых рыб при водозаборе: учеб. пособие для студ. вузов / П. А. Михеев,- Новочеркасск: НГМА, 2004. - 112 с.

75 Можевитинов, АЛ. О статическом расчёте нейлонового затвора водосливной плотины / А. Л. Можевитинов // Информ. сб. Всесоюз. гос. инта. Гидроэнергопроект,- 1961.- №21.- С. 110-112.

76 Можевитинов, А. Л. Форма сечения и натяжения обвязок морских плотов / А. Л. Можевитинов // Лесной журнал.-1961.-№1.- С. 61-63.

77 Мурашко, А. И. Гидравлические методы защиты малых рек / А.И. Мурашко, Э. П. Коваленко, Н. А. Правошинский // Гидротехническое строительство. 1990, № 10.

78 Назаров, А. П. Исследование мягких наполняемых водосливов из синтетических материалов : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Назаров А. П. -Новочеркасск, 1974,- 29 с.

79 Никулин, О. А. Свободнопоточная гидроэлектростанция / О. А. Никулин, Ю. М. Новиков, А. В. Пивник // Проблемы и перспективы развития нетрадиционной энергетики в Алтайском регионе. -Чемал, 2001. - 298 с.

80 Новиков, Ю. М. Возможности бесплотинных ГЭС / Ю. М. Новиков // «Энергетика и экология» : сб. науч. тр., СОАН СССР, ин-т теплофизики. - Новосибирск. - С. 111-113.

81 Новиков, Ю. М. Отчёт №126338 ОАБ «Горно-Алтайск» / Ю. М. Новиков. -М., 1958-1963.

82 Орго, В. М. Гидротурбины : (Рабочий процесс, конструкции, подобие и выбор) / В. М. Орго.-Л: Изд-во Ленингр. ун-та, 1975 .- 319с.

83 Отчёт лаборатории «Гидродинамики свободных потоков» : Исследование поперечных роторов. - Новосибирск, 1989.

84 Пат. 2062351 РФ, МПК Г03В9/00. Гидроэнергетическая установка/ Бехтольд Э. Р., Абрамов В. А.-№5057726/06; заял. 05.08.1992;опубл.

20.06.1996.

85 Пат. 2072443 РФ, МПК6 БОЗВ13/00, Б03В13/12. Гидроэнергетическая установка/ Матвеев С. Б. - №9200193406; заявл. 23.10.192; опубл.

27.01.1997.

86 Пат. 2081966 РФ, МПК6 Е02В9/00. Гидроэнергетическая установка/ Шевела А. М., Шевела Г. А., Обретенова Л. А.-№94023579/13; за-явл.22.06.1994, опубл. 20.06.1997.

87 Пат. 2131994 РФ, МПК Б03В17/06, Р03В7/00. Гидротурбина для русловой ГЭС / Гудиков Н. Н; заявитель и патентообладатель Пятигор. гос. фармацевт, акад.-№97112364/06; заявл. 08.07.1997;опубл. 20.06.1999.

88 Пат. 2166664 РФ, МПК Двигатель для утилизации энергии текущей/ Ленёв Н. И.-№2000115369/06; заявл. 19.06.2000; опубл. 10.05.2001.

89 Пат. 2185478 РФ,МПК Е02В9/00, Е02В1/00. Здание гидроэлектростанции и способ сооружения электростанции / Гамзатов Г. М., Мамаев М. Г.; заявитель и патентообладатель ООО «Энергострой ЛТД»,-№2000108982/13,заявл. 10.04.2000; опубл. 20.07.2000.

90 Пат. 2213881РФ , МПК7 Р03В13/00. Гидроэнергетическая установка «Лена - Река» / Хобардин В. Н., Пономарёв А. Ю., Пальчиков В. И.; заявитель и патентообладатель Иркут. гос. сельхоз. акад.-№2001117928/06; заявл. 28.06.2001; опубл. 10.10.2003.

91 Пат. 22550950 РФ,МПК Е02В7/02, Е02В9/00. Способ возведения подпорно-регулирующего гидроэнергетического сооружения / Кашарин Д. В.; заявитель и патентообладатель Новочерк. гос. мелиор. акад.-№200310876403; заявл. 28.03.2003; опубл. 27.04.5005.

92 Пат. 2278923 РФ, МПК Е02В9/00, Е02В7/02. Способ возведения гидроэнергетического сооружения / Кашарин Д. В.- № 2003136185/03; заявл 17.12.2003; опубл. 27.06.2006.

93 Пат. 92011740 РФ, МПК6 Е02В9/00. Русловая гидроэлектростанция / Калашников И. Г., Папулов В. И., Папулов А. В., Карташев Е. П., Калашников О. Г.- Заяв. 14.12.1992; Опубл. 27.02.1995.

94 Пат. №2216644 МПК7 Б03В7/00, ГОЗВ13/00. Гидротурбинная установка/ Бритвин С. О., Усачёв И. Н., Галустов К. 3., Историк Б. Л., Шполян-ский Ю. Б., Семёнов И. В., Кондратов Ю. В., Траченко А. П.; заявитель и патентообладатель РАО «ЕЭС России», АО ВНИИЭ-№2001135276/06; за-явл.27.12.2001; опубл. 20.11.2003.

95 Петраков, Б. И. О расчёте гибких цилиндрических емкостей / Б. И. Петраков // Строительная механика и расчёт сооружений,- 1963.-№1.-С. 20-22.

96 Петров, И. А. Перспективы применения мягких плотин в гидромелиоративном строительстве / И. А. Петров // Материалы I науч.-техн. конф. молодых спец.- Ростов-н/Д., 1971.- С. 88-90.

97 Петров, И. А. Графоаналитический метод расчета мягких наполняемых конструкций / И. А. Петров, Б. И. Сергеев // Труды Новочерк. инж. мелиор. ин-т. - Майкоп, 1973.-Т 13, Вып.1: Гидротехн. сооруж. мелиор. систем,- С. 157-175.

98 Пневматические конструкции воздухоопорного типа // Под ред. В. В. Ермолова. - М. : Стройиздат. - 1973. - с.95-98.

99 Полова, М. Мембранные конструкции из синтетических материалов для гидротехнического строительства/ М. Полова, В. Илиев. - Пер. с болт. - София: Химиздат, 1988.-59 с.

100 Проблемы малой гидроэнергетики // Изобретатель и рационализатор,-2003.-№11,-С.30-31.

101 Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации мобильных подпорных сооружений комплексного назначения (МПСКН) с применением композитных материалов / Д. В. Кашарин, Т.П. Кашарина, П. А. Годин, М. А. Годин, A.M. Кореновский. - Новочеркасск, 2008. - 50 с.

102 Сайт организации «Друзья Балтики»: междурегион, молодеж. эколог, организация. - URL: http://baltfriends.ru.

103 Самуль, В. И. Основы теории упругости и пластичности : учеб. пособие для инж.-строит. специальностей вузов / В. И. Самуль. - М.: Высш. Школа, 1970.

104 Саплин, JI. А. Использование возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственном производстве : учеб. пособие / JI. А. Саплин -Челябинск, 1998. -178 с.

105 Саплин, JI. А. Использование возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственном производстве : учеб. пособие для студ.с.-х. вузов/ Л.А. Саплин; Челяб. гос. агроинж. ун-т,- Челябинск, - 1994. - 287с.

106 Сервер журнала Изобретатель и рационализатор.- URL: http://www.i-r.ecology.ru.

107 Сервер журнала Изобретатель и рационализатор,- URL: http://www.i-r.ru.

108 Сервер межотраслевого научно-технического объединения "ИН-СЕТ",- URL: mailto:webmaster@solarhome.ru.

109 Сервер ОАО тех. снаб./ Характеристики композитных материалов.- URL: http:// www.texsnab.ru.

110 Сервер общественных экологических организаций Южной Сибири,- URL: http://ecoclub.nsu.ru/altenergy.

111 Сервер общественных экологических организаций Южной Сибири,- URL: http://ecoclub.nsu.ru.

112 Сервер общественных экологических организаций Южной Сибири.- URL: http://ecoclub.nsu.ru/altenergy.

113 Сергеев, Б. И. Мягкая наливная плотина / Б. И. Сергеев // Речной транспорт,- 1967,-№3,- С. 41-43.

114 Сергеев, Б. И. Мягкие конструкции - новый вид гидротехнических сооружений / Б. И. Сергеев, П. М. Степанов, Б. Б. Шумаков. - М.: Колос, 1971,-С. 75-78.

115 Сергеев, Б. И. Мягкие конструкции в гидротехническом строительстве/ Б. И. Сергеев, А. П. Назаров // Гидравлика и гидротехника. -Киев: Техника, 1973.-№16.-С. 128-130.

116 Сергеев, Б. И. Новые материалы, применяемые в гидротехническом строительстве / Б. И. Сергеев, И. А. Петров // Труды Новочерк. инж. ме-лиор. ин-т,- Новочеркасск, 1972.-Т. 12, Вып.5,- С. 116-123.

117 Сергеев, Б. И. Общие сведения о мягких конструкциях / Б. И. Сергеев // Проектирование и расчёт мягких конструкций гидротехнических сооружений / Труды Юж. науч. исслед. ин-т гидротехн. и мелиор,-Новочеркасск: ЮжНИИГиМ, 1976.-Вып.24,- С.3-15.

118 Сергеев, Б. И. Опыт строительства и эксплуатации мягких плотин / Б. И. Сергеев // Речной транспорт.-1968,- С.24-29.

119 Сергеев, Б. И. Пропускная способность мягких плотин / Б. И. Сергеев // Вопросы гидротехники / ВНИИГ .- Новосибирск, 1968,- С. 103108.

120 Сергеев, Б. И. Расчёт мягких водоналивных плотин / Б. И. Сергеев // Изв. вузов. Стр-во и архитектура.-1968.-№7.-С.82-89.

121 Сергеев, Б. И. Расчёт мягких конструкций гидротехнических сооружений : учеб. пособие / Б. И. Сергеев ; Новочер. инж. мелиор. ин-та.- Новочеркасск, 1973.- 176 с.

122 Сергеев, Б. И. Расчёт мягких плотин / Б. И. Сергеев // Труды Но-вочерк. инж. мелиор. ин-та.- Новочеркасск, 1972.-Т. 12, Вып.6.- С. 124-126.

123 Слисский, С. М. Гидравлика зданий гидроэлектростанций / С. М. Слисский. -М: Энергия, 1970. - 424 с.

124 Стоценко, А. А. Гидробиотехнические сооружения / А. А. Сто-ценко.- Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 1984. - 136 с.

125 Страхов, К. И. Переносная брезентовая плотина / К. И. Страхов // Лесная пром-ть.-1963.-№2.-С. 103-104.

126 Стрельчевский, В. И. О форме миделевого сечения газового баллона воздушных кораблей / В. И. Стрельчевский // Сб. Ленинград, ин-та инж. путей сообщения. - Л., 1927,- С. 57-62.

127 Теоретические, экспериментальные исследования наполняемого затвора из синтетических материалов на р. Лугань в Ворошиловграде : отчёт о НИР/ Новочерк. инж. мелиор. ин-т ; В. Л. Бондаренко, Б. И. Сергеев [и др.]. -Новочеркасск, 1972. - 384 с.

128 Тростель, Р. Пневматические строительные конструкции / Р. Тро-стель, Г. Отто : пер. с нем. -М.: Стройиздат, 1967. - 280 с.

129 Хуберян, К. М. к определению веревочной кривой, служащий рациональным очертанием цилиндрической оболочки / К. М. Хуберян // Сообщение ТНИВГЗИ. - Тбилиси, 1946. - Вып. 1,- С. 95-98.

130 Хуберян, К. М. к теории гибких оболочек нагруженных дав летаем жидких или сыпучих тел / K.M. Хуберян // Сообщения АН Груз. СССР. -Тбилиси, 1945. - Т.- С. 223-225.

131 Хуберян, К. М. Рациональные формы трубопроводов, резервуаров и напорных перекрытий / К. М. Хуберян. - М.: Госстройиздат, 1956. -206 с.

132 Цивина, И. М. Взаимодействие переливающегося потока и низконапорной плотины эллиптического профиля, выполненной из полимерных материалов (плоскаязадача): Автореф. дис....канд. техн. наук. - Киев, 1983.-23с.

133 Шарп, Д. Гидравлическое моделирование/ Д. Шарп// МИР, 1984. -280 с.

134 Шурхал, В. В. Ветроэнергетическая установка с вертикальным профилем выбора энергии ветров из атмосферы / В. В. Шурхал // Энергия, экономика, техника, экология; 2007.- № 9,- С. 8-10.

135 Anwar Н.О. Inflatable dams. -Journal of the Hydraulics Division. Proc. Of the ASCE, May, 1967, 93, №. 3, p. 99-119.

136 Cambell F.B., Guyton B. Air demand in gated outlet works.- Proc. Minnessota International Hydraulics Convention, Minneapolis, 1963.

137 Chanson H. hydraulics of rubber dam overflow: a simple design approach/ Departament of Civil Engineering, The University of Queensland.-Brisbane QLD 4072, AUSTRALIA.

138 Chanson, H. Some Hydraulic Aspects during Overflow above Inflatable Flexible Membrane Dam: Report СН47/96/ Dept. of Civil Engineering, University of Queensland. - Brisbane Australia, May/ 1996.- 60 pages

139 Chanson, H„ MONTES, J.S. (1997). Overflow Characteristics of Cylindrical Weirs.: Research Report No. СЕ154/ Dept. of Civil Engineering, University of Queensland.- Brisbane, 1997.- Australia.- 96 pages.

140 Harrison H. B. The analysis and behavior of inflatable membrane dams under static loading.-Proc. Inst. Civ. Eng., 1970, №45, Apr., p. 661-676.

141 Ogihara, K., MARAMATSU T. Rubber dam : Causes of Oscillation of Rubber Dams and Countermeasures// Proc. 21st IAHR Congress.- Melbourne, Australia, 1985,-P. 600-604.

142 Sharma H.R. Air-entrainment in high head gated conduits.- J, of the Hydrauliks Division. Proc/ ASCE, 1976, 102, N. Y. 11 Nov.

143 Straub G., Anderson G. Experiments on self-aerated from in open cnannels. J, of the Hydrauliks Division. Proc/ ASCE, 1958, 84,7.

144 Turbina Mitchell-Banki: Criterios de Diseño, Selección y Utilización/ F. Zarate, C. Aguerre, R. Aguerre; Universidad Nacional de La Plata-La Plata .-1987.

145 Villegas F., Mejia O., Sanchez G., Constraction of an eath dam built of silt in Colombia under extremely rainy weather. XII International Congress jn Large Dams, Mexico City, 1976.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.