ряда поперечников, в целях ориентировочного определения объема водохранилища, словий проектпрованпя сооружений, установки и схемы рационального размещениуг последних. В случае установок небольшого напора рекогносцировочными изысканиями А,станавливается наивыгоднейшее место устройства плотины и станции при пей, обеспечивающее необходимый нанор при минимальных затоплениях и издержках па сооружения.

По окончанни рекогносцировочных обследований и по составлении технических схем использования реки переходят к подробным обследованиям на местах. Эти обследования должны установить: 1) изменение расходов воды в реке в течение среднего гидрологич. года, что необходимо для рошегнхя вопроса о регу.тировапии расхода с помощью водохранилища и для определения максимального расхода воды, экономически выгодного для станции; 2) расходы иск.тючительно за-суш.тивого года, позвстяющие определить мощность вспомогательной тепловой стап-1щи; 3) абсолютны!! максимум расхода, необходимый для расчета отверстий плотин, пропускающих паводки; 4) амплитуду колебаний горизонтов воды у плотины и станции, характер льдообразования и прохода льда; 5) объем водохранилища в (])ункции от высоты плотиш.г; 6) последовательность полноводных, средних и засушливых годов при многолетнем регулировании CTOi:a; 7) нужды ирршацни, предъявляемые к используемой реке, и остаточи. расходы, свободные для утилизации; 8) количество ими-нера.тогический состав донных и взвешенных наносов, с особым выявлением кварцевых иапосов крун1!остью от 0,15 мм и выше (т.к. кварцевые наносы крупностью 0,20 мм, и более, при известхгом их количестве, являются причиной быстрого износа турбин);

9) атмосферные осадки в бассейне реки, по данным метеорологическ. станций (обильн151е данные об осадках за мнохО лет нередко облегчают задачу отыскания среднего года);

10) п-тан в горизонта.пях мест использовання реки (в гористых местах горизонтали д. б. проведены через 3-5 в равнинных- через 0,5 м), при чем в холмистых и равнинных местах применяется нивелир, в гористых-тахиметр; однако, при наличии длинного тоннеля от плотины к станции необходимо связать нивелиром горизонты воды у плотины и у станции, пользуясь при этом в диких горных местах дорогами; 11) данные для определения эмпирич. коэфф-тов пвдрав-лич. формул; 12) геологическ. разрезы по оси плотины, зданию станции, трасе канала (тоннеля), склону, намеченному для трубопроводов, и по другим местам сооружегшя (бурение и шурфование обязательны); 13) рост потребления энергии по месяцам расчетного года (через 5-10 лет); 14) наличие строительных материалов в районе работ, условия их добычи и транснорта, лабораторньте данные по испытанию материалов; 15) пути сообщения, их состояние и потребные затраты на их ремонт; потребность в новых дорогах и затраты на них; 16) условия постройки временного поселка с хозя1ютвон-ными помещенишга, мастерскими п пр.

На осрюве указанных данных возможно приступить к составлению проекта установки, характер к-рого иногда выясняется лишь путем сравнения конгурирующих мелсду собой вариантов использования реки. Основной вопрос, возтшкающий при этом,-величина используемого расхода воды. Для решения этого вопроса пользуются кривой продоллсительности расходов, па которой по оси абсцисс наносится число дней в году, а по оси ординат-обеспеченный расход воды <[ вм/ск. Пример такой кривой дан на фиг. 17, показывающей расход воды па р. Сулахс на Миат.пинс1Сой Г. с. Площадь, ограниченпая любой горизонтальной прямой АВ, отвечающей расходу qi, осями координат и кривой продоллеительпости, изображает объем воды Q, протекающей через турбины в год, при использовании в них максимального

300 800 700 600 500 400 500 200 700 О

Фиг. 17.

расхода. При этом задачу молшо ставить двояким образом: 1) найти наивыгоднейший утилизируемый расход, отвечающий минимальной стоимости энергии; 2) найти макси-ма.71ьный расход, обеспечивающий стоимость энергии не свыше заданной. В зависимости от технич. схемы утилизации, т. е. от состава соорулсений Г. с. и их стоимости, искомая величина д,; может оказаться расходом трехмесячным, четырехмесячным, шестимесячным пли каким-нибудь другим. Основное задание исходит, конечно, от потребителя, к-рому может оказаться ненулевой далее шестимесячная мощность установки. Быстрота отыскания решения-вопрос опытности нро-ектируютцего. Лучший путь-установление реа.т1ьных расценок на работы и ориентировочное определение стоимостей Si, S, S,... установки при расходах qi, q2, qs---- и выработках энергии J-i,42, Аз,... BkWh; взяв 9-10% от величины S{cu. нилсе) и разделив на А, получим стоимость годовой выработки

1 kWh при данном расходе q, т. е. .

Величина А определяется из величины Q (объем воды, прошедшей через турбины, в м) и панора нетто Н (в м) по ф-ле:

А = 0,00273 Q- H-ni- Пг , где ?/i-кпд турбины но данным завода, ??2- кид генератора но тем же данным. При неременной величгпе Я приходир:Ся строить кривую изменения мощности станции в течение года, = 13,33??i q Н. Площадь, ограниченная кривой мощности и координатами, дает в известном масштабе величину

выработки энергии А в kWh. Имея раз-

ные значения величины

находим путем

подбора требуемое решение, устанавливающее величину используемого расхода. Для начальной ориентировки полезно искать указания в данньЕХ существующих Г. с. Однако, в случае регулирования при помощи водохранилища, лющность на валу турбин при использовании водохранилища будет значительно меньше расчетной мощности, а следовательно, и подавно меньше мощности на валу турбин при наполиепном водохранилище. Мощность станции в этом случае надо определять по покрываемому Г.с. максимуму расчетного годового графика потребления. Установленную мощность станции на неза-регулированном потоке, использованном в значительной мере, принимают по утилизируемому расходу, так как резервных аггрегатов, при наличии вспомогательной тепловой станции, в настоящее время не ставят; к тому же в течение значительн. части года один из основных аггрегатов установки фактически является резервным. Резервный аггрегат устанавливается при отсутствии тепловых станций, а также при использованип расходов 9-месячных и даже 6-месячных.

Принимая для ориентировочных сообра-:-кений о мощности станции г?1=0,80 и ?2 = =0,93, получим:

Лр = 10,7д . Н; = 7,Щ Н:

А = 0,00273 0,80 0,93 Q-H = 0,002 Q И.

Эти три ф-лы дают представление о работе станции за длительный период, а не тстько за первый год слулсбы машин, когда кпд их может быть значительно выше.

Т. к. суточный график потребления обьгано представляет собою ломаную линию, то при отсутствии регулирующих водохранилищ, необходимо иметь поток, обеспечивающий суточный максимум нагрузки; при этом в часы ослабленной нагрузки часть воды будет бесполезно протекать в реке, не попадая в турбины. При невозможности обеспечить годачное или сезонное регулирование расхода необходимо стремиться достигнуть хотя бы суточного регулирования для более полного использования потока, естественным стоком обеспечивающего среднесуточную мощность, что уже гарантирует бесперебойную работу станции.

Установление величины используемого расхода дает возможность приступить к определению всей технич. схемы утилизации и основных данных для проектирования сооружений, из которых на нервом месте стоят захватные сооружения, т.е. плотины, шлюзы, решетки и отстойник. Вопрос об отстойнике приобретает особую остроту при песчаных наносах, в особенности кварцевых. Швейц. 1П1женер Р. Кёхлин предложил простой, экономичный и весьма действительный способ отстаивания быстро выпадающих наносов, обеспечивающий хороший промыв отстойника (фиг. 18); при этом способе вода в отстойнике двюкется снизу вверх со скоростью меньшей скорости осаждения вредных наносов (т. е. с диам. зерен 0,2 мм для кварцевых наносов и0,5 мм для других). На своем пути вода встречает сетку-успокоитель,

способствующую бьютрому осветлению воды. Промыв совершается донными спусками, идущими в нижний бьеф и работающими под напором. Вода поднимается вверх обычно

тготина

Плян

Разрез гю А-В.

Фиг. 18.

со скоростью 5-10 cMjcn (на практике). Для установления размеров отстойника надо знать г и д р а в .л и ч е с к у ю крупность зерен, т. е. скорость выпадения наносов в стоячей воде. Эти скорости, определенные опытным путем Газеиом, У и ли и др., приведены в таблице. Эти данные соответствуют температуре воды в 10; с повышением температуры скорость выпадения увеличивается в п раз по ф-ле: %= Скорость вы-

падетигя частиц, диаметр которых d > 1 мм, составляет, по исследованиям проф. Мар-ЦО.ЛО, от 100]/rf до 120 ]/г/ жм;сп.

Скорость выпадении н а п о с о в.

Для расчета отстойников вансно знать степень осветления воды при задан, размерах отстойника. Если i-время, потребное для выпадения на дно частицы в спокойной воде, а-время отстоя, т. е. частное от деления объема отстойника на количество воды, протекающей в 1 секунду через отстойник, то

для выпадения Vs всех частиц вредной крупности необходимо иметь у - 7; для выпадения Д частиц J должно бьггь=3 и для выпадения V2 частиц у должно быть = 1. Таким

образ., зная а и крупность наносов и определив по табл. их скорость выпадения на дно при данной глубине отстойника, можно найти степень осветления воды. Обычно при проектировании задаются скоростью движения воды в отстойнике по направлению к каналу в 0,20-0,30 м/ск. По опытам Фламана и Белстерли, при малых глубинах отстойника зерна наносов выпадают с большей скоростью, чем при больших, что надо объяснить вязкостью жидкости. Глубину отстойника желательно иметь в 2-3 м, отступая в сторону увеличения лишь под давлением местных условий. Длина отстойника должна быть достаточной для выпадения наносов в текушей воде, в которой наносы падают не отвесно; эта длина I (в м) теоретически

равна h, где г-скорость движения воды

в отстойнике в м/ск, и-скорость выпадения наносов в м/ск, а h-глубина отстойника в

м; иначе говоря, I ~ - где q-расход воды в отстойнике в м/ск, s-сечение отстойника, перпендикулярное двинеению воды, вж.

При проектировании подводящих сооружений необходимо учитывать, что высоко-напорные Г. с. требуют обычно скалистого грунта. Установки низкого напора, не свыше 12 -13 л*, выгодны на мягких наносных грунтах, а до 15 ж-на глини- стых грунтах; скалистое ос-

vZaifaj нование позволяет увеличить напор, при чем становится выгодным подавать воду к турбинам короткими металлическими трубопроводами. Местные природные условия нередко дают возможность самых разнообразных решений вопроса о технической схеме установки, в частности о подводящих сооружениях. Нередки случаи устройства здания Г. с. в плотине или рядом с плотиной (фиг. 19); иногда напор получается путем проведения канала (фиг. 20) или устройства плотины в целях увеличения его. В тех же целях, при благоприятных тонографическ. и геологич. условиях, канал нередко переходит в безнапорный тоннель (фиг. 21). Высокая стоимость металлическ. (железных) трубопроводов при большой длине и большом напоре ложится тяжелым бременем па всю установку, вследствие чего при напорах в 15-45 м весьма целесообразно применение железобетонных трубопроводов, а при меньших напорах-даже деревянных. В СССР первый железобетонный напорный трубопровод (б?==1,80 м при Нууасч. = 31 ж) запроектирован: и выстроен в 1927 году на Боровенской Г. с. по деталь-ньш указаниям автора. Максимальный расчетный напор современных железобетонных

канси Фиг. 19.

Фиг. 20.

Фиг. 21.

трубопроводов-54 м (установка Сан-Тюль). Помимо дороговизны металлических трубопроводов побудительной причиной применения железобетона и дерева в трубопроводах являются современные длительные сроки изготовления металлических трубопроводов (обычно не менее года) , задерживающ. открытие установок. Что касается всасывающих труб, по которым выходит вода из турбин, то завод ск. лаборатории Европы и Америки установили разные типы, сильно отличающиеся друг от друга, и поэтому проектирование всасывающих труб обусловлено требованиями заводов, выполняющих заказы на турбины и справедливо рассматривающих всасывающую трубу, как часть турбины; заводы задают и очертание всасывающей трубы, гарантирующее договорный коэффициент полезного действия турбин.

Строительная стоимость Г. с. настолько зависит от особенностей установки. Что нельзя вывести общих формул. Богатая литература по водным силам дает возможность нек-рых первоначальных подсчетов путем сравнения с существующими Г. с. Однако в этих случаях никогда нельзя забывать чисто местных условий, могущих внести значительные изменения во все расчеты, как то: наличие строительных материалов наместо или вблизи работ, способы и стоимость их доставки, геологические и топографич. условия места Г. с, продолжительность рабочего сезона, условия труда и его оплата ИТ. п. Во всяком случае можно считать установленным, что строительная стоимость единицы мощности уменьшается с увеличением последней; при равной мощности стоимость растет с уменьшением уклона реки; чем равномернее сток, тем меньше стоимость. Произведенные автором сравнения строительной стоимости и эксплоатацион-ных расходов 9 различных американских Г. с, мощностью от 1000 до 100 ООО IP, дали среднюю строительную стоимость установленной IP в 67 долларов (при колебаниях от 44 до 114 долларов), а стоимость 1 kWh энергии, при коэффициенте нагрузки 7с = = 1,50, в 0,32 цента (при колебаниях от 0,22 до 0,46 цента).

Себестоимость энергии Г. с. на шинах станции определяют следующие элементы: 1) % на затраченный капитал, 2) амортизация, 3) ремонт, 4) штаты и связанные с ними расходы, 5) отопление, освещение и проч., 6) обтирка и смазка, 7) страхование. Капитал, затраченный для государственных установок СССР, пока не погашается; проценты на капитал для тех же установок в СССР принимаются в размере 6 годовых; последний вид расходов является главным: он составляет 7з всех расходов. Мировая практика (исключая СССР, где еще не накопилось достаточного опыта службы Г. с.) установила, что ежегодные расходы по всем перечисленным статьям, т. е. себестоимость годовой выработки энергии установки, составляют примерно 9v2% от затраченного капитала, включая 174 % на погашение капитала (в 30 лет, из 4% годовых, считая по сложным %).