Бетонная гравитационная плотина для суровых климатических условий

Бетонная гравитационная плотина для суровых климатических условий относится к области гидростроительства и может быть использована при сооружении подобных плотин в северной строительно-климатической зоне. Полезная модель решает задачу размещения турбинного водовода в теле бетонной гравитационной плотины для суровых климатических условий, исключающего возможность обмерзания внутренней части водовода. Плотина имеет верховую грань 1 и низовую грань 2. В теле плотины расположен турбинный водовод, включающий линейную часть 3 и колена 4 и 5. С помощью колена 4 водовод сопряжен с водоприемником 6, а с помощью колена 5 - с турбиной ГЭС. Линейная часть 3 водовода ниже колена 4 расположена вертикально основанию 8 плотины. Подобное расположение турбинного водовода внутри тела плотины исключает возможность замерзания воды в водоводе, что обеспечивает безопасность эксплуатации гидротурбинного оборудования ГЭС. Кроме того, при реализации предлагаемого технического решения сокращается количество арматуры, требуемое для обеспечения надежной работы водовода.

Предлагаемая полезная модель относится к области гидростроительства и может быть использована в конструкциях энергетических гидроузлов, возводимых в суровых климатических условиях.

Известно, что в бетонных гравитационных плотинах гидроузлов, эксплуатируемых в суровом климате, напорные турбинные водоводы могут быть вынесены из тела плотины на низовую грань. Так выполнены напорные водоводы на Красноярской и Бурейской гидроэлектростанциях (ГЭС) [см., например, книгу: Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика, под редакцией В.П.Недриги. М., Стройиздат, 1983, с.286, рис.11.12., б)]. Подобное расположение водовода требует повышенного расхода бетона на облицовку плотины с целью предотвращения замерзания воды в водоводе.

Известна также бетонная гравитационная плотина Братской ГЭС, в которой турбинный водовод расположен в теле плотины вдоль низовой грани ее (см. книгу: Л.Н.Рассказов и др. Гидротехнические сооружения, ч.1. М., Стройиздат, 1996, с.182, рис.8.2.). Указанная конструкция плотины выбрана нами в качестве прототипа заявляемой.

Прототип представляет собой бетонную гравитационную плотину для суровых климатических условий, включающую верховую и низовую грани, водоприемник и турбинный водовод, размещенный в теле плотины и содержащий колена для сопряжения с водоприемником и турбиной гидроагрегата, а также расположенную между коленами линейную часть.

Прототип, равно как и вышеназванные аналоги, расположен в климатических зонах, где среднемноголетние температуры находятся в пределах до 0°C. В гидроузлах, возводимых в более суровых климатических условиях, со среднемноголетними температурами ниже 0°С, вышеописанное расположение напорных водоводов как внутри, так и вне тела плотины, может привести к аварийной ситуации, особенно при временной остановке работы агрегатов. В этом случае возможно, обмерзание внутренней части водовода, а образовавшийся лед при последующем запуске агрегата может отрываться, попадая в направляющий аппарат и рабочее колесо турбины, что может вызвать аварийную ситуацию.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи размещения турбинного водовода в теле бетонной гравитационной плотины для суровых климатических условий, исключающего возможность обмерзания внутренней части водовода.

Указанный технический результат достигается тем, что в бетонной гравитационной плотине для суровых климатических условий, включающей верховую и низовую грани, водоприемник и турбинный водовод, расположенный в теле плотины и содержащий колена для сопряжения с водоприемником и турбиной гидроэлектростанции, а также расположенную между коленами линейную часть, указанная линейная часть турбинного водовода устроена вертикально по отношению к основанию плотины.

Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, что и заявляемое. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемая полезная модель удовлетворяет условию «новизна».

Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляются новые свойства - исключается возможность замерзания воды в турбинном водоводе, что обеспечивает безопасность эксплуатации гидротурбинного оборудования ГЭС.

Кроме того, при реализации предлагаемого технического решения сокращается количество арматуры, требуемое для обеспечения надежной работы водовода.

Сущность заявляемой полезной модели иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 представлена принципиальная схема бетонной гравитационной плотины для суровых климатических условий.

Плотина имеет верховую грань 1 и низовую грань 2. В теле плотины расположен турбинный водовод. Водовод содержит линейную часть 3, которая расположена между коленами 4 и 5 (целиком водовод отдельной позицией не обозначен). С помощью колена 4 водовод сопряжен с водоприемником 6, а с помощью колена 5 и горизонтального участка 7 водовода - с турбиной ГЭС (на чертеже не показана). Линейная часть 3 водовода от места сопряжения с водоприемником 6, т.е. ниже колена 4, расположена вертикально по отношению к основанию 8 плотины.

В период эксплуатации плотины вода из водоприемника 6 поступает в водовод, откуда через горизонтальный участок 7 подается на гидротурбину (на чертеже не показана). При этом благодаря вертикальному расположению турбинного водовода он оказывается достаточно удаленным от низовой грани плотины, что позволяет исключить возможность промерзания бетонной оболочки водовода и замерзания воды в нем. Такое расположение турбинного водовода не нарушает также напряженного состояния плотины, т.к. он находится в наименее напряженной части плотины.

Итак, использование заявляемой полезной модели создает следующие технико-экономические преимущества по сравнению с прототипом:

1) Исключается возможность замерзания воды в турбинном водоводе, тем самым увеличивается надежность эксплуатации ГЭС;

2) Сокращается количество арматуры, требуемое для надежной работы турбинного водовода. Соответственно уменьшаются трудозатраты и стоимость работ, связанные с монтажом водовода.

3) Не нарушается напряженное состояние плотины за счет расположения водовода в наименее напряженной части плотины.

Для осуществления заявляемой полезной модели могут быть использованы известные строительные материалы и технологии, что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения условию «промышленная применимость».

Бетонная гравитационная плотина для суровых климатических условий, включающая верховую и низовую грани, водоприемник и турбинный водовод, размещенный в теле плотины и содержащий колена для сопряжения с водоприемником и турбиной гидроэлектростанции, а также расположенную между коленами линейную часть, отличающаяся тем, что указанная линейная часть турбинного водовода устроена вертикально по отношению к основанию плотины.