Приём заказов:
Круглосуточно
Москва
ул. Никольская, д. 10.
Ежедневно 8:00–20:00
Звонок бесплатный

Расчет годового объема водопотребления участниками ВХК

Диплом777
Email: info@diplom777.ru
Phone: +7 (800) 707-84-52
Url:
Логотип сайта компании Диплом777
Никольская 10
Москва, RU 109012
Содержание

Введение

На данном этапе развития сельского хозяйства и промышленности создание экономически эффективных водохозяйственных комплексов является актуальным, т.к. они имеют более низкую стоимость, чем отдельно возводимые сооружения и проводимые мероприятия. Актуальность заключается в том, что использовать и охранять водные ресурсы в комплексе более удобно, это связано с необходимостью разработки и реализации системы мер технического, экономического и правового характера в процессе проектирования, строительства и эксплуатации водохозяйственных объектов.

Также важной является задача по удовлетворению в воде различных участников водохозяйственного комплекса за счет имеющихся в наличии водных ресурсов района. При этом природоохранные мероприятия должны исключить и в максимальной мере уменьшать возможные негативные воздействия на окружающую среду. В таком случае создание водохозяйственного комплекса будет наиболее выгодным и безопасным во всех отношениях.

В работе решаются вопросы по определению годового объёма водопотребления участниками водохозяйственного комплекса (ВХК) и возможности их удовлетворения за счёт водных ресурсов данного района. На основе результатов прогнозных расчётов по подтоплению оценивается изменение уровня грунтовых вод в зоне влияния водохранилища. Технико-экономическое обоснование ВХК осуществляется методом сравнительной экономической эффективности.

1. Природно-экономическая характеристика административно-хозяйственного района

водохозяйственный гидросиловой энергосистема

Река Лужесянка протекает на территории Республики Беларусь в Витебской области. Эта река является притоком Западной Двины.

Климат района определяется как умеренно континентальный. Основные его характеристики обусловлены расположением территории республики в умеренных широтах, отсутствием орографических преград, преобладанием равнинного рельефа, относительным удалением от Атлантического океана. Циркуляция атмосферы вызывает постоянную смену воздушных масс над территорией.

Воздушные массы могут приходить с востока и северо-востока или формироваться на месте, что сопровождается в основном ясной безоблачной погодой. Изредка с юга приходит тропический воздух, обусловливающий значительное повышение температуры воздуха. Господство западного переноса приводит к преобладанию западных циклонов, приносящих влажный воздух. В холодную пору года они вызывают потепление, часто оттепели и осадки, летом – прохладную с дождями погоду. Значительно реже приходят циклоны с северо-запада. При движении в юго-восточном направлении зимой они вызывают быстрое и значительное потепление, которое после прохождения циклона сменяется резким похолоданием, а летом – неустойчивую погоду. Равнинный характер Витебской области и окружающей территории способствует проникновению воздушных масс с севера, запада и юга, что увеличивает изменчивость погоды. Возвышенности обусловливают местные климатические особенности – некоторое понижение температуры воздуха, увеличение количества осадков и частоты туманов.

Термический режим характеризуется теплым летом и не очень холодной зимой.

Средняя годовая температура воздуха составляет +5,1°С, самый тёплый месяц – июль со средней месячной температурой +17,7°С. Наиболее холодный месяц зимы – январь с температурой -7,2°С.

Первый снег в Витебской области обычно выпадает в конце октября. Снежный покров прочно устанавливается в начале декабря. В среднем дней со снежным покровом (по станции Витебск) 119, средняя из наибольших за зиму высот снежного покрова 26 см, максимальная высота – 76 см., минимальная высота – 5 см.

Витебская область относится к зоне достаточного увлажнения. Среднегодовое количество атмосферных осадков с поправками к показаниям осадкомера для Витебского района составляет 739мм. Наибольшее количество осадков наблюдается в июле – 86мм., наименьшее – в апреле – 45мм. Минимальная относительная влажность наблюдается в мае, максимальная в ноябре. В отдельные годы в начале лета отмечается засуха. В среднем за год количество сухих дней (количество осадков – 0 мм.) 19.

Около 70% осадков выпадает в тёплую пору года (с мая до октября) преимущественно в жидком виде. Суммарная продолжительность выпадения осадков 981 час в год. Около 57% осадков даёт дождь, 30% – твердых, 13% – смешанные осадки. Летние осадки по каждому пункту в 25-33 случаях за год сопровождаются грозами, 1-2 раза – градом. Среднее количество дней с грозой – 21 за год. Наибольшее число дней с грозой 36 в год. Среднее количество дней с градом – 0,7 за год. Наибольшее число дней с градом 3 в год.

Преобладающими ветрами в течение года являются ветры южных направлений. В тёплый период (апрель – сентябрь) преобладают западные и северо-западные ветры. В холодный период (октябрь – март) господствуют ветры юго-западного, западного и юго-восточного направлений. Среднегодовая скорость ветра составляет 3.3м/с. Сильные ветры (15 м/с и более) наблюдаются редко и чаще в холодное время года (ноябрь-март). Изредка отмечаются бури и смерчи. [6]

Таблица 1.1 Природно-экономическая характеристика района

п/п

Показатели

Единица измерения

Значения

1.0

Коммунально-бытовое хозяйство

млн. м3

4,68

1.1

Численность населения

чел.

12·104

1.2

Степень благоустроенности

3

1.3

Норма водопотребления

л/сут

40

2.0

Агропромышленное производство

млн. м3

4,2

2.1

Вид выпускаемой продукции

5

2.2

Объём выпускаемой продукции

м3

48·104

2.3

Норма расхода воды на единицу выпускаемой прдукции

7

3.0

Сельскохозяйственное производство

млн. м3

6,873

3.1

Вид животных

3

3.2

Количество голов

голов

27·104

3.3

Удельная норма водопотребления

3.4

Площадь увлажняемых земель

га

1,4·103

3.5

Норма увлажнения

м3/га

5

4.0

Мощность энергосистемы района

кВт

210

2. Определение годового объёма водопотребления участниками ВХК

2.1 Агропромышленное производство

Одним из направлений интенсификации сельскохозяйственного производстваявляется создание агропромышленных объединений и предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции. Они потребляют воду в технических целях, для мойки сырья, производства пара и других нужд. [1]

Объём водопотребления предприятиями сельскохозяйственной промышленности определяется взависимости от объёма и вида выпускаемой продукции, характера использования воды, принятой технологии производства и системы промышленного водоснабжения.

, (2.1.1)

где qпр – удельная норма водопотребления на единицу выпускаемой продукции, 40м3/т; Vпр – годовой объём выпускаемой продукции рассматриваемого промышленного предприятия, 65?104т.

Принимая равномерное распределение годового объёма промышленного водопотребления по месяцам, получим:

. (2.1.2)

2.2 Коммунально-бытовое хозяйство

Нормы хозяйственного среднесуточного водопотребления определяются в зависимости от степени благоустроенности городского населения. Для каждого конкретного случая нормы водопотребления на одного жителя и коэффициенты неравности определяются па приложению 3.

Численность населения задана в исходных данных.

Расход воды на хозяйственные нужды (Qкб) определяются из формулы:

, (2.2.1)

где z – численность населения, 17?104чел.; qн – норма среднесуточного водопотребления на одного жителя, 125 л/сут; kч, kс – коэффициенты часовой и суточной неравномерности, соответственно 1,12 и 1,5.

На основании Qкб определяется объем месячного Wкбм и годового Wкбг водопотребления на коммунально-бытовые нужды:

, (2.2.2)

где t – продолжительность месяца в секундах;

. (2.2.3)

2.3 Сельскохозяйственное производство

Объём воды сельскохозяйственного водозабора Wс/х характеризуется объёмами необходимыми для водообеспечения животноводчества Wж и увлажнения земель Wувл:

м3 (2.3.1)

В животноводчестве вода применяется для поения животных и птицы, кормоприготовления, санитарного ухода за скотом, гидравлического удаления навоза и других целей. Её годовой объём зависит от количества животных К и удельного показателя водопотребления qж:

м3(2.3.2)

где t1 – число суток в году (365 суток).

Принимая равномерное распределение годового объёма по месяцам, определяем среднемесячный объём водопотребления:

м3. (2.3.3)

Объём воды, необходимый для увлажнения сельскохозяйственных земель в заданном административно-хозяйственном районе, определяется с использованием исходных данных (Fувл) и результатов водобалансовых расчётов (m), выполненных в курсовом проекте по курсу «Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации» по теме «Гидромелиоративная система на землях неустойчивого увлажнения с разработкой сетевых ГТС. Часть 1. Гидромелиоративные мероприятия по осушению, сельскохозяйственному освоению, сметно-финансовые расчёты и чертежи».

м3 , (2.3.4)

где m – норма подпочвенного увлажнения, м3/га; Fувл – площадь увлажняемых земель, га.

Расчёт по определению суммарного годового объёма сельскохозяйственного производства производится в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1 Расчёт годового объёма с/х водозабора

t,

мес

qж,

л/сут

К,

млн. голов

Wжм,

млн. м3

m,

м3/га

Fувл,

га

Wувлм,

млн. м3

Wс/хм,

млн. м3

1

10

0,25

0,951

0

1,4·103

0

0,951

2

10

0,25

0,951

0

1,4·103

0

0,951

3

10

0,25

0,951

0

1,4·103

0

0,951

4

10

0,25

0,951

98

1,4·103

0,1715

1,1225

5

10

0,25

0,951

125

1,4·103

0,21875

1,16975

6

10

0,25

0,951

250

1,4·103

0,4375

1,3885

7

10

0,25

0,951

460

1,4·103

0,805

1,756

8

10

0,25

0,951

220

1,4·103

0,385

1,336

9

10

0,25

0,951

100

1,4·103

0,175

1,126

10

10

0,25

0,951

25

1,4·103

0,04375

0,99475

11

10

0,25

0,951

0

1,4·103

0

0,951

12

10

0,25

0,951

0

1,4·103

0

0,951

Год

11,406

1278

2,2365

13,6485

2.4 Гидроэнергетика

Для определения долевого участия гидроэнергетики в комплексном использовании водных ресурсов заданного административно-хозяйственного района составляется уравнение водного баланса на каждый расчетный период времени (t):

, м, (2.4.1)

где , Wсбр(t) – ежемесячная гарантированная водоотдача гидроузла и объем сброса, установленные на основании водохозяйственных расчетов.

Объем воды, который может быть использован для получения технической потенциальной мощности гидроэлектростанции, определяется из выражения, считая, что гидроэнергетика является заключительным элементом в уравнении водного баланса:

, (2.4.2)

Объем воды, который может быть использован для получения технической потенциальной мощности гидроэлектростанции, будем рассчитывать в табличной форме (таблица 1.4.1) для каждого месяца.

В колонку 2 записываем ежемесячную гарантированную водоотдачу Wвод, в колонку 3 записываем объем сброса Wсбр, в колонку 4 – объем промышленного водопотребления Wпр, в колонку 6 – с/х потребление Wсх. Объем воды для гидроэнергетики рассчитываем по формуле (2.4.2)

Таблица 2.4.1 Определение годового объема воды для гидроэнергетики

t, мес

, млн. м

, млн. м

, млн. м

, млн. м

, млн. м

, млн. м

1

3,67

0,35

0,39

0,411

2,519

2

3,67

0,35

0,39

0,411

2,519

3

3,67

0,35

0,39

0,411

2,519

4

3,67

13,286

0,35

0,39

0,411

15,805

5

3,67

0,362

0,35

0,39

0,828

2,464

6

3,67

0,35

0,39

1,049

1,881

7

3,67

0,35

0,39

0,957

1,973

8

3,67

0,35

0,39

0,6

2,33

9

3,67

0,35

0,39

0,52

2,41

10

3,67

0,35

0,39

0,453

2,477

11

3,67

0,35

0,39

0,411

2,519

12

3,67

0,35

0,39

0,411

2,519

Всего

44,04

13,648

4,2

4,68

6,873

41,935

Анализ полученных результатов в таблице 2.4.1 показывает, что для некоторых месяцев для гидроэнергетики нехватка. В то же время приходная часть больше расходной части. Поэтому необходимо выполнять внутригодовое распределение стока. На основании полученных результатов производим перерасчет годового объема воды для гидроэнергетики (таблица 2.4.2). Расчеты аналогичны расчетам в таблице 2.4.1.

Таблица2.4.2 Определение годового объема воды для гидроэнергетикис учетом перераспределения

t, мес

, млн. м

, млн. м

, млн. м

, млн. м

, млн. м

, млн. м

1

4,351

0,35

0,39

0,411

3,2

2

4,351

0,35

0,39

0,411

3,2

3

4,401

0,35

0,39

0,411

3,25

4

4,49

2,376

0,35

0,39

0,411

5,715

5

5,12

0,448

0,35

0,39

0,828

4,00

6

4,969

0,35

0,39

1,049

3,18

7

4,937

0,35

0,39

0,957

3,24

8

4,62

0,35

0,39

0,6

3,28

9

4,47

0,35

0,39

0,52

3,21

10

4,453

0,35

0,39

0,453

3,26

11

4,351

0,35

0,39

0,411

3,2

12

4,351

0,35

0,39

0,411

3,2

Всего

54,864

2,824

4,2

4,68

6,873

41,935

По результатам выполненных расчетов строим результирующий график годового объема водопотребления участниками ВХК (рисунок 2.4.1).

График сработки и наполнения водохранилища (рисунок 2.4.3) строим по значениям окончательных объемов воды Vокон (таблица 2.4.3), установленных на основании водохозяйственных расчетов с использованием топографических характеристик (рисунок 2.4.2).

3. Водно-энергетический расчет

Назначением вводно-энергетических расчетов является определение энергетических параметров ГЭС и ее роли в покрытии графиков нагрузки энергосистемы заданного административно-хозяйственного района.

3.1 Построение годового и суточного графика нагрузки энергосистемы

Для характеристики режима электропотребления строят графики нагрузки энергосистемы для данного района. Из них наибольшей неравномерностью отличаются суточные графики. Суточные колебания вызываются в основном резким изменением в расходовании энергии на различные бытовые и коммунальные нужды.

Годовые изменения нагрузки энергосистемы происходят вследствие специфики тех или иных производств, в особенности сезонности их работы.

При построении годового и суточных графиков нагрузки энергосистемы используются распределения мощностей энергосистемы заданного административно-хозяйственного района, выраженные в процентах от максимального значения мощности системы (P) для годового графика, а для суточных – от наибольших значений мощности соответствующего месяца. Все результаты сводим в таблицы 3.1.1 и 3.1.2.

Таблица 3.1.1 Расчет годового графика нагрузки энергосистемы

t, мес

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Pг, %

100

95

90

87

83

78

78

83

87

90

95

100

P, кВт

210

199,5

189

182,7

174,3

163,8

163,8

174,3

182,7

189

199,5

210

По результатам таблицы строим годовой график нагрузки энергосистемы (рисунок 3.1.1).

Таблица 3.1.2 Расчет суточных графиков нагрузки энергосистемы

Месяцы

t, час

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Pсут, %

55

60

64

75

95

80

85

90

100

95

90

70

1-12

P, кВт

115,5

126

134,4

157,5

199,5

168

178,5

189

210

199,5

189

147

2-11

P, кВт

109,7

119,7

127,7

149,6

189,5

159,6

169,6

179,6

199,5

189,5

179,6

139,6

3-10

P, кВт

104

113,4

121

141,7

179,5

151,2

160,6

170,1

189

179,5

170,1

132,3

4-9

P, кВт

100,5

109,6

116,9

137,0

173,6

146,2

155,3

164,4

182,7

173,6

164,4

127,9

5-8

P, кВт

95,9

104,6

111,6

130,7

165,6

139,4

148,2

156,9

174,3

165,6

156,9

122,0

6-7

P, кВт

90,1

98,3

104,8

122,9

155,6

131,0

139,2

147,4

163,8

155,6

147,4

114,7

Координаты кривой связи уровней воды в нижнем бьефе определяются в табличной форме в зависимости от связи, глубины воды hНБ и значения:

Qmax=, м3/с (3.1.1)

Таблица 3.1.3Подсчёт координат кривой связи

Q, м3

0,1Q

0,2Q

0,3Q

0,4Q

0,6Q

0,8Q

Qнб, м3

1,16

2,32

3,48

4,64

6,96

9,28

hНБ, м

0,5

0,8

1,6

1,8

2,0

2,2

НБ, м

99,5

99,8

100,6

100,8

101

101,2

По результатам таблицы 3.1.3 строим график (рисунок 3.1.2).

3.2 Определение роли ГЭС в покрытии графика нагрузки энергосистемы

Размещение Ргэс на годовом графике нагрузки энергосистемы осуществляется из условия максимального вытеснения тепловых электростанций (ТЭС) из пика графика и создание им наиболее равномерного режима работы.

На рисунках 3.2.1 и 3.2.8 представлен график суточной нагрузки за январь – декабрь месяцы. Подсчет интегральной кривой будем производить в таблице 3.2.1. В колонку 2 таблицы записывается мощность из таблицы 3.1.2 в возрастающем порядке. Например для мощности Р=126 кВт продолжительность нагрузки составит 22 часа. Тогда энергия слоя вычисляется, как произведение мощности слоя на продолжительность нагрузки в слое: ДЭ= ДР·Дt. Например, для 2 строки ДЭ=10,5·22=154кВт·ч. Затем вычисляем координаты интегральной кривой путем постепенного суммирования энергии слоя. Например, для мощности 126 кВт координата интегральной кривой будет равна сумме энергии слоя мощностью 115,5 и 126 кВт, т.е. 2772+231=3003 кВт·ч. Дальнейшие расчеты производятся аналогично. Все расчеты записываем в таблицу 3.2.1.

Таблица 3.2.1 Подсчет координат интегральной кривой суточного графика нагрузки энергосистемы за январь – декабрь месяцы

№ п/п

Мощность в возрастающем порядке, Р, кВт

Мощность слоя, ДР, кВт

Продолжительность нагрузки в слое, Дt, час

Энергия слоя ДЭ, кВт·ч

Координаты интегральной кривой, Э, кВт·ч

1

115,5

115,5

24

2772

2772

2

126

10,5

22

231

3003

3

134,4

8,4

20

168

3171

4

147

12,6

18

226,8

3397,8

5

157,7

10,5

16

168

3565,8

6

168

10,5

14

147

3712,8

7

178,5

10,5

12

126

3838,8

8

189

10,5

10

105

3943,8

9

199,5

10,5

6

63

4006,8

10

210

10,5

2

21

4027,8

Таблица 3.2.2 Подсчет координат интегральной кривой суточного графика нагрузки энергосистемы за февраль – ноябрь месяцы

№ п/п

Мощность в возрастающем порядке, Р, кВт

Мощность слоя, ДР, кВт

Продолжительность нагрузки в слое, Дt, час

Энергия слоя ДЭ, кВт·ч

Координаты интегральной кривой, Э, кВт·ч

1

109,7

109,7

24

2632,8

2632,8

2

199,7

10

22

220

2852,8

3

127,7

8

20

160

3012,8

4

139,6

11,9

18

214,2

3227

5

149,6

10

16

160

3387

6

159,6

10

14

140

3527

7

169,6

10

12

120

3647

8

179,6

10

10

100

3747

9

189,5

10

6

60

3807

10

199,5

10

2

20

3827

Таблица 3.2.3 Подсчет координат интегральной кривой суточного графика нагрузки энергосистемы за март – октябрь месяцы

№ п/п

Мощность в возрастающем порядке, Р, кВт

Мощность слоя, ДР, кВт

Продолжительность нагрузки в слое, Дt, час

Энергия слоя ДЭ, кВт·ч

Координаты интегральной кривой, Э, кВт·ч

1

104

104

24

2496

2496

2

113,4

9,4

22

206,8

2702,8

3

121

7,6

20

152

2854,8

4

132,3

11,3

18

203,4

3058,2

5

141,7

9,4

16

150,4

3208,6

6

151,2

9,4

14

131,6

3340,2

7

160,6

9,4

12

112,8

3453

8

170,1

9,4

10

94

3547

9

179,5

9,4

6

56,4

3603,4

10

189

9,4

2

18,8

3622,2

Таблица 3.2.4 Подсчет координат интегральной кривой суточного графика нагрузки энергосистемы за апрель – сентябрь месяцы

№ п/п

Мощность в возрастающем порядке, Р, кВт

Мощность слоя, ДР, кВт

Продолжительность нагрузки в слое, Дt, час

Энергия слоя ДЭ, кВт·ч

Координаты интегральной кривой, Э, кВт·ч

1

100,5

100,5

24

2412

2412

2

109,6

9,1

22

200,2

2612,2

3

116,9

7,3

20

146

2758,2

4

127,9

11

18

198

2956,2

5

137,0

9,1

16

145,6

3101,8

6

146,2

9,2

14

128,8

3230,6

7

155,3

9,1

12

109,2

3339,8

8

164,4

9,1

10

91,0

3430,8

9

173,6

9,2

6

55,2

3486

10

182,7

9,1

2

18,2

3504,2

Таблица 3.2.5 Подсчет координат интегральной кривой суточного графика нагрузки энергосистемы за май – август месяцы

№ п/п

Мощность в возрастающем порядке, Р, кВт

Мощность слоя, ДР, кВт

Продолжительность нагрузки в слое, Дt, час

Энергия слоя ДЭ, кВт·ч

Координаты интегральной кривой, Э, кВт·ч

1

95,9

95,9

24

2301,6

2301,6

2

104,6

8,7

22

191,4

2493

3

111,6

7

20

140

2633

4

122,0

10,4

18

187,2

2820,2

5

130,7

8,7

16

139,2

2959,4

6

139,4

8,7

14

121,8

3081,2

7

148,2

8,8

12

105,6

3186,8

8

156,9

8,7

10

87

3273,8

9

165,6

8,7

6

52,2

3326

10

174,3

8,7

2

17,4

3343,4

Таблица 3.2.6 Подсчет координат интегральной кривой суточного графика нагрузки энергосистемы за июнь – июль месяцы

№ п/п

Мощность в возрастающем порядке, Р, кВт

Мощность слоя, ДР, кВт

Продолжительность нагрузки в слое, Дt, час

Энергия слоя ДЭ, кВт·ч

Координаты интегральной кривой, Э, кВт·ч

1

90,1

90,1

24

2162,4

2162,4

2

98,3

8,2

22

180,4

2342,8

3

104,8

6,5

20

130

2472,8

4

114,7

9,9

18

178,2

2651

5

122,9

8,2

16

131,2

2782,2

6

131,0

8,1

14

113,4

2895,6

7

139,2

8,2

12

98,4

2994

8

147,4

8,2

10

82

3076

9

155,6

8,2

6

49,2

3125,2

10

163,8

8,2

2

16,4

3141,6

На основании этих расчетов строятся интегральные кривые (рисунки 3.2.1 ? 3.2.6).

Расчет по определению роли ГЭС в покрытии годового графика нагрузки начинается с момента времени, когда уровень воды в водохранилище находится на отметке НПУ, т.е. ЎВБн= НПУ.

Отметку уровня воды на конец расчетного периода (месяца) ЎВБк определяем по графику сработки и наполнения водохранилища (рисунок 2.4.3). Тогда средняя отметка уровня воды в ВБ определяется по формуле:

, м. (3.2.1)

Отметка уровня воды в НБ определяется по графику (рисунок 3.1.2) в зависимости от расхода:

, м3/с, (3.2.2)

где t – продолжительность сработки, t=2,6·106c.

Расход воды в НБ не должен быть меньше QНБ min, который устанавливается по допустимой отметке воды в НБ (ЎНБдоп), принятой из условий обеспечения общего экологического равновесия в нижнем бьефе водохранилища.

Напор определиться как разность уровней верхнего и нижнего бьефов:

, м . (3.2.3)

Рабочая мощность ГЭС (NГЭС) и энергия (ЭГЭС), определяются из выражений:

, кВт; (3.2.4)

, кВт, (3.2.5)

где Ю – коэффициент полезного действия гидросилового оборудования, Ю =0,8.

Проведем расчет для года 80%-ной обеспеченности. WГЭС из таблицы 2.4.2 будет равен 5,12 млн. м3, тогда QГЭС=5,12/2,6=1,97м3/с. По рисунку 2.4.3 снимаем отметки ВБ на начало и конец расчетного периода: м;м и записываем в графу 4 и 5.В графу 6 записываем среднюю отметку уровня воды в ВБ=124,1м. По рисунку 3.1.2 в зависимости от расхода QГЭС снимаем отметку в НБ = 99,74 м и записываем в графу 7. В графу 8 записываем напор Н, который определяется по формуле 3.2.3: Н=124,1-99,74=24,36 м. В графу 9 записываем NГЭС, вычисляемую по формуле 3.2.4: NГЭС= 9,81·1,97·24,36·0,8=376,6 кВт. В графу 10 запишем ЭГЭС=376,6·24=9038,4 кВт·ч (по формуле 3.2.5). В графу 11 запишем ЭСИСТ, согласно таблицам 2.2.1-2.2.6. В графу 14 запишем РСИСТ (рисунок 3.1.1). Поскольку расчеты аналогичны для следующих месяцев, расчет целесообразно производить в табличной форме (таблица 3.2.7).

По таблице 3.2.7 видно, что все нагрузки не покрываются за счет гидроэнергетики, поэтому есть необходимость в применении ТЭС. Для определения мощности РТЭС строим суточные графики нагрузки и интегральные кривые для февраля и марта месяцев (рисунки 3.2.1.1 ? 3.2.1.2).

3.3 Определение показателей использования водной энергии

Для возможности различной оценки использования водной энергии вводятся показатели и коэффициенты.

Продолжительность использования максимальной нагрузки hмакс определяется отношением полной потребляемой энергии к суточному максимуму нагрузки:

. (3.3.1)

Степень использования водной энергии реки в покрытии годового графика нагрузки энергосистемы определяется коэффициентом использования:

(3.3.2)

Коэффициент заполнения (полноты, плотности) графика нагрузки (t) определяется отношением:

(3.3.3)

Коэффициент заполнения зависит от состава энергопотребителей, сменности производства, совпадения типов и провалов нагрузки потребителей. Он не является постоянным и изменяется в течение недели и сезона.

Коэффициент использования установленной мощности:

(3.3.4)

. (3.3.5)

Продолжительность использования установленной мощности:

(3.3.6)

4. Подбор гидросилового оборудования

Гидросиловое оборудование ГЭС представлено гидравлическими турбинами, преобразующими энергию движущейся воды в механическую энергию вращения его рабочего колеса и генератора. Последний преобразует механическую энергию, получаемую от турбины, в электрическую, которая передается в энергосистему. За исходные данные для выбора числа агрегатов и типа турбин принимается величина установленной мощности режим изменения мощностей, напоров и уровней в течение расчетного периода. Мощность агрегата определяется по формуле:

, (4.1)

где – установленная мощность; – число агрегатов, принятое равным 2; – КПД генератора, равный 0,90.

Nуст=1,2·Рmax (4.2)

Значение расчетного напора принимаем для русловых ГЭС

(4.3)

При небольших установленных мощностях (Nуст до 6 МВт) принимают оборудование, характерное для малых ГЭС.

Принимаем гидротурбину фирмы «Flygt» (Швеция) типоконструкции EL7600 с диаметром рабочего колеса Dк=100 см, частотой вращения nобор=228-503 об/мин и расходом через турбину Qгэс=1,5-6,0 м3/с.

Таблица 4.1 Кривые продолжительности водноэнергетических характеристик ГЭС при НПУ

№п/п

NГЭС, кВт

QГЭС, м3

Н, м

1

376,6

1,97

24,36

7,69

2

358,3

1,91

23,9

15,38

3

337

1,9

22,6

23,08

4

293,6

1,78

21,02

30,77

5

261,7

1,73

19,39

38,46

6

232,7

1,72

17,34

46,15

7

219

1,71

16,15

53,85

8

211,7

1,69

16,13

61,54

9

199,9

1,67

15,25

69,23

10

171,7

1,67

13,1

76,92

11

104,8

1,67

8

84,62

12

79,4

1,67

5,99

92,31

По полученным результатам строим кривые продолжительности водноэнергетических характеристик ГЭС (рисунок 4.1).

5. Экономическое обоснование водохозяйственного комплекса

По сравнению с раздельным использованием водных ресурсов в интересах отдельных отраслей народного хозяйства осуществление водохозяйственных комплексов сопровождаются значительно большей эффективностью. Она выражается в повышении производительности труда, снижение стоимости продукции и развитии комбинированного производства.

Технико-экономическое обоснование проектируемого водохозяйственного комплекса выполняется методом сравнительной экономической эффективности, заключающимся в составлении затрат на создание ВХК (ЗВХК) с величиной суммарных затрат по замещающим вариантам (ЗВХК).

Комплекс будет эффективным, если будет иметь место соотношение:

ВХК)?зам.i,

где Ззам.i ? затраты на создание замещающего варианта i-ого участка ВХК; n ? число участников ВХК.

Затраты на создание ВХК определяются по округленным показателям по формуле:

ЗВХКВХК·Еn+NВХК, у.е.,

где КВХК ? капитальные вложения на строительство объектов ВХК; NВХК ? ежегодные издержки производства; Еn ? коэффициент, для ВХК Еn=0,12.

КВХК=б1·NУСТГЭС, у.е.,

где б1? удельные капитальные вложения (3000-5000у.е./кВт); принимаем б1=3000у.е./кВт; NУСТГЭС – установленная мощность ГЭС, рассчитывается по формуле:

NУСТГЭС=1,2·РmaxГЭС, кВт,

где РmaxГЭС – максимальная гарантированная мощность; РmaxГЭС=210кВт из таблицы 2.2.7.

NУСТГЭС=1,2·210=252кВт,

КВХК=3000·252=756000у.е.

Ежегодные издержки состоят из отчислений на амортизацию расходов на текущий ремонт, заработную плату обслуживающему персоналу и накладные расходы.

ИВХКАМОРТ.ТЕКЕМЗ.ПТРАСХ.1·NУСТГЭС, у.е.,

где в1 – удельная норма эксплуатационных расходов (60-75у.е./кВт); принимаем в1=60у.е./кВт.

ИВХК=60·252=15120 у.е.

По формуле (6.2) определим затраты на создание ВХК:

ЗВХК=756000·0,12+15120=105840 у.е.

Капитальные вложения КТЭС по замещающему варианту для гидроэнергетики зависят от установленной мощности теплоэлектростанцииNТЭСЗАМ и определяется по формуле:

КТЭС2·NТЭСЗАМ

где б2 – удельные капитальные вложения в теплоэнергетику, б2=140-170 у.е./кВт; принимаем б2=140 у.е./кВт.

NТЭСЗАМ=1,2·NУСТГЭС, кВт.

Подставляя данные, получим

NТЭСЗАМ=1,2·252=302,4 кВт.

КТЭС=140·302,4=42336 у.е.

Ежегодные издержки по замещающему варианту состоят из общих затрат (отчислений на амортизацию расходов на текущий ремонт, заработную плату) и затрат на топливо, обеспечивающих получение годового объема электроэнергии ЭГЭС, установленного итогами водно-энергетических расчетов, определяются в соответствии с формулами (6.8-6.9):

ИТЭСТЭСОБЩ+ИТЭСТОПЛ2·NЗАМТЭС3·ЭЗАМТЭС

ЭЗАМТЭС =1,08·ЭГЭС,

где в2=2ч4 у.е./кВт – удельная норма общих эксплуатационных расходов, принимаем в2=2 у.е./кВт; в3=5ч8 у.е./кВт·час.

ЭЗАМТЭС =1,08·68313,6=73778,69 у.е./кВт

ИТЭС=2·302,4+5·73778,69=369498,25 у.е.

Капитальные вложения в заменяемый вариант для с/х производства определяется в результате проектирования специального водоисточника:

Кс/х3·Wс/х, у.е.,

где б3=(0,05 ч 0,07) у.е./м3 – удельная норма капитальных вложений в сельскохозяйственное производство, принимаем бпр=0,05у.е./м3, Wс/х – годовой объём водопотребления с/х производства, м3 (из таблицы 1.4.2), Wс/х=6,873·106м.

Кс/х=0,05·6,873·106=343650 у.е.

Издержки для заменяемого варианта определяются по формуле:

Ис/х4·Wс/х, у.е.,

где в4=(0,0002 ч 0,0006) у.е./м3 – удельная норма эксплуатационных расходов, принимаем в4=0,0002у.е./м3.

Ис/х=0,0002·6,873·106=1374,6 у.е.

Капитальные вложения в заменяемый вариант для агропромышленного и коммунально-бытового водоснабжения определяются в результате проектирования системы раздельного водоснабжения и внедрения водосберегающих технологий, обеспечивающих снижение удельной нормы водопотребления.

Кпр;к/б4·(Wпр+Wк/б), у.е.,

где б4=(0,05 ч 0,06) у.е./м3 – удельная норма капитальных вложений по альтернативному варианту, принимаем б4=0,05 у.е./м3; Wпр – годовой объём промышленного водопотребления, м3 (из таблицы 1.4.2); Wпр=4,2·106 м; Wк/б – годовой объём водопотребления на коммунально-бытовые нужды, м3 (из таблицы 1.4.2), Wк/б=4,68·106 м3.

Кпр;к/б=0,05·(4,2+4,68)·106=444000у.е.

Издержки для заменяемого варианта определяются по формуле:

Ипр;к/б5·(Wпр+Wк/б), у.е.,

где в5=(0,0004 ч 0,0006) у.е./м3 – удельная норма капитальных вложений по альтернативному варианту, принимаем в5=0,0004у.е./м3.

Ипр;к/б=0,0004·(4,2+4,68)·106=3552 руб.

Суммарные затраты по замещающим (альтернативным) вариантам рассчитываются по формуле:

Ззам зам.тэсзам.с/х зам.пр; к/бn·(КТЭСс/хпр;к/б)+ИТЭСс/хпр;к/б, у.е.

Подставив в формулу 6.14 значения, получим:

Ззам=0,12·, (42336+343650+444000)+369498,25+1374,6+3552=474023,17 у.е.

Отсюда можно сделать вывод, что создание водохозяйственного комплекса будет эффективно, так как соотношение (6.1) выполняется:

Звхк= 105840у.е<Ззам=474023,17 у.е.

Экономическая эффективность (Эк.эфф) от создания ВХК определится как разность между суммарными затратами по замещающим вариантам (Ззам) и затратам на создание ВХК (Звхк):

Эк.эфф=Ззам – Звхк, руб,

Эк.эфф=474023,17 – 105840=368183,17у.е.

Заключение

В курсовой работе определён годовой объём водопотребления участниками ВХК (таблица 2.4.2): объём водопотребления предприятиями с/х промышленности (Wпр=4,2 млн. м3); объем воды сельскохозяйственного водозабора (Wс/х=6,873 млн. м3); годовой объём водопотребления на коммунально-бытовые нужды (Wк/б=4,68млн.м); Wгэс=41,935млн.м3. По результатам выполненных расчётов построен результирующий график годового объёма водопотребления участниками ВХК (рисунок 2.4.1).

Также в работе проведены водно-энергетические расчёты. Был построен годовой график нагрузки энергосистемы (рисунок 3.1.1). Построены графики наполнения и сработки водохранилища (рисунок 2.4.3). В результате водно-энергетических расчётов определили, что годовой график нагрузки энергосистемы не покрывается за счёт гидроэнергетики, поэтому предусмотрели введение ТЭС.В качестве гидросилового оборудования приняли гидротурбину EL 7600 для малых ГЭС фирмы «Flygt» (Швеция).

Вкурсовой работе спрогнозированы повышения УГВ после наполнения водохранилища: уровни воды находятся выше поверхности земли, поэтому предусматриваем мероприятия по защите территории от затопления. При прогнозе выноса биогенных веществ в водохранилище выяснили, что расчётная концентрация биогенных веществ превышает допустимые значения, предусмотрены специальные мероприятия. В качестве природоохранных мероприятий были назначены водоохранные зоны: русловая – 10м, прибрежная – 20м, верховая – 20м.

В завершении курсовой работы было произведено технико-экономическое обоснование проектируемого ВХК. Водохозяйственный комплекс является эффективным, т.к. затраты на создание ВХК меньше суммарных затрат по замещающим вариантам (105840?474023,17). Экономическая эффективность от ВХК равна 368183,17у.е.

Литература

1. Мелиорация и водное хозяйство. Т.Б. Водное хозяйство: Справочник. Под ред. И.И. Бородавченко, – М.; Агропромиздат. 1988. – 399с.

2. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Комплексное использованиеводных ресурсов». Мороз М.Ф.; Волчек А.А.; БрГТУ2010год.

3. Руководство по проектированию и изысканиям объектов мелиоративного и водохозяйственного строительства в БССР (РПИ-82), Часть 4. С/х освоение мелиорируемых земель. – Мн.: 1982. – 267с.

4. Рекомендации по расчёту поступления биогенных элементов в водоёмы для прогноза их эвтрофирования и выбора в водоохранных мероприятий. – М.: Росагропромиздат. 1989. – 48с.

5. Научно – прикладной справочник по климату СССР, серия 3 Многолетние данные, части 1-6, выпуск 7, Белорусская ССР, Ленинград Гидрометеоиздат 1987 год.

6. Справочник по климату, выпуск 7, часть 2. Температура воздуха и почвы. М. Гидрометеоиздат-1965 год.

Валерий Авдеев
Валерий Авдеев
Более 12 лет назад окончил КНИТУ факультет пищевых технологий, специальность «Технология продукции и организация общественного питания». По специальности работаю 10 лет, за это время написал 15 научных статей. Являюсь кандидатом наук. В свободное время подрабатываю в компании «Диплом777», занимаясь написанием курсовых и дипломных работ. Люблю помогать студентам и повышать их уровень осведомленности в своем предмете.
Поделиться курсовой работой:
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в skype
Поделиться в vk
Поделиться в odnoklassniki
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Похожие статьи
Раздаточный материал для дипломной работы образец

Когда студент выходит на защиту перед экзаменационной комиссией, ему требуется подготовить все необходимые материалы, которые могут повысить шансы на получение высокого балла. Один из таких

Читать полностью ➜
Задание на дипломную работу образец заполнения

Дипломная — это своеобразная заключительная работа, которая демонстрирует все приобретенные студентом знания во время обучения в определенном вузе. В зависимости от специализации к исследовательским работам

Читать полностью ➜