автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Совершенствование конструкции водозаборного сооружения деривационной ГЭС для зимних условий эксплуатации

На правах рукописи

шипилов

Александр Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ ДЕРИВАЦИОННОЙ ГЭС ДЛЯ ЗИМНИХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальности: 05.23.07 - Гидротехническое строительство

05.23.16 - Гидравлика и инженерная гидрология

5 ДЕК 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2013

005542922

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» (ФГБОУ ВПО СПбГПУ)

Научные руководители:

Лавров Николай Петрович, доктор технических наук, профессор

Беллендир Евгений Николаевич, доктор технических наук

Официальные оппоненты:

Колосов Михаил Александрович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова

Ищук Татьяна Борисовна, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник отдела «Техводоснабжение и охладители ТЭС и АЭС» Открытого акционерного общества «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б. Е. Веденеева»

Ведущая организация

Открытое акционерное общество «Ленгидропроект»

Защита состоится «

объединение „ 4 ого совета ДМ 512.001.01

при ОАО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева» по адресу 195220, Санкт-Петербург, ул. Гжатская, 21

:013 г. в 1О часов на заседании

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева»

Автореферат разослан «

2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Т. В. Иванова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последнее десятилетие все большее внимание привлекают возобновляемые источники энергии, в ряде стран СНГ приняты государственные программы по развитию малой энергетики и строительству малых ГЭС. Пиком активного освоения энергетического потенциала малых рек можно считать 1940-1950-е годы, когда в России было построено более 6,5 тыс. малых гидроэлектростанций. На сегодняшний день, согласно плану-прогнозу, разработанному в ОАО «РусГидро», в период до 2025 года планируется ввод малых ГЭС общей установленной мощностью свыше 850 МВт. При этом оптимистическая оценка возможностей строительства малых ГЭС в рассматриваемый период превышает этот уровень на порядок.

Реализация планов и государственных программ по развитию малой энергетики обостряет проблемы, связанные с разработкой новых конструкций, повышением надежности и эффективности эксплуатации подобных объектов.

Требования надежности и эффективности работы малых ГЭС становятся особенно актуальными в зимний период, так как он характеризуется максимумом потребности энергии и минимумом расхода воды в источниках. Поэтому необходимо разработать такие конструкции сооружений и методы их эксплуатации, при которых этот минимум расхода воды был бы использован наиболее эффективно.

Опыт эксплуатации более 100 малых гидроэлектростанций показал, что водозаборные сооружения являются наиболее уязвимой частью энергетических гидроузлов. Они размываются паводком, пропускают речные наносы в деривацию, заваливаются шугой и льдом. По этой причине основное внимание в диссертации уделено оценке существующих методов и конструкций для зимней эксплуатации водозаборных сооружений малых деривационных ГЭС, а также методам повышения эффективности данного типа сооружений.

Таким образом, актуальность работы обусловлена повышением интереса к объектам малой энергетики, а также рядом нерешенных проблем зимней эксплуатации электростанций с деривационной схемой создания напора.

Цель и основные задачи исследований.

Цель исследований - совершенствование конструкций и разработка рекомендаций по проектированию и эксплуатации водозаборных сооружений деривационных ГЭС с учетом зимнего режима эксплуатации и особенностей горных рек, установление на основе модельных исследований особенностей и закономерностей гидравлических процессов в верхнем бьефе и промывном тракте водозаборного сооружения для деривационных ГЭС в зимний период.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

- проанализировать температурный и ледовый режим горных рек;

- усовершенствовать классификацию и выбрать приемлемые способы и средства борьбы с шуголедовыми затруднениями при водозаборе в деривацию;

- провести математическое и физическое моделирование гидравлических процессов, происходящих на водозаборных сооружениях в зимний период;

-выполнить адаптацию и апробацию математической модели процессов зимнего водозабора из горных рек на основе сравнения с данными исследований на экспериментальных установках;

-усовершенствовать конструкции и методики расчета шугосброс-ных устройств в составе водозаборных сооружений деривационных ГЭС;

- разработать рекомендации по проектированию и эксплуатации водозаборных сооружений для деривационных ГЭС в зимних условиях.

Объект и предмет исследований. Объектом исследования являются водозаборные сооружения деривационных ГЭС (ВСДГ) горно-предгорной зоны. Предметом исследования являются конструкции водозаборных сооружений для зимних условий эксплуатации, гидравлические процессы.

Область исследования соответствует требованиям паспортов научных специальностей ВАК: 05.23.07 - Гидротехническое строительство, пункту 6 «Развитие теории, методов расчета, проектирования, строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений мелиоративных систем и строительных систем природоохранного назначения; восстановление водных объектов и речной сети; повышение эффективности и условий надежной эксплуатации работы водозаборных сооружений различного назначения» и 05.23.16 - Гидравлика и инженерная гидрология, пункту 2 «Стационарные и нестационарные течения жидкости в трубах, каналах, естественных и искусственных руслах, гидротехнических сооружениях различного назначения, взаимодействие потоков с обтекаемыми ими граничными поверхностями, телами и сооружениями, гидравлические сопротивления».

Метод исследования. В работе использованы методы гибридного моделирования, включающие физическое и математическое моделирование, элементы теории планирования экспериментов и методы регрессионного анализа. Для вычислений применены расчетные комплексы и программы для математического моделирования.

Достоверность и обоснованность научных результатов и рекомендаций достигается использованием апробированных исходных положений, применением классических методов исследований, использованием метрологически поверенной аппаратуры и лицензионного программного обеспечения, согласованием теоретических результатов с результатами

физического моделирования, натурных наблюдений и с данными, полученными другими исследователями.

Научная новизна работы состоит в:

- усовершенствовании классификации шугосбросных устройств;

-разработке и исследовании модернизированных конструкций шугосбросных устройств в составе двух модификаций водозаборных сооружений деривационных ГЭС (пат. РФ № 123423, пат. РФ №133537);

- применении и экспериментальной проверке математических моделей для описания пространственных гидравлических процессов, происходящих в верхнем бьефе и в промывном тракте водозаборного сооружения для деривационных ГЭС;

- установлении и изучении особенностей и некоторых закономерностей гидравлических процессов взаимодействия двухфазных потоков (вода-шуга) с конструктивными элементами водозаборного сооружения при водозаборе из горных рек в зимний период известной и усовершенствованной конструкцией;

- обработке результатов физического и математического моделирования, уточнении расчетных зависимостей для определения расходов двухфазного потока при истечении через шугосбросные устройства водозаборного сооружения для деривационных ГЭС.

Практическая значимость работы заключается:

- в разработке эффективных конструкций шугосбросных устройств для водозаборных сооружений деривационных ГЭС на реках горнопредгорной зоны;

- в составлении рекомендаций по проектированию и эксплуатации двух типов усовершенствованных конструкций водозаборных сооружений деривационных ГЭС, которые позволяют заблаговременно разработать мероприятия и создать гидравлические режимы, обеспечивающие надежную и безаварийную эксплуатацию малых ГЭС в зимний период.

Результаты диссертационных исследований использовались в учебном процессе кафедры «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

Результаты исследований разработанного шугосбросного устройства использованы в проекте водозаборного сооружения на реке Усек, Республика Казахстан, для каскада малых деривационных ГЭС и подтверждены Актом внедрения от 30.04.2013 г.

Личный вклад соискателя состоит в усовершенствовании классификации шугосбросных устройств, адаптации математической модели процесса зимнего водозабора из рек горно-предгорной зоны, обосновании и изготовлении физических моделей водозаборных сооружений и проведении экспериментальных исследований процессов зимнего водозабора из рек горно-предгорной зоны. Соискателем выполнена обработка экспери-

ментальных данных, полученные результаты сопоставлены с результатами других исследователей.

На защиту выносятся:

1. Классификация шугосбросных устройств по принципу действия.

2. Усовершенствованные и запатентованные конструкции шугосбросных устройств в составе водозаборных сооружений для деривационных ГЭС.

3. Особенности и закономерности гидравлических явлений, обнаруженных в результате физического и математического моделирования процессов зимнего водозабора на водозаборном сооружении для деривационных ГЭС.

4. Рекомендации по проектированию и эксплуатации шугосбросных устройств.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались автором на международной конференции «Альтернативная энергетика и проблемы энергобезопасности» (г. Бишкек, Кыргызстан), на научно-практических конференциях с международным участием в рамках XXXIX, XL и XLI недели науки СПбГПУ, в рамках 6 и 7 научно-технической конференции «Гидроэнергетика. Новые разработки и технологии», на заседании секции «Гидравлика гидротехнических и энергетических сооружений» ОАО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева», на научных семинарах кафедры «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» СПбГПУ и кафедры «Гидротехническое строительство и водные ресурсы» Кыргызско-Российского Славянского университета (КРСУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано одиннадцать научных работ, из них три - в изданиях, рекомендованных ВАК, получено два патента Российской Федерации на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературных источников и приложения. Диссертация общим объемом 159 страниц, содержит 89 рисунков, 24 таблицы. Список литературы составлен из 121 источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражены актуальность темы работы, цель и задачи исследования, определены основные научные положения диссертации, кратко изложено основное содержание работы.

В первой главе приведен аналитический обзор существующих конструкций водозаборных сооружений и шугосбросных устройств. Описываются отличительные особенности температурного и ледового режима горных рек на примере рек Кавказа и Средней Азии, а также современные методы и мероприятия по предотвращению негативного влияния шуголе-довых явлений.

Кавказ и Средняя Азия относятся к регионам с неустойчивым климатом, что вносит некоторые особенности в зимний режим рек, протекающих по их территориям. Отличительные особенности зимнего режима рек горно-предгорной зоны обусловлены зависимостью температуры воды от абсолютных отметок и от гидравлических особенностей потока горных рек, отличающегося высокими скоростями.

Шуга, являясь основным ледовым явлением на горных реках, как по продолжительности, так и по частоте появления, приводит к осложнениям при эксплуатации водозаборных сооружений деривационных ГЭС, в связи с чем совершенствование методов и конструкций, способствующих преодолению данных осложнений, является актуальной задачей.

Зимнему периоду эксплуатации гидротехнических сооружений посвящены работы: Д. Н. Бибикова, С. Я. Вартазарова, А. М. Естифеева, А. Ж. Жулаева, Д. В. Козлова, Г. И. Логинова, Р. С. Малхазяна, Ц. А. Назарова, Н. Н. Петруничева, А. И. Пеховича, А. В. Филончикова, И. Н. Шаталиной, Н. Н. Ягодина и другие. В диссертации рассмотрены основные технологические операции при зимнем водозаборе и на основе их анализа для исследований выбрана базовая конструкция Водозаборного сооружения для деривационных ГЭС (авторы Лавров Н. П., Рохман А. И., Логинов Г. И. и др.).

Существующие способы по борьбе с шуголедовыми затруднениями на гидроэлектростанциях разделяются на четыре группы:

- уменьшение интенсивности ледовых образований или полное их предотвращение;

-аккумулирование подвижных ледообразований выше водозаборных сооружений и на водопроводящем тракте;

- беззажорная транспортировка подвижных ледообразований по во-допроводящим трактам;

- рациональный сброс льда и шуги в нижний бьеф сооружений гидроузла.

Каждый из представленных способов обладает своими преимуществами и недостатками, и на практике редко отдается предпочтение одной группе. Однако для деривационных ГЭС, расположенных на реках с тяжелой ледовой обстановкой, невозможно обойтись без применения мероприятий четвертой группы, поэтому основное внимание в работе уделено именно им.

Сооружения, применяемые для осуществления рационального сброса шуги в нижний бьеф, называют шугосбросами. Существующие конструкции шугосбросных устройств можно классифицировать по принципу действия с учетом преемственности конструкций, схема предлагаемой классификации приведена на рис. 1.

Наряду с наличием разнообразных конструкций шугосбросных устройств, вопросы их гидравлики описаны в научной литературе недостаточно и требуют дальнейшего изучения.

Рис. 1. Схема классификации шугосбросных устройств

Во второй главе приводятся результаты математического моделирования процессов зимнего водозабора из горных рек.

Используя программный комплекс FLOW 3D, решается задача трехмерного течения вязкой несжимаемой жидкости. Расчетные алгоритмы FLOW 3D основаны на применении метода конечных объемов (МКО), разработанного С. W. Hirt и В. D. Nichols. При вычислениях использовалась модель турбулентности RNG (Renormalization-group). Расчеты проводятся при двух расчетных схемах: - модель криволинейного подводящего зарегулированного русла и водозаборного сооружения для деривационных ГЭС в целом (рис. 2, слева);

-модель промывного тракта водозаборного сооружения для деривационных ГЭС (рис. 2, справа).

Модель сооружения выполнена в соответствии с проектными чертежами ВСДГ на реке Иссык-Ата (Чуйская обл., Киргизия), описание конструкции и режимов работы которого приведены в начале данной главы. Для некоторых исследуемых моделей выполнены модификации, в частности изменена высота пониженного промежуточного быка между речным пролетом и промывным трактом, а также выполнен шугосбросной вырез в 6

сбросном водосливе. При моделировании промывного тракта водозаборного сооружения для деривационных ГЭС, в качестве одного из граничных условий, а именно задания скоростей подхода, используются зависимость скорости от расхода промывного тракта, полученная при физическом моделировании ВСДГ.

Рис. 2. Аксонометрические проекции модели подводящего русла и водозаборного сооружения для деривационных ГЭС и модели промывного тракта водозаборного сооружения для деривационных ГЭС

Полученная картина течения для компоновки сооружения с дополнительным шугосбросным вырезом при пространственном истечении через гребень сдвоенного затвора промывника и отверстие зимнего водозабора ВСДГ представлена на рис. 3.

Анализ кинематики потока при зимнем режиме показывает, что в верхнем бьефе сооружения у правого берега наблюдается водоворотная область, однако наличие дополнительного шугосбросного выреза приводит к уменьшению ее размеров.

Производится сопоставление результатов гидравлических исследований, полученных методами математического и физического моделирования.

В качестве примера производится поиск высоты Р пониженного промежуточного бычка, равной по результатам исследования Р = 0,8Нр, где Нр - расчетная глубина воды в верхнем бьефе сооружения, поддерживаемая автоматическим регулятором уровня. Обоснование конструкции ВСДГ с измененной высотой пониженного промежуточного быка проводится с применением программы Wolfram Mathematica 9. На основе математического моделирования сделаны выводы о рекомендуемых к дальнейшим исследованиям конструкциях и их примерных параметрах.

Третья глава посвящена подготовке, проведению и обработке результатов физического моделирования процессов зимнего водозабора на водозаборном сооружении для деривационных ГЭС (ВСДГ). Здесь также

приводятся результаты исследования одного из элементов патентуемого водозаборного сооружения для горных рек (ВСГР). Особенностью этого этапа исследований, в отличие от предыдущего, является гидравлическое моделирование двухфазного потока (вода-шуга).

Рис. 3. Картина распределения поверхностных скоростей и скоростей по оси промывного тракта при напоре над сдвоенным затвором А = 0,5 м и открытии затвора зимнего водозабора а = 0,66 м

Применяя методы теории планирования экспериментов, осуществляется разработка планов для проведения экспериментальных исследований процессов зимнего водозабора и некоторых элементов водозаборных сооружений.

Используя методы теории подобия, выполнен расчет масштаба моделей исследуемых конструкций водозаборных сооружений из условия соблюдения критерия гидродинамического подобия Фруда, при соблюдении автомодельности по критериям Рейнольдса и Вебера. Согласно произ-

веденным расчетам, модели были выполнены в масштабе 1:20 натуральной величины на двух экспериментальных установках КРСУ.

Экспериментальные исследования были выполнены автором совместно с доцентом кафедры ГТСиВР КРСУ, к.т.н. Логиновым Г. П., при помощи сотрудников гидротехнической лаборатории этого университета Н. В. Коржавина и Ю. В. Краснова.

При гидравлическом моделировании шуги использовались частицы полиэтилена низкого давления, как материала, близкого по плотности к шутовым комьям. Пересчет размеров частиц с натуры на модель производился по методике, предложенной А. Б. Векслером и 3. А. Генкиным, основанной на условии соблюдения кинематического подобия гидравлической крупности.

Формула, предложенная А. Б. Векслером для расчета коэффициента сопротивления движению частиц шуги, имеет вид:

С _24Г1,Н 3 (1 + ^5-10"7 Яе^-Яе \ (1)

5 5 ){ 4 Яе2(1 + 1,25-10"7Ке3)+1(Же+51)

где — коэффициент сопротивления движению частиц шуги,

Яе - число Рейнольдса.

Сопоставление коэффициентов сопротивления движению частиц шуги, рассчитанных по формуле (1), с коэффициентами, рассчитанными по данным других авторов, показывает удовлетворительную сходимость (рис. 4) и, как следствие, возможность применения предлагаемой формулы для расчета коэффициента сопротивления движению частиц шуги при гидравлическом моделировании.

В ходе гидравлического моделирования были исследованы расходные характеристики промывного тракта и его элементов в условиях пространственной модели, было изучено взаимовлияние конструктивных элементов промывного тракта на их пропускную способность. На основании эмпирических данных получены модели:

- расходов воды при истечении из-под затвора зимнего водозабора и при переливе через сдвоенный затвор промывного тракта;

- объемной концентрации шуги в потоке, перетекающем в водоприемную камеру водозаборного сооружения и в потоке, сбрасываемом по промывному тракту в нижний бьеф;

- коэффициента шугосбрасывания промывного тракта.

Исследованы характеристики предлагаемой конструкции донной

вставки с обратным уклоном в качестве дополнительного шугосбросного устройства водозаборного сооружения для горных рек (рис. 8). В зависимости от параметров донной вставки с обратным уклоном получены модели:

- объемной концентрации шуги в потоке, попадающем в водоприемную камеру водозаборного сооружения и в потоке, сбрасываемом в нижний бьеф;

- коэффициента шугосбрасывания промывного тракта.

О по данным Бибикова Л по данным Мамаджанова О по данным Бибикова и Петруничева О по данным Шермана

- - - по формуле Вартазарова --по формуле Глинки

по формуле Бибикова

- - - по формуле Соколова

— - по формуле Мамаджанова

— - по формуле Шермана -по формуле Стокса

------по формуле Озеена

-по формуле Векслера

Рис. 4. Сопоставление величины коэффициентов сопротивления движению для частиц сферической формы, полученных по данным различных авторов, с величиной, полученной по формуле А. Б. Векслера

Количество и состав параметров, входящих в модели, были выбраны согласно минимуму информационного критерия X. Акаике.

Для сравнения полученных результатов с данными других авторов был произведен расчет коэффициента расхода при истечении из-под затвора зимнего водозабора по известной формуле:

„ __а.__(2)

где ЦзВ - коэффициент расхода при истечении из-под затвора зимнего водозабора; <2зВ - расход при истечении из-под затвора зимнего водозабора; а — открытие затвора зимнего водозабора; Ь - ширина отверстия зимнего водозабора; g - ускорение свободного падения; Нр - расчетный напор в верхнем бьефе сооружения; е - коэффициент вертикального сжатия струи.

Результаты сопоставления полученных опытных данных с экспериментальными данными других авторов представлены на рис.5.

Также было выполнено сопоставление коэффициента расхода при переливе через гребень сдвоенного затвора промывного тракта, его расчет производился по формуле:

„= е°з=_(з)

¿VЪ^Н + ^-У

где т - коэффициент расхода при переливе через гребень сдвоенного затвора промывного тракта; Qcз - расход при переливе через сдвоенный затвор промывного тракта; Ъ - ширина промывного тракта; % - ускорение свободного падения; к - напор над гребнем сдвоенного затвора промывного тракта; а - коэффициент кинетической энергии; V - скорость подхода воды к сдвоенному затвору промывного тракта. 10

0.3-

0.2- .....

0.1-

а

0-1-(-,-,-,-;-,-, тг

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Р

Рис. 5. Зависимость коэффициента расхода при истечении из-под затвора зимнего

водозабора, с учетом влияния сдвоенного затвора промывного тракта:

1 - кривая изменения коэффициента расхода по экспериментальным данным автора

при отсутствии влияния перелива через сдвоенный затвор промывного тракта;

2 - то же по данным М. К. Торопова; 3 - кривая изменения коэффициента расхода по экспериментальным данным автора при влиянии перелива через сдвоенный затвор

промывного тракта (А = 0,3 Нр); 4 - то же по данным М. К. Торопова; 5 - кривая изменения коэффициента расхода при отсутствии влияния перелива через сдвоенный затвор промывного тракта и объемной концентрации шуги в потоке С = 3%

Результаты сопоставления полученных опытных данных с данными М. К. Торопова представлены на рис. 6.

Из сопоставления коэффициентов расхода, полученных автором, с коэффициентами расхода, полученными ранее в аналогичных опытах, видно, что значения коэффициентов расхода автора лежат несколько выше остальных. Однако коэффициент расхода при истечении из-под затвора зимнего водозабора лучше согласуется со значением, рекомендованным Н. Н. Павловским для больших отверстий без сжатия по дну и со значительным влиянием бокового сжатия. Коэффициент расхода при переливе через сдвоенный затвор промывного тракта занимает промежуточное значение между величиной коэффициента расхода для водослива с широким порогом и водослива с тонкой стенкой, что близко к его гидравлической схеме.

Из рис. 5 и 6 также видно, что присутствие шуги в потоке незначительно сказывается на пропускной способности элементов промывного тракта, т. к. величина коэффициента расхода снижается не более, чем на 2,0 - 5,5% по сравнению с однофазным потоком.

Шугосбросные устройства исследовались на физических моделях автоматизированного водозаборного сооружения деривационной ГЭС на реке Иссык-Ата (рис. 7) и разработанного нами совместно с

Г. И. Логиновым и О. В. Атамановой (КРСУ) водозаборного сооружения для горных рек (рис. 8) в масштабе 1:20.

0.2-

0.1-

1 /

2 ..................\....... я ......................[....................................

/ ^ " ■■-■■-■""..... В 3

......... т~~

1

НР

0.1

о.з

0.4

0.5

Рис. 6. Зависимость коэффициента расхода при переливе через сдвоенный затвор промывного тракта при различном напоре и влиянии затвора зимнего водозабора:

1 - кривая изменения коэффициента расхода по экспериментальным данным автора при отсутствии влияния водоприемного отверстия зимнего водозабора; 2 - то же по данным М. К. Торопова; 3 - кривая изменения коэффициента расхода по экспериментальным данным автора при влиянии водоприемного отверстия зимнего водозабора (а = 0,55 Нр)\ 4 - то же по данным М. К. Торопова; 5 - кривая изменения коэффициента расхода при отсутствии влияния водоприемного отверстия зимнего водозабора и объемной концентрации шуги

в потоке С = 3%

Четвертая глава посвящена поиску оптимальных величин открытия затвора зимнего водозабора и напора над гребнем сдвоенного затвора промывного тракта, а также оптимальной конфигурации вставки с обратным уклоном.__ ___

Рис.7. Движение моделируемых частиц шуги через гребень сдвоенного затвора промывного тракта и через дополнительный шугосбросной вырез в правой водосбросной стенке ВСДГ

Рис. 8. Пропуск моделируемых частиц шуги через дополнительный промывной тракт при исследовании вставки с обратным уклоном на модели водозаборного сооружения для горных рек (патент РФ №133537, 2013)

Используя результаты математического моделирования гидравлических режимов, возникающих в промывном тракте, получена диаграмма режимов промывного тракта ВСДГ (рис. 9).

На рис. 9 область допустимых режимов имеет значение 1 (зеленый

цвет), а недопустимых - 0 (красный цвет), а = ~ отношение величи-

Нр

ны открытия затвора зимнего водозабора к расчетному напору в верхнем

бьефе сооружения, И = —— отношение величины напора над гребнем

НР

сдвоенного затвора промывного тракта к расчетному напору в верхнем бьефе.

Рис. 9. Диаграмма режимов промывного тракта водозаборного сооружения

Используя модели процессов, полученные в результате обработки данных физического моделирования, и диаграмму режимов промывного тракта (рис. 9), была решена задача оптимизации с использованием программы Wolfram Mathematica 9. В качестве критерия оптимизации был выбран коэффициент шугосбрасывания промывного тракта.

Поверхность, характеризующая функцию коэффициента шугосбрасывания при объемной концентрации шуги в промывном тракте С = 5%, имеет вид, представленный на рис. 10.

Рис. 10. Вид поверхности, описывающей величину коэффициента шугосбрасывания промывного тракта

На рис. 10 аш коэффициент шугосбрасывания промывного

О-ъ

тракта, определяемый как отношение расхода шуги Qш, сбрасываемого шугосбросным устройством, к величине расхода воды необходимого для осуществления сброса.

Получены аналогичные трехмерные поверхности, описывающие функцию расхода истечения из-под затвора зимнего водозабора и величину объемной концентрации шуги, попадающей в водоприемник ВСДГ.

В результате решения задачи оптимизации были получены следующие значения искомых величин:

^отн. — аотн. =0^38

а

= 1,28 -arp

Сзв=2% 1Ш =0,23

(4)

Полученное значение коэффициента шугосбрасывания близко к среднему значению коэффициента для лотковых шугосбросов по данным 14

других авторов, а величина относительного открытия затвора зимнего водозабора а0тн.= 0,38, близка к значению величины, рекомендованной Г. И. Логиновым при исследовании открытия затвора зимнего водозабора аотн= 0,41. Суммарный расход двухфазного потока в промывном тракте водозаборного сооружения, т.е. расход при промыве шуги и расход агрегатов ГЭС, в рекомендуемом режиме не превышает расхода р. Иссык-Ата 90% обеспеченности. При этом расход воды, необходимый для промыва шуги, не превышает 15% от расхода промывного тракта.

Применение конструкции ВСДГ рекомендуется при максимальных летних расходах горных рек < 80,0 м3/с и минимальных зимних расходах £?9о% > 1,0 м3/с. Средневзвешенный уклон дна на участке водозабора рекомендуется от 0,02 до 0,05. Коэффициент водоотбора в деривацию в зимний период а < 0,8, объемная концентрация шуги в речном потоке С< 10-15%.

Применение конструкции типа ВСГР рекомендуется при больших максимальных летних расходах горных рек < 350,0 м3/с и минимальных зимних расходах ()щ>% > 3,0 м3/с. Средневзвешенный уклон дна на участке водозабора рекомендуется от 0,02 до 0,05. Коэффициент водоотбора в деривацию в зимний период а < 0,8, объемная концентрация шуги в речном потоке С < 20%.

Для обеспечения надежной эксплуатации в зимний период в составе данных сооружений рекомендуются две усовершенствованные конструкции: шугосбросное устройство водозаборного сооружения для деривационных ГЭС (ВСДГ) и шугосбросное устройство водозаборного сооружения из горных рек (ВСГР).

При маневрировании затворами, расположенными в промывном тракте, их положение рекомендуется устанавливать в соответствии с областью рекомендуемых режимов промывного тракта (рис. 9).

Результаты проведенных исследований позволили адаптировать рассматриваемые конструкции автоматизированных водозаборных сооружений на горных реках для зимних условий работы и тем самым повысить их эксплуатационную надежность, снизить затраты на эксплуатацию и увеличить выработку электроэнергии.

Основные результаты работы и выводы

1. В результате систематизации литературных и натурных данных подтверждена необходимость модернизации конструкции водозаборных сооружений для зимних условий работы. Выделено четыре группы мероприятий по борьбе с шуголедовыми затруднениями на гидроэлектростанциях. Предложена классификация шугосбросных устройств по принципу действия с учетом преемственности конструкций.

2. На основе гидравлических исследований усовершенствована и запатентована конструкция шугосбросного устройства в составе сдвоенно-

го затвора промывного тракта, шугосбросного выреза в стенке сбросного водослива для автоматизированного водозаборного сооружения деривационных ГЭС (ВСДГ) и донной вставки-трамплина для водозаборного сооружения для горных рек (ВСГР). Экспериментальные исследования подтвердили эффективность данных шугосбросных устройств, как каждого в отдельности, так и при их совместном взаимодействии.

3. На основании результатов физического моделирования получены модели процессов при истечении из-под затвора зимнего водозабора и при переливе через сдвоенный затвор промывного тракта ВСДГ двухфазного потока (вода-шуга). Проведено сравнение результатов математического и физического моделирования, определены рациональные размеры водопро-водящих элементов ВСДГ при эксплуатации в зимний период.

4. Исследованы расходные характеристики дополнительного шугосбросного выреза в водосбросной стенке в качестве дополнительного шугосбросного устройства водозаборного сооружения для деривационных ГЭС (ВСДГ). Даны рекомендации по определению размеров дополнительного шугосбросного выреза.

5. Выполнено физическое моделирование промывного тракта с донной вставкой-трамплином в качестве шугосбросного устройства водозаборного сооружения для горных рек (ВСГР), по результатам которого определена оптимальная конфигурация донной вставки с обратным уклоном.

6. Используя модели, полученные в результате обработки данных физического моделирования, и методы математического программирования, определены оптимальные значения открытия затвора зимнего водозабора, напора над гребнем сдвоенного затвора промывного тракта, а также рациональная конфигурация донной вставки с обратным уклоном.

7. Путем математического моделирования исследованы гидравлические режимы, возникающие в промывном тракте и верхнем бьефе водозаборного сооружения для деривационных ГЭС. Получены модели кинематики, скоростной структуры потока, а также некоторые характеристики пропускной способности предлагаемых шугосбросных устройств с оценкой их взаимовлияния при пропуске однофазного потока.

8. Разработаны рекомендации по проектированию и эксплуатации водозаборных сооружений деривационных ГЭС в зимний период. Результаты разработок получили применение в проекте водозаборного сооружения на реке Усек для каскада малых деривационных ГЭС (Алма-Атинская обл., Казахстан).

Публикации

1. Балянов А. П., Клепачева О. А., Шипилов А. В. Натурные наблюдения работы некоторых малых ГЭС Кыргызстана в зимний период // Материалы конференции «Альтернативная энергетика и проблемы энергобезопасности». Бишкек. 2008. С. 149-150. 16

2. Лавров Н. П., Шипилов А. В. Проблемы, возникающие при эксплуатации водозаборных сооружений деривационных ГЭС в зимний период эксплуатации и некоторые пути их решения // Сборник материалов XXXIX Недели науки СПбГПУ. СПб., 2010. С. 70-72.

3. Лавров Н. П., Логинов Г. И., Шипилов А. В. Физическое моделирование процессов зимнего водозабора, на водозаборном сооружении для деривационной ГЭС (ВСДГ) // Материалы шестой научно-технической конференции «Гидроэнергетика. Новые разработки и технологии». СПб., 2011. С. 45.

4. Лавров Н. П., Шипилов А. В. Оценка способов защиты деривации малых ГЭС от шуги при водозаборе из горных рек // Сборник материалов XL Недели науки СПбГПУ. СПб., 2011. С. 59-61.

5. Лавров Н. П., Логинов Г. И., Шипилов А. В. Новые типы водозаборных сооружений для малых ГЭС // Гидротехника XXI век. СПб. 2012. №1(8). С. 51-53.

6. Лавров Н. П., Логинов Г. И., Борисенко Д. А., Шипилов А. В. Водозаборный гидроузел для деривационной ГЭС на р. Мерке // Гидротехническое строительство. М., 2012, № 10. С. 37-40.

7. Лавров Н. П., Логинов Г. И., Шипилов А. В. Гидравлические исследования пропускной способности водозаборного сооружения для деривационных ГЭС в зимний период эксплуатации // Материалы седьмой научно-технической конференции «Гидроэнергетика. Новые разработки и технологии». СПб., 2012. С. 50-51.

8. Лавров Н. П., Шипилов А. В. Планирование экспериментов на модели водозаборного сооружения для деривационной ГЭС // Сборник материалов XLI Недели науки СПбГПУ. СПб., 2012. С. 76-77.

9. Шипилов А. В. Образование шуги на горных реках при наличии аэрации потока // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. СПб., 2013. №268. С. 66-73.

10. Лавров Н. П., Шипилов А. В., Логинов Г. И.. Шугосбросное устройство водозаборного сооружения для деривационных ГЭС. Патент РФ на полезную модель №123423, МПК Е 02 В 9/02, опубл. 27.12.2012. 4 с.

11. Лавров Н. П., Шипилов А. В. Методика проведения экспериментов на модели водозаборного сооружения для деривационной ГЭС // Сборник лучших докладов Недели науки СПбГПУ. СПб., 2013. С. 15-17.

12. Лавров Н. П.,Шипилов А. В., Логинов Г. И.Пропускная способность промывного тракта водозаборного сооружения для деривационных ГЭС в зимнем режиме эксплуатации // Инженерно-строительный журнал. СПб., 2013. №4(39). С. 60-69.

13. Лавров Н. П., Шипилов А. В.,Атаманова О. В., Логинов Г. И. Водозаборное сооружение из горных рек. Патент РФ на полезную модель №133537, МПК Е 02 В 13/00, опубл. 20.10.2013. 9 с.

Типография ООО «Наша Марка» 195220, Санкт-Петербург, Гжатская ул., 21.

Объем 1,0 п. л. Тираж 100. Заказ 15.

i

I

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

04201454523

На правах рукописи

Шипилов Александр Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ ДЕРИВАЦИОННОЙ ГЭС ДЛЯ ЗИМНИХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

специальности: 05.23.07 - Гидротехническое строительство

05.23.16 - Гидравлика и инженерная гидрология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Н. П. Лавров

доктор технических наук Е. Н. Беллендир

Санкт-Петербург 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................................5

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗИМНЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЕРИВАЦИОННЫХ ГЭС. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ..................................................................................................................................9

1.1 Температурный и ледовый (Ледотермический) режим горных рек...................................9

1.2 Способы борьбы с шуголедовыми затруднениями на гидроэлектростанциях................15

1.2.1 Уменьшение интенсивности ледяных образований или полное их предотвращение. 15

1.2.2 Аккумулирование подвижных ледообразований выше водозаборных сооружений и на водопроводящем тракте...................................................................................................................17

1.2.3 Беззажорная транспортировка подвижных ледообразований по водопроводящим трактам...................................................................................................................................................18

1.2.4 Рациональный сброс льда и шуги в нижний бьеф сооружений гидроузла..................19

1.3 Существующие конструкции водозаборных сооружений деривационных ГЭС, их преимущества и недостатки при эксплуатации в зимний период......................................................20

1.3.1 Известные конструкции для транспорта льда и шуги в нижний бьеф водозаборного сооружения............................................................................................................................................25

1.4 Анализ данных эксплуатации деривационных гидроузлов в зимний период, и краткое описание современного состояния проблемы зимней эксплуатации гидротехнических сооружений............................................................................................................................................34

1.5 Цели и задачи исследований.................................................................................................38

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗИМНЕГО

ВОДОЗАБОРА ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ДЕРИВАЦИОННЫХ ГЭС..............40

2.1 Описание исследуемой конструкции водозаборного сооружения...................................40

2.1 Характеристики расчетных моделей...................................................................................43

2.1.1 Геометрия............................................................................................................................44

2.1.2 Технические подробности.................................................................................................45

2.2 Результаты моделирования...................................................................................................49

2.2.1 Результаты моделирования подводящего русла совместно с водозаборным сооружением для деривационных ГЭС...............................................................................................49

2.2.2 Результаты моделирования промывного тракта водозаборного сооружения для деривационных ГЭС.............................................................................................................................52

2.2.3 Результаты моделирования промывного тракта водозаборного сооружения для деривационных ГЭС с уменьшенной высотой пониженного промежуточного бычка..................59

2.2.4 Поисковый эксперимент по определению оптимальной высоты пониженного промежуточного бычка.........................................................................................................................66

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОДОЗАБОРА ПРИ ЗИМНЕМ РЕЖИМЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ ДЕРИВАЦИОННОЙ ГЭС....................................................................................................................71

3.1 Подготовка к проведению физического эксперимента......................................................71

3.1.1 План эксперимента по изучению характеристик промывного тракта..........................72

3.1.2 План эксперимента по изучению характеристик дополнительного шугосбросного выреза.....................................................................................................................................................73

3.1.3 План эксперимента по изучению характеристик донной вставки с обратным уклоном, установленной в промывном тракте водозаборного сооружения для горных рек.........................74

3.2 Методика экспериментальных исследований.....................................................................75

3.2.1 Масштаб модели.................................................................................................................75

3.2.2 Методика моделирования шуги........................................................................................83

3.2.3 Описание экспериментально установки...........................................................................89

3.2.4 Измерительная аппаратура и точность измерений..........................................................91

3.2.5 Используемые материалы..................................................................................................94

3.3 Экспериментальные исследования элементов водозаборного сооружения для деривационной ГЭС..............................................................................................................................96

3.3.1 Экспериментальное исследование пропускной способности промывного тракта ВСДГ в зимнем режиме эксплуатации................................................................................................96

3.3.2 Экспериментальное исследование пропускной способности промывного тракта ВСДГ с уменьшенной высотой пониженного промежуточного бычка в зимнем режиме эксплуатации........................................................................................................................................105

3.3.3 Экспериментальное исследование характеристик дополнительного шугосбросного выреза...................................................................................................................................................113

3.3.4 Экспериментальное исследование шугосбросного устройства водозаборного сооружения для горных рек...............................................................................................................117

ГЛАВА 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ДЕРИВАЦИОННЫХ ГЭС.......................................123

4.1 Анализ результатов исследования пропускной способности промывного тракта водозаборного сооружения для деривационной ГЭС в зимнем режиме эксплуатации...............123

4.2 Анализ результатов моделирования водозаборного сооружения для горных рек........128

4.3 Рекомендации по проектированию шугосбросных элементов водозаборного

сооружения для деривационных ГЭС и водозаборного сооружения для горных рек.................130

4.4 Рекомендации по эксплуатации водозаборного сооружения для деривационных ГЭС и

водозаборного сооружения для горных рек в зимний период........................................................133

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................................136

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................................................138

Приложение А. Свидетельство о поверке измерительной вертушки ИСВ-01...................147

Приложение Б. Данные физического моделирования...........................................................148

Приложение В. Копия Акта внедрения в проект шугосбросного устройства водозаборного сооружения для горных рек...............................................................................................................158

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В последнее десятилетие все большее внимание привлекают возобновляемые источники энергии, в ряде стран СНГ приняты государственные программы по развитию малой энергетики и строительству малых ГЭС. Пиком активного освоения энергетического потенциала малых рек можно считать 1940-1950-е годы, когда в России было построено более 6,5 тыс. малых гидроэлектростанций. На сегодняшний день, согласно плану-прогнозу, разработанному в ОАО «РусГидро», в период до 2025 года планируется ввод малых ГЭС общей установленной мощностью свыше 850 МВт. При этом оптимистическая оценка возможностей строительства малых ГЭС в рассматриваемый период превышает этот уровень на порядок [72].

Реализация планов и государственных программ по развитию малой энергетики обостряет проблемы, связанные с разработкой новых конструкций, повышением надёжности и эффективности эксплуатации подобных объектов.

Требования надёжности и эффективности работы малых ГЭС становятся особенно актуальными в зимний период, так как он характеризуется максимумом потребности энергии и минимумом расхода воды в источниках. Поэтому необходимо разработать такие конструкции сооружений и методы их эксплуатации, при которых этот минимум расхода воды был бы использован наиболее эффективно [9].

Опыт эксплуатации более 100 малых гидроэлектростанций показал [86], что водозаборные сооружения являются наиболее уязвимой частью энергетических гидроузлов. Они размываются паводком, пропускают речные наносы в деривацию, заваливаются шугой и льдом. По этой причине основное внимание в диссертации уделено оценке существующих методов и конструкций для зимней эксплуатации водозаборных сооружений малых деривационных ГЭС, а также методам повышения эффективности данного типа сооружений.

Таким образом, актуальность работы обусловлена повышением интереса к объектам малой энергетики, а также рядом нерешённых проблем зимней эксплуатации электростанций с деривационной схемой создания напора.

Цель и основные задачи исследований.

Цель исследований - совершенствование конструкций и разработка рекомендаций по проектированию и эксплуатации водозаборных сооружений деривационных ГЭС с учётом зимнего режима эксплуатации и особенностей горных рек, установление на основе модельных исследований особенностей и закономерностей гидравлических процессов в верхнем бьефе и промывном тракте водозаборного сооружения для деривационных ГЭС в зимний период.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

- проанализировать температурный и ледовый режим горных рек;

- усовершенствовать классификацию и выбрать приемлемые способы и средства борьбы с шуголедовыми затруднениями при водозаборе в деривацию;

- провести математическое и физическое моделирование гидравлических процессов, происходящих на водозаборных сооружениях в зимний период;

- выполнить адаптацию и апробацию математической модели процессов зимнего водозабора из горных рек на основе сравнения с данными исследований на экспериментальных установках;

- усовершенствовать конструкции и методики расчета шугосбросных устройств в составе водозаборных сооружений деривационных ГЭС;

- разработать рекомендации по проектированию и эксплуатации водозаборных сооружений для деривационных ГЭС в зимних условиях.

Объект и предмет исследований. Объектом исследования являются водозаборные сооружения деривационных ГЭС (ВСДГ) горно-предгорной зоны. Предметом исследования являются конструкции водозаборных сооружений для зимних условий эксплуатации, гидравлические процессы.

Область исследования соответствует требованиям паспортов научных специальностей ВАК: 05.23.07 - Гидротехническое строительство, пункту 6 «Развитие теории, методов расчета, проектирования, строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений мелиоративных систем и строительных систем природоохранного назначения; восстановление водных объектов и речной сети; повышение эффективности и условий надежной эксплуатации работы водозаборных сооружений различного назначения» и 05.23.16 - Гидравлика и инженерная гидрология, пункту 2 «Стационарные и нестационарные течения жидкости в трубах, каналах, естественных и искусственных руслах, гидротехнических сооружениях различного назначения, взаимодействие потоков с обтекаемыми ими граничными поверхностями, телами и сооружениями, гидравлические сопротивления».

Метод исследования. В работе использованы методы гибридного моделирования, включающие физическое и математическое моделирование, элементы теории планирования экспериментов и методы регрессионного анализа. Для вычислений применены расчётные комплексы и программы для математического моделирования.

Достоверность и обоснованность научных результатов и рекомендаций достигается использованием апробированных исходных положений, применением классических методов исследований, использованием метрологически поверенной аппаратуры и лицензионного программного обеспечения, согласованием теоретических результатов с результатами физического моделирования, натурных наблюдений и с данными, полученными другими исследователями.

Научная новизна работы состоит в:

- усовершенствовании классификации шугосбросных устройств;

- разработке и исследовании модернизированных конструкций шугосбросных устройств в составе двух модификаций водозаборных сооружений деривационных ГЭС (пат. РФ № 123423, пат. РФ №133537);

- применении и экспериментальной проверке математических моделей для описания пространственных гидравлических процессов, происходящих в верхнем бьефе и в промывном тракте водозаборного сооружения для деривационных ГЭС;

- установлении и изучении особенностей и некоторых закономерностей гидравлических процессов взаимодействия двухфазных потоков (вода-шуга) с конструктивными элементами водозаборного сооружения при водозаборе из горных рек в зимний период известной и усовершенствованной конструкцией;

- обработке результатов физического и математического моделирования, уточнении расчётных зависимостей для определения расходов двухфазного потока при истечении через шу-госбросные устройства водозаборного сооружения для деривационных ГЭС.

Практическая значимость работы заключается:

- в разработке эффективных конструкций шугосбросных устройств для водозаборных сооружений деривационных ГЭС на реках горно-предгорной зоны;

- в составлении рекомендаций по проектированию и эксплуатации двух типов усовершенствованных конструкций водозаборных сооружений деривационных ГЭС, которые позволяют заблаговременно разработать мероприятия и создать гидравлические режимы, обеспечивающие надежную и безаварийную эксплуатацию малых ГЭС в зимний период.

Результаты диссертационных исследований использовались в учебном процессе кафедры «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

Результаты исследований разработанного шугосбросного устройства использованы в проекте водозаборного сооружения на реке Усек, Республика Казахстан, для каскада малых деривационных ГЭС и подтверждены Актом внедрения от 30.04.2013 г.

Личный вклад соискателя состоит в усовершенствовании классификации шугосбросных устройств, адаптации математической модели процесса зимнего водозабора из рек горнопредгорной зоны, обосновании и изготовлении физических моделей водозаборных сооружений и проведении экспериментальных исследований процессов зимнего водозабора из рек горнопредгорной зоны. Соискателем выполнена обработка экспериментальных данных, полученные результаты сопоставлены с результатами других исследователей.

На защиту выносятся:

1. Классификация шугосбросных устройств по принципу действия.

2. Усовершенствованные и запатентованные конструкции шугосбросных устройств в составе водозаборных сооружений для деривационных ГЭС.

3. Особенности и закономерности гидравлических явлений, обнаруженных в результате физического и математического моделирования процессов зимнего водозабора на водозаборном сооружении для деривационных ГЭС.

4. Рекомендации по проектированию и эксплуатации шугосбросных устройств.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались автором на международной конференции «Альтернативная энергетика и проблемы энергобезопасности» (г. Бишкек, Кыргызстан), на научно-практических конференциях с международным участием в рамках XXXIX, ХЬ и ХЫ недели науки СПбГПУ, в рамках 6 и 7 научно-технической конференции «Гидроэнергетика. Новые разработки и технологии», на заседании секции «Гидравлика гидротехнических и энергетических сооружений» ОАО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева», на научных семинарах кафедры «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» СПбГПУ и кафедры «Гидротехническое строительство и водные ресурсы» Кыргызско-Российского Славянского университета (КРСУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано одиннадцать научных работ, из них три - в изданиях, рекомендованных ВАК, получено два патента Российской Федерации на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературных источников и приложения. Диссертация общим объемом 159 страниц, содержит 89 рисунков, 24 таблицы. Список литературы составлен из 121 источника.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗИМНЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЕРИВАЦИОННЫХ ГЭС. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

В главе приводится обзор существующих конструкций водозаборных сооружений и шу-госбросных устройств. Описываются отличительные особенности �