Объём воды сельскохозяйственного водозабора W_с/х характеризуется объёмами необходимыми для водообеспечения животноводчества W_ж и увлажнения земель W_увл:

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 q_ж:

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 (F_увл) 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; F_увл - 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

2.4 Гидроэнергетика

3.2 Определение роли ГЭС в покрытии графика нагрузки энергосистемы

Размещение Р_гэс 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

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

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

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

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

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

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. ЎВБ_н= НПУ.

Отметку уровня воды на конец расчетного периода (месяца) ЎВБ_к 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 Q_{НБ min}, который устанавливается по допустимой отметке воды в НБ (ЎНБ_доп), 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 (N_ГЭС) и энергия (Э_ГЭС), 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. W_ГЭС из таблицы 2.4.2 будет равен 5,12 млн. м³, тогда Q_ГЭС=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 Q_ГЭС 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 N_ГЭС, вычисляемую по формуле 3.2.4: N_ГЭС= 9,81·1,97·24,36·0,8=376,6 кВт. В графу 10 запишем Э_ГЭС=376,6·24=9038,4 кВт·ч (по формуле 3.2.5). В графу 11 запишем Э_СИСТ, согласно таблицам 2.2.1-2.2.6. В графу 14 запишем Р_СИСТ (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.

N_уст=1,2·Р_max (4.2)

Значение расчетного напора принимаем для русловых ГЭС

(4.3)

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

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

Таблица 4.1 Кривые продолжительности водноэнергетических характеристик ГЭС при НПУ

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 (З_ВХК) с величиной суммарных затрат по замещающим вариантам (З_ВХК).

Комплекс будет эффективным, если будет иметь место соотношение:

(З_ВХК)?_зам.i,

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

Затраты на создание ВХК определяются по округленным показателям по формуле:

З_ВХК=К_ВХК·Е_n+N_ВХК, у.е.,

где К_ВХК ? капитальные вложения на строительство объектов ВХК; N_ВХК ? ежегодные издержки производства; Е_n ? коэффициент, для ВХК Е_n=0,12.

К_ВХК=б₁·N_УСТ^ГЭС, у.е.,

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

N_УСТ^ГЭС=1,2·Р^max_ГЭС, кВт,

где Р^max_ГЭС - максимальная гарантированная мощность; Р^max_ГЭС=210кВт из таблицы 2.2.7.

N_УСТ^ГЭС=1,2·210=252кВт,

К_ВХК=3000·252=756000у.е.

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

И_ВХК=И_АМОРТ.+И_{ТЕК.РЕМ}+И_З.П+И_{ТР.РАСХ.}=в₁·N_УСТ^ГЭС, у.е.,

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

И_ВХК=60·252=15120 у.е.

По формуле (6.2) определим затраты на создание ВХК:

З_ВХК=756000·0,12+15120=105840 у.е.

Капитальные вложения К_ТЭС по замещающему варианту для гидроэнергетики зависят от установленной мощности теплоэлектростанцииN^ТЭС_ЗАМ и определяется по формуле:

К_ТЭС=б₂·N^ТЭС_ЗАМ

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

N^ТЭС_ЗАМ=1,2·N_УСТ^ГЭС, кВт.

Подставляя данные, получим

N^ТЭС_ЗАМ=1,2·252=302,4 кВт.

К_ТЭС=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 Э_ГЭС, установленного итогами водно-энергетических расчетов, определяются в соответствии с формулами (6.8-6.9):

И_ТЭС=И_ТЭС^ОБЩ+И_ТЭС^ТОПЛ=в₂·N_ЗАМ^ТЭС+в₃·Э_ЗАМ^ТЭС

Э_ЗАМ^ТЭС =1,08·Э_ГЭС,

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

Э_ЗАМ^ТЭС =1,08·68313,6=73778,69 у.е./кВт

И_ТЭС=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:

К_с/х=б₃·W_с/х, у.е.,

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

К_с/х=0,05·6,873·10⁶=343650 у.е.

Издержки для заменяемого варианта определяются по формуле:

И_с/х=в₄·W_с/х, у.е.,

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

И_с/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.

К_пр;к/б=б₄·(W_пр+W_к/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; W_пр - годовой объём промышленного водопотребления, м³ (из таблицы 1.4.2); W_пр=4,2·10⁶ м; W_к/б - годовой объём водопотребления на коммунально-бытовые нужды, м³ (из таблицы 1.4.2), W_к/б=4,68·10⁶ м³.

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

Издержки для заменяемого варианта определяются по формуле:

И_пр;к/б=в₅·(W_пр+W_к/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.

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

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

З_зам =З_{зам.тэс}+З_зам.с/х +З_{зам.пр; к/б}=Е_n·(К_ТЭС+К_с/х+К_пр;к/б)+И_ТЭС+И_с/х+И_пр;к/б, у.е.

Подставив в формулу 6.14 значения, получим:

З_зам=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:

З_вхк= 105840у.е<З_зам=474023,17 у.е.

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

Эк.эфф=З_зам - З_вхк, 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 (W_пр=4,2 млн. м³); объем воды сельскохозяйственного водозабора (Wс/х=6,873 млн. м³); годовой объём водопотребления на коммунально-бытовые нужды (W_к/б=4,68млн.м); W_гэс=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.

Размещено на Allbest.ru