Развитие гидроэнергетики в России

Содержание
Стр.
Введение………………………………………………………………………….5
1. Природные условия…………………………........………………………….. 8
1.1.Климат.............................................................................................................8
1.2. Водный режим...............................................................................................9
1.3.Геологические условия района строительства............................................17
1.4. Сейсмические условия участка строительства...........................................20
1.5. Опасные экзогенные процессы………………............................................21
2. Гидрологические условия. Водохозяйственные и водно-энергетические расчеты малой ГЭС ………....………….…………………………………...…22
2.1.Гидрологические условия…………………………………………………22
2.2.Водохозяйственные расчеты………………………………………………24
2.3.Водно-энергетический расчет……………………………………………..35
3.Сооружения водозаборного гидроузла……....……………………………..39
3.1. Состав и краткая характеристика существующих сооружений водозаборного гидроузла на р. Большой Зеленчук …………….…………..39
3.1.1. Водозаборный гидроузел.......………………………………………….39
3.1.2. Паводковый водосброс..................………………………………..........41
3.1.3.Водозаборное сооружение.......................……………………………....42
3.1.4. Грунтовая плотина......................……………………………………….42
3.1.5. Рыбопропускное сооружение............................…………………….…47
3.2. Водоприемник сифонного типа………………………………………....48
4. Малая гидроэлектростанция ……………………………………………….49
4.1. Подбор основного оборудования……………………………………...... 49
4.1.1. Выбор количества агрегатов………………………………....................49
4.1.2. Выбор типа агрегатов.......................................……………………….....50
4.1.3. Определение допустимой высоты отсасывания………………………53
4.1.4. Подбор гидрогенератора..................………………………….................57
4.2. Расчет спиральной металлической камеры...…………………………….60
4.3. Подбор вспомогательного оборудования…………………………...........63
4.3.1. Подбор маслонапорной установки……………………..………….........63
4.3.2. Подбор колонки управления………………………………………........65
4.3.3.Осушение турбинных камер и отсасывающих труб.…………………...65
4.3.4. Техническое водоснабжение…………………………………….............66
4.3.5. Пневматическое хозяйство........................................................................66
4.3.6. Электрическая часть МГЭС......................................................................67
4.4. Здание МГЭС ……………………………………………………………... 70
5. Напорные трубопроводы……..........................................................................71
5.1. Конструктивные решения и компоновка трубопроводов…....................71
5.2. Назначение параметров турбинного водовода.......…………………….74
5.3. Определение толщины стенок и  веса 1 ПГМ трубопровода...………..75
5.4.Гидравлический расчет трубопровода.………………………………….76
5.5. Расчет величины гидравлического удара………………………….......79
5.5.1. Положительный гидроудар……...........................................................79
5.5.2. Отрицательный гидроудар................................................................... ..80
6. Организация строительства и производство работ......................................82
6.1. Организация строительства..........................................................................83
6.2. Производство работ.......................................................................................91
6.3. Планирование строительства............................………..………………....93
7. Сметно-финансовый расчет….........................................................................98
8. Охрана окружающей среды............................................................................104

Список  литературы ............................................................................................107
















Введение 
     Гидроэнергетика - неотъемлемая и эффективная часть электроэнергетики страны. Гидроэлектростанции обладают такими достоинствами, как неистощимость энергетических ресурсов, высокая степень их использования (до 90%), низкая себестоимость вырабатываемой энергии и минимальные затраты труда на единицу мощности (в 10 раз меньше, чем на тепловых и атомных электростанциях). Высокая маневренность ГЭС делает их незаменимыми компонентами энергосистем. Беря на себя неравномерную часть нагрузки энергосистемы, гидроэлектростанции создают условия более равномерной работы тепловых и атомных электростанций, чем повышают их надежность и экономичность, улучшают показатели всей энергосистемы. Гидроаккумулирующие электростанции, кроме того, потребляя электроэнергию в ночное время, обеспечивают безостановочную работу агрегатов ТЭС и АЭС. Маневренность гидроэлектростанций позволяет использовать их в качестве эффективного, оперативного, нагрузочного и аварийного резерва энергосистемы.
     Развитие гидроэнергетики в России происходило по следующим этапам:
1) 1926 - 1941 - строительство отдельных гидроузлов со слабым развитием межрайонных электрических связей и регулирование нагрузки производилось непрерывно в течение всей смены дежурным. Станции располагались близко к местам потребления.
2) 1941 - 1950 . В 1941 году было построено 37 крупных ГЭС, а уже в 1947 году СССР занимал второе место в мире, уступая лишь США.
3) 1950-1960 годы - строительство крупных гидроузлов, создание каскадов: Волжского и Днепровского.
4) 1960-1970 строительство крупных станций ГЭС: Красноярской и Братской.
5) 1970-1980 - характеризуется созданием территориально-производственных комплексов на базе крупных энергетических узлов.
6) с 1980 года началось создание крупных комплексов на одном водохранилище - ГЭС, АЭС, ТЭС, ГАЭС.
     Проектируемая Зеленчукская МГЭС будет располагаться на территориисуществующего водозаборного гидроузла (ВГУ) на р.Большой Зеленчукперебросного канала Зеленчукской ГЭС, примыкающего к населенномупункту ДаусузЗеленчукского района Карачаево-Черкесской Республики.
     ВГУ Зеленчукской ГЭС запроектирован ОАО «Мособлгидропроект»,построен и введен в эксплуатацию в 2006 году. Эксплуатация водозаборногогидроузла осуществляется Управлением Эксплуатации Зеленчукской ГЭС.



 Природные условия
     Река Бол. Зеленчук является одним из наиболее крупных притоков Верхней Кубани. Она протекает в направлении с юга на север, перерезает Передовой и Скалистый хребет и впадает в р.Кубань у г.Невинномысска.
     Русло реки слабоизвилистое. Ширина реки изменяется от 15 м в межень до 35 м в половодье, глубина - от 0,5-1,5 м в межень до 3,0 м в половодье. Средняя скорость течения колеблется от 0,5-1,5 м/с в межень до 4-5 м/с в половодье. 
     Характерной особенностью бассейна является оледенение. Площадь ледников в высокогорной зоне бассейна р.Бол.Зеленчук составляет 30,2 км2.
1.1. Климат
     Климат рассматриваемой территории обусловлен его географическим положением и формируется под воздействием циркуляционных процессов южной зоны умеренных широт.
     Температура. Среднегодовая температура воздуха положительная, изменяется с высотой местности от 4,6?С до 9,1?С. Самый холодный месяц – январь с абсолютным минимумом температуры воздуха минус 36?С. Самый жаркий месяц – июль, абсолютный максимум температуры достигал +41?С.
     Среднемесячные, среднегодовые и экстремальные температуры воздуха приведены в таблице 1.1.
     Осадки. Распределение осадков в большой степени зависит от высоты местности и ориентации склонов. Внутригодовое распределение осадков неравномерно: наибольшее их количество - 66-85% от годовой суммы приходится на теплый период года. Максимальное среднемесячное количество осадков в предгорьях отмечается в июне - 87-135 мм, в горах в мае - 82-102 мм.
     Снежный покров. Устойчивый снежный покров образуется в середине декабря, в предгорьях он наблюдается не ежегодно. Продолжительность залегания устойчивого снежного покрова составляет 68-114 дней. Максимальная высота снега достигает 95 см. 
     Ветер. Среднегодовая скорость ветра колеблется от 1,3-1,6 до 3,0-3,8 м/с. Наибольших скоростей ветер достигает в зимне-весенний период.
Таблица 1.1
Среднегодовая, среднемесячная и экстремальная температура воздуха по метеостанции в ст-це Зеленчукская 
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Средняя за год
Среднемесячная и среднегодовая температура воздуха, ?С
-5,0
-3,3
2,1
7,5
12,6
15,5
17,7
17,2
13,1
7,9
2,3
-3,2
7,0
Абсолютный максимум температуры воздуха, ?С
20
20
33
32
32
34
37
37
33
32
27
24
31
Абсолютный минимум температуры воздуха, ?С
-35
-31
-21
-17
-6
-1
2
0
-7
-20
-28
-32
-35

1.2. Водный режим р. Бол.Зеленчук
     Река Бол. Зеленчук имеет смешанное питание: грунтовое, дождевое, снеговое и ледниковое. Основное питание она получает в теплый период года за счет таяния ледников и снежников в высокогорной зоне, что обуславливает высокое и продолжительное (около 6 месяцев) летнее половодье. На волну летнего половодья накладываются дождевые паводки продолжительностью от 1 до 10-15 суток.
     Осенне-зимняя межень довольно устойчивая, самые низкие уровни воды наблюдаются в конце февраля, когда питание реки происходит за счет грунтовых вод. Колебания уровня за многолетний период составляют от 229 до 326 см.
     Ледовый режим характеризуется образованием заберегов, донного льда, шуги. В январе-феврале нередки заторы и зажоры, вызывающие подъем уровней воды. Ледостав крайне неустойчив, а в отдельные годы вообще не наблюдается. Ледовые явления начинаются в ноябре-декабре, освобождение ото льда – в марте-апреле.
     Расходы воды в бассейне р.Бол.Зеленчук в створе наблюдений приведены в таблице 1.2.
     Гидрограф для створа ст. Зеленчукская по году средней водности представлен на рис.1.1.
     Наблюдения за стоком р. Бол.Зеленчук в ауле Даусуз и ст-це Зеленчукская за 1965-68 г.г. показали, в основном, увеличение стока по длине реки на данном участке и выявили невязки стока в отдельные декады и месяцы.
     Наблюдения за стоком р.Бол.Зеленчук в ауле Даусуз и ст-це Зеленчукская за 1977-80 гг. показали уменьшение стока по длине реки на данном участке. Расходы воды в ст-це Зеленчукская за указанный период приняты равными расходам воды в ауле Даусуз.
     В результате расходы воды р. Бол.Зеленчук в створах Даусуз и Зеленчукская за период продолжительностью 10 лет с 1977-78 по 1986-87 г.г. приняты одинаковыми, что соответствует нулевому значению боковой приточности.
     Параметры годового и сезонного стока р. Бол.Зеленчук в створе трассы канала Зеленчуки-Кубань (КЗК) определены методом моментов и наибольшего правдоподобия по гидрологическим рядам длительностью 51 год и приведены в таблице 1.3.

     
     Рис. 1.1. Гидрограф стока р.Бол.Зеленчук-аул Даусуз (створ ВГУ) за средневодный год (1968г.).
     	
     
     
     	Табл.1.2. Расходы воды р. Бол. Зеленчук в створе сооружения на трассе канала, аул Даусуз
Год 
I
II
III
Апрель
Май 
Июнь 




1
2
3
Ср. 
1
2
3
Ср. 
1
2
3
Ср. 
1966
-
-
6,26
11,4
23,5
32,3
22,4
39,4
38,5
64,8
44,9
94,0
56,0
45,8
65,3
1967
4,74
4,08
4,77
7,31
15,2
22,7
15,1
49,8
61,8
70,4
61,0
45,3
73,0
51,1
56,5
1968
6,34
5,33
8,45
22,0
32,4
34,8
29,7
63,6
83,8
96,6
81,8
64,8
56,8
57,7
59,8
1977
-
-
-
-
-
20,9
-
25,6
40,9
44,1
37,0
46,8
46,2
40,5
45,4
1978
6,88
6,70
9,56
17,8
11,7
20,2
16,6
29,9
46,7
32,1
36,1
30,2
69,4
49,7
49,8
1979
11,0
10,0
9,71
48,4
27,4
19,7
31,9
65,1
69,7
80,7
68,9
75,1
70,0
68,8
71,3
1980
6,09
5,77
8,08
35,8
44,2
44,4
41,5
54,4
69,8
89,5
78,3
70,2
56,8
64,7
63,9
      
      
      





Год 
Июль 
Август 
Сентябрь 
Х
ХI
ХII
Средний за год

1
2
3
Ср. 
1
2
3
Ср. 
1
2
3
Ср. 




1966
88,9
82,8
69,3
80,0
80,8
49,7
34,9
54,5
42,4
24,2
15,5
27,4
9,54
7,55
7,31
-
1967
62,2
71,0
74,3
69,3
85,0
55,3
42,1
60,2
33,7
25,5
15,8
25,0
10,5
8,26
7,83
27,3
1968
56,1
49,0
66,6
57,5
45,5
45,3
43,7
44,8
46,3
21,7
21,4
29,8
24,0
12,3
8,70
30,7
1977
40,1
39,5
35,4
36,2
30,2
41,5
29,5
33,6
26,5
29,8
23,7
26,7
20,4
10,3
(8,22)
-
1978
61,0
76,6
61,1
66,1
70,8
65,4
37,9
57,4
32,2
31,7
25,2
29,7
22,5
20,0
8,84
27,5
1979
70,7
61,5
54,7
62,0
51,0
52,9
40,4
47,8
36,6
23,1
18,5
26,0
13,5
26,7
10,5
32,4
1980
64,5
61,1
52,1
59,0
37,3
35,4
28,8
33,7
33,5
26,1
19,9
27,2
17,5
16,6
15,5
31,1




Таблица 1.3. Параметры годового и сезонного стока р. Бол. Зеленчук в створе КЗК
Сезонх
Среднемноголетнее значение 
Коэффициент 
Соотношение 
СS/Cv

Расход воды, м3/с
Объем стока, млн.м3

Модуль стока,
л/с.км2
Слой стока,
мм
Авто-кор-реля-ции
Ва-риа-ции
Асим-метрии
По расчету
Принято 
Год 
Половодье 
Межень
26,4
43,4
9,26
832
686
146
33,9
-
-
1068
881
187
0,17
-
-
0,13
0,14
0,26
-0,01
0,06
4,70
-0,08
0,43
4,7
2,0
2,0
6,0
     По установленным модулям годового стока в створах наблюдений на р. Бол.Зеленчук и его притоках построена зависимость многолетнего модуля годового стока от высоты водосбора. Наибольший модуль стока отмечен на высокогорном притоке р. Кизгыч – 53,1 л/с км2. По длине р. Бол.Зеленчук модуль стока уменьшается от 44,2 л/с км2 в пгт. Архыз до 22,2 л/с км2 в ст-це Исправная.
     Расходы воды в расчетных створах определены на основе имеющихся наблюдений в створах-аналогах и установленной зависимости модуля стока от средней высоты водосбора. 
     Принятые параметры годового и сезонного стока р. Бол.Зеленчук и его притоков в расчетных створах приведены в таблице 1.4.
     Максимальные расходы воды р. Бол.Зеленчук формируются в горах на р. Бол.Зеленчук и р. Кяфар и ниже ст-ца Исправная идут транзитом без нарастания расхода воды. Параметры максимальных расходов воды р. Бол. Зеленчук и расчетные расходы воды приведены в таблице 1.5.
     Высшие уровни воды р. Бол. Зеленчук наблюдаются в период летних паводков, низшие - зимой, в основном с декабря по март. Амплитуда колебания их составляет 2-3 м. 


     	Таблица1.4. Параметры годового и сезонного стока р.Бол.Зеленчук в расчетном створе КЗК (аул Даусуз)	
Сезон
Среднемноголетнее значение
Коэффициент
Соотношение Сs/Сv
Сток обеспеченности  Р%, при принятом соотношении Сs/Сv33

Рас-ход во-ды, м3/с
Объем стока,
млн.м3
Мо-
дуль 
сто-
ка,
л/с.км2
Слой стока,
мм
Авто-
кор-
реля-
ции,
r
Вари-ации, Сv
Асим-мет-рии, Сs
Рас-чет-ное
При-нятое
75
85
90
95










Рас-ход,
м3/с
Объем,
млн.м3
Рас-ход,
м3/с
Объем
млн.
м3
Рас-ход,
м3/с
Объем,
млн.м3
Рас-ход,
м3/с
Объем
млн.м3
Год 
Поло-водье
Межень
26,4
43,4

9,26
832
686

146
33,9
-

-
1068
881

   187
0,17
-

-
0,13
0,14

0,26
-0,01
0,06

4,70
-0,08
0,43

4,7
2,0
2,0

6,0
24,0
39,1

7,59

757
618

119
22,8
37,0

7,08
719
585

111

22,1
35,8

6,76
697
566

106
21,1
34,0

6,39
665
538

100



Годы наблю-дений


Число лет


Qср, м3/с


Сv


Сs/ Сv
Максимальные расходы обеспеченностью Р%, м3/с
Наиболь-
шийнаблю-денный
 расход, 
м3/с





1
10
25

1946-88
43
152
0,30
0,30
0,30
3,7
4,0
6,0

295
306

212
208

176
172
264
(2.08.66)
Таблица 1.5. Параметры максимальных расходов воды р. Бол.Зеленчук в створе ст-ца Зеленчукская 
1.3. Геологические условия района строительства МГЭС
     Все сооружения МГЭС располагаются в районе обширной тектонической зоны, именуемой Северо-Кавказской моноклиналью (Лабино-Малкинской). 
     Строение коренных скальных пород определяется распространением с водораздельной поверхности и на глубину около 100-150 м, однообразной толщи аргиллитов и алевролитов с прослоями глинистых известняков, относимых к байосскому и батскому ярусам средней юры. Породы очень полого, в среднем под углом 5о, падают на север.
     В бассейне р.Бол.Зеленчук определяющим является развитие современных и верхнечетвертичных аллювиальных гравийно-галечниковых образований, слагающих комплекс низких террас и глубокий аллювиальный врез в пределах речной долины р.Бол.Зеленчук. Поверхность террас и склоны перекрыты чехлом делювиальных и пролювиальных отложений мощностью от 3-5 до 15-20 м.
     Четвертичные крупнообломочные и глинистые грунты служат основанием сооружений построенного водозаборного гидроузла на р.Бол. Зеленчук. В них также проходит основная часть перебросного канала на участке Бол. Зеленчук – Хуса-Кардоникская.
     Основанием водоприемника, деривационных напорных трубопроводов проектируемой МГЭС является тело каменно-земляной плотины водозаборного гидроузла Зеленчукской ГЭС, здания МГЭС и отводящего канала – четвертичные крупнообломочные и др. грунты.
     Основанием каменно-земляной плотины, как и здания МГЭС с отводящим каналом, в русловой и пойменной частях служат валунно-галечниковые отложения изверженных и метаморфических пород (alQ4) с песчаным заполнителем до 20%. Водопроницаемость грунтов значительна, может достигать 60 м/сут.
     Правобережное примыкание плотины и сооружений МГЭС сложено валунно-галечниковыми отложениями надпойменных террас (alQ3) с песчаным заполнителем до 15-20%. Водопроницаемость также значительна и достигает 60 м/сут.
     В основании бетонного здания МГЭС и отводящего канала могут встретиться суглинки plQ3. Объемный вес скелета их колеблется от 1,75 до 1,80 т/м3.
      Участок строительства сооружений проектируемой МГЭС с поверхности практически повсеместно перекрыт техногенными грунтами: насыпью плотины и некачественными отвалами на 1-ой террасе и склоне 2-ой террасы.
      Техногенные грунты отвалов – очень неоднородные и пестрые по составу, состоят в основном из щебня, дресвы – аргеллитоподобных глин и аргиллитов, реже из гальки, гравия, мелких валунов различного петрографического состава, хорошей окатанности: заполнитель (20-40%) – глина, темно-серая, тугопластичная.В техногенных грунтах плотины присутствует и более глинистыйтехногенэкрана каменно-земляной плотины, представленный глинами темно-серыми, тугопластичными и полутвердыми с включениями (до40%) обломочного материала.
     Для площадки строительства МГЭС основное значение имеют гравийно-галечниковые аллювиальные образования. Грунты обладают достаточно высокой несущей способностью и с этой точки зрения благоприятны для возведения проектируемых сооружений МГЭС.
      В нижнем бьефе МГЭС (отводящий канал) в пределах надпойменной террасы устойчивость откосов выемок и основание насыпей будут определяться состоянием и свойствами делювиальных глинистыхгрунтов, содержащих практически повсеместно прослои и слои погребенных почв, снижающих характеристики механических свойств толщи в целом. 
      Аллювиальные грунты 1-ой и 2-ой надпойменных террас представлены галечниками с содержанием частиц крупнее 10 мм, соответственно, 59,5% и 68,5%, содержащими 38,7% и 30,6% гравийно-песчаного заполнителя и первые проценты пылеватой и глинистой фракций.Для аллювиальных галечников участка МГЭС объемный вес влажного грунта принимается равным 2,28 г/см3, а плотность сухого грунта – 2,05 г/см3.Расчетные показатели прочности на сдвиг и деформируемость принимаются следующими: tg? =0,65, С = 0 кгс/см2  и Е =700 кгс/см2.

Рис.1.2 расчетный поперечник по реке Большой Зеленчук
      Анализ показателей физических свойств глинистых отвальных грунтов, результатов обработки их лабораторных исследований на сдвиг позволяют в качестве расчетных характеристик прочности глин на сдвиг (с поправкой на реологию) принять tg? =0,33 и С = 0,10 кгс/см2.Эти характеристики могут быть использованы для расчетов откосов котлована МГЭС как в глинистых, так и в гравийных отвальных грунтах, поскольку прочность отвалов смешанного состава контролируется свойствами более слабых гравийных грунтов.
      Техногенные грунты экрана и понура плотины ВГУ на р.Бол.Зеленчукна участке проектируемоговодоприемника МГЭС представлены гумусированными и макропористыми суглинками и легкими глинами с включениями корней растений, чернозема, гнезд супесей, щебня алевритов, гравия и гальки (5-10%).
      Плотность сухого грунта изменяется от 1,53 до 1,87 г/см3при среднем значении 1,72 г/см3, а коэффициент текучести (консистенции) IL от + 0,20 до + 1,78. Больше,чем в половине опытов установлен коэффициент текучести (консистенции) свыше 0,50, что, очевидно, связано с недоуплотнением грунтов. В экране плотины консистенция грунтов преимущественно мягкопластичная. Относительное сжатие при нагрузке 2 кгс/см2 составляет в среднем 0,042, компрессионный модуль деформации в интервале нагрузок 1-2 кгс/см2  при ? = 0,5 составляет 25 кгс/см2. По 8 опытам на сдвиг (по схеме ускоренного среза без предварительного уплотнения) получены расчетные показатели:tg? =0,17 и С = 0,30 кгс/см2, которые могут быть использованы для расчетов устойчивости временных откосов котлована водоприемника в пределах водоупорных элементов плотины ВГУ.
      В проверочных расчетах устойчивости плотины для ее экрана и понура сцепление принимается с понижающим показателем 0,5, учитывающим длительную прочность пластичных грунтов - tg? =0,17 и С = 0,15 кгс/см2.
      Высокая неоднородность состава, консистенции, плотности связных грунтов в профиле плотины, обуславливает их значительную деформационную неоднородность. Средний (нормативный) модуль деформации, пересчитанный по результатам компрессионных опытов в соответствии с приложением 3а СНиП 2.02.02-85 «Основания гидротехнических сооружений», составляет 125 кг/см2 для интервала нагрузок 1-2 кгс/см2.
      Крупнообломочные (галечниковые) грунты упорных призм плотины весьма неоднородны (могут содержать линзы супесей).По двум пробам грунты упорных призм плотины характеризуются влажностью W = 0,10 плотностью сухого грунта 2,04 г/см3.
      Прочностные показатели на сдвиг рекомендуются следующие: tg? =0,55 и С = 0.
      Гидрогеологические условия участка строительства МГЭС определяются развитием двух типов подземных вод: порово-пластовых и порово-трещиноватых вод, которые образуют три постоянных водоносных горизонта: верхнеплейстоценовый аллювиальный – в породах 5-ой надпойменной террасы, голоценовый аллювиальный – в породах поймы и 1-ой надпойменной террасы, нижнемеловой – в трещиноватых слабо сцементированных песчаниках.
      Кроме того, на отдельных участках в техногенных отложениях в период интенсивного снеготаяния и атмосферных осадков могут образовываться локальные, слабоводообильные водоносные горизонты типа «верховодки».
      Верхнеплейстоценовый водоносный горизонт приурочен к валунно-гравийно-галечниковым отложениям с песчано-супесчаным заполнителем, напорно-безнапорный. Нижним водоупором являются слабопроницаемые аргиллитоподобные глины, развитые в цоколе террасы.
      Наполнение водохранилища до проектной отметки 1012,0 м привело к затоплению 2-ой надпойменной террасы, перекрытой суглинистыми техногенными отложениями понуракаменно-земляной плотины, что определило напорный характер верхнеплейстоценового подгоризонта в пределах верхнего бьефа водозаборного гидроузла. Мощность напорного подгоризонта составляет 2-3 м. Уровни его гидравлически связаны с уровнями водохранилища ВГУ Зеленчукской ГЭС.
      В нижнем бьефе верхнеплейстоценовыйподгоризонт – безнапорный. Глубина залегания уровня подгоризонта изменяется от 2 до 3 м, мощность безнапорного подгоризонта незначительная – 0,5-1,0 м, в связи с небольшимифильтрационными потерями через каменно-земляную плотину и близостью области разгрузки – у уступа террасы.

1.4. Сейсмические условия участка строительства МГЭС
     Водоприемник, деривационный напорный трубопровод, здание МГЭС с повышающей подстанцией и отводящий канал относятся к сооружениям повышенной ответственности (т.к. строятся МГЭС на существующей плотине III-го класса капитальности).
      Сейсмичность района проектируемых сооружений, сложенная грунтами категории II, оценивается в 8 баллов (СНиП II-7-81? «Строительство в сейсмических районах», п.1.3).
     Расчетная сейсмичность водоприемника, деривационного напорного трубопровода, здания МГЭС с повышающей подстанцией и отводящего канала, возводимых на плотных валунно-галечниковых и суглинистых (экран плотины) грунтах с расчисткой примыканий от слабых грунтов при строительстве здания МГЭС составляет от 7,04 до 8,41 балла. 
     Расчетная сейсмичность 8,41 балла соответствует водоприемнику, если бы он полностью (а не частично) размещался на суглинке понура плотины ВГУ. В нашем случае водоприемник на 50% расположен на суглинке. Поэтому расчетная сейсмичность грунтов основания равна (8,41+7,4) : 2 = 8 баллов.


1.5. Опасные экзогенные процессы
      Основными процессами, влияющими на состояние склонов долин и берегов рек в бассейне р.Бол.Зеленчук, являются обвально-осыпные и оползневые проявления в совокупности с речной эрозией.
     Обвально-осыпные процессы в основном развиты в горных зонах долин и на отдельных участках предгорий на пересечении скальных пород Скалистого и Пастбищных хребтов. Интенсивность их развития невысока и не оказывает существенного влияния на состояние берегов.
     Оползневые процессы преимущественно развиты в предгорной и равнинной частях территории. Они локализуются в подножье огромных шлейфов древних обвально-осыпных образований, прерывающих глинистые сланцы средней юры, и на уступах террас в долине р.Бол.Зеленчук.
      Средой развития оползней являются глинистые отложения майкопской серии и их дериваты.
     В бассейне р. Бол. Зеленчук интенсивно проявляются процессы боковой речной эрозии, обусловленной сезонным паводковым периодом.
     Площадка строительства МГЭС защищена от обвалов и оползней существующей Зеленчукской плотиной с паводковым водосбросом III класса капитальности. Для предотвращения активного развития речной эрозии предусматривается крепление камнем левого берега р.Бол.Зеленчук.
     
     
     
     
     
     
2. Гидрологические условия. Водохозяйственные и водно-энергетические расчеты малой ГЭС
                                 2.1. Гидрологические условия
     Река Большой Зеленчук берёт начало на северных склонах Главного Кавказского хребта при слиянии рек Псыш и Кизгыч в 1,5 км от пос. Архыз. Длина реки 158 км, площадь бассейна 2730 км2. Густота речной сети 0,88 км/км2. Основные притоки: ХусаКардоникская (правый); Кяфар, Большой Шеблонок (левые). В бассейне Большого Зеленчука находятся 36 озёр общей площадью 1,01 км2. Озёрность бассейна не менее 1%. Около 4% бассейна занято ледниками.
     Река протекает в горной и предгорной частях центрального левобережья Кубани. Бассейн имеет вытянутую форму, несимметричен – левобережная часть бассейна в 1,5 раза больше правой. Климат бассейна умеренный. Территория в основном занята смешанными лиственными лесами, в меньшей степени – лесостепью.
     В верхнем течении река горная, ниже – полугорная. Русло устойчивое, характеризуется ограниченным развитием русловых деформаций в верхнем течении. В среднем и нижнем течении русло реки подвергается значительным деформациям после каждого крупного паводка. Долина реки выше пос. Архыз имеет троговый характер; склоны сильно расчленены, круты. Ниже пос. Архыз до станицы Зеленчукская долина имеет террасированные склоны, сохраняет V-образную форму вплоть до устья. Ширина долины увеличивается от 0,5–2,5 км в верхнем течении до 4–6 км в низовье. Пойма в верхнем течении отсутствует, ниже по течению появляется прерывистая пойма, ширина которой изменяется в пределах 5–10 м в горных районах; при выходе на прикубанскую равнину достигает 1,5–2,0 км. Русло реки до пос. Нижняя Ермоловка прямое, неразветвлённое, ниже – извилистое, сильно разветвлённое. Ширина русла в верхней части реки до 10 м, у станицы Исправная и ниже – 40–60 м. Скорость течения в межень в верховье до 2,0–2,5 м/с, ниже станицы Зеленчукская – 0,9–1,2 м/с. Средний уклон реки составляет 7,8‰.
     Питание реки смешанное с преобладанием снегового (более 35% годового стока) и дождевого (более 25%). Среднемноголетний расход воды у пос. Архыз составляет 23,2 м3/с (объём стока 0,732 км3/год), у станицы Зеленчукская – 28,7 м3/с (объём стока 0,906 км3/год), станицы Исправная – 40,4 м3/с (объём стока 1,27 км3/год). Тянь-шанский тип водного режима с весенне-летним половодьем и паводками в течение всего года. Максимальный расход воды 545 м3/с, минимальный зимний – 0,32 м3/с. Ледяные образования на реке наблюдаются с конца ноября по конец марта. Для реки типичны заторы и зажоры льда. Наиболее значительные заторы наблюдаются у станицы Исправная, где толщина ледяных нагромождений достигает двух и более метров.Ледостава обычно не бывает.
     Мутность воды изменяется от 320 г/м3 в верхнем течении реки до 100–170 г/м3 в нижнем течении. Соотношение взвешенных и влекомых наносов составляет 0,25. Речная вода по химическому составу относится к сульфатному классу. Минерализация воды в верховье реки не превышает 100 мг/л, в нижнем течении достигает 1,8–2,4 г/л.
     Река Большой Зеленчук является основным источником хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения для населения и промышленности района строительства.
     На реке построена ГЭС. Большой Зеленчук используется для лесосплава. На левом берегу расположен Тебердинский заповедник. Большой Зеленчук привлекает любителей водного туризма и рыбной ловли.
     Долина реки в нижнем течении плотно заселена. На берегах находятся много посёлков – Архыз, Богословский, Звёздный, Ермоловка, при впадении реки в Кубань – г. Невинномысск.
     2.2. Водохозяйственные расчеты
     Основными водопотребителями в рассматриваемом регионе являются:
 орошение, 
 сельскохозяйственное (в т.ч. коммунально-бытовое)  водоснабжение,
 промышленное водоснабжение, в т.ч. водоотбор в канал Зеленчуки-Кубань Зеленчукской ГЭС. 
     В таблице 2.1 приведено водопотребление и водоотведение в бассейне р.Бол.Зеленчук на уровне 2006 года и на 2015 г. (данные ЗАО "ИЦ СКТЭ").
     Сводный водохозяйственный баланс без учета Зеленчукской ГЭС в характерные по водности годы на уровне 2006 года в створах Даусуз (Канал ""Зеленчуки - Кубань (КЗК)) и устье р. Бол.Зеленчук представлен в таблице 2.2.
     Годовой объем водозабора в канал Зеленчуки-Кубань по характерным по водности годам приведен в таблице 2.3.
     Водохозяйственный баланс р.Бол.Зеленчук составлен по поверхностной воде по фактическому маловодному году на 2015 г. Баланс р.Бол.Зеленчук представлен в виде сводного баланса в устьевом створе и частного баланса в расчетном створе ниже трассы канала Зеленчуки-Кубань. 
     На уровне 2006 г. водоотведение в бассейне р.Бол.Зеленчук на народное хозяйство составляло 0,13 м3/с, в том числе от водоснабжения – 0,07 м3/с и возвратные воды от орошения – 0,06 м3/с. На 2015 г.  водоотведение увеличилось до 0,17 м3/с за счет роста возвратных вод от орошения. Величины водоотведения не учтены в водохозяйственных балансах, так как несоизмеримо малы по сравнению с располагаемыми водными ресурсами р. Бол. Зеленчук. 
     
     Таблица 2.1
Водопотребление и водоотведение в бассейне р.Бол.Зеленчук на современном уровне и на перспективу (годовой объем млн.м3)
№№ пп
Потребители
2006 год
2015 год


Водопот-ребление
Водоот-ведение
Безвоз-вратные потери
Водопот-ребление
Водоотве-дение
Безвоз-вратные потери
Выше трассы канала Зеленчуки-Кубань
1.
Водоснаб-жение
0,283
0,331
-0,048
22,5
0,42
22,1
 
Коммунально-бытовое
-
0,057
-0,057

22,3

0,256

22,044
 
Сельхозводо-снабжение
-
-
-



 
Промышлен-ность
0,283
0,274
0,009
0,188
0,164
0,024
2.
Орошение
-
-
-
-
-
-

Всего: млн.м3
м3/с
0,283
0,009
0,331
0,010
-0,048
-0,001
22,5
0,71
0,42
0,01
22,1
0,70
Устье
1.
Водоснабже-ние
13,4
2,17
11,23
41,4
34,5
2,01
39,4
32,5
1.1
Коммунально-бытовое
1,52
-
-

{31,45
24,6
-
-
1.2.
Сельхозводо-снабжение
3,97
-
-

-
-
 
Промышлен-ность
7,97
-
-
9,9
-
-
2.
Орошение
19,4
1,93
17,5
23,3
3,56
19,7

Всего: млн.м3
32,8

4,10
28,3
64,7
57,8
5,57

59,1
52,2

м3/с
1,04
0,13

0,91

2,05
1,83
0,17
1,88
1,66
Примечание: в числителе – вариант с развитием Казьминского водопровода; в знаменателе – вариант без развития Казьминского водопровода

Таблица 2.2
Сводный водохозяйственный баланс  р.Бол.Зеленчук в расчетных створах Даусуз и устье в характерные по водности годы без учета водопотребления Зеленчукской ГЭС (на 2006 год)
№№ 
пп
Статьи баланса
Даусуз (трасса канал)
Невинномысск (устье)


Мно-гов.
1968-69 гг.
Сред-ний
1975-76 гг.
Мало-вод.
1969-70гг.
Сре-днее
Мно-гов.
1968-69 гг.
Сред-ний
1975-76 гг.
Мало-вод.
1969-70гг.
Сред-нее
Годовой объем, млн.м3
1.

Естест-венный приток

964

792

625

790

1563

1232

959

1251
2.
Мест-ное водо-потреб-ление


0


0


0


0


33


33


33


33
3.
Быто-вой сток

964

782

625

790

1530

1199

926

1218
Расходы воды,м3/с
1.

Естест-венный приток
30,6
24,8
19,8
25,1
49,6
39,1
30,4
39,7
2.
Мест-ное водо-потреб-ление

0,0

0,0

0,0

0,0

1,1

1,1

1,1

1,1
3.
Быто-вой сток
30,6
24,8
19,8
25,1
48,5
38,0
29,3
38,6
Минимальный среднемесячный расход воды, м3/с
1.

Естест-венный приток

4,9

3,3

4,4

4,2

8,0

5,8

7,8

7,2
2.
Мест-ное водо-потреб-ление

0,0

0,0

0,0

0,0

0,5

0,5


0,5


0,5

3.
Быто-вой сток

4,9

3,3

4,4

4,2

7,5

5,3

7,3

6,7

     Таблица 2.3
Годовой объем водозабора в канал Зеленчуки-Кубань при сохранении режима в р.Бол.Зеленчук близкого к естественному (50% отбора в половодно-паводковый период)
Годы
Объем стока 
Объем водозабора

млн.м3
млн.м3
м3/с
 Маловодный 
1969-70 г.г.
497
253
8,03
 Средневодный
1975-76 г.г.
657
320
10,1
 Многоводный
1968-69 г.г.
811
405
12,9
Среднее
655
326
10,3

	График водопотребления из р.Бол.Зеленчук совпадает с гидрологическим режимом, что создает благоприятные условия для водозаборов, особенно на орошение.
     В период низкого стока с ноября по март водозабор из реки осуществляется для водоснабжения населения и промышленности и составляет 10-20% от минимального среднемесячного расхода воды обеспеченностью 95%.
     Наинизшие суточные расходы воды р.Бол.Зеленчук наблюдаются зимой при ледоставе и по величине в 2 раза меньше среднемесячных расходов воды той же обеспеченности. 
     Среднесуточный расход воды обеспеченностью 95% р.Бол.Зеленчук в устье равен 2,5 м3/с (т.е. санитарный расход). За 51-летний период наблюдений на р.Бол.Зеленчук в ст-це Исправная в 7 годах наблюдались среднесуточные расходы воды менее 2,5 м3/с. 
     Таким образом, затруднения в водоснабжении населения и промышленности возможны зимой при ледоставе в отдельные сутки с расходами воды обеспеченностью 95-99%.
     В период высокого стока с апреля по сентябрь водозабор из р.Бол.Зеленчук осуществляется для водоснабжения населения, промышленности и орошения. Наиболее напряженной по водообеспечению является 3-я декада августа. 
     Годовой объем стока р.Бол.Зеленчук на нужды народного хозяйства выше трассы Зеленчуки-Кубань используется слабо. Среднегодовой расход воды маловодного года обеспеченностью 95% в устье составляет 32,1 м3/с. На уровне 2006 года среднегодовой водозабор из реки составлял 1,04 м3/с, т.е. 3,2% от располагаемых ресурсов маловодного года. На 2015 год произошло увеличение водозабора в 2 раза - до 2,05 м3/с, что составит 6,4% от ресурсов маловодного года.
     В маловодном году в результате водозабора в канал Зеленчуки-Кубань произойдет снижение водности в устье р.Бол.Зеленчук на 25%. Характерные расходы воды р.Бол.Зеленчук в устье без учета Зеленчукской ГЭС и с учетом Зеленчукск.......................