Характеристика водогосподарських об’єктів комплексного призначення

Розділ 2. Поле постійного струму.

Енергія електростатичного поля.

Зображення електростатичного поля завдяки силовим лініям і лініям рівного потенціалу. Графічний розрахунок електростатичного поля.

Електромагнітне поле графічно зображується при допомозі силових ліній.

Силовою лінією називають лінію, у кожній точці якої дотична вказує на напрямок дії сили на пробний позитивний заряд.

Силові лінії починаються на позитивних зарядах і закінчується на негативних.

Рівняння силової лінії:

(1)

Для більш наглядного графічного опису поля проводять лінії рівного електромагнітного потенціалу – еквівалентні лінії.

Лінії рівного потенціалу є перетином поверхонь рівного потенціалу з площиною рисунка.

Рівнянням лінії рівного потенціалу є:

(2)

(3)

Порядок графічного зображення електростатичного поля наступний:

- Простір між електродами (зарядженими тілами) розбивають лініями рівного потенціалу на частини, таким чином, щоб приріст потенціалу між сусідніми лініями був однаковим.

- Проводимо силові лінії так, щоб вони були нормальні до поверхонь електродів і до ліній рівного потенціалу.

- Слідкуємо за тим, щоб утворені криволінійні квадрати були подібні.

Поле навколо зарядів має енергію, густина якої визначається співвідношенням:

(1)

Якщо врахувати,що, то (1) можна записати так: (2)

(3)

По відомій густині енергії поля, можна визначити енергію поля, яка заповнює простір об´ємом V.

(4)

Якщо, то (4) спрощується:

(5)

Електричним струмом називається впорядкований, під дією електричного поля, рух заряджених частинок.

Кількісною мірою струму є сила струму.

(1)

Сила струму – кількість заряду яка проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу.

За формулою струм відрізняють як постійний та змінний.

Змінним називається струм, який змінює величину і напрямок.

Постійним називається струм який не змінюється в часі.

В даному розділі будемо розглядати лише постійний струм.

Щоб мати можливість вивчати розподіл струму в перерізі провідника вводять густину струму.

(2)

Густина струму – відношення сили струму, що протікає через нормальну до нього площадку.

– векторна величина

Щоб знайти струм через поверхню S необхідно про інтегрувати.

; (3)

Якщо, то:

(4)

Якщо 0, то:

(5)

Комплексні дослідження і вишукування річок і водоймищ проводяться з метою отримання вичерпних матеріалів для складання проектів водогосподарських систем і окремих комплексних гідровузлів. Під водогосподарською системою розумітимемо комплекс, що складається з гідротехнічних споруд, штучних і природних водоймищ і ділянок річок в природному стані, що виконують різні функції, але об'єднаних загальною метою. Прикладом водогосподарської системи може служити канал ім. Москви, вирішуючий завдання водопостачання м. Москви, судноплавства, обводнення р. Москви і створення зон відпочинку як на самому каналі, так і на його водосховищах. У систему каналу входять насосні станції для підйому волжської води в канал і у водосховища вододільного б'єфу, судноплавні шлюзи, дамби, гідроелектростанції і інші споруди.

Комплексний гідровузол - це комплекс гідротехнічних споруд, що виконують різні функції, об'єднаних єдиною компоновкою і розташованих, як правило, в одному створі річки. Нижче розглянемо приклади комплексних гідровузлів.

Галузі господарства, інтереси яких враховуються проектами водогосподарських систем і комплексних гідровузлів і які одержують при цьому реальний економічний ефект, називають учасниками водогосподарського комплексу. При цьому звичайно одна з галузей є ведучою.

Склад учасників водогосподарського комплексу може бути різним. Наприклад, гідровузли Волжсько-Камського каскаду розраховані на задоволення запитів енергетики, водного транспорту, а гідровузли, розташовані південніше, - на задоволення запитів сільського господарства (зрошування земель); провідним учасником водогосподарського комплексу є енергетика. У інших географічних і економічних районах можливо інше поєднання учасників. Наприклад, при будівництві гідровузлів в басейні р. Амур, наприклад Зейського, у складі водогосподарського комплексу важливе місце займає використання водосховищ для боротьби з повенями шляхом акумуляції стоку.

Комплексні гідровузли складаються з гідротехнічних споруд різного призначення, а також допоміжних споруд і пристроїв. Склад і конструкція споруд гідровузла залежать від того, які галузі народного господарства беруть участь в комплексі. Основною спорудою гідровузла є дамба, що створює натиск води і створююча водосховище. Для виконання функцій, пов'язаних з обслуговуванням водогосподарського комплексу, до складу гідровузла можуть входити: 1) гідроелектростанція для вироблення електроенергії; 2) судноплавні шлюзи або суднопідіймачі для судноплавства; 3) рибопропускні споруди для забезпечення міграції прохідних і напівпрохідних риб; 4) плотоходи і колодоспуски для лісосплаву; 5) водозабірні споруди для зрошування, обводнення або водопостачання, і інші споруди.

Прикладом комплексного гідровузла є, наприклад, Цимлянський гідровузол на р.Дон. Він складається з водозливної плотини, будівлі гідроелектростанції, судноплавних шлюзів, земляної дамби, рибопідйомника, водозабірної споруди для подачі води в зрошувальні і обводнювальні канали. Гідровузол вирішує транспортну проблему - забезпечує судноплавство з Дону до Волги по Волго-Донському каналу і покращує умови судноплавства вище за гідровузол на 200 км, а також і нижче за гідровузол шляхом навігаційних попусків з водосховища, що збільшують судноплавні глибини в річці. Для цієї мети намічається побудувати на нижньому Доні водопідіймальні дамби. В даний час ведеться будівництво Константинівського гідровузла. Він дозволить відмовитися від навігаційних попусків з Цимлянського водосховища. Важливе значення має зрошування земель у Волгоградській і Ростовській областях. Інтереси рибного господарства задовольняються спорудою рибопідйомника для пропуску осетрових риб з нижнього б'єфу у водосховищі; крім того, організовані рибозаводи для штучного риборозведення. Іншим прикладом комплексного гідровузла може з'явитися Красноярський на Єнісеї. Цей гідровузол запроектований і здійснений головним чином в інтересах гідроенергетики. Для його розміщення вибраний створ, де Єнісей протікає у вузькій долині з крутими скелястими схилами. Вся ширина долини перекрита масивною бетонною дамбою. Будівля гідроелектростанції розташована при дамбі з боку нижнього б'єфу і примикає до правого берега.

Водозливна частина дамби розташована біля лівого берега. На лівому ж березі знаходиться суднопідіймач. Водосховище використовуватиметься для судноплавства, зрошування полів, водопостачання.

Як приклад гідровузла з дериватом (відведення води від річки убік каналом або тунелем для створення зосередженого натиску на ГЕС) приведемо комплекс споруд Арзнінськой ГЕС на р. Раздан, що входить в Севано-Разданський каскад. Комплекс складається з головного вузла, деривату, напірного вузла і гідроелектростанції. Головний вузол складається з масивної бетонної дамби заввишки 23 м, що перегороджує річку, і водоприймача для подачі води в дериват. Дериват складається з каналів і тунелів і протрасований по правому берегу. Напірний вузол складається з напірного басейну з холостим водоскидом, водовипуску в зрошувальний канал, льодоскиду і напірного трубопроводу, що підводить воду до турбін електростанції.

Ми розглянули три різні гідровузли комплексного призначення. З короткого опису видно, наскільки різними можуть бути компоновки і конструктивні рішення окремих гідровузлів. Їх особливості пов'язані з великою різноманітністю поєднання природних умов: топографічних, геологічних, гідрологічних і інших, а крім того, з вирішуваними ними задачами.

Дата добавления: 2014-01-07