Техника - молодёжи 1951-02, страница 20

Инженер М. САРКИСОВ ,

Рис. А. КАТКОВСКОГО

Посмотрите на карту нашей необъятной родины. Вся она испещрена бесчисленным количеством извилистых линий рек. Но на ней обозначены только большие реки, протяженность которых составляет сотни километров. А кроме больших, есть еще десятки тысяч малых рек длиной до 100 километров. И в каждом погонном метре текущей реки скрыта могучая сила, или, как принято говорить, гидроэнергия.

По запасам гидроэнергии наша страна занимает первое место в мире, превышая в 3,5 раза запасы США и в 5 раз запасы Канады.

Издревле русские люди понимали важность использования энергии рек для совершения полезной работы. Известны знаменитые промышленные гидросиловые установки, созданные еще в XVIII веке на алтайских заводах великим «водяным мастером» Козьмой Дмитриевичем Фроловым. Сохранилась по наше время и построенная им огромная Змеиногорская плотина.

В дореволюционное время выдающиеся русские инженеры И. Г. Александров, Г. О. Графтио, Г. М. Кржижановский и многие другие не раз выдвигали проекты строительства мощных гидроэлектростанций на Днепре, Свири, Волхове, Волге и других крупнейших реках. Но царское правительство оставалось глухим и равнодушным к их голосу. Огромные гидроэнергетические богатства страны оставались лежать втуне вплоть до Великой Октябрьской социалистической революции.

Развитие гидроэнергетики в нашей стране началось только в годы советской власти. Сразу же после великого октябрьского штурма Ленин и Сталин указали на важнейшее значение использования энергии «белого угля» для осуществления электрификации всей страны — создания материально-технической базы коммунистического общества.

И это, конечно, не случайно. Гидроэлектростанции (ГЭС) обладают многими преимуществами в сравнении с тепловыми электростанциями, работающими на мазуте, угле, торфе, сланцах, дровах и других видах топлива. '

Гидроэлектростанции не расходуют никакого топлива. А использование топлива связано с его трудоемкой добычей, погрузкой, перевозкой по железной дороге или водным путям, разгрузкой, подготовкой для сжигания (например, размол угля для превращения его в пыль).

Стоимость электроэнергии, вырабатываемой гидростанциями, в несколько раз ниже стоимости электроэнергии, получаемой на тепловых электростанциях.

Запуск гидроэлектростанции и каждого ее агрегата продолжается несколько минут, в то время как пуск тепловой станции «из холодного состояния» длится 5—6 часов.

В нашей стране действуют уже десятки мощных районных гидроэлектростанций на Днепре, Волге, Свири, Волхове, Сыр-Дарье, Занге, Куре, Чирчике, Ниве, Гумисте, Алма-Атинке и многих других реках страны.

Теперь по инициативе великого Сталина страна приступила к сооружению величайших в мире Куйбышевской и Сталинградской гидроэлектростанций на Волге — великой русской реке.

Передовая советская гидроэнергетическая наука открывает нам все новые и новые возможности создания самых совершенных исполинских фабрик электричества, использующих «белый уголь». Одновременно решается ряд важнейших народнохозяйственных задач по улучшению судоходства, орошению засушливых земель, упорядочению богатейшего рыбного хозяйства наших великих рек, увеличению мощности магистральных железнодорожных путей с переводом их на электротягу и т. п.

На рисунке, помещенном на страницах 20—21, показана типичная мощная районная ГЭС, которая может быть сооружена «а большой равнинной реке.

На правом по течению реки берегу мы видим машинное здание ГЭС. От него начинается «глухая» земляная плотина, возведенная в русло реки. К земляной

плотине примыкает бетонная водосбросная плотина. Со стороны левого берега находится судоходный шлюз.

К зданию ГЭС и шлюзам примыкают земляные дах

Все эти сооружения образуют единый водоудержи-вающий фронт, перегораживающий реку и делящий ее на две части: верхний бьеф — подпертая часть реки перед сооружениями, и нижний бьеф — часть реки за сооружениями.

Разность уровней реки между верхним и нижним бьефами называется напором. Представление о водяном напоре имеет каждый, кто в детстве устраивал запруды на ручейках или делал школьные опыты с сообщающимися сосудами.

Мощность любой гидроэлектростанции зависит как от величины напора, так и от количества («расхода») воды, протекающей по реке в створе этой ' ГЭС за одну секунду.

Гидростанции, построенные на горных реках, имеют небольшой расход воды. Однако их значительная мощность получается благодаря большой высоте падения воды, создающей большой напор. Огромная мощность гидростанций, строящихся на равнинных реках, создается главным образом за счет больших расходов воды. Напоры здесь обычно не велики. В течение года напоры на гидростанциях равнинных рек меняются незначительно. Зато величина расхода воды по сезонам колеблется весьма сильно. Тем самым вызывается сезонное изменение мощности гидростанции.

На 20-й странице представлен гидрограф — график изменения среднемесячных расходов типичной равнинной реки.

Как видно по гидрографу, наибольшие расходы воды в реке приходятся на май (весеннее половодье), наименьшие — на зимние месяцы, когда река покрыта льдом; зимние расходы воды почти в 10 раз ниже майских расходов. В период весеннего половодья, продолжающегося всего 1,5 месяца, проходит около 64 процентов, а в долгий зимний период всего 13 процентов от годового стока реки. Отсюда, казалось бы, следует, что мощность ГЭС в зимнее время должна быть значительно ниже мощности ГЭС в период прохождения половодья.

Теперь обратимся к графику среднемесячного потребления электрической энергии в одном из районов нашей страны.

Мы видим, что больше всего потребляется энергии как раз в зимние месяцы. И это понятно: зимой, когда дни коротки, резко возрастает потребность в электроосвещении.

Возникает серьезное противоречие: зимой гидроэлектростанция располагает наименьшим стоком воды и, следовательно, может выработать наименьшее количество электроэнергии, а потребность в энергии возрастает именно в это время. Это противоречие преодолевается регулированием годового стока реки с помощью водохранилища.

Для того чтобы обеспечить равномерную работу ГЭС в течение всего года, необходимо искусственно перераспределить естественный годовой сток реки, или, иначе говоря, осуществить так называемое годовое регулирование.

Перед плотиной (в верхнем бьефе) создается водохранилище достаточной по расчету емкости. В период паводка в нем накопляется запас воды, который постепенно расходуется в засушливые и зимние месяцы.

На Волге уже созданы грандиозные водохранилища — «Московское море», «Рыбинское море», выравнивающие расход волжских ГЭС.

«Рыбинское море» — самое крупное в мире искусственное водохранилище. Емкость его — 25 миллиардов кубометров воды, а площадь зеркала около 5 тысяч кв. км, то-есть равна половине площади зеркала Онежского озера)

18