Особенности реконструкции водосбросов, водозаборов, отстойников, магистральных каналов

 

Увеличение пропускной способности водосбросных сооруже­ний представляет собой достаточно сложную в технологическом отношении задачу. В большинстве случаев эту задачу решают путем повышения напора на водосбросном сооружении. Однако иногда срубают бетон на верхней части водослива или делают- дополнительный водосброс открытого или закрытого типа. Уст­раивать дополнительные водосбросные отверстия, примыкающие

Рис. 12.10. Схема реконструкции за­твора водосброса Вилюйской плотины: У — подкосное ремонтное заграждение;

2 — эстакада с тележкой; 3 — реконструи­рованный подъемный механизм сегментного затвора; 4 — существующий сегментный затвор; 5 — опорный шарнир дополнитель­ного затвора; 6 — монтажная эстакада для сборки дополнительного затвора: 7 — дополнительный затвор

к существующим, обычно не­желательно, так как при этом возникает ряд технологических и конструктивных сложностей (опорожнение водохранилища, сложность сопряжения с суще­ствующим бетонным сооруже­нием и т. д.). На рисунке 12.8 представлена одна из возможных схем пропускной способности водосброса путем поднятия напора на сооружении, придания водосливу более обтекаемой формы с повышенным коэффициен­том расхода и одновременной заменой рабочего затвора.

На Вилюйской ГЭС в связи с уточнением в процессе экс­плуатации гидроузла гидрологических данных возникла возмож­ность повысить отметки НПУ на 2 м из условия пропуска летне­осеннего катастрофического паводка при заполненном до нового значения НПУ водохранилище. Для этого потребовалось рекон­струировать уникальный сегментный затвор водосброса (шири­ной 40 м, высотой 14 м, напором 13,2 м и массой 437 т), имею­щего пропускную способность 5200 м³/с. Нарастить затвор свер­ху не удалось, так как его нижние несущие металлоконструкции были не способны воспринять увеличенную гидростатическую нагрузку. Решили изготовить дополнительный сварной сегмент­ный затвор высотой 2 м на напор 15,2 м и установить его на порог водослива под, существующий затвор (рис. 12.10). Допол­нительный и существующий затворы жестко соединили между собой болтами по обшивке и поперечными диафрагмами на сварке. Опорный шарнир дополнительного затвора разместили на ногах существующего затвора. Работы проводили непосред­ственно на пороге водослива под прикрытием ремонтного за­граждения подкосного типа, состоящего из 16 секций шириной по 2 м каждая, перекрывающих отверстия на полную высоту. Уплотнение между секциями обеспечивалось с помощью труб„ обмотанных войлоком и брезентом.

Увеличить пропускную способность низконапорных водоза­борных сооружений можно также путем повышения напора на гидроузле, строительства новых бетонных секций водоприемни­ка, снабженных соответствующими затворами, наращивания вы­соты затворов или посредством реконструкции забральной балки.

Если вышеперечисленные мероприятия окажутся дорогостоя­щими, то рассматривают вариант устройства дополнительного водоприемника водозаборного сооружения. В ряде случаев целе­сообразно размещать водосливной лоток поперек потока (на быках), который соединяется с магистральным каналом в виде открытого или закрытого сооружения. Вопрос о повышении пропускной способности водозабора решается в каждом кон­кретном случае исходя из технико-экономических условий.

Отстойники реконструируют в случаях увеличения пропуск­ной способности каналов, подающих воду на деривацию, ороше­ние земель или обводнение. Вначале рассматривают возмож­ность использования существующего отстойника при пропуске повышенного расхода воды. Отстойник с периодической, механи­ческой или комбинированной очисткой всегда имеет резервный объем, в котором наносы аккумулируются в период между про­мывками. После промывки отстойник работает при расчетном расходе с пониженным уровнем воды в камере, принятом из условия обеспечения допускаемой мутности на выходе в защи­щаемый от наносов канал. Поэтому, повышая уровень воды в отстойнике, можно пропускать больший по сравнению с расчет­ным расход. Однако в этом случае сокращают интервал между промывками. Такое мероприятие носит эксплуатационный харак­тер, но оно может быть реализовано во многих случаях. Если эксплуатационными мероприятиями не удается решить вопрос

о повышении пропускной способности отстойника, то увеличива­ют число камер, их ширину или длину. В отдельных случаях выгодно устроить дополнительный отстойник, соединив его с во­доприемником и магистральным каналом. В условиях поднятия отметки НПУ в верхнем бьефе водозаборного узла становится оправданным наращивание стенок камеры отстойника, чтобы увеличить их объем и, как следствие, повысить пропускную способность.

Реконструкцию каналов выполняют по-разному, в зависимо­сти от их назначения, условий трассировки, наличия бетонных и железобетонных сооружений на них, возможности повышения уровня воды на водозаборе, одежды и т. д. Так, оросительный канал можно отключить в межвегетационный период для рекон­струкции отдельных сооружений или участков канала, чего нель­зя допустить на канале, служащем для водоснабжения населе­ния и промышленных предприятий. Канал, проходящий на большом протяжении в земляном русле, можно реконструиро­вать без прекращения подачи воды, увеличивая его живое сече­ние с помощью землеройных механизмов или средствами гидро­механизации.

 

12.4 Технико-экономическое обоснование реконструкции гидротехнических сооружений

 

Целесообразность реконструкции гидротехнических сооруже­ний должна обосновываться технико-экономическими расчетами.

Экономическую эффективность реконструкции действующих гидротехнических сооружений определяют путем сравнения при­веденных затрат по варианту дальнейшей эксплуатации дейст­вующего сооружения (гидроузла) З_д и варианту реконструкции Зрек. При этом если в результате сравнения окажется, что Зрек^Зд, то в расчетном году рассматриваемое сооружение (гидроузел) по экономическим соображениям реконструировать нецелесообразно. При условии З_рек<З_д, начиная с расчетного- года, экономически выгоднее реконструкция сооружения, чем его дальнейшая эксплуатация. Если при этом необходимо вы­явить очередность реконструкции ряда сооружений (гидроузлов),, то можно воспользоваться следующим паоаметоом:

На первое место ставят то сооружение, которое имеет макси- мальный параметр Ki.

Приведенные затраты можно рассчитывать по следующей: известной зависимости [15]:

где Ki — капитальные вложения по i-му варианту, р.; Е_и — нормативный коэффициент капитальных вложений, равный 0,15 [15, 41]; С» — ежегодные текущие затраты (себестоимость) производства по i-му варианту, р.

Характеристики Ki и С* могут быть выражены как полной (абсолютной) суммой капитальных вложений и себестоимости годовой продукции, так и удельными их величинами (на 1 га,

1 м³ воды, 1 кВт и т. п.) при обязательном соблюдении полной сопоставимости вариантов, в основе которой лежит равенство потребительского эффекта (объем, качество, состав продукции и т. п.). Варианты в любом случае должны быть сопоставимы по типам объектов, времени затрат и получении эффекта, ценам, принятым для выражения затрат и эффекта, характеру затрат и эффективности в части простого и расширенного воспроизвод­ства, методам исчисления стоимостных и натуральных показа­телей, используемых для расчетов эффективности; кругу затрат, входящих в объем капитальных вложений; воздействию на окру­жающую среду и другим факторам (15], то есть по всем призна­кам, кроме признака, эффективность которого определяется.

Затраты разных лет, в течение которых осуществляется реа­лизация капитальных вложений, необходимо приводить к базис­ному году, так как ежегодные капитальные вложения и издерж­ки производства могут изменяться по годам. Фактор времени можно учитывать путем умножения приведенных затрат соответ­ствующего года на коэффициент приведения, который следует определять по формуле

За базисный год может быть принят первый год эксплуата­ции реконструируемого сооружения. В условиях реализации ка­питальных вложений в течение ряда лет или в разные сроки, а также если ежегодные издержки и объемы производства изме­няются по годам эксплуатации, затраты приводят к базисному году путем умножения их на коэффициент а*.

Ниже рассматриваются пути определения приведенных за­трат по варианту дальнейшей эксплуатации и по варианту ре­конструкции сооружения (гидроузла).

Приведенные затраты по варианту дальнейшей эксплуатации сооружений в общем виде вычисляют по следующей (Ьоомуле:

где Здеф — приведенные затраты по заменяемым сооружениям или меропри­ятиям, позволяющим компенсировать дефицит водных ресурсов, выработки электроэнергии, подачи воды, транспорта грузов и т. п., р.; З_няя — приведен­ные затраты по заменяемым сооружениям или мероприятиям, позволяющим компенсировать снижение надежности обеспечения водными ресурсами, элект­роэнергией, подачей воды, транспортом грузов и т. п. в случае дальнейшей эксплуатации существующего гидротехнического сооружения (гидроузла), р.; Сг.т.с — ежегодные издержки по дальнейшей эксплуатации существующего гидротехнического сооружения (гидроузла), р.

Значения З_деф и З_над можно вычислить по зависимости (12.2), если для компенсации созданы новые гидротехнические соору­жения. Кроме того, их можно определить приближенно:

где 3в — замыкающие (укрупненные) экономические показатели оценки сто­имости единицы воды, электроэнергии, перевозимых грузов и т. д. в условиях отсутствия реконструкции, p.; W — недостаточный объем подачи воды, выра­ботки электроэнергии, перевозимых грузов в условиях отсутствия реконструк­ции; Р — вероятность аварии действующего сооружения за счет снижения его надежности.

где Ск.р — затраты на один капитальный ремонт, р.; С_тр — затраты на один среднегодовой текущий ремонт, р.; С_эк — затраты, связанные с поддержанием объекта в надлежащем работоспособном состоянии и неучтенные в составе

Ежегодные издержки (текущие затраты) по дальнейшей экс­плуатации существующего сооружения (гидроузла) рассчитыва­ют по следующей зависимости:

капитального и текущего ремонта, p.; t — годы проведения капитальных и текущих ремонтов или затрат по поддержанию объекта в надлежащем состоя­нии в процессе эксплуатации; у_к._Р—1 — число капитальных ремонтов соору­жения за период эксплуатации Т₀ до расчетного года, определяемое по фор­муле

Го — расчетный период эксплуатации сооружения до расчетного года, годы; Тк.р — периодичность капитальных ремонтов действующего сооружения (гид­роузла), годы;

Г_эк — периодичность проведения затрат, связанных с поддержанием сооруже­ния в надлежащем работоспособном состоянии.

Приведенные затраты по варианту реконструкции гидротех­нического сооружения (гидроузла) определяют по следующей зависимости:

где /(_Рек — объем капитальных вложений в реконструкцию сооружения (гид­роузла), определяемый по сметам, р.; /С_к — расходы на компенсацию потерь подачи воды, выработки электроэнергии, перевозки грузов и т. п. в результа­те снижения уровня воды в водохранилище во время реконструкции соору­жения, р.; Ф₀ст — остаточная стоимость ликвидируемого при реконструкции сооружения, демонтируемого оборудования, деталей, узлов и т. п., р., которую определяют по Формуле

Фбал — балансовая стоимость сооружения или оборудования, р.; Я_{а р} — норма амортизационных отчислений на полное восстановление по сооруже­нию или оборудованию, которые определяют по основным фондам народного хозяйства СССР в процентах от балансовой стоимости; Г_ф — фактический срок службы сооружения на момент его реконструкции, годы; Ф ликв — лик­видная стоимость реконструируемых элементов сооружений демонтируемого оборудования, деталей, устройств и т. п., p.; C_peK — ежегодные издержки на эксплуатацию реконструируемого сооружения (гидроузла), р.

Реконструкция гидроузла может иметь комплексное значе­ние, поэтому его эффективность необходимо оценивать путем сравнения с эффективностью альтернативных вариантов, отдель­но решающих в соответствующих отраслях народного хозяйства те же задачи (15]. В условиях хозяйственного расчета затраты по гидроузлу комплексного назначения распределяют между от­дельными отраслями, ведомствами, объединениями, предприя­тиями — участниками водохозяйственного комплекса — пропор­ционально экономическому эффекту, получаемому ими.