Расчет гидрогенератора

2. Факторы формирования и гидрологический режим поверхностного стока рек Кыргызстана (общий анализ).

а) Краткая характеристика бассейнов

Реки Аламедин и Алаарча являются левыми притоками р.Чу, формируют сток на северных склонах Кыргызского хребта в его средней, наиболее возвышенной части. Обе реки протекают через город Бишкек и его пригороды и строительство малых ГЭС на этих водотоках будет рентабельным, а вырабатываемая электроэнергия востребована.

На рисунке 1.2. представлены бассейны рек, оцифрованные в программе  Mapinfo на планшете 1:100000. Рельеф бассейнов горный, очень расчленённый, перепад высот составляет 3000-3500 м. Именно на водоразделе Аламединского и Алаарчинского бассейнов находится самая высокая вершина Кыргызского хребта (пик Западный Аламедин, высота 4875 м). 

При таких значительных  высотах в бассейнах рек развито  значительное оледенение.

 

В табл.2 представлены основные гидрографические характеристики бассейнов. 

Таблица 2.

Гидрографические характеристики бассейнов рек Аламедин и Алаарча

 

Река - пункт наблюдений	Площ. водосб. км2	Средневзв. высота,   м	Уклон реки, средн. ‰	Степень оледенения. %	Показат. типа питания d	Тип питания реки
Аламедин – устье р.Чункурчак	317	3260	64	15	2,70	ледниково-снеговоее
Алаарча – устье р.Кашка-Суу	233	3290	69	17	2,24	--//--

 

 

Рис.4 . Карта бассейна  р.Алаарча (масштаб 1:100000).

 

 

Рис.5. Карта бассейна р.Аламедин (масштаб 1:100000).

б) Гидрологическая  характеристика  рек Северного  склона Кыргызского хребта                                                                                                    бассейнов рек Аламедин и Алаарча.

Рельеф бассейнов горный, с большим перепадом высот  и все  ландшафтные и климатические  условия подчинены зональному распределению. Сухие засушливые степи предгорий  сменяются горными альпийскими  лугами с участками лесов и  арчевых стлаников, которые на высоте 3000 и более заменяются тундровой  растительностью, а также скалами, осыпями. Выше 3500 м. развито оледенение. Горные ледники, занимая 15-17% площади водосбора, являются источниками питания рек в самые засушливые месяцы июль-сентябрь.

Климатические условия также  изменяются с высотой от засушливого  умеренно-континетального в предгорной части до арктического холодного  в высокогорной зоне, поскольку с  высотой температура воздуха  уменьшается (температурный градиент 0,6-0,8⁰С на 100 м), атмосферные осадки  увеличиваются, а испарение уменьшается.

В геологическом отношении  борта и дно долины сложены  коренными, кристаллическими породами, прикрытыми на склонах четвертичными, осадочными отложениями. По сейсмическим  условиям бассейны относятся к 8-9-бальной  зоне.

Гидрография бассейнов представлена основными реками Аламедин, Алаарча  и их многочисленными притоками. До выхода из гор реки имеют большие  уклоны, скорости течения в период паводков достигают 3-5 м/с.

 Гидрологический режим  рек и оценка потенциальных  гидроэнергетических ресурсов выполнены  по данным наблюдений на гидрологических  постах Гидромета  р.Аламедин  – выше устья р.Чункурчак и  Алаарча - выше устья р.Кашкасу. (гидрологическая информация прилагается).

в) Гидрологический  режим рек

Реки Аламедин и Алаарча   расположены в горной области, наиболее возвышенная часть  которой (выше 3000 м) служит естественным аккумулятором влаги,  в виде "вечных" снежников, ледников и сезонного снега,  являющихся источниками питания хорошо развитой речной сети. 

Основными  источниками  питания являются талые воды сезонных снегов и  талые воды "вечных" снегов и ледников. Дождевые воды  в  стоке  рек имеют второстепенное значение и не превышают 3%.  Подземные  воды играют в  питании рек значительную роль и имеют  решающее значение в меженный период.

В годовом ходе стока рек  выделяются три основных периода, в  каждом из которых превалирует тот  или иной источник питания:

1). Период снегового половодья,  когда сток формируют  талые   воды сезонных снегов нижних  и средних ярусов гор. 

2). Период ледниково-снегового  половодья, когда сток  формируется  преимущественно талыми водами  высокогорных снежников  и   ледников. Этот период приходится  на самое жаркое время года  – июль-август, когда нулевая  изотерма поднимается выше  3500-4000  м. 

3).  Период межени, когда  поверхностный сток в реки  практически не поступает, в  связи с прекращением  процессов   таяния,  и  питание осуществляется  за счет подземных вод, аккумулированных  в толщах зоны активного водообмена. В это время отмечаются минимальные  и устойчивые расходы воды.

По источникам питания  реки Аламедин и Алаарча относятся  к ледниково-снеговому типу, поскольку  летний сток (июль-сентябрь) превышает  сток весенне-летний (март-июнь) (рис.).

Ледниково-снеговое питание  имеют реки со  значительной  площадью оледенения водосбора, где удельный вес ледникового  питания составляет основную часть стока. Половодье  на этих реках растянуто на весь теплый период, начинается в мае-июне, заканчивается - в  сентябре-октябре,  продолжительностью - 170 -180 дней. Пик  половодья и максимальные расходы  воды отмечаются  в  июле-августе  и в отдельных случаях носят  характер  гляциальных  селей.

Рис.6. Гидрограф среднесуточных расходов воды р.Аларча.

Одной из наиболее важных и  показательных характеристик речного  стока является норма годового стока  и изменчивость сток (коэффициент  вариации).  Под нормой стока   понимается среднее значение стока  за  многолетний  период  такой  продолжительности, при дальнейшем увеличении которой величина стока  существенно не изменяется.

Норма стока и коэффициент  вариации рассчитаны за 80-летний период наблюдений (1929-2008 гг.). Данный период наблюдений включает маловодную и многоводную  фазы режима стока, т.е. полный цикл (рис.7) и может быть использован для расчета нормы стока.

Рис.7. Интегральная кривая среднегодового стока р. Алаарча

Расчет нормы стока, коэффициента вариации, кривых обеспеченности и  интегральной кривой представлены в  приложениях 1-4 отчета о практике, гидрологические  характеристики стока - в таблице 3.

Таблица 3

Основные гидрологические  характеристики стока

Река	Норма стока		Сред. годовые расходы  различной  обеспеченности %					Максимальные расходы воды		Минимальные расходы воды
	м3/с	км3/ год	1	10	50	90	95	срочный дата	средне- годовой	сроч-ный	срелне- мсячный
Аламедин	6,55	0,21	9,12	7,75	6,26	5,0	4,68	58,2 07.1958	8,80 1942	0,74	1,46
Алаарча	4,57	0,14	5,44	4,82	4,49	3,54	3,39	50,0 06.1953	6,28 1997	1,12	1,48

На рисунках 8 и 9 представлены кривые обеспеченности среднегодового стока рек за период наблюдений, по которым и взяты расходы воды различной обеспеченности.

 Рис.8. Кривая обеспеченности среднегодовых расходов воды р.Аламедин

за период 1929-2008 гг.

 

Рис. 9. Кривые обеспеченности среднегодового стока реки Алаарча

Внутригодовое распределение  стока и объём годового стока.

Для проектирования и строительства  ГЭС важное значение имеют распределение  стока внутри года по месяцам и  сезонам и интегральные (суммарные) кривые объёма стока  в течение  года, поскольку именно от него зависит  режим эксплуатации и выработка электроэнергии. В таблице 4 и на рисунке 10  представлено внутригодовое распределение стока рек Аламедин и Алаарча, а на рисунке 11 – интегральные кривые среднемесячного стока этих рек. В год средний водности объём стока р.Аламедин составляет 77 м³/с или 2,44 км³/год, а р.Алаарча – 53,9 м³/с или 1,70 км³/год.

Таблица 4.

Среднемесячные расходы  воды рек Аламедин, Алаарча (м³/с).

месяцы												Сред. год
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Аламедин
1,83	1,68	1,57	1,60	3,65	10,7	19,2	19,0	9,19	4,33	2,71	2,12	6,55
Алаарча
1,50	1,39	1,34	1,45	2,88	7,62	12,8	12,6	5,84	2,77	1,99	1,70	4,57

 

Рис.10. Внутригодовое распределение стока по месяцам рек Аламедин и Алаарча

                           Рис.11. Интегральная кривая объёма среднемесячных расходов воды рек Аламедин, Алаарча в год средней водности.

 

Средние годовые расходы  воды (Q ) и модули стока (М) рек

за периоды по 1972 г, 1973-2000 гг. и весь период наблюдений

 

Река - пункт наблюдений	Расчетный период				Cр. год.   за весь период	Коэф. вариации стока
	по 1972 г		1973-2000 гг
	Q, м3/с	М, л/с км2	Q, м3/с	М, л/с км2	Q, м3|c	Сv
Кегеты–лесной кордон	2,35	9,18	3,08	12,0	2,65	0,16
Аламедин – у.р. Чункурчак	6,24	19,7	6,81	21,5	6,46	0,17
Алаарча – у.р. Кашка-Суу	4,19	18,0	4,95	21,2	4,49	0,12
Джеламыш - клх. им. Чапаева	1,40	9,15	1,55	10,1	1,45	0,21
Ак-Суу – с.Чон Арык	4,71	11,1	4,92	11,6	4,79	0,11

Таблица 1.1 список метеостанций, данные по которым использованы в работе.

метеостанция	высота, м	период  наблюдений	примечание
Бишкек	756	1896-2002
Байтик	1579	1914-2002
Тюя-Ашуу (северная)	3090	1953-1992	закрыта в 1993 г.

 

3. Оценка гидроэнергетического потенциала рек Аламедин и Алаарча