Роль каналов в водоснабжении и транспорте воды
У этого термина существуют и другие значения, см. Канал.
Определение
Водный канал (лат. canal — труба, жёлоб) — искусственный водоток, предназначенный для водоснабжения (водоотведения) людей, культурных растений и домашних животных, сокращения водных маршрутов или для перенаправления потока воды.
Основные функции каналов
Классификация
Каналы на Великих озёрах
Существует два основных назначения канала:
- Водоснабжение
- Транспорт воды
Зачастую каналы (траншеи) сочетают в себе обе функции.
Виды каналов
В зависимости от предназначения, каналы делятся на несколько видов:
- Мелиоративные каналы
- Ирригационные (оросительные)
- Дренажные (осушительные)
- Водопроводные каналы
- Энергетические каналы
- Судоходные каналы
Разновидности каналов
Виды по предназначению
- Мелиоративные каналы: играют важную роль в обеспечении сельского хозяйства, делятся на ирригационные и дренажные.
- Водопроводные каналы: подают воду к местам потребления.
- Энергетические каналы: используются для подачи воды к гидроэлектростанциям.
- Судоходные каналы: соединяют реки, озёра и моря для водного транспорта.
Категории судоходных каналов
- Открытые каналы: соединяют водные пути с одинаковым уровнем воды.
- Шлюзованные каналы: соединяют водоёмы с разными уровнями.
Заключение
В итоге, каналы играют важную роль в обеспечении воды для различных целей, от полива полей до транспорта крупных судов. Разнообразие их функций и разновидностей делает их неотъемлемой частью инфраструктуры водоснабжения и транспортировки воды.
По способу подачи воды каналы делятся на два типа: самотек и с механическим подъемом воды.
Самотёчные каналы
В самотеке вода течет под действием силы тяжести.
Каналы с механическим подъёмом воды
Для поднятия воды в канале используются насосные станции.
Каналы в древности
Первые оросительные каналы появились в Месопотамии в конце VI тысячелетия до нашей эры. Древний Египет также обладал разветвленной системой оросительных каналов. Возможно, в Древнем Египте был построен и первый судоходный канал, соединивший Красное море с Нилом.
В Китае был построен Великий канал, соединивший реки Хуанхэ и Янцзы.
Каналы в Средние века
В XVII веке началось активное строительство судоходных каналов в Европе. Баржи, буксируемые лошадьми по каналам, стали важным средством перевозки грузов. Великобритания, Франция и Германия активно строили каналы для улучшения транспортной инфраструктуры.
Каналы в СССР и России
После Великой Отечественной войны, в СССР началась активная программа по строительству и модернизации гидротехнических сооружений. Был принят Закон о пятилетнем плане восстановления и развития народного хозяйства в СССР, способствующий развитию судоходных каналов и других инфраструктурных проектов.
Строительство гидротехнических сооружений в СССР
В соответствии с особенностями планового хозяйства СССР, строительство гидротехнических сооружений реализовывалось в рамках комплексной программы, учитывающей интересы всех отраслей народного хозяйства: гидроэнергетики, орошения и обводнения, водного транспорта и водоснабжения.
Реализация плана Сталина по преобразованию природы
В период с 1940 по 1965 годы было построено множество магистральных каналов общей протяжённостью более 2000 км, среди которых крупнейшими являются:
| Название канала | Протяженность |
|---|---|
| Канал Грибоедова | 100 км |
| Саратовский канал | 126 км |
Характеристики судоходных каналов
Главными характеристиками судоходного канала являются его габариты, форма и размер живого сечения. Габариты канала ограничивают габариты судов и их грузоподъёмность, а форма и размер живого сечения определяют количество судов, которые могут проходить одновременно.
Параметры конструкции каналов
Параметры канала, такие как заложение откоса и гидравлически наивыгоднейшее сечение, играют важную роль в оптимизации пропускной способности при минимальной стоимости работ.
Расчет небольших каналов
Для определения скорости и расхода воды в небольших каналах часто используют формулы Шези. Важно учитывать все параметры при проектировании гидротехнических сооружений.
Существует несколько видов сооружений на каналах, которые играют ключевую роль в обеспечении их функциональности и безопасности.
Задвижки
Задвижки – это специальные устройства, позволяющие регулировать уровень воды в канале. Они могут быть ручными или автоматическими, и используются для предотвращения затоплений и регулирования расхода воды.
Водозаборы
Водозаборы – это сооружения, предназначенные для отбора воды из канала. Они могут иметь различные конструкции в зависимости от целей использования воды, например, для орошения полей или подачи воды в промышленные объекты.
Плотины
Плотины – это сооружения, устанавливаемые на каналах для управления уровнем воды. Они могут быть съёмными или постоянными и используются для создания водохранилищ, регулирования расхода воды и предотвращения затоплений.
Вентили
Вентили – это устройства, позволяющие регулировать поток воды в канале. Они могут быть установлены на различных участках канала и используются для оптимизации расхода воды и предотвращения аварийных ситуаций.
Дамбы
Дамбы – это сооружения, предназначенные для ограждения территории от воды. Они используются для предотвращения затоплений, защиты от эрозии и создания водохранилищ.
Все эти сооружения играют важную роль в обеспечении эффективного функционирования каналов и обеспечивают безопасность и устойчивость водных объектов.
Строительство каналов почти всегда требует устройства дополнительных сооружений, которые можно разделить на несколько категорий:
Водопроводящими сооружениями могут заменяться отдельные участки каналов как по экономическим, так и техническим причинам. К таким сооружениям относятся лотки, трубы, туннели, акведуки, дюкеры, селеспуски и пр.
В тех случаях, когда грунтовые условия не позволяют устроить надёжное русло канала или рельеф местности, где проходит участок трассы канала, слишком сложный (сильно пересечённая местность, горные склоны и т. п.) целесообразно использование лотков. Лотки также представляют собой искусственные русла, однако они располагаются на поверхности земли или же устраиваются над землёй на опорах. Лотки могут выполняться из дерева, железобетона, металла и прочих материалов. Движение воды в лотках безнапорное. Иногда лотки сверху защищают каким-либо покрытием, что приближает их по своей сути к трубам. Площадь сечения лотка обычно меньше, чем канала, в связи с этим им придают больший уклон. Пропускная способность лотка рассчитывается из его интерпретации как водослива с широким порогом в канал.
Акведуки устраивают в местах пересечения каналом какого-либо препятствия: реки, оврага, дороги и т. п. От лотка на опорах акведук отличает капитальная конструкция. В этом плане акведуки ближе к мостам, в то время как лоток может выполнять функции пролётного строения.
Трубопроводы позволяют пропустить воду канала под каким-либо препятствием, а также используются при неблагоприятных климатических условиях на участке прохождения канала. Трубопроводы могут располагаться как под землёй, так и быть открытого типа с возможностью непосредственного доступа. Режим движения воды в трубопроводах обычно напорный.
Если необходимо пропустить под каналом какой-либо водоток, сооружается дюкер. Его конструкция и расчёты аналогичны трубам, применяемым при пересечении водотоков насыпями автомобильных и железных дорог.
При большом уклоне местности скорость воды в канале может достичь недопустимых значений. В связи с этим приходится устраивать участки каналов с разницей по высоте. Для соединения таких участков применяются сопрягающие сооружения, к которым в общем случае относятся быстротоки и перепады.
В перепадах вода часть пути движется по сооружению, а часть пути падает. В ступенчатых перепадах энергия падающей воды гасится специальными устройствами. В консольных перепадах падающая вода образует в месте падения воронку, которая постепенно достигает такой глубины, при которой энергия падения полностью гасится и размыв прекращается. Консольные перепады требуют меньших затрат на обустройство в силу саморегуляции, однако их расчёт менее точен и требует допуска фазы неопределённого режима, пока размер воронки не достигнет нужных величин.
Быстротоки представляют собой лотки с большими уклонами, в которых вода движется со скоростью больше критической. Скорость, однако, не должна превышать допускаемой для материала дна и стенок. Для снижения скорости возможно применение повышенной шероховатости лотка в виде разнообразных выступов, ступеней и порогов. В конце быстротока устраиваются водобойные колодцы для гашения скорости потока.
Для сопряжения разных по высоте участков каналов используют также насосные станции.
Сооружения, регулирующие общий режим канала
К таким сооружениям относятся шлюзы-регуляторы и вододелители, аварийные заграждения, водосбросы и водоспуски, шугосбросы.
Шлюз-регулятор — это плотина, оборудованная затворами. В её функции входит регуляция расхода воды в самом канале, а также в ответвлениях от него. Аварийные заграждения представляют собой пороги, оборудованные затворами. В необходимом случае с их помощью может быть произведена изоляция отдельных участков канала.
Каналы в искусстве
Применение каналов с древнейших времён обусловило их широкое отражение в искусстве. Художники нередко запечатлевали каналы в рисунках, картинах, художественных фильмах.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 февраля 2024 года; проверки требует 1 правка.
Запрос «ГЭС» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
Гидроэлектроста́нция (ГЭС) — электростанция, использующая в качестве источника энергии движение водных масс в русловых водотоках и приливных движениях; вид гидротехнического сооружения. Гидроэлектростанции обычно строят на реках. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.
Крупнейшая в мире ГЭС — Три ущелья.
Крупнейшая российская ГЭС — Саяно-Шушенская
Плотина Серрон Гранде в Сальвадоре, вогнутая для увеличения прочности тела плотины
Нижне-Бурейская ГЭС, 2017 Самая новая ГЭС в России
Схема плотины гидроэлектростанции
Принцип работы ГЭС состоит в том, что энергия напора воды с помощью гидроагрегата преобразуется в электроэнергию.
Необходимый напор воды обеспечивается посредством сооружения плотины и водохранилища и, как следствие, концентрации реки в определённом месте; или же естественным потоком воды, зачастую с деривацией. В некоторых случаях для получения необходимого напора используют совместно и плотину, и деривацию.
В гидроагрегате вода поступает на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие гидрогенератор, вырабатывающий непосредственно электроэнергию. Всё энергетическое оборудование располагается в здании гидроэлектростанции. В зависимости от назначения, здание имеет своё определённое деление. В машинном зале расположен электрогенератор. Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля работы ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также ещё по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.
Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу.
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.
Принцип работы всех видов турбин схож — поток воды поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передаётся на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.
Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующегося напора воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоёму, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.
Преимущества и недостатки
Гидроэнергия использовалась с древних времён, для молки муки и других нужд. При этом приводом служил колёсный механизм, вращаемый потоком воды. В середине 1770-х годов французский инженер Бернар Форест де Белидор в опубликованной им работе Architecture Hydraulique, привёл описание гидромашин с вертикальной и горизонтальной осью вращения. К концу XIX века появились электрические генераторы, которые могли работать в сочетании с гидроприводом. Растущий спрос на электроэнергию вследствие Промышленной революции дал толчок в их развитии. В 1878 году заработала «первая в мире ГЭС», разработанная английским изобретателем Уильямом Джорджем Армстронгом в Нортумберленде, Англия. Она представляла собой агрегат, предназначенный для питания одной единственной дуговой лампы в его картинной галерее. Старая электростанция № 1 Schoelkopf возле Ниагарского водопада в США начала производить электричество в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона для целей освещения, Vulcan Street начала работать 30 сентября 1882 года, в г. Аплтон, штат Висконсин, США, и выдавала мощность около 12,5 киловатт.
Но когда встал вопрос промышленного использования электричества, то оказалось, что под постоянный ток требуется слишком толстая медная проводка. Поэтому при оборудовании шахты Gold King Mine в Колорадо отдали предпочтение проекту компании Вестингауза, основанному на патентах Николы Теслы, то есть системе переменного тока двух фаз. Поныне ГЭС Эймса в Колорадо (en:Ames, Colorado) считается первым коммерчески значимым и успешным промышленным использованием электрического тока. До этого момента все применение сводилось преимущественно к бытовым и городским нуждам освещения домов и улиц постоянным током. А ГЭС в Эймсе вошла в «Перечень значимых объектов и событий IEEE» (en:List of IEEE milestones). Сам Тесла писал в автобиографии, что в проекте участвовать отказался, поскольку считал, что частота переменного тока должна составить 60 Гц, а не 133, как это было задумано инженерами компании Вестингауза. Мнение Теслы было учтено при оборудовании ГЭС на Ниагарском водопаде двумя годами позже, частота 60 Гц поныне является стандартной на территории США. Переменный ток, таким образом, стал де-факто стандартом для построения ГЭС, что явилось важной вехой в ходе «войны токов». Использовались как две фазы (под двигатели Николы Теслы), так и три фазы (под проекты Доливо-Добровольского) с трансформаторами на соответствующее число фаз. Ныне именно три фазы используются повсеместно.
К 1886 году в США и Канаде было уже 45 гидроэлектростанций. К 1889 году только в США их было 200. В начале XX века коммерческими компаниями строится много небольших ГЭС в горах недалеко от городских районов. К 1920 году до 40 % электроэнергии, производимой в Соединённых Штатах вырабатывалось на ГЭС. В 1925 году в Гренобле (Франция) состоялась Международная выставка гидроэнергетики и туризма, которую посетили более одного миллиона человек. Одной из вех в освоении гидроэнергетики как США, так и в мире в целом стало строительство в 1930-х Плотины Гувера.
Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями. Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие XIX века и первые 20 лет XX столетия, достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.
В советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны, который был утверждён 22 декабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником — Днём энергетика. Глава плана, посвящённая гидроэнергетике, называлась «Электрификация и водная энергия». В ней указывалось, что гидроэлектростанции могут быть экономически выгодными, главным образом, в случае комплексного использования: для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства или мелиорации. Предполагалось, что в течение 10-15 лет в стране можно соорудить ГЭС общей мощностью 21 254 тыс. лошадиных сил (15632 МВт), в том числе в европейской части России — мощностью 5438 МВт, в Туркестане — 2221 МВт, в Сибири — 7972 МВт На ближайшие 10 лет намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 МВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 МВт.
Гидроэлектростанции в мире
Наименование Мощность, ГВт Среднегодовая выработка, млрд кВт·ч Собственник География
Три ущелья 22,50 98,00 р. Янцзы, г. Сандоупин, Китай
Итайпу 14,00 92,00 Итайпу-Бинасионал р. Парана, г. Фос-ду-Игуасу, Бразилия/Парагвай
Силоду 13,90 64,80 р. Янцзы, Китай
Гури 10,30 40,00 р. Карони, Венесуэла
Черчилл-Фолс 5,43 35,00 Newfoundland and Labrador Hydro р. Черчилл, Канада
Тукуруи 8,30 21,00 Eletrobrás р. Токантинс, Бразилия
Крупнейшие гидроэлектростанции России
По состоянию на 2017 год в России имеется 15 действующих гидроэлектростанций свыше 1000 МВт, и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.
Саяно-Шушенская ГЭС 6,40 23,50 РусГидро р. Енисей, г. Саяногорск, рп. Черёмушки
Красноярская ГЭС 6,00 20,40 ЕвроСибЭнерго р. Енисей, г. Дивногорск
Братская ГЭС 4,52 22,60 ЕвроСибЭнерго р. Ангара, г. Братск
Усть-Илимская ГЭС 3,84 21,70 ЕвроСибЭнерго р. Ангара, г. Усть-Илимск
Богучанская ГЭС 3,00 17,60 РусГидро, Русский алюминий р. Ангара, г. Кодинск
Волжская ГЭС 2,66 11,63 РусГидро р. Волга, г. Волгоград и г. Волжский (плотина ГЭС находится между городами)
Жигулёвская ГЭС 2,46 10,34 РусГидро р. Волга, г. Тольятти и г. Жигулёвск (плотина ГЭС находится между городами)
Бурейская ГЭС 2,01 7,10 РусГидро р. Бурея, пос. Талакан
Саратовская ГЭС 1,40 5,7 РусГидро р. Волга, г. Балаково
Зейская ГЭС 1,33 4,91 РусГидро р. Зея, г. Зея
Загорская ГАЭС 1,20 1,95 РусГидро р. Кунья, пос. Богородское
Воткинская ГЭС 1,04 2,28 РусГидро р. Кама, г. Чайковский
Чиркейская ГЭС 1,00 1,74 РусГидро р. Сулак, п. Дубки
Другие гидроэлектростанции России
Крупнейшие аварии и происшествия
Список примеров в этой статье не основывается на авторитетных источниках, посвящённых непосредственно предмету статьи.
Добавьте ссылки на источники, предметом рассмотрения которых является тема настоящей статьи (или раздела) в целом, а не отдельные элементы списка. В противном случае список примеров может быть удалён. (10 декабря 2023)
Крупнейшие ГЭС мира Google Maps KMZ (файл меток KMZ для Google Earth)
представляют собой точки принятия решения в процессе. Они используются для того, чтобы направить процесс по той или иной ветке, в зависимости от определённых условий.
Например, если в счёте указана крупная сумма, то его согласует руководитель сотрудника, оформившего счёт, а также генеральный директор. Если же сумма незначительная, заявителю выдадут деньги сразу после одобрения руководителя.
Исключающий шлюз направляет процесс только по одному исходящему переходу.
Рассмотрим подробнее, как это работает. Сначала вы задаете условия для нескольких исходящих переходов. Подробнее о том, как это сделать, читайте в статье .
Как только процесс достигнет шлюза, заданные условия будут проверены. Выбирается та ветка процесса, условие которой выполнилось. Порядок проверки условий задается в настройках шлюза, на вкладке
Для исключающего шлюза с условием типа обязательно должен быть указан переход по умолчанию. По нему будет направлен ход процесса, если заданные условия не выполнятся.
Например, в процессе продаж менеджер может предложить клиенту дополнительные услуги. В зависимости от решения покупателя, процесс либо завершается, либо сотруднику назначается задача оформить договор.
Неисключающий шлюз направляет процесс по одному или нескольким исходящим переходам, для которых выполняется условие.
Например, после того как оператор примет заказ, процесс может развиваться следующим образом:
Все ветки процесса, исходящие из неисключающего шлюза, должны замыкаться на такой же шлюз.
Параллельный шлюз направляет процесс по всем исходящим переходам. Этот шлюз отличается от описанных выше. Он не проверяет условия переходов, а разделяет процесс на несколько потоков, которые будут исполняться одновременно.
Например, после того как новый сотрудник будет принят, офис-менеджер должен будет подготовить рабочее место, системный администратор — создать аккаунт в корпоративной системе, а hr-специалист — подготовить приветственный пакет для новичка. Все эти задачи можно выполнять одновременно, поэтому для описания хода процесса выбирается параллельный шлюз.
Все ветви процесса, исходящие из параллельного шлюза, должны замыкаться на такой же шлюз.
Вы можете редактировать названия шлюзов, добавлять описание, изменять тип, а также настраивать порядок проверки условий переходов. Чтобы открыть окно с настройками, дважды нажмите на шлюз на схеме процесса.
Вкладка «Служебная переменная»
Вкладка доступна только для исключающих и неисключающих шлюзов. Используя служебную переменную, можно определить, по какому переходу будет развиваться процесс. Значение служебной переменной рассчитывается при помощи сценария.
Например, для бизнес-процесса согласования счета можно создать служебную переменную Сумма с НДС. Если значение служебной переменной выше или равно 100 000 рублей, процесс пойдёт по переходу . В остальных случаях процесс направится по ветке .
Чтобы описанный пример выполнялся, задайте следующие настройки шлюза:
Использование констант Global или Namespace в сценариях ограничивает экспорт компонентов системы. Подробнее об этом читайте в статье «Глобальные константы в сценариях».
В нашем примере если сумма счета менее 100 000 рублей, процесс должен двигаться по переходу . Во всех остальных случаях процесс должен развиваться по переходу .
Теперь, при достижении шлюза значение переменной Сумма с НДС рассчитается автоматически с помощью заданного сценария. Если значение окажется больше или равно 100 000, процесс пойдет по переходу .
Использование служебной переменной позволяет сделать карту процесса менее загруженной, потому что сценарий реализуется в шлюзе, а не добавляется на схему отдельным блоком.
Вкладка доступна только для исключающих шлюзов. Здесь вы можете задать порядок проверки условий и указать переход по умолчанию. Нажав на название перехода, вы перейдете к его настройкам.
Подробнее о том, как настраиваются условия, читайте в статье «Переходы». С применением шлюзов с одним или несколькими условиями переходов можно ознакомиться в статье «Примеры настройки переходов».
Реактивная система залпового огня (РСЗО) «Ольха», которой могли атаковать Каховскую гидроэлектростанцию (ГЭС), обладает очень большой мощностью. Об этом в разговоре с «Лентой.ру» рассказал военный эксперт Юрий Кнутов. Он назвал главные технические особенности этого оружия.
«Это не HIMARS с точки зрения точности поражения, но по разрушительной силе это на порядок больше, чем непосредственно тот же самый HIMARS или другое оружие. Его нужно было запускать с небольшой дальности, чтобы обеспечить точность поражения. Шлюзы до этого и так были повреждены, а сейчас удар ракетами меньшей точности, но большей мощности привел к тому, что шлюзы не выдержали, поднялся уровень воды», — объяснил он.
Изготовитель систем «Ольха» — украинская компания «Артем». Их массовое производство началось в 2018 году.
Как рассказали представители экстренных служб, при ударе по Каховской ГЭС, предположительно, применялась «Ольха».
Утром 6 июня мэр Новой Каховки Владимир Леонтьев сообщил, что энергетический объект был разрушен в результате удара. Он заявил, что произошел теракт. В результате случившегося город затопило, жителей близлежащих населенных пунктов начали эвакуировать.
Российская сторона заявила, что за атакой стоит Киев. Президент Украины Владимир Зеленский отверг обвинения и заявил, что в случившемся виновата Москва.