де m – маса води між створами А і В.

Виконана потоком робота рівна:

A=F·L=m·g·sina·L=r·w·L·g·sin a·L,

де w - площа поперечного перерізу потоку, м2, r - густина води, м3/с.

Замінимо значення довжини ділянки L на добуток vt, де v – швидкість потоку, м/с, t –час, за який потік проходить від створу А до створу В, с.

Отримуємо залежність A=r·g·w·v·t·sin a·L. Підставляючи у рівняння значення витрати Q=v·w та напору (падіння річки між створами) Н= sin a·L, отримуємо остаточне значення величини роботи потоку:

A=rgQtH.

Потужність – це робота, яка виконана за одиницю часу:

N==rgQH, [кВт].

При значеннях густини води r=1000 кг/м3, прискорення вільного падіння g=9,81 м/с2, витрати Q у м3/с і напорах Н у метрах, отримуємо

N=9,81QH, [кВт].

Енергія водотоку – це потужність, яка виконана за одиницю часу t, год:

E=Nt=9,81QHt, [кВт·год].

Підставляючи значення об’єму стоку річки, що проходить через розрахункові створи за час t=3600с, W=3600·Q·t, отримуємо залежність для визначення енергії:

, [кВт·год].

2.2 Принцип роботи ГЕС, її потужність і виробіток енергії

На ГЕС механічна енергія води перетворюється у електричну. Вода під дією сили тяжіння перетікає із верхнього у нижній б’єф і обертає робоче колесо турбіни, на одному валу з яким знаходиться ротор генератора електричного струму. Гідротурбіна разом із гідрогенератором називається гідроагрегат. У турбіні гідравлічна енергія води перетворюється у механічну енергію обертання робочого колеса разом із ротором генератора. У генераторі механічна енергія обертів перетворюється у електричну.

Для роботи ГЕС необхідна витрата води (Q) і напір (Н).

Потужність гідроагрегата (Na) і ГЕС в цілому (NГЕС) визначаються за залежностями:

Na=9,81QHhтhг; NГЕС=zaNa, [кВт];

виробіток електроенергії рівний:

[кВт·год],

де hт i hг – коефіцієнти корисної дії, відповідно, турбіни і генератора;

za – кількість гідроагрегатів ГЕС.

2.3 Греблевий спосіб створення напору

Суть створення греблевого напору полягає у тому, що річка у створі перегороджується підпірною спорудою (глухою та водозливною греблями, русловою ГЕС та ін.), за рахунок чого створюється водосховище, різниця рівнів якого і рівнів у нижньому б’єфі створює напір (рис. 2.2).

Характерними відмітками водосховища є:

- нормальний підпертий рівень (ÑНПР) – це верхня межа рівня води, при якому ГЕС і інші споруди гідровузла працюють тривалий час із збереженням нормальних запасів надійності, передбачених технічними умовами;

- рівень мертвого об’єму (ÑРМО) – мінімальний рівень водосховища, до якого можливе його спрацювання;