Почему не замерзает река енисей. Ассамблея инноваций – энергетические проекты
В России много крупных полноводных рек, но среди них выделяется своей мощью, самобытностью – река Енисей. Река, делящая Сибирь на Восточную и Западную, тесно связана с культурой и развитием народа, проживающего на ее берегах. На картах географии Енисей отмечался уже с 17в., и назывался «Большая вода», был северной рекой.
По своей протяженности Енисей на седьмом месте, среди рек мира. Длина реки составляет – 3487км. Площадь – 2млн. 580тыс кв.км. Самое широкое место около Бреховских островов, где протекают наикрупнейшие рукава реки (Дерябинский, Малый, Большой, Каменный Енисеи) – 75км.
Исток Енисея – горы Восточного Саяна. После слияния двух рек Бий-Хем и Каа-Хем (большая и малая реки, соответственно), берущих начало в горах, Енисей становится той мощью сибирской реки, о которой знают во всем мире. Его берега покрыты сплошным лесом, поэтому он питается и талой водой, и водой с горных ледников.
Устье реки – это Енисейская губа, где она впадает в Карское море.
Енисей впитывает воды множества крупных, мелких (Ангара, Подкаменная и Нижняя Тунгуски и др.) и горных рек (Голая, Абакан и множество других), ручьев Саянских гор.
На реке Енисей построены ГЭС, резервуарами для которых служат Саяно-Шушенское водохранилище и искусственно созданное Красноярское «море».
Вдоль берегов Енисея расположились такие города как Енисейск, Красноярск, Абакан, Минусинск, Кызыл и др. Чуть в стороне находится город Норильск, славящейся металлургической промышленностью.
Благодаря развитому речному судоходству, эти города с момента создания быстро развивались, становясь торговыми и промышленными центрами.
В Енисейском заливе около Ледовитого океана на острове Диксон находится поселок с одноименным названием. Это северный центр России по метеонаблюдениям и радиопередач по Северному морскому пути.
Люди, живущие на берегах этой великой сибирской реки, всегда относились с должным уважением к ней, называя не иначе, как «батюшкой», «кормильцем» и «вдохновителем». Об этой реке слагались легенды и былины.
В.П.Астафьев писал с небывалым вдохновением о Енисее, так как родился, вырос и умер на его берегах. Благодаря его книгам, люди узнали о настоящем крепком сибирском духе, красоте реки, доброте людей живущих на ее берегах.
Вариант 2
Географическое местоположение: Россия, Красноярский край и ближайшие республики (Хакасия, Тыва).
Исток: город Кызыл, географический центр Азии - место, где сливаются реки Большой и Малый Енисей.
Енисей условно делит Сибирь на две части: отделяя Западную Сибирь с её низменностями от Восточной, покрытой горной тайгой.
Протяженность: 3487 км (вместе с рекой Малый Енисей - 4287 км) от гор Саян до Северного Ледовитого океана, при этом река сменяет климатические зоны от степи до тундры. Это отражается на многообразии животного и растительного мира на реке. В холодных и чистых водах верхнего течения водится более 30 видов рыб, среди которых осётр, стерлядь, карп, щука. А в притоках Енисея рыбачат на хариуса и тайменя.
Площадь бассейна - 2580000 кв.км (в неё входит 184000 озёр, более 20000 рек).
Такая обширная территория позволяет Енисею войти в 10-ку крупнейших мировых рек и тройку российских (2 место).
Ширина Енисея сильно варьируется: у истока небольшая - до 650 м, глубина может достигать до 12 м. В северных районах (город Дудинка, посёлок Усть-Порт) ближе к устью ширина реки достигает 5 км, глубина до 25 м, там русло разбивается на несколько притоков, разъединенных островами, а в дельте русло достигает 50 км, образуя Енисейский залив Карского моря.
За год количество воды, которое выносит река, составляет более 624 куб. км. Это высокий показатель, поэтому Енисей называют самой полноводной рекой России. Ещё с давних времён эвенки называли Енисей «ионесси» (в переводе «большая река»). Не зря на этой реке построена несколько крупных гидроэлектростанций (Саяно-Шушенская в городе Саяногорске, Майнская - в посёлке Майна и Красноярская - в городе Дивногорске).
Также по течению реки построено несколько крупных городов, в т.ч. Енисейск, Абакан, Минусинск, Красноярск - столица Красноярского края.
Приток вод в реку происходит в основном за счёт дождей (около 35%), таяния снегов (около 50%) и оставшаяся часть-за счёт подземных источников.
Зимой в районах, где построены ГЭС, Енисей не замерзает, на остальных территориях этот процесс начинается постепенно с октября и длится до апреля - мая. В связи с этими обстоятельствами судоходство на реке имеет свои особенности, грузовые потоки имеют сезонный характер и осуществляются между городами Красноярск и Дудинка. Также по реке осуществляется сплав леса.
Туризм по Енисею не развит из-за суровых погодных условий, хотя авторы многих литературных произведений описывали невероятную красоту и притягательность этих мест.
- Что такое зачин в сказке?
Что такое зачин в сказке знают, пожалуй, единицы, а ведь этот раздел зачастую является одним из наиболее важных факторов в построении всей истории сказочного повествования.
- Бразилия - сообщение доклад (2, 3, 7 класс. Окружающий мир. География)
На сегодняшний день, самым крупным государством на просторах Южной Америки является Бразилия. Оно занимает практически одну вторую всей территории континента. Соседями с севера для Бразилии являются
- Рене Декарт - доклад сообщение
Декарт - поистине великий человек, философ, физиолог, математик, физик и механик, автор аналитической геометрии и современной символики в алгебре, создатель механицизма
- Жизнь и творчество Владимира Набокова
Санкт – Петербург. Замечательный культурный город, именно в нем 22 апреля (10 апреля) 1899 года, родился великий русский писатель: Набоков Владимир Владимирович.
Черепахи одни из древних животных. Точной даты их появления не установлено, но большинство ученых определяют, что им уже более 220 миллионов лет.
На выставке был представлен проект заморозки сибирских рек с одновременной выработкой энергии. «Замораживание больших сибирских рек позволит на 1-1,5 месяца раньше открывать зимники - часто основные транспортные магистрали для доставки тяжелых грузов на нефте- газодобывающие северные территории», - говорит Сергей Дмитриев.
Проект в настоящее время разработан для больших сибирских рек, на которых стоят ГЭС с глубоким водозабором, в результате чего ниже плотины образуется длинная незамерзающая полынья длинной до сотен километров. Именно такая ситуация сложилась на Енисее после строительства Красноярской ГЭС.
«Потому что сбрасывается относительно теплая вода, имеющая на глубине постоянную температуру +4C», - объясняет Владимир Анатольевич Дмитриев . - Чтобы заморозить реку ниже платины нужно охлаждать весь поток. Но это невозможно. Таким образом, появляется типичное изобретательское противоречие: воду реки надо охлаждать, но нельзя охлаждать».
Изобретатели предложили замораживать только маленький поток - 1/2000 - всего 1 кубометр в секунду. Но не просто охлаждать, а переохлаждать в специальной энергоустановке. Таким образом, достаточно потом вылить эту воду в реку, как начнется активный процесс кристаллизации.
Охлаждение воды в установке осуществляется… самой водой - за счет ее интенсивного испарения, так как испарение 1 кг воды отнимает более 2 тыс. кДж тепла. А при замерзании воды отнимается 350 кДж тепла.
«Таким образом, - объясняет Владимир Дмитриев, - мы, грубо говоря, отнимаем 150 г пара у воды, переохлаждая ее».
Часть водяного потока из водохранилища сбрасывается через плотину в установку, где вода попадает в расширяющуюся трубу, в результате чего получается разряжение. Установленные турбокомпрессоры отсасывают этот пар, тем самым, поддерживая это разряжение. Далее вода переохлаждается и выбрасывается в смеси с сжатым воздухом в Енисей. Так как воздух при расширении отнимает оставшееся тепло, в русле реки всплывает уже ледяная шуга, которая становится центром дальнейшей заморозки.
Пар, который отбирается у воды, сжимается в компрессорной установке, его давление возрастает и газ, соответственно, разогревается. Теперь его можно использовать для обогрева. В данном случае - города гидроэнергетиков Дивногорска. Сейчас город обогревается электричеством.
Тепло же от установки получается дешевым . Собственное энергопотребление установки порядка 40-50 МВт, а тепловая мощность, которую она выдает, составляет порядка 300 МВт.
Изобретатели проработали и устройство установки.
«Современная турбина СУ-27 пропускает через себя 110 кг воздуха в секунду. В установке - 150 кг пара. Так как пар тяжелее воздуха, турбина сможет его перерабатывать», - объяснил Сергей Анатольевич .
В настоящее время проводится техническое проектирование этой системы, пока силами самих изобретателей.
Ожидаемые экономические показатели заморозки Енисея: установка будет вырабатывать в год 260 мВт тепловой энергии, и давать порядка 260 млн. руб. дохода. При инвестиционной стоимости около 300 млн. руб., установка окупится за 1,-1,5 года.
Бесшумная водо- и ветрогенераторная установка Петра Карпушкина
Изобретатель представил на выставке 2 действующие модели: для воды (малая) и для воздуха (большая).Кардинальное отличие и преимущество - вертикальный (а не горизонтальный, как в на зарубежных установках) лопастной вал. Благодаря этому установка при любых ветровых нагрузках не создает вибрационного шума. При этом, при меньших габаритах, по мощности не уступает существующим - горизонтальным.
Зубчатый вариатор Сергея Веденеева
Другой красноярский изобретатель - инженер Сергей Веденеев - произвел своим изобретением буквально фурор.Он представил запатентованный инновационный ЗУБЧАТЫЙ вариатор (а не фрикционный, как обычно), который может применяться как в автомобилях, так и в сложных энергоустановках. «ноу-хау» вариатора :
1) передача мощности от привода к ведомым узлам без разрыва потока мощности;
2) бесступенчатое изменение передаточного отношения от максимальной разницы до прямой передачи и наоборот - плавно и дискретно;
3) самый высокий КПД в сравнении со всеми существующими приводами, который стремиться к единице при увеличении числа оборотов;
4) низкие материалоемкость, энергоемкость и трудоемкость изготовления;
5) простота конструкторского решения в силу применения только зубчатого вариатора;
6) великолепная разгонная, тяговая и скоростная характеристики;
7) лучшие условия работы привода двигателей в различных режимах;
8) компактность и малый вес;
9) низкая себестоимость.
Области применения в энергетике
:
- автоматические коробки передач транспортных средств (вездеходов);
- привод конвееров и транспортеров;
- привод турбин разной мощности.
Жюри конкурса изобретений по достоинству оценило изобретение Сергея Веденеева: он получил высший приз - грант на 500 тыс. руб. для налаживания производства зубчатого вариатора .
22.02.2016
«Совершенно секретно»: на Красноярском экономическом форуме была презентована технология, которая позволит решить проблему незамерзающего Енисея в черте Красноярска. Автор проекта - член-корреспондент РАН, заместитель директора новосибирского Института экономики и организации промышленного производства СО РАН Виктор Суслов.
Идея состоит в том, чтобы подавать на агрегаты Красноярской ГЭС воду с поверхности водохранилища, а не из его глубинных слоев. Летом эта вода самая тёплая, а зимой - самая холодная. Для этого предлагается «подвесить» перед водозабором плотины специальный экран, закреплённый на нескольких баржах, который будет выполнять роль селективного водозабора. Стоимость проекта оценивается в миллиард рублей.
Енисей перестал замерзать в черте Красноярска после строительства Красноярской ГЭС. Это произошло вопреки расчётам проектировщиков. Они ожидали, что река начнёт покрываться льдом примерно в 10 км выше границы города. На деле оказалось, что лёд на Енисее появляется примерно в 300 км ниже Красноярска.
Незамерзающая река - источник множества экологических проблем. «Климат в районе Красноярска резко-континентальный, - объяснил корреспонденту « » доктор биологических наук, эколог Дмитрий Алексеев. - Здесь бывают сильные морозы. При повышенной влажности они переносятся намного тяжелее, возрастает риск развития легочных и сердечно-сосудистых заболеваний. Также стоит учесть, что Красноярск - промышленный город. Здесь очень много предприятий, и воздух они, мягко говоря, не озонируют. А вредные выбросы, попавшие в увлажненный воздух, становятся намного опаснее для человека. Постоянный смог, «неблагоприятные метеорологические условия» и «режим чёрного неба» - одно из следствий того, что река в черте города не замерзает».
Помимо того что Енисей не замерзает зимой, он ещё и не прогревается летом. Это разрушает экосистему реки. «До строительства Красноярской ГЭС Енисей в районе Красноярска летом прогревался до 20-25 градусов, - говорит директор Института биофизики СО РАН, академик РАН Андрей Дегерменджи. - Сейчас температура воды не превышает 8-12 градусов. Это подавляет активность микрофлоры, что приводит к снижению уровня самоочищения реки».
О том, что Енисею нужно вернуть естественный температурный режим, всерьёз заговорили в 80-х годах прошлого столетия. Тогда в Красноярском научном центре СО РАН была разработана программа «Чистый Енисей». Предполагалось создать математическую модель экосистемы реки, которая позволяла бы рассчитывать оптимальные режимы использования её ресурсов. Среди прочего, сотрудники Вычислительного центра КНЦ СО РАН смоделировали и действие селективного водозабора. Перспективы заморозить Енисей оказались столь же туманными, как воздух в Красноярске: из-за высокой турбулентности в нижнем бьефе ГЭС тёплая вода всё время перемешивается с холодной, что сводит на нет весь эффект от экранов, расположенных в верхнем бьефе.
Тем не менее многочисленные проекты по организации забора воды с поверхности Красноярского водохранилища продолжали создаваться. К одному из них приложил руку даже нынешний мэр города Эдхам Акбулатов. Изобретение под № 987017 - экран со вспомогательными устройствами - принадлежит группе инженеров, в состав которой он входил. Сегодняшний проект Виктора Суслова - «исправленное и дополненное» переиздание этого изобретения.
Впрочем, эксперты говорят, что перекрыть Енисей было проще, чем заставить его замерзать зимой и прогреваться летом. «Над задачей «замораживания» Енисея работала и «официальная» наука, и изобретатели-энтузиасты, - сообщил «Совершенно секретно» изобретатель, сертифицированный преподаватель ТРИЗ Сергей Дмитриев. - К началу девяностых было создано как минимум полтора десятка разных проектов. В 1992 году в Дивногорске прошла конференция, посвящённая этой теме. По её итогам был даже издан сборник «Можно ли заморозить Енисей». Участники конференции пришли к однозначному выводу, что сделать этого нельзя. Моё личное мнение по этому поводу таково, что селективный водозабор - бесперспективная история. Верхний слой воды, который имеет другую температуру, слишком тонкий. Поэтому на агрегаты всё равно будет поступать вода из нижних слоёв. Потом вода разной температуры будет перемешиваться, и это не даст реке замерзать зимой и прогреваться летом. Нужны другие подходы к решению этой проблемы».
Сергей ФЁДОРОВ, специально для «Совершенно секретно»
Альманах «ЭВРИКА»
Часть 7 ЛЕТАЙТЕ ДИРИЖАБЛЯМИ АЭРОФЛОТА!
КАК ЗАМОРОЗИТЬ ЕНИСЕЙ?
Случилось непредвиденное: после того как вступила в строй Красноярская ГЭС, на Енисее каждую зиму ниже плотины образуется полынья длиной... 300-400 километров. Она «живет» по своим законам: крепчают морозы - и полынья укорачивается, потеплеет - снова увеличивается. Но полностью не замерзает даже в самые сильные холода.
Теперь, когда в Красноярск приходят морозы в 35-40 градусов, улицы погружаются в молочную пелену - Это «парит» полынья на Енисее. Клубы тумана мешают движению городского транспорта, нарушают расписание Аэрофлота. А лето приносит немалые огорчения любителям плавания: температура воды в Енисее не поднимается выше 10-12 градусов. И купаются в нем только «моржи».
Не будем спешить с критикой в адрес проектировщиков гидроузла: по их расчетам, длина полыньи не должна была превышать 20 километров. А так как гидроэлектростанция строилась значительно дальше от Красноярска, то она ничем городу не угрожала. Лишь потом выяснилось, что методика, по которой велись расчеты, непригодна для могучего Енисея; такая же полынья выросла и за плотиной Саяно-Шушенской ГЭС,
Но для красноярцев эти доводы - слабое утешение. Им не нравится, что зимой на реке нет крепкого льда. А значит - невозможны и давние транспортные связи между хозяйствами, расположенными на разных берегах и на островах. Медиков беспокоит выросшая влажность воздуха - в морозы она способствует возникновению заболеваний верхних дыхательных путей. А гидрологам не нравится, что дно реки начало интенсивно зарастать водорослями. Словом, были причины, чтобы задуматься: как же все-таки заморозить Енисей?
Наши расчеты и прикидки показывают, что проблему можно решить несколькими путями. Водохранилище за плотиной объемом в 30,4 миллиарда кубометров - это огромный накопитель тепловой энергии. Из него вода в турбинные водоводы поступает не с поверхности, а почти с сорокаметровой глубины. И поэтому практически всегда имеет одну и ту же температуру: зимой - достаточно высокую, чтобы не замерзать, летом-слишком низкую для любителей купания. Причем поток этой воды настолько мощный, что, даже миновав турбины ГЭС, она не может сразу перемешаться с водной массой за плотиной. Ей требуется пройти еще 300-400 километров, чтобы прийти «в норму».
Отсюда и напрашивалось решение: так организовать забор воды для гидротурбин, чтобы она поступала не с глубины, а с поверхностных слоев водохранилища. В этих слоях температурный режим воды близок к естественному.
Чтобы осуществить эту идею, надо вдоль всей плотины со стороны водохранилища опустить на глубину до трех метров большой плавающий щит с козырьком. Последний должен быть направлен в сторону верхнего бьефа, чтобы преграждать путь в водоводы восходящим потокам, идущим из глубин. Этот козырек надо сделать подвижным - чтобы регулировать потоки в зависимости от уровня воды в водохранилище. А сам щит можно изготовить из самых разных материалов - даже из дерева.
Несколько иной вариант решения предложили В. Ляпин и В. Придорогин - сотрудники ВНИИ гидротехники имени Б. Е. Веденеева. В их проекте козырек щита выполнен в форме короба, который держится на поплавках. Вода заходит в него и устремляется к водозаборным отверстиям. При обработке или наполнении водохранилища короб сам по себе опускается или поднимается.
Есть еще один проект - московского инженера Г. Максимова. В основе его все та же идея подачи воды из поверхностных слоев искусственного моря. Только щит для этого сделан с «окнами» против каждого водозаборного отверстия - чтобы вода поступала лишь на работающий агрегат.
«Окна» же должны открываться и закрываться с помощью крана.
Словом, проектов немало. Однако, прежде чем браться за воплощение любого из них, надо все хорошенько просчитать, чтобы вновь не ошибиться. Ведь теперь надо будет замораживать Енисей при работающей ГЭС. А она, как известно, сбрасывает воду неравномерно. Значит, лед на реке будет то ломаться, то его будет заливать вода.
Таких вопросов множество. Но решать их необходимо. Только на Енисее планируется создать каскад из семи гидроэлектростанций. А всего в Сибири и на Дальнем Востоке их будут десятки. Значит, уже сейчас надо детально изучить гидротермические и ледовые режимы реки после строительства ГЭС.