РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ РЯДА НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ ЛАБИНСКОГО И МОСТОВСКОГО РАЙОНОВ ПУТЕМ СТРОИТЕЛЬСТВА НАПОРНО-ГРАВИТАЦИОННОГО ВОДОВОДА С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДОМ МИКРОГЭС

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ РЯДА НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ ЛАБИНСКОГО И МОСТОВСКОГО РАЙОНОВ ПУТЕМ СТРОИТЕЛЬСТВА НАПОРНО-ГРАВИТАЦИОННОГО ВОДОВОДА С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДОМ МИКРОГЭС.

Направление «Технические устройства, космонавтика и транспорт»

                                                                                                            Автор работы:

Птухина Дарья,

ученица  10  «А» класса МОБУ СОШ №4 ,

города Лабинска Лабинского района.

   Научный руководитель:

Щетинина Елена Николаевна,

учитель русского языка и литературы, кубановедения  МОБУ СОШ №4,

города Лабинска Лабинского района.

Аннотация.

       Для улучшения качества водоснабжения ряда населённых пунктов Лабинского и Мостовского районов Краснодарского края предлагается  использовать проект строительства напорно-гравитационного водовода из находящихся сегодня в запущенном состоянии  больших родников в станице Чернореченской к городу Лабинску.              

     Длина водовода составляет около 40 километров, перепад высот – 262 метра, или   6 метров на километр.  Произведенные замеры показали  дебет воды                0,54  куб. метра    в секунду.  При таких  данных  можно построить на водоводе  каскад микроГЭС  водоворотного типа конструкции  Ф. Цотлетерера,  простых, дешёвых              в строительстве и эффективно работающих на перепадах высот около 1 метра. Они идеально подходят для нас, так как конструктивно  их можно  совместить                                   с необходимыми для снижения давления разгрузочными бассейнами. По  расчетам, одна станция при заявленном дебете воды и при перепаде высоты в 1 метр может дать               около      4 кВт мощности. То есть с дистанции в 3-4 км, построив до 10 (и больше) таких микроГЭС, можно получить  до 40 кВт (и больше) бесплатной электроэнергии.                       Так как водовод питается от родников с постоянным расходом воды, наши станции будут вырабатывать постоянную мощность в любое время года. 

     Таким образом, при реализации предлагаемого проекта город Лабинск, посёлок Мостовской, а также другие населённые пункты получат возможность обеспечения водой высокого качества в необходимых количествах вне зависимости от состояния реки Лабы. Кроме того, сама система подачи воды самотеком за счёт наличия равномерного постоянного уклона позволяет сократить расходы на электроэнергию для работы насосов, расходы на работу сложного оборудования насосных станций, на персонал, обеспечивающий их содержание.

     «Изюминкой» проекта является предложение совместить конструкцию микроГЭС        с необходимыми для понижения давления воды в системе разгрузочными бассейнами,      что позволяет существенно сократить стоимость реализации данного проекта.

Введение.

Описание проблемы.

     Мостовской и Лабинский районы Краснодарского края достаточно хорошо обеспечены водными ресурсами. В местах расположения населенных пунктов протекают многочисленные реки, под долинами рек находятся неглубоко залегающие слои песчано-гравийных смесей с обильными подпочвенными водами. В то же время то обстоятельство, что эти районы являются предгорными (а часть их территорий находится в горной местности), организацию водоснабжения по традиционным схемам – с отбором воды      из рек с системами водоемов-отстойников, либо при отборе из скважин делает довольно затратным мероприятием.

     В первом случае – как организовано водоснабжение города Лабинска, например (отбор воды из реки Лаба через систему отстойников, фильтров  с последующей подачей насосами в город) - очень коварно ведет себя река. Являясь горной рекой, она, во-первых, может несколько раз за год менять русло в своем галечниковом ложе, причем уходя           в стороны на довольно значительные расстояния; во-вторых она может  значительно менять свой уровень, причем не сезонным образом, а только в зависимости от погодных условий; в-третьих, в течение нескольких дней она может несколько раз менять степень чистоты и прозрачности воды – от натурального «киселя» бурого цвета до кристально чистой голубовато-зеленого цвета воды. В период паводков, а они происходят                        в зависимости от погодных условий до 5-6 раз в год, река несет огромное количество гравия, древесного мусора и ила, постоянно захламляя и заиливая водоочистные и водоприемные сооружения. Поэтому постоянно проводимые работы по опорожнению водоприемных сооружений, очистных бассейнов, подводных каналов составляют очень значительную долю затрат водоснабжающих организаций и приводят к очень высокой стоимости воды (высокой для такого обильного водой региона, как наш). Кроме того, значительные затраты приходятся и на работу насосов, подающих воду в водопроводные сети после очистных сооружений.

     Во втором – с питанием водой из подземных пластов – отсутствуют проблемы                 с сезонными колебаниями уровня воды, проблемы с ее качеством, но возникают другие. Достаточно высокая стоимость электроэнергии в нашем регионе приводит к тому, что работа насосов, поднимающих воду из скважин на поверхность и обеспечивающих её напор в водопроводных сетях, съедает почти весь бюджет местных «Водоканалов».

     И последняя проблема. Если в случае с питанием водой из скважин (в большинстве населенных пунктов с немногочисленным населением) качество воды является вполне приемлемым, то при водозаборе из реки Лаба (крупные населенные пункты г. Лабинск и пос. Мостовской) качество воды в период паводков не выдерживает никакой критики. Иногда из кранов вместо воды течет серо-коричневая жидкость – вода с растворенной          в ней глиной. Соответственно возникают многочисленные рекламации из-за недовольства потребителей качеством воды, а также из-за поломок современной дорогостоящей бытовой техники.

     И сделать что-либо с этим затруднительно – настолько загрязненной поступает                  в период паводков вода из реки, что очистить ее существующими сооружениями и оборудованием практически невозможно. А после особо значительных паводков вся система бассейнов забивается илом и наносами, принесенными деревьями практически полностью и подвергается не просто очистке, а практически новому строительству. Так, например, в 2002 году после паводков 2001 года город Лабинск почти 4 месяца                 не снабжался водой из-за проводимых работ по восстановлению  водозабора.

    Кроме того, в течение всей мой жизни наш город страдает от отсутствия необходимого давления в системе водоснабжения. Летом – из-за недостатка воды (из-за понижения уровня воды в реке и понижения наполняемости бассейнов водозабора). Зимой –              по неизвестной причине (вероятнее всего, «Водоканал» экономит на электроэнергии,                    не включая систему насосов  на полную мощность). Но это приводит к тому, что приборы нагрева воды не включаются, принятие гигиенических процедур затруднено, дети и взрослые  простужаются и болеют.

     Целью предлагаемого проекта является  решение проблемы водоснабжения ряда населенных пунктов Лабинского и Мостовского районов качественной водой                           с одновременным существенным снижением затрат на эксплуатацию водопровода. Кроме того, обеспечить возможность выработки электроэнергии каскадом недорогостоящих инновационных микроГЭС гравитационно-водоворотного типа.

     При рассмотрении предлагаемого решения проблемы необходимо решить следующие задачи:

- подсчитать путем замеров на местности дебет (количество) воды, поставляемой источниками, оценить ее качество и стабильность;

- определить средние уклоны, дистанцию и перепады высот на трассе водовода в целом, а также на отдельных его участках;

- определить примерную трассу водовода с учетом рельефа местности, наличия или отсутствия естественных препятствий;

- рассчитать, способен ли данный водовод заменить существующие системы водоснабжения;

- произвести подсчет потенциальной энергии воды и оценить возможность получения      из неё электрической энергии;

- подобрать оптимальную конструкцию гидроэлектростанции, рекомендуемой                    к применению в данном проекте;

- оценить экономическую эффективность реализации данного проекта, а также оценить возможность его реализации.

Основная часть.

Суть предлагаемого решения.

     Я родилась и выросла в городе Лабинске, а многие мои родственники проживают                    в станице Чернореченской, находящейся на левом берегу реки Большая Лаба примерно             на 40 километров выше по реке от нашего города. Эта станица известна природным феноменом – речкой Черной, которая фактически начинается  на территории станицы и заканчивается сразу за ее северной окраиной,  впадая в реку Большая Лаба. Истоком реки являются три больших  родника, находящихся прямо на территории станицы                        (см. фото 1, 2,3,4  на стр.  16, 17, 18, 19).

      В настоящее время эти родники находятся в крайне запущенном состоянии,                     из-за неконтролируемой засыпки  и зарастания сорной растительностью берегов они  значительно уменьшили свои размеры (два из них находятся в границах придомовых земельных участков и почти засыпаны их собственниками). Раньше, 30-40 лет назад,                по словам моих родственников, самый большой из них имел диаметр около 40-50 метров, два поменьше имели размеры в пределах 15- 20 метров в поперечнике. Сегодня самый большой родник имеет диаметр около 25 метров. В настоящее время вода из большого родника отбирается по трубопроводу диаметром 57 миллиметров для расположенной              на территории станицы организации, занимающейся бутилированием и реализацией питьевой воды.

    Существо предлагаемого мною проекта заключается в том, чтобы связать напорно-гравитационным, то есть действующим самотеком в закрытой трубе,  водоводом,  станицу Чернореченскую (а точнее родники, из которых берет начало река Черная), с городом Лабинском, пустив по имеющей естественный плавный уклон и не встречающей  возвышенностей на протяжении предполагаемой трассы водовода долине реки Лабы чистую родниковую воду самотеком, без использования насосов в направлении                 станица Чернореченская – хутор Свободный мир – хутор Центральный – районный центр поселок Мостовской – станица Зассовская – посёлок Соцгородок – действующий водозабор районного центра города Лабинска  (и, как вариант, далее – станица Родниковская, посёлок Прохладный – город Курганинск)   (см. карту-схему на стр. 20).

     Чтобы для начала коротко представить себе ключевые  характеристики проекта водовода, приведем следующие его основные параметры:

- длина трассы от ст. Чернореченской до города Лабинска – около 44 000 метров;

- перепад высот на этом участке составляет 262 метра (ст. Чернореченская – 528 м.           над уровнем моря, гор. Лабинск в районе водозабора – около 266 метров на уровнем моря) (см. чертеж продольного профиля трассы водовода на стр. 21), падение на 1 км                   около  6 метров;

- имеются два препятствия для водовода – реки Малая Лаба и Лаба. Но во втором случае водовод можно пустить под уже построенным и действующим мостом через реку Лаба, а в первом случае – преодолеть переходом небольшую реку шириной «гуляющего» в этом месте русла максимум около 30 метров;

- бюджет воды в источниках настоящее время равен около 0,540 куб. м. в секунду                   (в дальнейшем мы покажем, каким образом был нами подсчитан этот параметр), а при расчистке родников, окружающей территории и русла реки Черной, он может быть увеличен на 50-100 процентов.

   Преимущества предлагаемого проекта строительства напорно-гравитационного водовода перед существующими системами водоснабжения:

1. Отсутствие затрат на очистку воды – вода из родников согласно проведенным исследованиям, уже является чистой и вполне годной к употреблению человеком, причем ее качество постоянно в течение всего года и никак не зависит от каких-либо природных, техногенных и иных факторов.

2. Постоянный в течение всего года дебет воды, позволяющий без особых проблем согласовать потребление и поставку воды, рассчитать размеры накопительных бассейнов, а для разгрузочных бассейнов – обустроить систему сброса «излишней» воды, действующую в автономном режиме, практически вообще без вмешательства человека.

3. Отсутствие затрат на перекачивание огромных масс воды, характерных для существующих систем водоснабжения.

4.   Существенное снижение затрат на текущий, капитальный ремонт и поддержание               в рабочем состоянии систем насосов, водонапорных башен и прочих элементов действующих систем водоснабжения.

5. Осуществление данного проекта связано со значительными разовыми капитальными вложениями в строительство водовода, однако основные его элементы – трубопровод, разгрузочные резервуары, накопительные бассейны (а они уже существуют, ведь предполагается врезать водовод в действующий водозабор) – строятся один раз и практически на века (как показывает опыт исправно работающих по сей день древних гидротехнических сооружений). В то же время действующие системы водоснабжения приходится постоянно очищать от наносов, что требует также значительных затрат, хотя бы и распределенных во времени.

6. Закрытое исполнение водовода, т. е. трубы с полным заполнением водой, позволяет полностью исключить попадание в него мусора, льда, грязи, камней, листьев растений     и т. д. и т. п., а значит, практически исключить в будущем такую статью расходов, как ремонт и очистка оборудования вследствие его загрязнения мусором.

7. Очень удачное расположение родников, распределение населенных пунктов по трассе предлагаемого водовода, отсутствие возвышенностей и иных серьезных естественных и искусственных препятствий на его пути, наличие уже действующего мостового перехода через реку Лаба позволяют, с одной стороны, минимизировать затраты на его строительство, а с другой – оптимизировать распределение воды по потребителям путем включения в действующие водопроводные сети и обеспечить экономический эффект           от работы водовода.

8. Удачное прохождение трассы водовода через действующие населенные пункты и через перспективные с точки зрения будущего жилого строительства позволяет повысить инвестиционную привлекательность данных земельных участков с точки зрения обеспечения водоснабжения жилого сектора по сниженным ценам и по пониженным тарифам на выполнение работ по подключению к водоснабжению.

9. Постоянный  и достаточный  (как покажут приведенные ниже расчеты)  поток воды позволит обеспечить стабильное давление в водопроводных сетях, обеспечит нормальную работу бытового оборудования, повысит качество жизни населения в целом.

10. Все населенные пункты, которые предлагается обеспечить водой путем строительства водовода, расположены в имеющей постоянный уклон  около 6 м на 1 километр долине, что позволяет обеспечить необходимое давление в системе водоснабжения пос. Мостовского и гор. Лабинска без применения насосов (либо с их ограниченным использованием), что приведет к экономии электроэнергии.

     Итак, рассчитаем существующий сегодня дебет воды в родниках, из которых берет свое начало Черная речка. Дебет учитывается в кубических метрах воды в секунду. Для его определения проведем следующие замеры:

1. Для определения скорости потока воды бросим в средней части потока поплавок и замерим расстояние, которое он преодолеет за несколько секунд. Затем разделим это расстояние на количество секунд. В нашем случае это было 6 м за 5 секунд. Значит, средняя скорость потока составляет около 1,2 м/с.

2. Измерим в средней части русла площадь его поперечного сечения, то есть перемножим среднюю глубину на среднюю ширину потока.  В нашем случае это составляет 0,25 м             на 1,8 м, или 0,45 кв. м.

3. Дебет рассчитывается путем определения объема воды, перемещаемого за 1 секунду.             В нашем случае он будет равен 0,45 кв.м  помноженные на 1,2 м/с, что составит 0,54 куб. м/с.

Таким образом, дебет воды за 1 день составит:

0,54х60х60х24=46656 куб. метров в сутки.

     Рассчитаем примерное нормируемое водопотребление на территориях, через которые планируется провести водовод, при норме 200 литров воды на человека в сутки:

     При этом учтем то обстоятельство, что мы приняли для расчетов полное количество жителей, проживающих в названных населенных пунктах. Однако далеко не все домовладения подключены к водопроводной сети, многие, не менее 25-30 %, питаются водой из коллективных и индивидуальных скважин. В то же время мы не учитывали коммерческое потребление для промышленных нужд, а также необходимый запас для работы систем противопожарного водоснабжения.  Учитывая изложенное, можно принять, что при рассчитанном нами дебете приблизительно в 46 656 кубометров в сутки наш водовод вполне способен полностью обеспечить водой  все названные населенные пункты, причем с избытком. Кроме того, следует иметь в виду, что при расчистке родников, приведении их в состояние, которое они имели ранее, дебет, как мы уже указывали, может вырасти в полтора-два раза.

     Для еще большего увеличения экономической и экологической эффективности данного проекта нами предлагается построить на трассе водовода несколько миниГЭС для того, чтобы преобразовать значительную энергию движения воды во вращательное движение ротора генератора, а затем – в электрическую энергию.

    Мы можем грубо подсчитать мощность, содержащуюся в гидропотоке нашего водовода.

     Без учёта неизбежных потерь она может быть подсчитана по формуле:

Wп = mgh,

где Wп – потенциальная энергия воды,

      m – масса воды, проходящая через турбину за 1 секунду, мы уже вывели 0,54 тн.

      g – ускорение свободного падения, принимаемое за 9,8 м/с,

      h – высота падения воды, составляет 262 метра.

     Итак, в нашем случае Wп = 0,54х9,8х262 = 1386 кВт.

     Естественно, это завышенная величина, она носит абсолютный характер и                      не учитывает того обстоятельства, что КПД турбин и генераторов редко превышают 80 и 90 процентов соответственно. Но самое главное, этот расчет не учитывает потерь             из-за гидравлического сопротивления потоку.

     Однако в любом случае наш водовод имеет довольно серьезный потенциал                  для выработки электроэнергии. В случае, если нам удастся извлечь каскадом миниГЭС хотя бы 10 % от потенциальной энергии водного потока, мы получим 138,6 кВт. За сутки это составит 3326,4 кВт-часов, а за год – 1 214 136 кВт-часов электроэнергии, что при её стоимости в 4 рубля за 1 кВт-час принесет дополнительную выручку в размере                    4 856 544 рубля в год.

                              Предлагаемые методы реализации проекта.

     Для расчета размера (диаметра) трубы, необходимой для пропуска воды, используем выведенную нами выше площадь поперечного сечения потока реки Черной, составившую 0,45 кв.м. По формуле расчета площади круга    выводим радиус и диаметр трубы от известного сечения. Получаем диаметр трубы около 0,8 метра. Однако в случае расчистки родников и повышения дебета воды диаметр трубы может быть увеличен предположительно до 1 метра. Соответственно возрастет и потенциал водного потока            для выработки электроэнергии. С учетом плавного понижения местности по направлению трассы водовода предлагается исполнить его в виде трубопровода из железобетона или        из стали с заглублением в землю на 1-2 метра с обустройством в имеющихся незначительных складках местности так называемых разгрузочных резервуаров в виде стандартно изготовленных железобетонных бассейнов диаметром 4-5 метров и глубиной до 1 метра для снижения давления в системе, для предотвращения так называемого «гидравлического удара» из-за возможного резкого торможения имеющего определенную скорость и значительную массу потока несжимающейся жидкости (воды), а также              для сброса излишней воды. В районе населенных пунктов, ферм, расположенных                  по трассе водовода, разместить на разгрузочных бассейнах микроГЭС. Это позволит решить задачу экономии средств на строительстве передающих сетей – источник энергии и ее потребитель будут находиться рядом.

   Можно использовать различные виды микроГЭС с различными типами турбин. Наиболее традиционным исполнением является вид турбины и подводящих и отводящих сооружений (см. стр.22).

   Однако я предлагаю использовать другую конструкцию, а именно недавно запатентованную так называемую гравитационно-водоворотную микроГЭС разработки австрийского инженера  Франца Цотлетерера (см. стр. 23).

    В данном случае в роли плотин выступают наши разгрузочные бетонные резервуары, которые имеет отверстие посредине дна. Когда вода из трубы по водотоку по касательной подходит к резервуару, она попадает внутрь, далее с помощью  отверстия на дне  цилиндра создается водоворот, который и приводит в действие лопасти турбины, а она через повышающий редуктор или клиноременную передачу    приводит во вращение ротор генератора. Такой вид конструкции микроГЭС для сооружения каскада станций           на нашем водоводе оптимален прежде всего вследствие того, что он может работать             при минимальном перепаде высот, начиная от 0,7 метра. Исходя из условий нашей местности, мы можем проектировать микроГЭС  с перепадом высоты около 1 метра.

     В этом случае мощность, получаемая от генератора одной станции, составит:

W=mgh, или W= 0,54х9,8х1=5,292 кВт.

С учетом КПД нашего агрегата, составляющего около 75 %, мощность одной станции составит 3,969 кВт. В случае увеличения потока она может составить около 7 кВт.    

     Каковы же  преимущества данной конструкции ГЭС?

1. Она может быть совмещена с разгрузочными бассейнами, которые в любом случае необходимо строить для снижения давления в трубопроводе. В этом случае затраты                на строительство ГЭС уменьшаются в несколько раз, так как они совмещаются                        со строительством разгрузочных бассейнов.

2. Само движение воды в водоворотах каскада микроГЭС обогащает ее кислородом, повышая тем самым ее качество как питьевой воды.

3. Практически совершенно отсутствуют затраты на строительство дамб, плотин, отдельных подводящих и отводящих труб и каналов, так как они также совмещаются                  с трубопроводом самого водовода.

4.   Сама конструкция станции  проста, легка в строительстве и в обслуживании, вполне ремонтопригодна,  отличается достаточно высоким КПД, как минимум, 75 процентов.

5. Данная конструкция станции, совмещенной с нашим водоводом, позволяет организовать ее работу практически без присутствия человека. Станция вполне безопасна, может работать круглый год, в том числе и во время нашей южной зимы. Согласно сообщениям самого автора конструкции данного вида ГЭС Франца Цотлётерера,                  из-за  вращения воды происходит ее самостоятельное терморегулирование, в результате лед может возникнуть только на стенках бассейна, а середина водоворота вместе                        с рабочим колесом турбины будет продолжать работать.

6.    Данная конструкция дешева, ее изготовление возможно на месте. Рабочее колесо турбины из-за невысоких оборотов и особенностей конструкции не имеет повышенных требований к чистоте изготовления, не имеет сложных поверхностей, как в турбинах пропеллерного и иных типов. Ремонт и обслуживание турбины и генератора также облегчаются свободным доступом к ним.

    Можно сказать, что отдельным вложением средств при строительстве каскада миниГЭС данной конструкции будет только установка оборудования непосредственно                          для выработки и распределения электроэнергии, то есть турбины, генераторы, электрооборудование, электрические линии. Строительство же капитальных сооружений из бетона, земляные работы, подведение  труб – все это совмещается со строительством разгрузочных бассейнов.

     Кроме того, предлагаемая трасса водовода должна пройти через территории нескольких, как минимум 7-8 фермерских хозяйств, которые при тарифах                                 на электроэнергию, достигающих  для малых потребителей в Лабинском и в Мостовском районах  7 рублей за 1 кВт-час, могут быть очень заинтересованы в размещении на их участках микроГЭС для получения практически бесплатной электроэнергии.

План и сроки реализации проекта.

     Практически проект должен осуществляться следующим образом:

1. Строительство водозабора и охранной зоны вокруг него на родниках                              станице  Чернореченской.

2.    Расчистка родников с целью восстановления существовавшего раньше дебета.        Это необходимо не только для повышения эффективности проекта, но и для того, чтобы сохранить часть стока малой реки Чёрной.

3.  Прокладка трубопровода путём отрытия траншей, укладки трубы по отметкам                     с соответствующим уклоном и с  последующей засыпкой.

4.    Обустройство в выбранных точках (при наличии незначительных складок местности) разгрузочных бассейнов из типовым образом изготовленных железобетонных конструкций.

5.     Подключение водовода к существующим водопроводным сетям поселков и других населенных пунктов по трассе, подключение к водозабору города Лабинска.

6.     Продолжение водовода в направлении станицы Родниковской и города  Курганинска.

7.     Либо строительство в составе водовода, либо разрешение хозяйствующим субъектам, на чьей территории окажутся разгрузочные бассейны, строительства микроГЭС на них              с последующим использованием выработанной электроэнергии.

     Данный проект в условиях нашей местности может быть выполнен в течение 1 года. Этому могут способствовать, как уже указывалось, рельеф местности, представляющий собой плавное понижение долины реки Лабы,  отсутствие серьезных препятствий                      на протяжении трассы, а также характер грунтов на всем протяжении предполагаемого водовода – речной гравий, точнее, гравийно-песчаная смесь. Это позволит использовать  материалы, имеющиеся на месте строительства водовода, что сократит сроки работ, объемы перевозок, а также стоимость проекта.

      Кроме того, существующий мост через реку Лаба позволяет без проблем перейти      через эту реку под конструкциями моста, что также сокращает сроки и затраты                        на выполнение проекта.

                        Экономический эффект от строительства водовода.

     Попытаемся оценить экономический эффект от реализации проекта водовода. Мы             не сможем сейчас точно подсчитать стоимость проектных работ, согласования и непосредственно самого строительств. Но мы можем примерно подсчитать количество труб нужного диаметра и их примерную стоимость.

     Итак, нам необходимы 43000 метров трубы наружным диаметром 820 мм, при толщине стенок в 9 мм данное количество труб будет весить около 7686985 кг. При цене около 28000 рублей за 1 тонну стоимость 43000 метров трубы составит около 230 миллионов рублей (без учёта доставки).

      Железобетонная труба аналогичного диаметра (внутренний диаметр 800 мм) будет стоить при цене 3101 рубль за 1 метр около 133 миллионов рублей. Таким образом,             для реализации нашего проекта предпочтительнее использовать железобетонную трубу. Кроме того, что она дешевле, она также еще прослужит дольше, до 80 лет при 30 годах для стальной трубы. Еще одним плюсом является возможности изготовления данной трубы на одном из железобетонных заводов края. Если предположить, что стоимость проектно-изыскательских, земляных и монтажных работ, а также стоимость изготовления разгрузочных резервуаров примерно равны стоимости основного материала, применяемого при строительстве водовода, можно сделать вывод о том, что стоимость строительства водовода может составить около 260-300 миллионов рублей.

     Теперь рассмотрим размер экономии денежных средств, освобождаемых после реализации проекта  по сравнению с нынешней ситуацией. Если сегодня жители  города Лабинска (ок. 64 000 человек), потребляя в день расчетные 200 литров воды (всего около 12 800 куб. метров), оплачивают за них по тарифу 23,52 рубля за 1 куб. м. 301056 рублей, что за год составит 109 885 440 рублей. При этом до 70 процентов от этой суммы составляет стоимость электроэнергии и работ по содержанию и очистке водоприемных сооружений.  В случае строительства предлагаемого водовода отпадет необходимость       в расходовании большей части этих средств, то есть тариф для жителей может быть уменьшен едва ли не наполовину, экономия составит не менее 50 миллионов рублей в год только по городу Лабинску, плюс экономия около 20 миллионов рублей по посёлку Мостовскому.

     Таким образом, получается, что строительство водовода позволит экономить ежегодно до 70 миллионов рублей. При этом получается, что проект в случае его реализации должен окупиться в течение 4-6 лет, а в дальнейшем приносить прибыль в размере            до 70 миллионов рублей в год, либо позволить радикально уменьшить стоимость воды         для нужд промышленности, сельского хозяйства и населения.

     Кроме того, нужно учитывать то обстоятельство, что из-за высокой стоимости воды население вынуждено ее экономить, сокращая ее расходование на полив огородов и            на личные нужды. В случае радикального уменьшения размера тарифа возрастет использование воды для нужд населения, а значит, и экономический эффект                             от строительства водовода.

     Как уже указывалось выше, не все жители города пользуются водой из водопровода, но при учете коммерческих и промышленных потребителей потребление воды, а значит, и прибыль  может еще более возрасти.

     Теперь попробуем подсчитать экономическую эффективность обустройства микроГЭС на разгрузочных резервуарах водовода.

     За сутки данная станция мощностью до 4 кВт может выработать около 95 кВт-часов электроэнергии, а за год – 34768 кВт-часов на сумму до 243 379 рублей (при тарифе                на электроэнергию для некоторых фермерских хозяйств, доходящем до 7 рублей за один кВт-час электроэнергии), или  до 139072 рублей (при среднем тарифе около 4 рублей). При стоимости агрегата и конструкций до 30-50 тысяч рублей получается, что данная микроГЭС способна окупиться в течение нескольких месяцев, после чего приносить существенную экономию в виде практически бесплатной электроэнергии.

                                                                  Заключение.

 Наверное, вряд ли можно считать проведенное нами исследование проблемы обеспечения нашей местности качественной питьевой водой необычным, особо новаторским и т. д.. Но я люблю и знаю свой родной край, свои родные места, в том числе их проблемы, «болевые точки» и мне очень хочется предложить решение, которое было бы одновременно экономически эффективным и элегантным, если хотите. Кроме того, я искала решение, которое минимальным образом затронуло бы нашу великолепную природу.

     Предложенный мною проект, как мне представляется, отвечает этим требованиям.             Он использует положительные качества уже давно используемых технических решений, одновременно устраняя их органические недостатки. Например, крупным недостатком микроГЭС является их большая зависимость от мощности потока воды, которая, в свою очередь на малых реках и ручьях очень сильно меняется в разные периоды времени.              Так как для наполнения водовода предлагается использовать воду из мощных природных родников с постоянным расходом воды, эта проблема устраняется совершенно.

     К сожалению, из-за отсутствия специальных знаний нам не удалось выполнить более точные и детальные расчеты, прежде всего по гидравлической части (например, потерь давления в трубопроводе), а также по части расчетов количества электроэнергии, которую можно получить от гидропотока водовода. Но предложенные нами приблизительные расчёты показывают возможность и экономическую эффективность реализации данного проекта. Это позволяет надеяться на то, что рано или поздно наш водовод будет построен и даст моему городу не только чистую воду, но и дешёвую электроэнергию.

     Хотя бы для того, чтобы осветить наконец улицы и перекрёстки дорог в населённых пунктах вдоль трассы водовода.

Приложение 2.

1. Карта-схема трассы водопровода

2. Продольный профиль,  показывающий  перепад высот по трассе водовода,                       а также по его отдельным участкам.

                           3. Традиционная схема устройства микроГЭС

4. Предлагаемая конструкция малонапорной водоворотной микроГЭС                           разработки Франца Цотлетерера. Обращаем внимание на совмещение в конструкции корпуса станции с разгрузочным бассейном.

                Список использованной литературы и других источников:

1. «Популярный иллюстрированный географический словарь Краснодарского края». –   Краснодар: ОИПЦ «Перспективы образования», 2006 г.

2. Обухов С.Г. «Микрогидроэлектростанции», курс лекций к магистерской программе «Возобновляемые источники энергии». –  Томский политехнический университет, 2010.

3. Материалы сайта russia-karta.ru.

4. Материалы сайта labinskadmin.ru.

5. Материалы сайта mostovskiy.ru.

6. Материалы сайта vodosnabgenie.dp.ua.

7. Материалы сайта ing-seti.ru.

8. Материалы сайта bio-energy.com.ua.

9. Материалы сайта encon.in.ua.

10. Материалы сайта kulibins.ru.

11. Материалы сайта taiscom.ru.

12. Материалы сайта expert.com.ua.

13. Материалы сайта zotloeterer.com.