Россия является государством с самой большой площадью территории — свыше 17 млн. км2. Сама величина этой площади говорит о наличии у нашей страны огромного гидроэнергетического потенциала. Для освоения и использования этого гидропотенциала необходимо строительство гидроэлектростанций (ГЭС) — инженерных сооружений, позволяющих превращать потенциальную энергию водного потока в реальную электрическую энергию. И любая ГЭС, как крупная, так и относимая к разряду малых ГЭС, является очень сложными объектом — и в строительном, и в технологическом отношениях. Это связано с тем, что конечный результат проектирования гидростанции напрямую базируется на интегрированной проработке очень большого числа инженерных показателей, при этом каждый из таких показателей является характерным и оказывающим прямое влияние на все остальные. К числу таких показателей, например, относятся напор, мощность, выработка, общая компоновка ГЭС, компоновка напорного фронта, тип глухой плотины, тип водосбросного сооружения, тип здания ГЭС, число и трассировка напорных водоводов, тип гидротурбины, число гидроагрегатов, типы и характеристика грунтов естественного основания, топографические условия, условия и порядок пропуска строительных расходов, логистическая доступность строительной площадки, наличие карьеров строительных материалов, условия по выдачи мощности, и многие другие.
При проектировании малых гидроэлектростанций (МГЭС), как и других капитальных объектов, основной стадией инженерных работ является проектная документация. Состав проектной документации в целом определяется «Положением о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию», утвержденным Постановлением Правительства России от 16.02.2008 №87. Следующей стадией проектирования МГЭС, после проектной документации, является рабочая документация. Рабочая документация служит для разработки глубоко детализованных чертежей, позволяющих непосредственно производить строительные работы.
Следствием описанной выше сложности любой гидроэлектростанции как объекта проектирования и строительства является практическая невозможность инициирования инженерных работ сразу со стадии проектной документации. Многолетний опыт проектирования гидроэнергетических объектов показывает, что проектной документации фактически должна предшествовать как минимум ещё одна стадия. При этом эта «предварительная» или «предпроектная» стадия, которую мы здесь будем называть предпроектной документацией, не может рассматриваться как некая не обязательная формальность или условность. Количество вопросов, рассматриваемых в предпроектной документации, и важность получаемых выводов чрезвычайно велики, т.к. результатом разработки данной стадии являются решения, которые затем детально прорабатываются и закрепляются (подтверждаются) уже в рамках проектной документации.
Основная задача предпроектной документации — обоснование технической и экономической эффективности (целесообразности) и рентабельности строительства МГЭС. Данное обоснование базируется в основном на определении предварительных технико-экономических показателей гидростанции. А для определения этих технико-экономических показателей, в свою очередь, требуется хоть и предварительный, но — проект. Проектирование ведется по упрощенным методикам, с активным использованием объектов-аналогов, и с существенным снижением детализации изучения и представления конкретных инженерно-технических аспектов. В качестве исходных данных используются результаты инженерных изысканий (геодезических, геологических, гидрологических и экологических), которые также выполняются по урезанным программам и с использованием, при наличии, архивных материалов.
Укрупненный состав предпроектной документации можно представить следующим образом:
– общекомпоновочные решения;
– технологические решения;
– конструктивные решения;
– экологическая оценка;
– экономическая оценка.
В более конкретном виде содержание предпроектной документации может быть представлено следующими четырнадцатью разделами:
1. Выбор створа МГЭС — выбор возможного расположения сооружений гидростанции на основе схемы использования гидропотенциала водотока, схемы территориального деления (с учетом размещения земель различного назначения), существующих объектов, топографических и геологических условий, существующих магистральных электрических сетей;
2. Водно-энергетические расчёты — проведение расчетов по обоснованию установленной мощности Nуст, среднегодовой выработки Эгод, условного числа часов использования установленной мощности Tусл и др. параметров;
3. Компоновочные решения — схема размещения основных и вспомогательных гидротехнических сооружений в створе (или створах) гидроузла и в пределах строительной площадки;
4. Планировочные решения — характеристика и категории земельных участков;
5. Конструктивные решения — разработка типов и конструкций глухой грунтовой и/или бетонной плотины, водосбросных и водопропускных сооружений, напорных водоводов, здания ГЭС;
6. Выбор технологического оборудования — выбор типа и компоновочной схемы основного гидросилового оборудования;
7. Выбор механического оборудования — разработка укрупненного состава механического оборудования по основным сооружениям МГЭС;
8. Выбор электротехнического оборудования — разработка главной электрической схемы, предварительный подбор электротехнического оборудования, разработка компоновки распределительного устройства (ОРУ, ЗРУ);
9. Разработка схемы выдачи мощности — анализ прилегающей электрической сети и условий подключения к ней, определение площади земельного участка для размещения оборудования выдачи мощности;
10. Решения по автоматизации;
11. Решения по охране природной среды;
12. Организация строительства — проработка основных вопросов по последовательности и способах возведения постоянных и временных (перемычки) гидротехнических сооружений, разработка схемы пропуска расходов, предварительное определение срока строительства;
13. Определение стоимости строительства;
14. Определение технико-экономических показателей.
Важной особенностью предпроектной документации по МГЭС является рассмотрение в её составе сразу нескольких вариантов компоновочного решения объекта, с выбором в результате наиболее оптимального. В ряде случаев количество рассматриваемых вариантов может быть достаточно большим.