Наиболее эффективное использование энергии водотока возможно при концентрации перепадов уровней воды на сравнительно коротком участке. При наличии естественного водопада решение этой задачи упрощается, однако подобные условия встречаются очень редко. Для использования падений рек, распределенных по значительной длине водотока, прибегают к искусственному сосредоточению перепада. Такое сосредоточение может быть осуществлено различными способами (рис. 13.2).

Рис. 13.2. Принципиальные схемы гидроэлектростанций.
I - приплотинная; II - деривационная.

        Плотинная схема (рис. 13.2 I) создания напора, т.е. концентрации перепада в наиболее удобном для использования месте, предусматривает подпор уровня реки путем создания плотины. Образующееся при этом водохранилище используется в качестве регулирующей емкости, позволяющей периодически создавать запасы воды и более полно использовать энергию водотока.
        Деривационная схема (рис. 13.2 II) позволяет получить сосредоточенный перепад путем отвода воды из естественного русла по искусственному водоводу, имеющему меньший продольный уклон, чем уклон русла. Благодаря этому уровень воды в конце водовода оказывается выше уровня воды в реке. Этой разностью уровней и создается напор гидроэлектростанции.
        ГЭС, у которых напор частично создается с помощью плотины достаточно большой высоты и частично с помощью деривации, называют смешанными (смешанная схема энергоиспользования реки).
        Выбор схемы энергетического использования водотока - плотинной, деривационной, смешанной - определяется падением реки, расходом воды, топографическими и инженерно-геологическими уровнями русла, поймы и долины.
        Плотинные ГЭС более выгодны при малых уклонах рек, так в этом случае получение необходимого напора с помощью деривации потребует значительной длины последней и она будет дороже плотины. При очень больших расходах воды плотинные схемы энергоиспользования тоже более выгодны, так как каналы больших сечений оказываются дороже плотин.
        Расходы воды, используемые в плотинных ГЭС, в настоящее время достигают 14000

(Волжская им. В. И. Ленина на р. Волге). Напоры, используемые на плотинных ГЭС, колеблются в очень широких пределах. Минимальные значения используемого напора достигают 1,5 - 3,0 м. Например, на ГЭС Диксон (США) используемый напор равен 2,45 м (ее мощность 2800 кВт, максимальный расход 140

). Максимальный напор ГЭС плотинного типа около 280 м (Нурекская ГЭС).
На горных реках с большими падениями (выше 6 - 8 м на 1 км длины реки) деривационные ГЭС выгоднее плотинных. Напоры деривационных ГЭС колеблются от нескольких метров до 1767 м (ГЭС Райссек в Австрии). Расходы на деривационных ГЭС колеблются в очень значительных пределах - от нескольких кубических метров в секунду до 1530

(ГЭС Донзер-Мондрагон на р. Роне во Франции). Самый большой напор на деривационных ГЭС в СССР достигает 600 м, а самый большой расход 700

на Нарвской ГЭС.
Выбор схемы использования водотока есть один из сложных вопросов гидроэнергетики и выполняется на основе технического и экономического сопоставлений ряда возможных вариантов.