ضمان التشغيل الآمن لمحطات الطاقة الكهرومائية المخزنة بالضخ في المناطق شديدة البرودة

وفقًا لقانون تصميم المنشآت الهيدروليكية المقاومة للتجمد، يُستخدم خرسانة F400 في الأجزاء الهامة من المنشآت التي تتعرض للتجمد الشديد ويصعب إصلاحها في المناطق شديدة البرودة (يجب أن تتحمل الخرسانة 400 دورة تجمد وذوبان). وبناءً على هذه المواصفات، تُستخدم خرسانة F400 في البلاطة الأمامية والخلفية فوق مستوى المياه الراكدة لسد ردم الصخور في الخزان العلوي لمحطة هوانغقو لتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ، ومنطقة تذبذب مستوى المياه عند مدخل ومخرج الخزان العلوي، ومنطقة تذبذب مستوى المياه عند مدخل ومخرج الخزان السفلي، وغيرها من الأجزاء. ولم يسبق استخدام خرسانة F400 في قطاع الطاقة الكهرومائية المحلي. من أجل إعداد خرسانة F400، قام فريق البناء بالبحث في معاهد البحوث المحلية ومصنعي إضافات الخرسانة بطرق عديدة، وعهد إلى شركات متخصصة بإجراء أبحاث خاصة، وقام بإعداد خرسانة F400 عن طريق إضافة غبار السيليكا، وعامل إدخال الهواء، وعامل تقليل المياه عالي الكفاءة، ومواد أخرى، وقام بتطبيقها في بناء محطة هوانغقو لتخزين الطاقة بالضخ.

بالإضافة إلى ذلك، في المناطق شديدة البرودة، إذا ظهرت تشققات طفيفة في الخرسانة الملامسة للماء، فسيتسرب الماء إلى هذه التشققات خلال فصل الشتاء. ومع دورة التجمد والذوبان المتكررة، ستتلف الخرسانة تدريجيًا. وتؤدي واجهة الخرسانة للسد الرئيسي للخزان العلوي لمحطة توليد الطاقة الكهرومائية بالضخ دورًا هامًا في احتجاز المياه ومنع التسرب. وفي حال وجود تشققات كثيرة، سيتأثر أمان السد بشكل كبير. وقد طوّر فريق الإنشاء في محطة هوانغقو لتوليد الطاقة الكهرومائية بالضخ نوعًا من الخرسانة المقاومة للتشقق، وذلك بإضافة عامل تمدد وألياف البولي بروبيلين أثناء خلط الخرسانة للحد من حدوث التشققات وتحسين مقاومة واجهة الخرسانة للصقيع.
ماذا لو ظهرت تشققات على واجهة السد الخرسانية؟ قام فريق الإنشاء بتركيب طبقة مقاومة للصقيع على سطح اللوح، باستخدام البولي يوريا المقشرة يدويًا كطبقة واقية. تعمل هذه الطبقة على عزل الخرسانة عن الماء، وإبطاء تآكل سطح الخرسانة الناتج عن دورات التجمد والذوبان، كما تمنع المكونات الضارة الأخرى الموجودة في الماء من إتلاف الخرسانة. تتميز هذه الطبقة بخصائص مقاومة للماء، ومقاومة للشيخوخة، ومقاومة لدورات التجمد والذوبان، وغيرها.
لا تُصبّ الألواح الأمامية لسد ركامي ذي واجهة خرسانية دفعةً واحدة، بل تُبنى على مراحل. ينتج عن ذلك وصلة هيكلية بين كل قسم من الألواح. تتمثل المعالجة الشائعة لمنع التسرب في تغطية الوصلة الهيكلية بلوحة مطاطية وتثبيتها بمسامير تمدد. في فصل الشتاء، في المناطق شديدة البرودة، تتعرض منطقة الخزان لطبقة جليدية سميكة، ويتجمد الجزء المكشوف من مسمار التمدد مع طبقة الجليد، مما يُسبب تلفًا ناتجًا عن سحب الجليد. تتبنى محطة هوانغقو لتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ، بشكل مبتكر، هيكلًا من نوع الطلاء القابل للانضغاط، مما يحل مشكلة تلف الوصلات الهيكلية بسبب سحب الجليد. في 20 ديسمبر 2021، تم تشغيل الوحدة الأولى من محطة هوانغقو لتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ لتوليد الطاقة. وقد أثبت التشغيل الشتوي أن هذا النوع من الهياكل قادر على منع تلف الوصلات الهيكلية للألواح الناتج عن سحب الجليد أو تمدد الصقيع.
سعياً لإنجاز مشروع البناء في أسرع وقت ممكن، حاول فريق العمل تنفيذ أعمال البناء خلال فصل الشتاء. ورغم استحالة البناء في الهواء الطلق شتاءً، إلا أن محطة توليد الطاقة الكهرومائية تحت الأرض، ونفق نقل المياه، وغيرها من مباني محطة تخزين الطاقة الكهرومائية، تقع على أعماق كبيرة تحت الأرض، مما يتيح إمكانية البناء. ولكن كيف يُمكن صب الخرسانة في الشتاء؟ قام فريق العمل بتركيب أبواب عازلة لجميع الفتحات التي تربط الأقبية بالخارج، وتركيب مراوح هواء ساخن بقدرة 35 كيلوواط داخل هذه الأبواب. كما تم إغلاق نظام خلط الخرسانة بالكامل، وتركيب وسائل التدفئة داخله. وقبل الخلط، تم غسل نظام الخلط بالماء الساخن. وتم حساب كمية الركام الخشن والناعم في الشتاء بناءً على كمية أعمال الحفر الخرسانية المطلوبة للصب الشتوي، ونقلها إلى النفق للتخزين قبل حلول الشتاء. وقام فريق العمل أيضاً بتسخين الركام قبل الخلط، ووضع أغطية قطنية على جميع شاحنات خلط الخرسانة لضمان الحفاظ على درجة الحرارة المناسبة أثناء النقل. بعد التصلب الأولي للخرسانة المصبوبة، تُغطى سطحها بغطاء عازل حراري، وإذا لزم الأمر، تُغطى ببطانية كهربائية للتدفئة. وبهذه الطريقة، قلل فريق البناء من تأثير الطقس البارد على سير العمل في المشروع.