تُعد محطات الطاقة الكهرومائية المحورية التدفق، المُجهزة عادةً بتوربينات كابلان، مثاليةً للمواقع ذات الرفع المنخفض إلى المتوسط ومعدلات التدفق العالية. تُستخدم هذه التوربينات على نطاق واسع في مشاريع السدود النهرية منخفضة الرفع، وذلك بفضل كفاءتها العالية وقدرتها على التكيف. يعتمد نجاح هذه المنشآت الكهرومائية بشكل كبير على الأعمال المدنية المُصممة جيدًا والمُنفذة بعناية، والتي تُشكل أساس أداء التوربينات واستقرارها التشغيلي وسلامتها.
1. إعداد الموقع وتحويل مجرى النهر
قبل بدء أي مشروع بناء كبير، يُعدّ تحضير الموقع أمرًا أساسيًا. يشمل ذلك إخلاء منطقة البناء، وشقّ طرق الوصول، وإنشاء نظام تحويل مجرى النهر لإعادة توجيه المياه وتهيئة بيئة عمل جافة. وغالبًا ما تُستخدم السدود المؤقتة - وهي أسوار مؤقتة تُبنى داخل النهر أو عبره - لعزل موقع البناء عن الماء.
2. هيكل القبول
يتحكم هيكل السحب بدخول المياه إلى محطة الطاقة، ويضمن تدفقًا مستقرًا وخاليًا من الحطام إلى التوربين. ويشمل رفوفًا للنفايات، وبوابات، وأحيانًا مرافق لطرد الرواسب. يُعد التصميم الهيدروليكي المناسب أمرًا بالغ الأهمية لمنع تكوّن الدوامات، وتقليل خسائر الضغط، وحماية التوربين من الحطام العائم.
3. أنبوب القلم أو القناة المفتوحة
حسب التصميم، يُنقل الماء من مدخل التوربين إلى التوربين عبر أنابيب مغلقة أو قنوات مفتوحة. في العديد من التصاميم ذات التدفق المحوري، وخاصةً في المحطات منخفضة الضغط، يُستخدم مدخل مفتوح متصل مباشرةً بالتوربين. يُعدّ الاستقرار الهيكلي، وانتظام التدفق، وتقليل الخسائر الهيدروليكية من أهمّ الاعتبارات خلال هذه المرحلة.
4. هيكل القوة
تحتوي محطة توليد الطاقة على وحدة التوربين-المولد، وأنظمة التحكم، والمعدات المساعدة. بالنسبة لتوربينات كابلان، التي تُركّب عادةً عموديًا، يجب تصميم محطة توليد الطاقة لتحمل الأحمال المحورية الكبيرة والقوى الديناميكية. يُعدّ استقرار الاهتزازات، والعزل المائي، وسهولة الوصول للصيانة جوانب أساسية في التصميم الهيكلي.
5. أنبوب السحب وسباق الذيل
يلعب أنبوب السحب دورًا حيويًا في استعادة الطاقة الحركية من الماء الخارج من التوربين. يزيد تصميم أنبوب السحب الجيد من الكفاءة الكلية. تنقل قناة ذيل المضخة الماء بأمان إلى النهر. يتطلب كلا الهيكلين تشكيلًا دقيقًا لتقليل الاضطرابات وتأثيرات المياه الراكدة.
6. غرفة التحكم والمباني المساعدة
إلى جانب الهياكل الرئيسية، تشمل الأعمال المدنية أيضًا إنشاء غرف التحكم، ومساكن الموظفين، وورش العمل، وغيرها من المباني التشغيلية. تضمن هذه المرافق تشغيلًا موثوقًا به للمحطة وصيانتها على المدى الطويل.
7. الاعتبارات البيئية والجيوتقنية
تُعدّ دراسات التربة، وتثبيت المنحدرات، ومكافحة التعرية، وحماية البيئة، عناصر أساسية في التخطيط المدني. كما تُساعد أنظمة الصرف السليمة، وممرات الأسماك (عند الحاجة)، وأعمال تنسيق الحدائق على تقليل الأثر البيئي للمشروع.
يُعدّ عنصر الهندسة المدنية في محطة الطاقة الكهرومائية ذات التدفق المحوري أساسيًا لأدائها العام وطول عمرها. يجب تصميم وبناء كل هيكل - من مدخل المحطة إلى مجرى المياه الخلفي - بعناية فائقة لتحمل القوى الهيدرولوجية والظروف الجيولوجية ومتطلبات التشغيل. يُعدّ التعاون الوثيق بين المهندسين المدنيين وموردي معدات الطاقة الكهرومائية وخبراء البيئة أمرًا بالغ الأهمية لتوفير حلول طاقة كهرومائية آمنة وفعالة ومستدامة.
وقت النشر: ١١ يونيو ٢٠٢٥
