1. Raspored hidroelektrana
Tipični oblici rasporeda hidroelektrana uglavnom uključuju hidroelektrane tipa brane, hidroelektrane tipa riječnog korita i hidroelektrane tipa derivacije.
Hidroelektrana tipa brane: Korištenje brane za podizanje nivoa vode u rijeci, kako bi se koncentrirao vodeni pad. Često se gradi u visokoplaninskim kanjonima u srednjem i gornjem toku rijeka, uglavnom je hidroelektrana srednjeg do visokog pada. Najčešći način rasporeda je hidroelektrana smještena nizvodno od zadržavajuće brane u blizini lokacije brane, koja je hidroelektrana iza brane.
Hidroelektrana s riječnim koritom: Hidroelektrana u kojoj su elektrana, zadržavanje vode i brana raspoređeni u nizu na riječnom koritu kako bi zajedno zadržavali vodu. Često se gradi u srednjem i donjem toku rijeka, a uglavnom je to hidroelektrana s niskim padom i velikim protokom.
Hidroelektrana derivacionog tipa: Hidroelektrana koja koristi derivacioni kanal za koncentrisanje pada riječnog dijela i formiranje pada za proizvodnju električne energije. Često se gradi u srednjem i gornjem toku rijeka sa niskim protokom i velikim uzdužnim nagibom rijeke.
2. Sastav zgrada hidroelektrane
Glavne zgrade projekta čvorišta hidroelektrane uključuju: konstrukcije za zadržavanje vode, konstrukcije za ispuštanje, ulazne konstrukcije, konstrukcije za preusmjeravanje i odvodne kanale, konstrukcije za nivelisanje vode, zgrade za proizvodnju, transformaciju i distribuciju električne energije itd.
1. Konstrukcije za zadržavanje vode: Konstrukcije za zadržavanje vode koriste se za presretanje rijeka, koncentriranje kapljica i formiranje rezervoara, kao što su brane, ustavne brane itd.
2. Struktura za ispuštanje vode: Struktura za ispuštanje vode koristi se za ispuštanje poplava, ispuštanje vode za nizvodnu upotrebu ili ispuštanje vode za snižavanje nivoa vode u akumulacijama, kao što su prelivna polja, prelivni tuneli, temeljni ispusti itd.
3. Struktura za dovod vode hidroelektrane: Struktura za dovod vode hidroelektrane koristi se za uvođenje vode u kanal za preusmjeravanje, kao što je duboki i plitki ulaz s pritiskom ili otvoreni ulaz bez pritiska.
4. Struktura preusmjeravanja vode i odvodnih cijevi hidroelektrana: Struktura preusmjeravanja vode hidroelektrana koristi se za transport vode za proizvodnju energije iz rezervoara do turbine; Struktura odvodnih cijevi koristi se za ispuštanje vode koja se koristi za proizvodnju energije u nizvodni riječni kanal. Uobičajene građevine uključuju kanale, tunele, tlačne cjevovode itd., kao i poprečne građevine poput akvadukta, propusta, obrnutih sifona itd.
5. Hidroelektrane na ravnim vodama: Hidroelektrane na ravnim vodama koriste se za stabilizaciju promjena protoka i pritiska (dubine vode) uzrokovanih promjenama opterećenja hidroelektrane u derivacijskim ili donjim vodama, kao što su komora za ublažavanje pritiska u kanalu za derivaciju pod pritiskom i prednji dio kanala za derivaciju pod pritiskom.
6. Zgrade za proizvodnju, transformaciju i distribuciju električne energije: uključujući glavnu strojarnicu (uključujući mjesto instalacije) za instaliranje hidrauličnih turbogeneratora i njihovo upravljanje, pomoćnu strojarnicu za pomoćnu opremu, transformatorsko dvorište za instaliranje transformatora i visokonaponski razvodni uređaj za instaliranje visokonaponskih distribucijskih uređaja.
7. Ostale građevine: kao što su brodovi, drveće, ribe, blokiranje pijeska, ispiranje pijeska itd.
Uobičajena klasifikacija brana
Brana se odnosi na branu koja presreće rijeke i blokira vodu, kao i na branu koja blokira vodu u rezervoarima, rijekama itd. Prema različitim kriterijima klasifikacije, mogu postojati različite metode klasifikacije. Inženjerstvo se uglavnom dijeli na sljedeće tipove:
1. Gravitacijska brana
Gravitacijska brana je brana izgrađena od materijala poput betona ili kamena, koja se uglavnom oslanja na vlastitu težinu tijela brane kako bi održala stabilnost.
Princip rada gravitacijskih brana
Pod djelovanjem pritiska vode i drugih opterećenja, gravitacijske brane se uglavnom oslanjaju na silu protiv klizanja koju generira vlastita težina brane kako bi se zadovoljili zahtjevi stabilnosti; Istovremeno, tlačni napon generiran vlastitom težinom tijela brane koristi se za kompenzaciju zateznog napona uzrokovanog pritiskom vode, kako bi se ispunili zahtjevi čvrstoće. Osnovni profil gravitacijske brane je trokutast. U ravnini, osa brane je obično ravna, a ponekad, kako bi se prilagodila terenu, geološkim uvjetima ili kako bi se ispunili zahtjevi rasporeda čvorišta, može biti postavljena i kao isprekidana linija ili luk s malom zakrivljenošću prema uzvodno.
Prednosti gravitacijskih brana
(1) Strukturna funkcija je jasna, metoda projektovanja je jednostavna, a brana je sigurna i pouzdana. Prema statistikama, stopa kvara gravitacijskih brana je relativno niska među različitim vrstama brana.
(2) Snažna prilagodljivost terenu i geološkim uslovima. Gravitacijske brane mogu se graditi u bilo kojem obliku riječne doline.
(3) Problem ispuštanja poplavnih voda na čvorištu je lako riješiti. Gravitacijske brane mogu se pretvoriti u preljevne strukture ili se drenažni otvori mogu postaviti na različitim visinama tijela brane. Općenito, nema potrebe za postavljanjem još jednog preljeva ili drenažnog tunela, a raspored čvorišta je kompaktan.
(4) Pogodno za preusmjeravanje vode tokom izgradnje. Tokom perioda izgradnje, tijelo brane se može koristiti za preusmjeravanje vode i uglavnom nije potreban dodatni tunel za preusmjeravanje.
(5) Praktična konstrukcija.
Nedostaci gravitacijskih brana
(1) Veličina poprečnog presjeka tijela brane je velika, a upotrijebljena je velika količina materijala.
(2) Napon tijela brane je nizak i čvrstoća materijala se ne može u potpunosti iskoristiti.
(3) Velika kontaktna površina između tijela brane i temelja rezultira visokim uzgonskim pritiskom na dnu brane, što je nepovoljno za stabilnost.
(4) Volumen tijela brane je velik, te će zbog hidratacijske topline i skupljanja betona uslijed očvršćavanja tokom perioda izgradnje nastati nepovoljni temperaturni i naponski naponi usljed skupljanja. Stoga su prilikom izlijevanja betona potrebne stroge mjere kontrole temperature.
2. Arboristička brana
Lučna brana je prostorna ljuskasta struktura pričvršćena za temeljnu stijenu, koja formira konveksni oblik luka na ravni prema uzvodnom toku, a njen profil krune luka ima vertikalni ili konveksni oblik krivine prema uzvodnom toku.
Princip rada lučnih brana
Struktura lučne brane ima i lučne i gredne efekte, a opterećenje koje nosi djelimično se komprimira prema obje obale djelovanjem luka, dok se drugi dio prenosi na temeljnu stijenu na dnu brane djelovanjem vertikalnih greda.
Karakteristike lučnih brana
(1) Stabilne karakteristike. Stabilnost lučnih brana uglavnom se oslanja na silu reakcije na krajevima luka s obje strane, za razliku od gravitacijskih brana koje se oslanjaju na vlastitu težinu kako bi održale stabilnost. Stoga, lučne brane imaju visoke zahtjeve za teren i geološke uvjete lokacije brane, kao i stroge zahtjeve za obradu temelja.
(2) Strukturne karakteristike. Lučne brane pripadaju visokom statički neodređenom tipu konstrukcija, sa velikom nosivošću preopterećenja i visokom sigurnošću. Kada se vanjska opterećenja povećaju ili dio brane doživi lokalne pukotine, djelovanje luka i grede tijela brane će se prilagoditi, uzrokujući preraspodjelu napona u tijelu brane. Lučna brana je sveobuhvatna prostorna konstrukcija, sa laganim i otpornim tijelom. Inženjerska praksa je pokazala da je njena seizmička otpornost također jaka. Osim toga, budući da je luk potisna konstrukcija koja uglavnom nosi aksijalni pritisak, moment savijanja unutar luka je relativno mali, a raspodjela napona je relativno ujednačena, što pogoduje iskazivanju čvrstoće materijala. Sa ekonomske perspektive, lučne brane su vrlo superioran tip brane.
(3) Karakteristike opterećenja. Tijelo lučne brane nema trajne dilatacijske spojeve, a promjene temperature i deformacija temeljne stijene imaju značajan utjecaj na naprezanje tijela brane. Prilikom projektiranja potrebno je uzeti u obzir deformaciju temeljne stijene i uključiti temperaturu kao glavno opterećenje.
Zbog tankog profila i složenog geometrijskog oblika lučne brane, kvalitet konstrukcije, čvrstoća materijala brane i zahtjevi protiv procjeđivanja su stroži nego kod gravitacijskih brana.
3. Brana od zemljanog kamena
Brane od zemljanog kamena odnose se na brane napravljene od lokalnih materijala poput zemlje i kamena i najstariji su tip brana u historiji. Brane od zemljanog kamena su najčešće korišten i najbrže razvijajući tip konstrukcije brana u svijetu.
Razlozi za široku primjenu i razvoj zemljanih kamenih brana
(1) Moguće je nabaviti materijale lokalno i u blizini, čime se štedi velika količina cementa, drveta i čelika, te smanjuje obim vanjskog transporta na gradilištu. Gotovo svaki zemljani i kameni materijal može se koristiti za izgradnju brana.
(2) Sposobnost prilagođavanja različitim terenskim, geološkim i klimatskim uslovima. Posebno u teškim klimama, složenim inženjerskogeološkim uslovima i područjima visokog intenziteta zemljotresa, brane od zemljanih stijena su zapravo jedini izvodljivi tip brana.
(3) Razvoj građevinskih mašina velikog kapaciteta, multifunkcionalnih i visokoefikasnih, povećao je gustinu zbijanja zemljano-kamenih brana, smanjio poprečni presjek zemljano-kamenih brana, ubrzao napredak izgradnje, smanjio troškove i promovisao razvoj izgradnje visokih zemljano-kamenih brana.
(4) Zahvaljujući razvoju teorije geotehničke mehanike, eksperimentalnih metoda i računarskih tehnika, poboljšan je nivo analize i proračuna, ubrzan je napredak u projektovanju, a sigurnost i pouzdanost projektovanja brana su dodatno zagarantovane.
(5) Sveobuhvatan razvoj tehnologije projektovanja i izgradnje za podršku inženjerskim projektima kao što su visoki nagibi, podzemne inženjerske konstrukcije i rasipanje energije protoka vode velike brzine i sprječavanje erozije zemljanih kamenih brana također je odigrao važnu promotivnu ulogu u ubrzavanju izgradnje i promociji zemljanih kamenih brana.
4. Brana od kamenog nasipa
Brana od kamenog nasipa se uglavnom odnosi na vrstu brane izgrađene metodama kao što su bacanje, punjenje i valjanje kamenih materijala. Budući da je kameni nasip propusni, potrebno je koristiti materijale poput zemlje, betona ili asfaltnog betona kao nepropusne materijale.
Karakteristike kamenih brana
(1) Strukturne karakteristike. Gustoća zbijenog kamenog nasipa je visoka, čvrstoća na smicanje je visoka, a nagib brane može biti relativno strm. Ovo ne samo da štedi količinu punjenja brane, već i smanjuje širinu dna brane. Dužina konstrukcija za prenos i ispuštanje vode može se shodno tome smanjiti, a raspored čvorišta je kompaktan, što dodatno smanjuje količinu inženjerskih radova.
(2) Karakteristike konstrukcije. U skladu sa stanjem napona svakog dijela tijela brane, tijelo nasute stijene može se podijeliti u različite zone, a mogu se ispuniti različiti zahtjevi za kamenim materijalima i kompaktnošću svake zone. Iskopani kameni materijali tokom izgradnje drenažnih konstrukcija u središtu mogu se u potpunosti i razumno primijeniti, smanjujući troškove. Izgradnja nasutih brana s betonskim obrubom manje je pogođena klimatskim uslovima poput kišne sezone i jake hladnoće, te se može izvoditi na relativno uravnotežen i normalan način.
(3) Karakteristike rada i održavanja. Deformacija slijeganja zbijenog kamenog nasipa je vrlo mala.
crpna stanica
1. Osnovne komponente inženjeringa pumpnih stanica
Projekat pumpne stanice se uglavnom sastoji od pumpnih stanica, cjevovoda, zgrada za dovod i odvod vode i podstanica, kao što je prikazano na slici. U pumpnoj stanici je instalirana jedinica koja se sastoji od vodene pumpe, prenosnog uređaja i energetske jedinice, kao i pomoćne opreme i električne opreme. Glavne strukture za dovod i odvod vode uključuju objekte za dovod i odvod vode, kao i dovodne i odvodne bazene (ili vodotornjeve).
Cjevovodi pumpne stanice uključuju ulazne i izlazne cijevi. Ulazna cijev povezuje izvor vode s ulazom vodene pumpe, dok je izlazna cijev cjevovod koji povezuje izlaz vodene pumpe i izlazni rub.
Nakon što se pumpna stanica pusti u rad, protok vode može ući u vodenu pumpu kroz ulaznu zgradu i ulaznu cijev. Nakon što je pumpa stvori pod pritiskom, protok vode će se slati u izlazni bazen (ili vodotoranj) ili cjevovodnu mrežu, čime se postiže svrha podizanja ili transporta vode.
2. Raspored čvorišta pumpne stanice
Raspored čvorišta u inženjerstvu crpnih stanica treba sveobuhvatno razmotriti različite uslove i zahtjeve, odrediti vrste zgrada, razumno rasporediti njihove relativne položaje i upravljati njihovim međusobnim odnosima. Raspored čvorišta se uglavnom razmatra na osnovu zadataka koje crpna stanica obavlja. Različite crpne stanice trebaju imati različite rasporede za svoje glavne radove, kao što su pumpne prostorije, ulazni i izlazni cjevovodi te ulazne i izlazne zgrade.
Odgovarajuće pomoćne zgrade poput propusta i kontrolnih kapija trebaju biti kompatibilne s glavnim projektom. Osim toga, uzimajući u obzir zahtjeve za sveobuhvatno korištenje, ako postoje zahtjevi za ceste, brodarstvo i prolaz riba unutar područja stanice, treba uzeti u obzir odnos između rasporeda cestovnih mostova, brodskih prevodnica, ribljih staza itd. i glavnog projekta.
U skladu s različitim zadacima koje obavljaju crpne stanice, raspored čvorišta crpnih stanica obično uključuje nekoliko tipičnih oblika, kao što su crpne stanice za navodnjavanje, crpne stanice za odvodnjavanje i kombinirane stanice za odvodnjavanje i navodnjavanje.
Vodena brana je hidraulička konstrukcija niskog pritiska koja koristi brana za zadržavanje vode i kontrolu ispuštanja. Često se gradi na obalama rijeka, kanala, akumulacija i jezera.
1. Klasifikacija uobičajeno korištenih vodenih zatvarača
Klasifikacija po zadacima koje obavljaju vodene brane
1. Kontrolna brana: izgrađena na rijeci ili kanalu za blokiranje poplava, regulaciju vodostaja ili kontrolu protoka ispuštanja. Kontrolna brana koja se nalazi na riječnom koritu poznata je i kao riječna blokada.
2. Ulazna kapija: Izgrađena na obali rijeke, akumulacije ili jezera radi kontrole protoka vode. Ulazna kapija je također poznata kao ulazna kapija ili kapija kanala.
3. Preusmjerivač poplavnih voda: Često se gradi na jednoj strani rijeke i koristi se za ispuštanje poplavnih voda koje prelaze sigurni kapacitet ispuštanja nizvodne rijeke u područje preusmjeravanja poplavnih voda (područje za skladištenje ili zadržavanje poplavnih voda) ili preljev. Preusmjerivač poplavnih voda prolazi kroz vodu u oba smjera, a nakon poplave voda se skladišti i odavde ispušta u korito rijeke.
4. Drenažna brana: često se gradi uz obale rijeka kako bi se uklonilo nakupljanje vode koje je štetno za usjeve u unutrašnjosti ili nizinskim područjima. Drenažna brana je također dvosmjerna. Kada je nivo vode u rijeci viši od nivoa vode u unutrašnjem jezeru ili depresiji, drenažna brana uglavnom blokira vodu kako bi spriječila poplavljivanje poljoprivrednog zemljišta ili stambenih zgrada; Kada je nivo vode u rijeci niži od nivoa vode u unutrašnjem jezeru ili depresiji, drenažna brana se uglavnom koristi za nakupljanje vode i odvodnjavanje.
5. Plimna vrata: izgrađena su u blizini estuarija mora, zatvaraju se tokom plime kako bi se spriječio povratak morske vode; Otvaranje vrata radi ispuštanja vode tokom oseke ima karakteristiku dvosmjernog blokiranja vode. Plimna vrata su slična odvodnim vratima, ali se češće koriste. Kada je plima u vanjskom moru viša od one u unutrašnjoj rijeci, zatvaraju se vrata kako bi se spriječio povratak morske vode u unutrašnju rijeku; Kada je plima na otvorenom moru niža od riječne vode u unutrašnjem moru, otvaraju se vrata radi ispuštanja vode.
6. Kapija za ispiranje pijeska (kapija za ispuštanje pijeska): Izgrađena na muljevitom riječnom toku, koristi se za ispuštanje sedimenta taloženog ispred ulazne kapije, kontrolne kapije ili sistema kanala.
7. Osim toga, postavljene su kapije za ispuštanje leda i kapije za kanalizaciju za uklanjanje ledenih blokova, plutajućih predmeta itd.
Prema strukturnom obliku komore vrata, ona se može podijeliti na otvoreni tip, tip prsnog zida i tip propusta itd.
1. Otvoreni tip: Površina protoka vode kroz kapiju nije blokirana, a kapacitet pražnjenja je veliki.
2. Vrsta prsnog zida: Iznad kapije nalazi se prsni zid koji može smanjiti silu na kapiji tokom blokiranja vode i povećati amplitudu blokiranja vode.
3. Tip propusta: Ispred vrata se nalazi tijelo tunela pod pritiskom ili bez pritiska, a vrh tunela je prekriven zemljom za nasip. Uglavnom se koristi za male vodene brane.
Prema veličini protoka kroz kapiju, on se može podijeliti na tri oblika: veliki, srednji i mali.
Velike vodene brane sa protokom preko 1000m3/s;
Vodena brana srednje veličine kapaciteta 100-1000m3/s;
Male brane kapaciteta manjeg od 100 m3/s.
2. Sastav vodenih vrata
Vodena kapija se uglavnom sastoji od tri dijela: uzvodnog priključnog dijela, komore kapije i nizvodnog priključnog dijela.
Uzvodni priključni dio: Uzvodni priključni dio koristi se za nesmetano usmjeravanje toka vode u komoru zatvarača, zaštitu obje obale i korita rijeke od erozije, te zajedno s komorom formira podzemnu konturu protiv procjeđivanja kako bi se osigurala stabilnost obje obale i temelja zatvarača prilikom procjeđivanja. Općenito, uključuje uzvodne bočne zidove, podlogu, uzvodne žljebove protiv erozije i zaštitu kosine s obje strane.
Zaporna komora: To je glavni dio vodene brane, a njena funkcija je kontrola nivoa i protoka vode, kao i sprječavanje procjeđivanja i erozije.
Struktura dijela komore kapije uključuje: kapiju, stup kapije, bočni stup (obalni zid), donju ploču, prsni zid, radni most, saobraćajni most, dizalicu itd.
Kapija se koristi za kontrolu protoka kroz kapiju; Kapija se postavlja na donju ploču kapije, premošćujući otvor i oslanjajući se na nosač kapije. Kapija je podijeljena na kapiju za održavanje i servisnu kapiju.
Radni zatvarač se koristi za blokiranje vode tokom normalnog rada i kontrolu protoka ispuštanja;
Kapija za održavanje se koristi za privremeno zadržavanje vode tokom održavanja.
Nosač kapije se koristi za odvajanje otvora zaljeva i podupiranje kapije, prsnog zida, radnog mosta i saobraćajnog mosta.
Ulazni stup prenosi pritisak vode koji nose kapija, prsni zid i kapacitet zadržavanja vode samog ulaznog stupa na donju ploču;
Grudni zid je postavljen iznad radne kapije kako bi se zadržala voda i znatno smanjila veličina kapije.
Prsni zid se također može napraviti u pokretnom tipu, a u slučaju katastrofalnih poplava, može se otvoriti kako bi se povećao protok ispuštanja.
Donja ploča je temelj komore i koristi se za prenošenje težine i opterećenja gornje konstrukcije komore na temelj. Komora izgrađena na mekom temelju uglavnom je stabilizirana trenjem između donje ploče i temelja, a donja ploča također ima funkcije zaštite od procjeđivanja i abrazije.
Radni mostovi i saobraćajni mostovi koriste se za postavljanje opreme za dizanje, upravljanje rampama i povezivanje saobraćaja preko moreuza.
Dio nizvodnog priključka: koristi se za eliminaciju preostale energije protoka vode koja prolazi kroz zatvarač, usmjeravanje ravnomjerne difuzije protoka vode iz zatvarača, podešavanje raspodjele brzine protoka i usporavanje brzine protoka, te sprječavanje erozije nizvodno nakon što voda istekne iz zatvarača.
Generalno, uključuje bazen za smirivanje, platformu, platformu, nizvodni kanal protiv ispiranja, nizvodne bočne zidove i zaštitu pokosa s obje strane.
Vrijeme objave: 21. novembar 2023.
