1. Formulari de disseny de centrals hidroelèctriques
Les formes típiques de disseny de les centrals hidroelèctriques inclouen principalment centrals hidroelèctriques tipus presa, centrals hidroelèctriques tipus llit fluvial i centrals hidroelèctriques tipus desviació.
Central hidroelèctrica tipus presa: utilitza una barrage per augmentar el nivell de l'aigua del riu, per tal de concentrar la capa d'aigua. Sovint construïda en canons d'alta muntanya als trams mitjà i alt dels rius, generalment és una central hidroelèctrica de capa mitjana a alta. El mètode de disseny més comú és una central hidroelèctrica situada aigües avall de la presa de contenció a prop del lloc de la presa, que és una central hidroelèctrica darrere de la presa.
Central hidroelèctrica de tipus llit fluvial: Una central hidroelèctrica on la central elèctrica, la comporta de retenció d'aigua i la presa estan disposades en filera al llit del riu per retenir l'aigua conjuntament. Sovint construïda als trams mitjà i baix dels rius, generalment és una central hidroelèctrica de baixa alçada i alt cabal.
Central hidroelèctrica de tipus de desviació: una central hidroelèctrica que utilitza un canal de desviació per concentrar el desnivell d'una secció de riu per formar una capçalera de generació d'energia. Sovint es construeix als trams mitjà i alt dels rius amb baix cabal i gran pendent longitudinal del riu.
2. Composició dels edificis del centre hidroelèctric
Els edificis principals del projecte del centre hidroelèctric inclouen: estructures de retenció d'aigua, estructures de descàrrega, estructures d'entrada, estructures de desviació i conducte de cua, estructures d'aigua anivellada, edificis de generació, transformació i distribució d'energia, etc.
1. Estructures de retenció d'aigua: Les estructures de retenció d'aigua s'utilitzen per interceptar rius, concentrar gotes i formar embassaments, com ara preses, comportes, etc.
2. Estructures d'alliberament d'aigua: les estructures d'alliberament d'aigua s'utilitzen per alliberar inundacions, o alliberar aigua per a ús aigües avall, o alliberar aigua per baixar el nivell de l'aigua dels embassaments, com ara sobreeixidors, túnels de sobreeixidors, sortides inferiors, etc.
3. Estructura d'entrada d'aigua d'una central hidroelèctrica: L'estructura d'entrada d'aigua d'una central hidroelèctrica s'utilitza per introduir aigua al canal de desviació, com ara una entrada profunda i poc profunda amb pressió o una entrada oberta sense pressió.
4. Estructures de desviació d'aigua i de canalització de cua de les centrals hidroelèctriques: Les estructures de desviació d'aigua de les centrals hidroelèctriques s'utilitzen per transportar l'aigua de generació d'energia des del dipòsit fins a la unitat del turbina generadora; L'estructura d'aigua de cua s'utilitza per descarregar l'aigua utilitzada per a la generació d'energia al canal del riu aigües avall. Els edificis comuns inclouen canals, túnels, canonades a pressió, etc., així com edificis transversals com ara aqüeductes, embornals, sifons invertits, etc.
5. Estructures hidroelèctriques d'aigües planes: Les estructures hidroelèctriques d'aigües planes s'utilitzen per estabilitzar els canvis de cabal i pressió (profunditat de l'aigua) causats pels canvis en la càrrega de la central hidroelèctrica a les estructures de desviació o d'aigua de cua, com ara la cambra de compensació al canal de desviació pressuritzat i la badia de pressió al final del canal de desviació no pressuritzat.
6. Edificis de generació, transformació i distribució d'energia: incloent-hi la casa de màquines principal (inclòs el lloc d'instal·lació) per a la instal·lació d'unitats de turbina generadora hidràulica i el seu control, la casa de màquines auxiliar d'equips auxiliars, el pati de transformadors per a la instal·lació de transformadors i els quadres d'alta tensió per a la instal·lació de dispositius de distribució d'alta tensió.
7. Altres edificis: com ara vaixells, arbres, peixos, bloqueig de sorra, rentat de sorra, etc.
Classificació comuna de preses
Una presa fa referència a una presa que intercepta rius i bloqueja l'aigua, així com a una presa que bloqueja l'aigua en embassaments, rius, etc. Segons els diferents criteris de classificació, hi pot haver diferents mètodes de classificació. L'enginyeria es divideix principalment en els següents tipus:
1. Presa de gravetat
Una presa de gravetat és una presa construïda amb materials com el formigó o la pedra, que depèn principalment del pes propi del cos de la presa per mantenir l'estabilitat.
El principi de funcionament de les preses de gravetat
Sota l'acció de la pressió de l'aigua i altres càrregues, les preses de gravetat es basen principalment en la força antilliscant generada pel propi pes de la presa per complir els requisits d'estabilitat; alhora, la tensió de compressió generada pel pes propi del cos de la presa s'utilitza per compensar la tensió de tracció causada per la pressió de l'aigua, per tal de complir els requisits de resistència. El perfil bàsic de la presa de gravetat és triangular. En el pla, l'eix de la presa sol ser recte, i de vegades, per adaptar-se al terreny, a les condicions geològiques o per complir els requisits de la disposició del nucli, també es pot disposar com una línia trencada o un arc amb una petita curvatura cap amunt.
Avantatges de les preses de gravetat
(1) La funció estructural és clara, el mètode de disseny és senzill i és segur i fiable. Segons les estadístiques, la taxa de fallada de les preses de gravetat és relativament baixa entre els diversos tipus de preses.
(2) Gran adaptabilitat al terreny i a les condicions geològiques. Les preses de gravetat es poden construir en qualsevol forma de vall fluvial.
(3) El problema del desbordament d'inundacions al centre neuràlgic és fàcil de resoldre. Les preses de gravetat es poden convertir en estructures de sobreeiximent o es poden instal·lar forats de drenatge a diferents altures del cos de la presa. Generalment, no cal instal·lar cap altre sobreeixidor o túnel de drenatge, i la disposició del centre neuràlgic és compacta.
(4) Convenient per a la desviació durant la construcció. Durant el període de construcció, el cos de la presa es pot utilitzar per a la desviació i, en general, no cal cap túnel de desviació addicional.
(5) Construcció convenient.
Desavantatges de les preses de gravetat
(1) La secció transversal del cos de la presa és gran i s'hi utilitza una gran quantitat de material.
(2) La tensió del cos de la presa és baixa i la resistència del material no es pot aprofitar completament.
(3) La gran àrea de contacte entre el cos de la presa i la fonamentació provoca una alta pressió d'aixecament a la part inferior de la presa, cosa que és desfavorable per a l'estabilitat.
(4) El volum del cos de la presa és gran i, a causa de la calor d'hidratació i la contracció per enduriment del formigó durant el període de construcció, es generaran tensions de temperatura i contracció adverses. Per tant, calen mesures estrictes de control de la temperatura en abocar el formigó.
2. Presa d'Arc
Una presa d'arc és una estructura espacial de closca fixada a la roca mare, formant una forma d'arc convex en el pla cap aigües amunt, i el seu perfil de corona d'arc presenta una forma de corba vertical o convexa cap aigües amunt.
Principi de funcionament de les preses d'arc
L'estructura d'una presa d'arc té efectes d'arc i de biga, i la càrrega que suporta es comprimeix parcialment cap a ambdós marges per l'acció de l'arc, mentre que l'altra part es transmet a la roca mare de la part inferior de la presa per l'acció de bigues verticals.
Característiques de les preses d'arc
(1) Característiques estables. L'estabilitat de les preses d'arc es basa principalment en la força de reacció als extrems de l'arc a banda i banda, a diferència de les preses de gravetat que es basen en el pes propi per mantenir l'estabilitat. Per tant, les preses d'arc tenen uns requisits elevats pel que fa al terreny i les condicions geològiques del lloc de la presa, així com uns requisits estrictes per al tractament dels fonaments.
(2) Característiques estructurals. Les preses d'arc pertanyen a estructures estàticament indeterminades d'ordre elevat, amb una forta capacitat de sobrecàrrega i una alta seguretat. Quan les càrregues externes augmenten o una part de la presa experimenta esquerdes locals, les accions de l'arc i la biga del cos de la presa s'ajusten, provocant una redistribució de tensions al cos de la presa. La presa d'arc és una estructura espacial general, amb un cos lleuger i resilient. La pràctica de l'enginyeria ha demostrat que la seva resistència sísmica també és forta. A més, com que un arc és una estructura d'empenta que suporta principalment pressió axial, el moment de flexió dins de l'arc és relativament petit i la distribució de tensions és relativament uniforme, cosa que afavoreix l'exercici de la resistència del material. Des d'una perspectiva econòmica, les preses d'arc són un tipus de presa molt superior.
(3) Característiques de la càrrega. El cos de la presa en arc no té juntes de dilatació permanents, i els canvis de temperatura i la deformació de la roca mare tenen un impacte significatiu en la tensió del cos de la presa. A l'hora de dissenyar, cal tenir en compte la deformació de la roca mare i incloure la temperatura com a càrrega principal.
A causa del perfil prim i la forma geomètrica complexa de la presa d'arc, la qualitat de la construcció, la resistència del material de la presa i els requisits antifiltracions són més estrictes que els de les preses de gravetat.
3. Presa de terra i roca
Les preses de terra i roca són preses fetes amb materials locals com la terra i la pedra, i són el tipus de presa més antic de la història. Les preses de terra i roca són el tipus de construcció de preses més utilitzat i de ràpid desenvolupament al món.
Les raons de l'aplicació i el desenvolupament generalitzats de les preses de roca terrestre
(1) És possible obtenir materials localment i a prop, cosa que estalvia una gran quantitat de ciment, fusta i acer, i redueix el volum de transport extern a l'obra. Gairebé qualsevol material de terra i pedra es pot utilitzar per construir preses.
(2) Capaç d'adaptar-se a diverses condicions de terreny, geològiques i climàtiques. Especialment en climes durs, condicions geològiques d'enginyeria complexes i zones de terratrèmols d'alta intensitat, les preses de terra-roca són en realitat l'únic tipus de presa viable.
(3) El desenvolupament de maquinària de construcció de gran capacitat, multifuncional i d'alta eficiència ha augmentat la densitat de compactació de les preses de terra-roca, ha reduït la secció transversal de les preses de terra-roca, ha accelerat el progrés de la construcció, ha reduït els costos i ha promogut el desenvolupament de la construcció de preses de terra-roca d'alta alçada.
(4) Gràcies al desenvolupament de la teoria de la mecànica geotècnica, els mètodes experimentals i les tècniques computacionals, s'ha millorat el nivell d'anàlisi i càlcul, s'ha accelerat el progrés del disseny i s'ha garantit encara més la seguretat i la fiabilitat del disseny de preses.
(5) El desenvolupament integral de la tecnologia de disseny i construcció per donar suport a projectes d'enginyeria com ara pendents elevats, estructures d'enginyeria subterrànies i dissipació d'energia del flux d'aigua d'alta velocitat i prevenció de l'erosió de preses de roca terrestre també ha jugat un paper important en l'acceleració de la construcció i la promoció de preses de roca terrestre.
4. Presa de farciment de roca
Una presa de farciment d'escombraries generalment es refereix a un tipus de presa construïda mitjançant mètodes com ara el llançament, l'ompliment i el rodament de materials petri. Com que el farciment d'escombraries és permeable, cal utilitzar materials com ara terra, formigó o formigó asfàltic com a materials impermeables.
Característiques de les preses de roca
(1) Característiques estructurals. La densitat del farciment de roca compactada és alta, la resistència al cisallament és alta i el pendent de la presa es pot fer relativament pronunciat. Això no només estalvia la quantitat d'ompliment de la presa, sinó que també redueix l'amplada del fons de la presa. La longitud de les estructures de conducció i descàrrega d'aigua es pot reduir corresponentment, i la disposició del centre és compacta, reduint encara més la quantitat d'enginyeria.
(2) Característiques de construcció. Segons la situació d'esforços de cada part del cos de la presa, el cos de farciment de roca es pot dividir en diferents zones, i es poden complir diferents requisits per als materials de pedra i la compacitat de cada zona. Els materials de pedra excavats durant la construcció d'estructures de drenatge al centre es poden aplicar completament i raonablement, reduint el cost. La construcció de preses de farciment de roca amb cara de formigó es veu menys afectada per les condicions climàtiques com l'estació de pluges i el fred intens, i es pot dur a terme d'una manera relativament equilibrada i normal.
(3) Característiques d'operació i manteniment. La deformació per assentament del farcit de roca compactada és molt petita.
estació de bombament
1. Components bàsics de l'enginyeria d'estacions de bombament
El projecte de l'estació de bombament consisteix principalment en sales de bombes, canonades, edificis d'entrada i sortida d'aigua i subestacions, tal com es mostra a la figura. A la sala de bombes s'instal·la una unitat que consisteix en una bomba d'aigua, un dispositiu de transmissió i una unitat d'alimentació, així com equips auxiliars i equips elèctrics. Les principals estructures d'entrada i sortida d'aigua inclouen instal·lacions d'entrada i desviació d'aigua, així com piscines d'entrada i sortida (o torres d'aigua).
Les canonades de l'estació de bombament inclouen canonades d'entrada i sortida. La canonada d'entrada connecta la font d'aigua amb l'entrada de la bomba d'aigua, mentre que la canonada de sortida és una canonada que connecta la sortida de la bomba d'aigua i la vora de sortida.
Després de posar en funcionament l'estació de bombament, el flux d'aigua pot entrar a la bomba d'aigua a través de l'edifici d'entrada i la canonada d'entrada. Després de ser pressuritzada per la bomba d'aigua, el flux d'aigua s'enviarà a la piscina de sortida (o torre d'aigua) o a la xarxa de canonades, aconseguint així la finalitat d'elevar o transportar aigua.
2. Disposició del centre de l'estació de bombament
El disseny del centre neuràlgic de l'enginyeria de les estacions de bombament ha de considerar de manera exhaustiva diverses condicions i requisits, determinar els tipus d'edificis, organitzar raonablement les seves posicions relatives i gestionar les seves interrelacions. El disseny del centre neuràlgic es considera principalment en funció de les tasques que realitza l'estació de bombament. Les diferents estacions de bombament han de tenir diferents disposicions per a les seves obres principals, com ara sales de bombes, canonades d'entrada i sortida i edificis d'entrada i sortida.
Els edificis auxiliars corresponents, com ara embornals i comportes de control, han de ser compatibles amb el projecte principal. A més, tenint en compte els requisits per a una utilització integral, si hi ha requisits per a carreteres, navegació i pas de peixos dins de la zona de l'estació, s'ha de tenir en compte la relació entre el disseny de ponts de carretera, rescloses per a vaixells, camins de peixos, etc. i el projecte principal.
Segons les diferents tasques que duen a terme les estacions de bombament, la disposició dels centres d'estacions de bombament generalment inclou diverses formes típiques, com ara estacions de bombament de reg, estacions de bombament de drenatge i estacions combinades de reg amb drenatge.
Una comporta és una estructura hidràulica de baixa pressió que utilitza comportes per retenir l'aigua i controlar el cabal. Sovint es construeix a la vora de rius, canals, embassaments i llacs.
1. Classificació de les portes d'aigua més utilitzades
Classificació per tasques realitzades per les comportes d'aigua
1. Compartlla de control: construïda en un riu o canal per bloquejar les inundacions, regular els nivells d'aigua o controlar el cabal de descàrrega. La compartlla de control situada al canal del riu també es coneix com a compartlla de bloqueig de rius.
2. Comporta d'entrada: Construïda a la vora d'un riu, embassament o llac per controlar el flux d'aigua. La comporta d'entrada també es coneix com a comporta d'entrada o comporta de capçalera.
3. Comporta de desviació d'inundacions: Sovint construïda a un costat d'un riu, s'utilitza per descarregar les inundacions que superen la capacitat de descàrrega segura del riu aigües avall a la zona de desviació d'inundacions (zona d'emmagatzematge o retenció d'inundacions) o al sobreeixidor. La comporta de desviació d'inundacions passa a través de l'aigua en ambdues direccions i, després de la inundació, l'aigua s'emmagatzema i s'aboca al canal del riu des d'aquí.
4. Comporta de drenatge: sovint es construeix al llarg de les ribes dels rius per eliminar els entollaments que són perjudicials per als cultius a les zones interiors o baixes. La comporta de drenatge també és bidireccional. Quan el nivell de l'aigua del riu és superior al del llac o depressió interior, la comporta de drenatge bloqueja principalment l'aigua per evitar que el riu inundi terres de conreu o edificis residencials; Quan el nivell de l'aigua del riu és inferior al del llac o depressió interior, la comporta de drenatge s'utilitza principalment per a l'inundació i el drenatge.
5. Comporta de marea: construïda a prop de l'estuari del mar, tancada durant la marea alta per evitar que l'aigua de mar torni a fluir; Obrir la comporta per alliberar aigua durant la marea baixa té la característica de bloquejar l'aigua bidireccionalment. Les comportes de marea són similars a les comportes de drenatge, però s'accionen amb més freqüència. Quan la marea al mar exterior és més alta que la del riu interior, tanqueu la comporta per evitar que l'aigua de mar torni al riu interior; Quan la marea a mar obert és més baixa que l'aigua del riu al mar interior, obriu la comporta per alliberar aigua.
6. Comporta de buidatge de sorra (comporta de descàrrega de sorra): construïda sobre un flux de riu fangós, s'utilitza per descarregar sediments dipositats davant de la comporta d'entrada, la comporta de control o el sistema de canals.
7. A més, hi ha comportes de descàrrega de gel i comportes d'aigües residuals instal·lades per eliminar blocs de gel, objectes flotants, etc.
Segons la forma estructural de la cambra de la porta, es pot dividir en tipus obert, tipus de paret de pit i tipus de clavegueram, etc.
1. Tipus obert: la superfície del flux d'aigua a través de la comporta no està obstruïda i la capacitat de descàrrega és gran.
2. Tipus de paret de pit: hi ha una paret de pit per sobre de la porta, que pot reduir la força sobre la porta durant el bloqueig de l'aigua i augmentar l'amplitud del bloqueig de l'aigua.
3. Tipus de clavegueram: Davant de la comporta, hi ha un cos de túnel pressuritzat o no pressuritzat, i la part superior del túnel està coberta amb terra de farciment. S'utilitza principalment per a petites comportes d'aigua.
Segons la mida del flux de la comporta, es pot dividir en tres formes: gran, mitjana i petita.
Grans comportes d'aigua amb un cabal de més de 1000 m3/s;
Una comporta d'aigua de mida mitjana amb una capacitat de 100-1000 m3/s;
Petites comportes amb una capacitat inferior a 100 m3/s.
2. Composició de les portes d'aigua
La comporta d'aigua inclou principalment tres parts: secció de connexió aigües amunt, cambra de la comporta i secció de connexió aigües avall.
Secció de connexió aigües amunt: La secció de connexió aigües amunt s'utilitza per guiar el flux d'aigua suaument cap a la cambra de la comporta, protegir tant els marges com el llit del riu de l'erosió i, juntament amb la cambra, formar un contorn subterrani antifiltració per garantir l'estabilitat antifiltració tant dels marges com de la fonamentació de la comporta sota filtració. Generalment, inclou murs laterals aigües amunt, llitera, ranures antierosió aigües amunt i protecció de pendents a banda i banda.
Cambra de la comporta: És la part principal de la comporta d'aigua, i la seva funció és controlar el nivell i el cabal de l'aigua, així com evitar la filtració i l'erosió.
L'estructura de la secció de la cambra de la porta inclou: porta, moll de la porta, moll lateral (paret de la costa), placa inferior, paret de la boca, pont de treball, pont de trànsit, polipast, etc.
La comporta s'utilitza per controlar el flux a través de la comporta; la comporta es col·loca a la placa inferior de la comporta, travessant l'orifici i suportada pel pilar de la comporta. La comporta es divideix en una comporta de manteniment i una comporta de servei.
La comporta de treball s'utilitza per bloquejar l'aigua durant el funcionament normal i controlar el cabal de descàrrega;
La comporta de manteniment s'utilitza per a la retenció temporal d'aigua durant el manteniment.
El pilar de la porta s'utilitza per separar el forat de la badia i suportar la porta, el mur de mama, el pont de treball i el pont de trànsit.
El pilar de la comporta transmet la pressió de l'aigua suportada per la comporta, el mur de la boca i la capacitat de retenció d'aigua del propi pilar de la comporta a la placa inferior;
La paret del pit s'instal·la per sobre de la porta de treball per ajudar a retenir l'aigua i reduir considerablement la mida de la porta.
La paret del pit també es pot convertir en un tipus mòbil, i quan es troben inundacions catastròfiques, la paret del pit es pot obrir per augmentar el cabal de descàrrega.
La placa inferior és la base de la cambra, que s'utilitza per transmetre el pes i la càrrega de l'estructura superior de la cambra a la base. La cambra construïda sobre una base tova s'estabilitza principalment per la fricció entre la placa inferior i la base, i la placa inferior també té les funcions d'antifiltració i antiderivació.
Els ponts d'obra i els ponts de trànsit s'utilitzen per instal·lar equips d'elevació, operar portes i connectar el trànsit que creua l'estret.
Secció de connexió aigües avall: s'utilitza per eliminar l'energia restant del flux d'aigua que passa per la comporta, guiar la difusió uniforme del flux d'aigua fora de la comporta, ajustar la distribució de la velocitat del flux i alentir la velocitat del flux, i evitar l'erosió aigües avall després que el flux d'aigua surti de la comporta.
Generalment, inclou una piscina tranquil·litzadora, una plataforma, una plataforma, un canal antiderivació aigües avall, murs alars aigües avall i protecció de pendents a banda i banda.
Data de publicació: 21 de novembre de 2023
