1. Rozvržení vodních elektráren
Mezi typické uspořádání vodních elektráren patří zejména přehradní vodní elektrárny, vodní elektrárny s říčním korytem a distribuční vodní elektrárny.
Vodní elektrárna přehradního typu: Využívá hráz ke zvýšení hladiny vody v řece za účelem soustředění spádu. Často se staví ve vysokohorských kaňonech ve středním a horním toku řek a obecně se jedná o vodní elektrárnu se středním až vysokým spádem. Nejběžnějším způsobem uspořádání je vodní elektrárna umístěná pod opěrnou hrází poblíž místa přehrady, což je vodní elektrárna za přehradou.
Vodní elektrárna s korytem řeky: Vodní elektrárna, kde jsou elektrárna, stavidlo a přehrada uspořádány v řadě na korytě řeky, aby společně zadržovaly vodu. Často se staví ve středním a dolním toku řek a obvykle se jedná o nízkospádovou vodní elektrárnu s vysokým průtokem.
Vodní elektrárna odklonného typu: Vodní elektrárna, která využívá odklonný kanál ke koncentraci poklesu říčního úseku za účelem vytvoření spádové oblasti pro výrobu energie. Často se staví ve středním a horním toku řek s nízkým průtokem a velkým podélným sklonem.
2. Složení budov hydroelektrárny
Mezi hlavní budovy projektu uzlu vodní elektrárny patří: vodojemy, výpustné konstrukce, vstupní konstrukce, derivační a odpadní konstrukce, vodojemy, budovy pro výrobu, transformaci a distribuci energie atd.
1. Vodotěsné konstrukce: Vodotěsné konstrukce se používají k zachycování řek, soustředění kapek vody a vytváření nádrží, jako jsou přehrady, stavidla atd.
2. Vodotěsné konstrukce: Vodotěsné konstrukce se používají k vypouštění povodní, k vypouštění vody pro použití po proudu nebo k vypouštění vody ke snížení hladiny vody v nádržích, jako jsou přelivy, přelivné tunely, spodní výpusti atd.
3. Vodovodní konstrukce vodní elektrárny: Vodovodní konstrukce vodní elektrárny slouží k přivádění vody do odklonného kanálu, například hlubokým a mělkým vstupem s tlakem nebo otevřeným vstupem bez tlaku.
4. Odvodňovací a odpadní konstrukce vodních elektráren: Odvodňovací konstrukce vodních elektráren slouží k přepravě vody pro výrobu energie z nádrže do turbogenerátoru; Odvodňovací konstrukce slouží k vypouštění vody používané k výrobě energie do koryta řeky po proudu. Mezi běžné budovy patří kanály, tunely, tlaková potrubí atd., stejně jako příčné budovy, jako jsou akvadukty, propustky, inverzní sifony atd.
5. Vodní elektrárny s klidnou vodou: Vodní elektrárny s klidnou vodou se používají ke stabilizaci změn průtoku a tlaku (hloubky vody) způsobených změnami zatížení vodní elektrárny v derivačních nebo odpadních vodách, jako je například přepouštěcí komora v přetlakovém derivačním kanálu a tlakový předprostor na konci netlakovaného derivačního kanálu.
6. Budovy pro výrobu, transformaci a distribuci energie: včetně hlavní elektrárny (včetně místa instalace) pro instalaci jednotek hydrogenerátorů a jejich řízení, pomocné elektrárny pomocných zařízení, transformátorovny pro instalaci transformátorů a rozváděče vysokého napětí pro instalaci distribučních zařízení vysokého napětí.
7. Ostatní budovy: například lodě, stromy, ryby, blokování písku, proplachování písku atd.
Běžná klasifikace přehrad
Přehrada označuje přehradu, která zachycuje řeky a blokuje vodu, a také přehradu, která blokuje vodu v nádržích, řekách atd. Podle různých klasifikačních kritérií mohou existovat různé klasifikační metody. Technické inženýrství se dělí hlavně na následující typy:
1. Gravitační přehrada
Gravitační přehrada je přehrada postavená z materiálů, jako je beton nebo kámen, která se pro udržení stability spoléhá hlavně na vlastní hmotnost tělesa přehrady.
Princip fungování gravitačních přehrad
Při působení tlaku vody a dalších zatížení se gravitační přehrady spoléhají hlavně na protiskluzovou sílu generovanou vlastní hmotností přehrady, aby splnily požadavky na stabilitu. Zároveň se tlakové napětí generované vlastní hmotností tělesa přehrady používá k vyrovnání tahového napětí způsobeného tlakem vody, aby splnily požadavky na pevnost. Základní profil gravitační přehrady je trojúhelníkový. V rovině je osa přehrady obvykle přímá a někdy, aby se přizpůsobila terénu, geologickým podmínkám nebo splnila požadavky na uspořádání náboje, může být také uspořádána jako přerušovaná linie nebo oblouk s malým zakřivením směrem proti proudu.
Výhody gravitačních přehrad
(1) Konstrukční funkce je jasná, metoda návrhu je jednoduchá a je bezpečná a spolehlivá. Podle statistik je míra poruchovosti gravitačních přehrad relativně nízká u různých typů přehrad.
(2) Silná přizpůsobivost terénu a geologickým podmínkám. Gravitační přehrady lze stavět v jakémkoli tvaru říčního údolí.
(3) Problém s odtokem povodňové vody v uzlu je snadno řešitelný. Gravitační přehrady lze přeměnit na přepadové konstrukce nebo lze odvodňovací otvory zřídit v různých výškách tělesa přehrady. Obecně není nutné instalovat další přeliv nebo odvodňovací tunel a uspořádání uzlu je kompaktní.
(4) Vhodné pro odklonění při stavbě. Během výstavby lze těleso přehrady využít k odklonění a obecně není nutný žádný další obtokový tunel.
(5) Pohodlná konstrukce.
Nevýhody gravitačních přehrad
(1) Průřez tělesa přehrady je velký a je použito velké množství materiálu.
(2) Napětí v tělese hráze je nízké a pevnost materiálu nelze plně využít.
(3) Velká kontaktní plocha mezi tělesem hráze a základem má za následek vysoký vztlak na dně hráze, což je nepříznivé pro stabilitu.
(4) Objem tělesa hráze je velký a v důsledku hydratačního tepla a smršťování betonu během výstavby vznikají nepříznivá teplotní a smršťovací napětí. Proto jsou při lití betonu nutná přísná opatření pro regulaci teploty.
2. Oblouková přehrada
Oblouková hráz je prostorová skořepinová konstrukce upevněná k skalnímu podloží, která v rovině směrem proti proudu tvoří konvexní oblouk a její profil koruny oblouku má směrem proti proudu svislý nebo konvexní tvar křivky.
Princip fungování obloukových přehrad
Konstrukce obloukové přehrady má jak obloukové, tak i trámové účinky a zatížení, které nese, je částečně stlačeno směrem k oběma břehům působením oblouku, zatímco druhá část je přenášena na skalní podloží na dně přehrady působením svislých trámů.
Charakteristika obloukových přehrad
(1) Stabilní vlastnosti. Stabilita obloukových přehrad závisí především na reakční síle na koncích oblouku na obou stranách, na rozdíl od gravitačních přehrad, které se pro udržení stability spoléhají na vlastní tíhu. Obloukové přehrady proto kladou vysoké požadavky na terén a geologické podmínky lokality přehrady, jakož i přísné požadavky na ošetření základů.
(2) Konstrukční charakteristiky. Obloukové přehrady patří mezi staticky neurčité konstrukce vyššího řádu s vysokou přetížitelností a vysokou bezpečností. Když se zvýší vnější zatížení nebo se v části přehrady objeví lokální trhliny, dojde k úpravě působení oblouku a nosníku tělesa přehrady, což způsobí přerozdělení napětí v tělese přehrady. Oblouková přehrada je celková prostorová konstrukce s lehkým a pružným tělesem. Inženýrská praxe ukázala, že její seismická odolnost je také vysoká. Navíc, protože oblouk je axiální konstrukce, která nese převážně axiální tlak, je ohybový moment uvnitř oblouku relativně malý a rozložení napětí je relativně rovnoměrné, což přispívá k uplatnění pevnosti materiálu. Z ekonomického hlediska jsou obloukové přehrady velmi kvalitním typem přehrady.
(3) Charakteristiky zatížení. Těleso obloukové hráze nemá trvalé dilatační spáry a změny teploty a deformace skalního podloží mají významný vliv na namáhání tělesa hráze. Při návrhu je nutné zohlednit deformaci skalního podloží a zahrnout teplotu jako hlavní zatížení.
Vzhledem k tenkému profilu a složitému geometrickému tvaru obloukové přehrady jsou požadavky na kvalitu konstrukce, pevnost materiálu přehrady a ochranu před průsakem přísnější než u gravitačních přehrad.
3. Hliněno-skalní přehrada
Kamenné přehrady označují přehrady vyrobené z místních materiálů, jako je zemina a kámen, a jsou nejstarším typem přehrady v historii. Kamenné přehrady jsou nejrozšířenějším a nejrychleji se rozvíjejícím typem přehradní konstrukce na světě.
Důvody širokého použití a rozvoje zemně-skalních přehrad
(1) Materiály je možné získat lokálně a v blízkém okolí, což šetří velké množství cementu, dřeva a oceli a snižuje objem externí dopravy na staveništi. K výstavbě přehrad lze použít téměř jakýkoli hliněný a kamenný materiál.
(2) Schopnost přizpůsobit se různým terénním, geologickým a klimatickým podmínkám. Zejména v drsném podnebí, složitých inženýrsko-geologických podmínkách a oblastech s vysokou intenzitou zemětřesení jsou zemně-skalní přehrady ve skutečnosti jediným proveditelným typem přehrady.
(3) Vývoj velkokapacitních, multifunkčních a vysoce účinných stavebních strojů zvýšil hustotu zhutnění horninových přehrad, zmenšil průřez horninových přehrad, urychlil postup výstavby, snížil náklady a podpořil rozvoj výstavby vysokých horninových přehrad.
(4) Díky rozvoji teorie geotechnické mechaniky, experimentálních metod a výpočetních technik se zlepšila úroveň analýz a výpočtů, urychlil se postup návrhu a dále se zaručila bezpečnost a spolehlivost návrhu přehrad.
(5) Komplexní rozvoj projektových a stavebních technologií pro podporu inženýrských projektů, jako jsou vysoké svahy, podzemní inženýrské stavby a vysokorychlostní rozptyl energie vodního proudění a prevence eroze u zemně-kamenných přehrad, také sehrál důležitou podpůrnou roli v urychlení výstavby a propagace zemně-kamenných přehrad.
4. Kamenná přehrada
Kamenná hráz se obecně vztahuje k typu hráze postavené pomocí metod, jako je házení, zasypávání a válcování kamenných materiálů. Protože je kamenná hráz propustná, je nutné jako nepropustné materiály použít materiály, jako je zemina, beton nebo asfaltový beton.
Charakteristika kamenných přehrad
(1) Strukturální charakteristiky. Hustota zhutněného horninového zásypu je vysoká, smyková pevnost je vysoká a sklon hráze může být relativně strmý. To nejen šetří množství vody v hrázi, ale také zmenšuje šířku dna hráze. Délku odvodňovacích a vypouštěcích konstrukcí lze odpovídajícím způsobem zkrátit a uspořádání uzlu je kompaktní, což dále snižuje objem stavebních prací.
(2) Konstrukční charakteristiky. Podle namáhání každé části tělesa přehrady lze těleso sypaného kamene rozdělit do různých zón a splnit různé požadavky na kamenné materiály a kompaktnost každé zóny. Vykopané kamenné materiály během výstavby odvodňovacích konstrukcí v uzlu lze plně a rozumně použít, což snižuje náklady. Výstavba betonových sypaných přehrad je méně ovlivněna klimatickými podmínkami, jako je období dešťů a silné mrazy, a lze ji provádět relativně vyváženým a běžným způsobem.
(3) Provozní a údržbové charakteristiky. Deformace sedání zhutněného horninového zásypu je velmi malá.
čerpací stanice
1. Základní komponenty konstrukce čerpacích stanic
Projekt čerpací stanice se skládá především z čerpacích stanic, potrubí, budov pro přívod a odvod vody a rozvoden, jak je znázorněno na obrázku. V čerpací stanici je instalována jednotka sestávající z vodního čerpadla, převodového zařízení a energetické jednotky, stejně jako pomocné zařízení a elektrická zařízení. Hlavní vstupní a výstupní konstrukce vody zahrnují zařízení pro přívod a odvod vody a také vstupní a výstupní bazény (nebo vodárenské věže).
Potrubí čerpací stanice zahrnuje vstupní a výstupní potrubí. Vstupní potrubí spojuje zdroj vody se vstupem vodního čerpadla, zatímco výstupní potrubí spojuje výstup vodního čerpadla s výstupní hranou.
Po uvedení čerpací stanice do provozu může voda vstupovat do vodního čerpadla přes vstupní budovu a vstupní potrubí. Po natlakování vodním čerpadlem je voda odváděna do výstupního bazénu (nebo vodárenské věže) nebo potrubní sítě, čímž se dosahuje účelu zvedání nebo přepravy vody.
2. Uspořádání uzlu čerpací stanice
Projektování uzlu čerpací stanice má komplexně zohlednit různé podmínky a požadavky, určit typy budov, rozumně uspořádat jejich vzájemné umístění a řešit jejich vzájemné vztahy. Uspořádání uzlu se vychází především z úkolů, které čerpací stanice provádí. Různé čerpací stanice by měly mít různá uspořádání pro své hlavní provozy, jako jsou čerpací stanice, vstupní a výstupní potrubí a vstupní a výstupní budovy.
Odpovídající pomocné budovy, jako jsou propustky a regulační brány, by měly být kompatibilní s hlavním projektem. Kromě toho by se s ohledem na požadavky na komplexní využití, pokud existují požadavky na silnice, lodní dopravu a rybí průchody v oblasti stanice, měl zvážit vztah mezi uspořádáním silničních mostů, plavebních komor, rybích stezek atd. a hlavním projektem.
V závislosti na různých úkolech, které čerpací stanice vykonávají, zahrnuje uspořádání uzlů čerpacích stanic obecně několik typických forem, jako jsou závlahové čerpací stanice, odvodňovací čerpací stanice a kombinované odvodňovací závlahové stanice.
Vodní stavidlo je nízkotlaká hydraulická konstrukce, která používá stavidla k zadržování vody a regulaci průtoku. Často se staví na březích řek, kanálů, nádrží a jezer.
1. Klasifikace běžně používaných vodních uzávěrů
Klasifikace podle úkolů prováděných vodními stavidly
1. Regulační stavidla: postavená na řece nebo kanálu za účelem zastavení povodní, regulace hladiny vody nebo regulace průtoku. Regulační stavidla umístěná na korytě řeky jsou také známá jako říční blokovací stavidla.
2. Vstupní stavidla: Postavena na břehu řeky, nádrže nebo jezera za účelem regulace toku vody. Vstupní stavidla jsou také známá jako vstupní stavidla nebo stavidla na horním kanálu.
3. Protipovodňová stavidla: Často se staví na jedné straně řeky a slouží k odvedení povodňové vody přesahující bezpečnou průtokovou kapacitu řeky po proudu do oblasti odvedené povodňové vody (retenční nebo záchytné oblasti) nebo přelivu. Protipovodňová stavidla propouštějí vodu v obou směrech a po povodni se voda akumuluje a odtud se vypouští do koryta řeky.
4. Odvodňovací stavidla: často se staví podél břehů řek, aby se odstranilo zamokření, které je škodlivé pro plodiny ve vnitrozemí nebo nízko položených oblastech. Odvodňovací stavidla jsou také obousměrná. Pokud je hladina vody v řece vyšší než hladina vnitřního jezera nebo prohlubně, stavidla blokují vodu hlavně proto, aby zabránila zaplavení zemědělské půdy nebo obytných budov; pokud je hladina vody ve vnitřním jezeře nebo prohlubni, stavidla se používají hlavně k zamokření a odvodnění.
5. Přílivová brána: postavená poblíž ústí moře, uzavřená během přílivu, aby se zabránilo zpětnému toku mořské vody; Otevření brány pro vypuštění vody při odlivu má charakteristiku obousměrného blokování vody. Přílivové brány jsou podobné odvodňovacím bránám, ale ovládají se častěji. Když je příliv ve vnějším moři vyšší než příliv ve vnitřní řece, brána se uzavře, aby se zabránilo zpětnému toku mořské vody do vnitřní řeky; když je příliv na otevřeném moři nižší než říční voda ve vnitřním moři, brána se otevře a voda se vypustí.
6. Proplachovací brána písku (vypouštěcí brána písku): Postavena na bahnitém říčním toku, slouží k vypouštění sedimentů usazených před vstupní bránou, regulační bránou nebo systémem kanálů.
7. Kromě toho jsou zde instalovány stavidla pro vypouštění ledu a kanalizační stavidla pro odstraňování ledových bloků, plovoucích předmětů atd.
Podle konstrukčního tvaru vratové komory ji lze rozdělit na otevřený typ, typ s hrudní stěnou a typ s propustkem atd.
1. Otevřený typ: Povrch průtoku vody branou není blokován a vypouštěcí kapacita je velká.
2. Typ hrudní stěny: Nad branou je hrudní stěna, která může snížit sílu působící na bránu během blokování vodou a zvýšit amplitudu blokování vody.
3. Typ propustku: Před stavidlem se nachází přetlakové nebo netlakové těleso tunelu a horní část tunelu je pokryta zásypovou zeminou. Používá se hlavně pro malá vodní stavidla.
Podle velikosti průtoku hradly jej lze rozdělit na tři typy: velký, střední a malý.
Velké vodní stavidla s průtokem přes 1000 m3/s;
Středně velká vodní stavidla s průtokem 100–1000 m3/s;
Malé stavidla s kapacitou menší než 100 m3/s.
2. Složení vodních bran
Vodní uzávěr se skládá hlavně ze tří částí: protiproudého spojovacího úseku, komory uzávěru a poproudého spojovacího úseku.
Protiproudová spojovací část: Protiproudová spojovací část slouží k plynulému vedení toku vody do komory stavidla, k ochraně břehů a koryta řeky před erozí a společně s komorou tvoří protiprůsakovou podzemní konturu, která zajišťuje protiprůsakovou stabilitu břehů a základů stavidla při průsaku. Obecně zahrnuje protiproudové stěny, podloží, protiproudé drážky a ochranu svahů na obou stranách.
Stavicí komora: Je to hlavní část vodní stavítka a její funkcí je regulovat hladinu a průtok vody a také zabránit prosakování a erozi.
Konstrukce sekce komory brány zahrnuje: bránu, molo brány, boční molo (pobřežní zeď), spodní desku, nábřežní zeď, pracovní most, dopravní most, zvedák atd.
Vrata slouží k regulaci průtoku vraty; vrata jsou umístěna na spodní desce vrat, překlenují otvor a jsou podepřena pilířem vrat. Vrata jsou rozdělena na údržbová vrata a servisní vrata.
Pracovní uzávěr se používá k blokování vody během normálního provozu a k regulaci průtoku vody;
Údržbová brána slouží k dočasnému zadržení vody během údržby.
Molo brány slouží k oddělení otvoru v zátoce a k podepření brány, nábřeží, pracovního mostu a dopravního mostu.
Brána přenáší tlak vody nesený branou, náprsní zdí a schopností zadržovat vodu samotnou bránou na spodní desku;
Prsní stěna je instalována nad pracovní branou, aby pomohla zadržet vodu a výrazně zmenšila velikost brány.
Prsní stěnu lze také vyrobit jako pohyblivou a v případě katastrofálních povodní ji lze otevřít, aby se zvýšil průtok vody.
Spodní deska je základem komory a slouží k přenosu hmotnosti a zatížení horní konstrukce komory na základy. Komora postavená na měkkém základě je stabilizována především třením mezi spodní deskou a základem a spodní deska má také funkci proti průsaku a oděru.
Pracovní mosty a dopravní mosty se používají k instalaci zdvihacích zařízení, ovládání bran a propojení dopravy napříč úžinou.
Sekce připojení po proudu: používá se k eliminaci zbývající energie proudu vody procházejícího branou, k řízení rovnoměrného rozptylu proudu vody z brany, k úpravě rozložení rychlosti proudění a zpomalení rychlosti proudění a k zabránění erozi po proudu po proudu po proudu vody z brany.
Obecně zahrnuje uklidňovací bazén, stísňovou plochu, stísňovou plochu, protiodérový kanál po proudu, křídlové stěny po proudu a ochranu svahu na obou stranách.
Čas zveřejnění: 21. listopadu 2023
