1. Layoutform for vandkraftværker
De typiske layoutformer for vandkraftværker omfatter primært dæmningslignende vandkraftværker, flodlejelignende vandkraftværker og afledningslignende vandkraftværker.
Dæmningslignende vandkraftværk: Bruger en dæmning til at hæve vandstanden i floden for at koncentrere vandsøjlen. Det er ofte bygget i høje bjergkløfter i den midterste og øvre del af floder, og det er generelt et vandkraftværk med mellem til høj vandsøjle. Den mest almindelige layoutmetode er et vandkraftværk placeret nedstrøms for tilbageholdelsesdæmningen nær dæmningsstedet, som er et vandkraftværk bag dæmningen.
Vandkraftværk af flodlejetype: Et vandkraftværk, hvor kraftværket, vandtilbageholdsslusen og dæmningen er anbragt i rækkefølge på flodlejet for i fællesskab at tilbageholde vand. Det er ofte bygget i de midterste og nedre løb af floder og er generelt et vandkraftværk med lav vandsøjle og høj gennemstrømning.
Omledningsvandkraftværk: Et vandkraftværk, der bruger en omledningskanal til at koncentrere faldet i en flodstrækning for at danne et kraftproduktionshoved. Det bygges ofte i midten og øvre løb af floder med lav vandføring og stor langsgående hældning.
2. Sammensætning af vandkraftværker
Hovedbygningerne i vandkraftværksprojektet omfatter: vandtilbageholdende strukturer, udledningsstrukturer, indløbsstrukturer, aflednings- og udløbsstrukturer, niveauvandsstrukturer, bygninger til kraftproduktion, transformation og distribution osv.
1. Vandtilbageholdende strukturer: Vandtilbageholdende strukturer bruges til at opfange floder, koncentrere dråber og danne reservoirer, såsom dæmninger, porte osv.
2. Vandudledningsstrukturer: Vandudledningsstrukturer bruges til at frigive oversvømmelser eller frigive vand til nedstrøms brug eller frigive vand for at sænke vandstanden i reservoirer, såsom overløb, overløbstunneler, bundudløb osv.
3. Vandindtagsstruktur på et vandkraftværk: Vandindtagsstrukturen på et vandkraftværk bruges til at indføre vand i afledningskanalen, såsom dybt og lavt indløb med tryk eller åbent indløb uden tryk.
4. Vandaflednings- og udløbsstrukturer på vandkraftværker: Vandafledningsstrukturerne på vandkraftværker bruges til at transportere vand fra kraftproduktion fra reservoiret til turbinegeneratorenheden. Udløbsstrukturen bruges til at udlede det vand, der bruges til kraftproduktion, i den nedstrøms flodleje. Almindelige bygninger omfatter kanaler, tunneler, trykrørledninger osv. samt tværbygninger såsom akvædukter, rørledninger, omvendte sifoner osv.
5. Vandkraftværker til fladvand: Vandkraftværker til fladvand bruges til at stabilisere ændringer i strømning og tryk (vanddybde) forårsaget af ændringer i belastningen af vandkraftværket i aflednings- eller udløbsstrukturerne, såsom overløbskammeret i den tryksatte afledningskanal og trykforrummet for enden af den ikke-tryksatte afledningskanal.
6. Bygninger til kraftproduktion, transformation og distribution: inklusive hovedkraftværket (inklusive installationssted) til installation af hydrauliske turbinegeneratorer og dets styring, hjælpeudstyr, hjælpekraftværk, transformergård til installation af transformere og højspændingsanlæg til installation af højspændingsdistributionsenheder.
7. Andre bygninger: såsom skibe, træer, fisk, sandblokering, sandskylning osv.
Fælles klassificering af dæmninger
En dæmning refererer til en dæmning, der afskæres af floder og blokerer vand, samt en dæmning, der blokerer vand i reservoirer, floder osv. I henhold til forskellige klassificeringskriterier kan der være forskellige klassificeringsmetoder. Ingeniørarbejde er hovedsageligt opdelt i følgende typer:
1. Tyngdekraftsdæmningen
En tyngdekraftsdæmning er en dæmning konstrueret af materialer som beton eller sten, der hovedsageligt er afhængig af dæmningskroppens egenvægt for at opretholde stabilitet.
Funktionsprincippet for tyngdekraftsdæmninger
Under påvirkning af vandtryk og andre belastninger er tyngdekraftsdæmninger primært afhængige af den skridsikre kraft, der genereres af dæmningens egenvægt, for at opfylde stabilitetskravene. Samtidig bruges den trykspænding, der genereres af dæmningens egenvægt, til at udligne trækspændingen forårsaget af vandtrykket for at opfylde styrkekravene. Tyngdekraftsdæmningens grundprofil er trekantet. I planet er dæmningens akse normalt lige, og nogle gange, for at tilpasse sig terræn, geologiske forhold eller for at opfylde kravene til navlayout, kan den også arrangeres som en brudt linje eller bue med lille krumning mod opstrøms.
Fordele ved tyngdekraftsdæmninger
(1) Den strukturelle funktion er klar, designmetoden er enkel, og den er sikker og pålidelig. Ifølge statistikker er fejlraten for tyngdekraftsdæmninger relativt lav blandt forskellige typer dæmninger.
(2) Stærk tilpasningsevne til terræn og geologiske forhold. Tyngdekraftsdæmninger kan bygges i enhver form for floddal.
(3) Problemet med oversvømmelsesafledning ved knudepunktet er let at løse. Tyngdekraftsdæmninger kan laves om til overløbsstrukturer, eller der kan etableres drænhuller i forskellige højder af dæmningslegemet. Generelt er der ikke behov for at installere et ekstra overløb eller en dræningstunnel, og knudepunktets layout er kompakt.
(4) Praktisk til omledning under byggeriet. I byggeperioden kan dæmningslegemet bruges til omledning, og generelt er der ikke behov for en yderligere omledningstunnel.
(5) Praktisk konstruktion.
Ulemper ved tyngdekraftsdæmninger
(1) Dæmningslegemets tværsnit er stort, og der er anvendt en stor mængde materiale.
(2) Spændingen i dæmningslegemet er lav, og materialets styrke kan ikke udnyttes fuldt ud.
(3) Det store kontaktareal mellem dæmningslegemet og fundamentet resulterer i et højt løftetryk ved dæmningsbunden, hvilket er ugunstigt for stabiliteten.
(4) Dæmningslegemets volumen er stor, og på grund af hydratiseringsvarme og hærdningssvind i betonen under byggeperioden vil der opstå ugunstige temperatur- og svindspændinger. Derfor kræves der strenge temperaturkontrolforanstaltninger ved støbning af beton.
2. Buedæmningen
En buedæmning er en rumlig skalstruktur, der er fastgjort til grundfjeldet og danner en konveks bueform på planet mod opstrøms, og dens buekroneprofil har en lodret eller konveks kurveform mod opstrøms.
Funktionsprincip for buedæmninger
Strukturen af en buedæmning har både bue- og bjælkeeffekter, og den last, den bærer, komprimeres delvist mod begge bredder gennem buens virkning, mens den anden del overføres til grundfjeldet i bunden af dæmningen gennem virkningen af lodrette bjælker.
Karakteristika for buedæmninger
(1) Stabile egenskaber. Stabiliteten af buedæmninger afhænger primært af reaktionskraften ved bueenderne på begge sider, i modsætning til tyngdekraftsdæmninger, der er afhængige af egenvægt for at opretholde stabilitet. Derfor har buedæmninger høje krav til terrænet og de geologiske forhold på dæmningsstedet, samt strenge krav til fundamentbehandling.
(2) Strukturelle egenskaber. Buedæmninger tilhører statisk ubestemte strukturer af høj orden med stærk overbelastningskapacitet og høj sikkerhed. Når eksterne belastninger øges, eller en del af dæmningen oplever lokale revner, vil dæmningskroppens bue- og bjælkevirkninger justere sig selv, hvilket forårsager spændingsfordeling i dæmningskroppen. Buedæmningen er en samlet rumlig struktur med en let og elastisk krop. Ingeniørpraksis har vist, at dens seismiske modstandsdygtighed også er stærk. Da en bue er en trykstruktur, der primært bærer aksialt tryk, er bøjningsmomentet inde i buen relativt lille, og spændingsfordelingen er relativt ensartet, hvilket er befordrende for at udøve materialets styrke. Fra et økonomisk perspektiv er buedæmninger en meget overlegen type dæmning.
(3) Belastningsegenskaber. Buedæmningen har ikke permanente ekspansionsfuger, og temperaturændringer og deformation af grundfjeldet har en betydelig indflydelse på dæmningens spænding. Ved design er det nødvendigt at tage højde for deformation af grundfjeldet og inkludere temperatur som en hovedbelastning.
På grund af buedæmningens tynde profil og komplekse geometriske form er kravene til konstruktionskvalitet, dæmningsmaterialets styrke og anti-udsivning strengere end for tyngdekraftsdæmninger.
3. Jord-stensdæmning
Jordstensdæmninger refererer til dæmninger lavet af lokale materialer såsom jord og sten, og er den ældste type dæmning i historien. Jordstensdæmninger er den mest anvendte og hurtigst voksende type dæmningskonstruktion i verden.
Årsagerne til den udbredte anvendelse og udvikling af jordstensdæmninger
(1) Det er muligt at skaffe materialer lokalt og i nærheden, hvilket sparer en stor mængde cement, træ og stål og reducerer den eksterne transportvolumen på byggepladsen. Næsten ethvert jord- og stenmateriale kan bruges til at bygge dæmninger.
(2) Evne til at tilpasse sig forskellige terræn-, geologiske og klimatiske forhold. Især i barske klimaer, komplekse ingeniørgeologiske forhold og områder med høj intensitet af jordskælv er jordstensdæmninger faktisk den eneste mulige dæmningstype.
(3) Udviklingen af storkapacitets-, multifunktionelle og højeffektive entreprenørmaskiner har øget komprimeringstætheden af jordstensdæmninger, reduceret tværsnittet af jordstensdæmninger, fremskyndet byggeprocessen, reduceret omkostningerne og fremmet udviklingen af konstruktion af jordstensdæmninger med højt indhold af jord.
(4) På grund af udviklingen af geoteknisk mekanikteori, eksperimentelle metoder og beregningsteknikker er analyse- og beregningsniveauet blevet forbedret, designfremskridtene er blevet accelereret, og sikkerheden og pålideligheden af dæmningsdesignet er yderligere garanteret.
(5) Den omfattende udvikling af design- og konstruktionsteknologi til støtte for ingeniørprojekter såsom høje skråninger, underjordiske ingeniørstrukturer og energiafledning ved højhastighedsvandstrømme og erosionsforebyggelse af jordstensdæmninger har også spillet en vigtig rolle i at fremskynde konstruktionen og promoveringen af jordstensdæmninger.
4. Stendæmning
En stenfyldningsdæmning refererer generelt til en type dæmning, der er konstrueret ved hjælp af metoder som kaste-, fyld- og valsning af stenmaterialer. Da stenfyldningen er permeabel, er det nødvendigt at bruge materialer som jord, beton eller asfaltbeton som uigennemtrængelige materialer.
Karakteristika for stenfyldte dæmninger
(1) Strukturelle egenskaber. Densiteten af komprimeret stenfyld er høj, forskydningsstyrken er høj, og dæmningens hældning kan gøres relativt stejl. Dette sparer ikke kun dæmningens fyldningsmængde, men reducerer også bredden af dæmningens bund. Længden af vandtransport- og afløbsstrukturerne kan tilsvarende reduceres, og navets layout er kompakt, hvilket yderligere reducerer den tekniske mængde.
(2) Konstruktionsegenskaber. I henhold til spændingssituationen for hver del af dæmningslegemet kan stenfyldningen opdeles i forskellige zoner, og forskellige krav til stenmaterialerne og kompaktheden af hver zone kan opfyldes. De udgravede stenmaterialer under konstruktionen af dræningsstrukturer i knudepunktet kan anvendes fuldt ud og rimeligt, hvilket reducerer omkostningerne. Konstruktionen af betonbeklædte stenfyldningsdæmninger påvirkes mindre af klimatiske forhold såsom regntid og stærk kulde og kan udføres på en relativt afbalanceret og normal måde.
(3) Drifts- og vedligeholdelsesegenskaber. Sætningsdeformationen af den komprimerede stenfyldning er meget lille.
pumpestation
1. Grundlæggende komponenter i pumpestationsteknik
Pumpestationsprojektet består hovedsageligt af pumperum, rørledninger, bygninger til vandindløb og -udløb samt transformerstationer, som vist på figuren. En enhed bestående af en vandpumpe, en transmissionsenhed og en kraftenhed er installeret i pumperummet, samt hjælpeudstyr og elektrisk udstyr. De primære vandindløbs- og -udløbsstrukturer omfatter vandindtag og -afledningsfaciliteter samt indløbs- og udløbsbassiner (eller vandtårne).
Pumpestationens rørledninger omfatter indløbs- og udløbsrør. Indløbsrøret forbinder vandkilden med vandpumpens indløb, mens udløbsrøret er en rørledning, der forbinder vandpumpens udløb og udløbskanten.
Efter at pumpestationen er sat i drift, kan vandstrømmen trænge ind i vandpumpen gennem indløbsbygningen og indløbsrøret. Efter at være blevet tryksat af vandpumpen, sendes vandstrømmen til udløbsbassinet (eller vandtårnet) eller rørledningsnetværket, hvorved formålet med at løfte eller transportere vand opnås.
2. Layout af pumpestationens hub
Pumpestationskonstruktionens knudepunktslayout skal tages i betragtning for at tage hensyn til forskellige forhold og krav, bestemme bygningstyperne, arrangere deres relative placeringer på en rimelig måde og håndtere deres indbyrdes forhold. Knudepunktets layout tages primært i betragtning ud fra de opgaver, som pumpestationen udfører. Forskellige pumpestationer bør have forskellige arrangementer til deres hovedarbejde, såsom pumperum, indløbs- og udløbsrørledninger samt indløbs- og udløbsbygninger.
Tilsvarende hjælpebygninger såsom rørledninger og kontrolporte bør være kompatible med hovedprojektet. Derudover bør der, under hensyntagen til kravene til omfattende udnyttelse, hvis der er krav til veje, skibsfart og fiskepassage inden for stationsområdet, tages hensyn til forholdet mellem udformningen af vejbroer, skibssluser, fiskestier osv. og hovedprojektet.
Afhængigt af de forskellige opgaver, som pumpestationer udfører, omfatter layoutet af pumpestationsknudepunkter generelt flere typiske former, såsom kunstvandingspumpestationer, dræningspumpestationer og kombinationsstationer til dræning og kunstvanding.
En vandport er en hydraulisk struktur med lavt vandtryk, der bruger porte til at tilbageholde vand og kontrollere udledning. Den bygges ofte på bredden af floder, kanaler, reservoirer og søer.
1. Klassificering af almindeligt anvendte vandporte
Klassificering efter opgaver udført af vandporte
1. Kontrolport: bygget på en flod eller kanal for at blokere oversvømmelser, regulere vandstanden eller kontrollere udstrømningen. Kontrolporten, der er placeret på flodlejet, er også kendt som en flodblokerende port.
2. Indløbsport: Bygget på bredden af en flod, et reservoir eller en sø for at kontrollere vandstrømmen. Indløbsporten er også kendt som indløbsporten eller kanaludløbsporten.
3. Oversvømmelsesafledningssluse: Den er ofte bygget på den ene side af en flod og bruges til at aflede oversvømmelser, der overstiger den sikre afledningskapacitet for den nedstrøms flod, til oversvømmelsesafledningsområdet (oversvømmelsesopbevarings- eller tilbageholdelsesområde) eller overløbskanalen. Oversvømmelsesafledningsslusen passerer gennem vandet i begge retninger, og efter oversvømmelsen opbevares vandet og udledes herfra i flodlejet.
4. Drænport: ofte bygget langs flodbredder for at fjerne vandmætning, der er skadelig for afgrøder i indlandet eller lavtliggende områder. Drænporten er også tovejs. Når vandstanden i floden er højere end vandstanden i den indre sø eller lavning, blokerer drænporten primært for vand for at forhindre floden i at oversvømme landbrugsjord eller beboelsesejendomme. Når vandstanden i floden er lavere end vandstanden i den indre sø eller lavning, bruges drænporten primært til vandmætning og dræning.
5. Tidevandsport: bygget nær havets udmunding, lukket ved højvande for at forhindre havvand i at strømme tilbage; Åbning af porten for at slippe vand ud ved lavvande har den egenskab, at den blokerer vand i begge retninger. Tidevandsporte ligner dræningsporte, men de betjenes oftere. Når tidevandet i det ydre hav er højere end i den indre flod, skal porten lukkes for at forhindre havvand i at strømme tilbage i den indre flod; Når tidevandet i det åbne hav er lavere end flodvandet i det indre hav, skal porten åbnes for at slippe vand ud.
6. Sandskylleport (sandudledningsport): Den er bygget på en mudret flodstrøm og bruges til at udlede sediment, der er aflejret foran indløbsporten, kontrolporten eller kanalsystemet.
7. Derudover er der opsat isudledningsporte og spildevandsporte til at fjerne isblokke, flydende genstande osv.
I henhold til portkammerets strukturelle form kan det opdeles i åben type, brystvægstype og kulverttype osv.
1. Åben type: Vandoverfladen gennem porten er ikke blokeret, og udløbskapaciteten er stor.
2. Brystvægstype: Der er en brystvæg over porten, som kan reducere kraften på porten under vandblokering og øge amplituden af vandblokeringen.
3. Rørkanaltype: Foran porten er der en tunnel med eller uden tryk, og toppen af tunnelen er dækket med fyldningsjord. Bruges primært til små vandporte.
I henhold til størrelsen af portstrømmen kan den opdeles i tre former: stor, mellem og lille.
Store vandporte med en flowhastighed på over 1000 m3/s;
En mellemstor vandport med en kapacitet på 100-1000 m3/s;
Små sluser med en kapacitet på mindre end 100 m3/s.
2. Sammensætning af vandporte
Vandporten består hovedsageligt af tre dele: en opstrøms forbindelsessektion, en portkammer og en nedstrøms forbindelsessektion.
Opstrøms forbindelsessektion: Opstrøms forbindelsessektionen bruges til at lede vandstrømmen jævnt ind i portkammeret, beskytte både bredder og flodlejet mod erosion og sammen med kammeret danne en nedsivningssikker underjordisk kontur for at sikre både bredders og portfundamentets stabilitet mod udsivning under udsivning. Generelt omfatter den opstrøms vingevægge, underlag, opstrøms erosionssikre riller og skråningsbeskyttelse på begge sider.
Slugkammer: Det er hoveddelen af vandslusen, og dens funktion er at kontrollere vandstand og -gennemstrømning samt at forhindre udsivning og erosion.
Strukturen af portkammersektionen omfatter: port, portpille, sidepille (kystvæg), bundplade, brystvæg, arbejdsbro, trafikbro, hejseværk osv.
Porten bruges til at styre strømmen gennem porten; Porten er placeret på portens bundplade, spændende over åbningen og understøttet af portstolpen. Porten er opdelt i en vedligeholdelsesport og en serviceport.
Arbejdsporten bruges til at blokere vand under normal drift og styre udløbsstrømmen;
Vedligeholdelsesporten bruges til midlertidig vandtilbageholdelse under vedligeholdelse.
Portpilleren bruges til at adskille bugthullet og understøtte porten, brystvæggen, arbejdsbroen og trafikbroen.
Portpilleren overfører vandtrykket, der bæres af porten, brystvæggen, og selve portpillens vandtilbageholdende kapacitet, til bundpladen;
Brystvæggen er installeret over arbejdsporten for at holde på vandet og reducere portens størrelse betydeligt.
Brystvæggen kan også laves bevægelig, og ved katastrofale oversvømmelser kan brystvæggen åbnes for at øge udløbsstrømmen.
Bundpladen er kammerets fundament og bruges til at overføre vægten og belastningen fra kammerets øvre struktur til fundamentet. Kammeret, der er bygget på et blødt fundament, stabiliseres primært af friktionen mellem bundpladen og fundamentet, og bundpladen har også funktionerne anti-udsivning og anti-erosion.
Arbejdsbroer og trafikbroer bruges til at installere løfteudstyr, betjene porte og forbinde trafik på tværs af sundet.
Nedstrøms forbindelsessektion: bruges til at eliminere den resterende energi fra vandstrømmen, der passerer gennem porten, styre den ensartede diffusion af vandstrømmen ud af porten, justere strømningshastighedsfordelingen og bremse strømningshastigheden og forhindre nedstrøms erosion efter vandet strømmer ud af porten.
Generelt omfatter det en stillestående pool, forplads, forplads, nedstrøms erosionskanal, nedstrøms vingevægge og skråningsbeskyttelse på begge sider.
Opslagstidspunkt: 21. november 2023
