1. Vesivoimalaitosten asettelu
Tyypillisiä vesivoimalaitosten sijoittelumuotoja ovat pääasiassa patotyyppiset vesivoimalaitokset, joenuomatyyppiset vesivoimalaitokset ja ohitustyyppiset vesivoimalaitokset.
Patotyyppinen vesivoimalaitos: Joen vedenpinnan nostamiseen patoa käyttäen vesikorkeuden keskittämiseksi. Usein jokien keski- ja yläjuoksuille korkeisiin vuoristokanjoneihin rakennettava voimalaitos on yleensä keski- tai korkeapaineinen vesivoimalaitos. Yleisin sijoitustapa on vesivoimalaitos, joka sijaitsee tukipadon alavirtaan lähellä padon sijaintipaikkaa, joka on padon takana oleva vesivoimalaitos.
Uomatyyppinen vesivoimalaitos: Vesivoimalaitos, jossa voimalaitos, vedenpidätysportti ja pato on järjestetty riviin joenuomaan veden pidättämiseksi yhdessä. Usein jokien keski- ja alajuoksuille rakennettu vesivoimalaitos on yleensä matalapaineinen ja suurivirtauksinen.
Ohjaava vesivoimalaitos: Vesivoimalaitos, joka käyttää ohituskanavaa keskittääkseen jokiosan pudotuksen muodostaen sähköntuotantopään. Se rakennetaan usein jokien keski- ja yläjuoksuille, joilla on alhainen virtaama ja suuri pitkittäiskaltevuus.
2. Vesivoimalaitosten rakennusten rakenne
Vesivoimalaitoskeskuksen hankkeen päärakennuksiin kuuluvat: vedenpidätysrakenteet, purkurakenteet, sisääntulorakenteet, ohitus- ja alavirtausrakenteet, tasovesirakenteet, sähkön tuotanto-, muunto- ja jakelurakennukset jne.
1. Vedenpidätysrakenteet: Vedenpidätysrakenteita käytetään jokien pidättämiseen, pisaroiden keskittämiseen ja säiliöiden, kuten patojen, porttien jne., muodostamiseen.
2. Vedenpurkausrakenteet: Vedenpurkausrakenteita käytetään tulvien purkamiseen, veden vapauttamiseen alajuoksulle tai veden vapauttamiseen säiliöiden vedenpinnan alentamiseksi, kuten tulva-aukko, tulva-aukkotunneli, pohjanpoistoaukko jne.
3. Vesivoimalaitoksen vedenottorakenne: Vesivoimalaitoksen vedenottorakennetta käytetään veden johtamiseen ohituskanavaan, kuten syvään ja matalaan paineistettuun sisääntuloon tai avoimeen paineettomaan sisääntuloon.
4. Vesivoimalaitosten vedenotto- ja alajuoksurakenteet: Vesivoimalaitosten vedenotto- ja alajuoksurakenteita käytetään sähköntuotantoveden kuljettamiseen säiliöstä turbiinigeneraattoriyksikköön. Alajuoksurakenteita käytetään sähköntuotantoon käytetyn veden johtamiseen alajuoksun uomaan. Yleisiä rakennuksia ovat kanavat, tunnelit, paineputket jne. sekä poikkirakennukset, kuten vesijohdot, rummut, käänteiset sifonit jne.
5. Vesivoimalaitosten tasankorakenteet: Vesivoimalaitosten tasankorakenteita käytetään vakauttamaan virtauksen ja paineen (veden syvyyden) muutoksia, jotka johtuvat vesivoimalaitoksen kuormituksen muutoksista ohjaus- tai alavesirakenteissa, kuten paineistetun ohjauskanavan aaltokammiossa ja paineettoman ohjauskanavan päässä olevassa paineenpoistokammiossa.
6. Sähkön tuotanto-, muunto- ja jakelurakennukset: mukaan lukien päävoimalaitos (mukaan lukien asennuspaikka) hydraulisten turbiinigeneraattoriyksiköiden ja niiden ohjauksen asentamista varten, apulaitteiden apuvoimalaitos, muuntajapiha muuntajien asentamista varten ja suurjännitekytkinlaitteet suurjännitejakelulaitteiden asentamista varten.
7. Muut rakennukset: kuten laivat, puut, kalat, hiekkaesteet, hiekan huuhtelu jne.
Patojen yleinen luokittelu
Padolla tarkoitetaan patoa, joka sulkee jokia ja tukkii veden, sekä patoa, joka tukkii veden tekoaltaissa, joissa jne. Erilaisten luokittelukriteerien mukaan voi olla erilaisia luokittelumenetelmiä. Tekniikka jaetaan pääasiassa seuraaviin tyyppeihin:
1. Painovoimapato
Painovoimapato on betonista tai kivestä rakennettu pato, joka perustuu pääasiassa padon rungon omaan painoon vakauden ylläpitämiseksi.
Painovoimapatojen toimintaperiaate
Vedenpaineen ja muiden kuormien vaikutuksesta painovoimapadot perustuvat pääasiassa padon oman painon synnyttämään liukuesteeseen vakavuusvaatimusten täyttämiseksi. Samanaikaisesti padon rungon oman painon synnyttämää puristusjännitystä käytetään vedenpaineen aiheuttaman vetojännityksen kompensoimiseen lujuusvaatimusten täyttämiseksi. Painovoimapadon perusprofiili on kolmion muotoinen. Padon akseli on tasossa yleensä suora, ja joskus maaston, geologisten olosuhteiden tai navan asetteluvaatimusten täyttämiseksi se voidaan järjestää myös katkoviivaksi tai kaareksi, jolla on pieni kaarevuus ylävirtaan päin.
Painovoimapatojen edut
(1) Rakenteellinen tehtävä on selkeä, suunnittelumenetelmä yksinkertainen ja turvallinen ja luotettava. Tilastojen mukaan painovoimapatojen vikaantumisaste on suhteellisen alhainen erityyppisten patojen joukossa.
(2) Sopeutumiskyky maastoon ja geologisiin olosuhteisiin. Painovoimapatoja voidaan rakentaa mihin tahansa jokilaakson muotoon.
(3) Tulvavirtauksen ongelma padon keskipisteessä on helppo ratkaista. Painovoimapadoista voidaan tehdä ylivuotorakenteita tai tyhjennysreikiä voidaan asentaa padon rungon eri korkeuksille. Yleensä ei ole tarvetta asentaa toista ylivuotokanavaa tai tyhjennystunnelia, ja padon keskipisteen asettelu on kompakti.
(4) Kätevä rakennustyömaan reitin ohittamiseen. Rakennusvaiheen aikana padon runkoa voidaan käyttää reitin ohjaamiseen, eikä yleensä tarvita ylimääräistä reitin ohitustunnelia.
(5) Kätevä rakenne.
Painovoimapatojen haitat
(1) Padon rungon poikkileikkaus on suuri ja materiaalia on käytetty paljon.
(2) Padon rungon jännitys on alhainen, eikä materiaalin lujuutta voida hyödyntää täysimääräisesti.
(3) Padon rungon ja perustuksen välinen suuri kosketuspinta-ala johtaa suureen nostopaineeseen padon pohjalla, mikä on epäedullista vakauden kannalta.
(4) Padon rungon tilavuus on suuri, ja betonin hydrataatiolämmön ja kovettumiskutistumisen vuoksi rakennusvaiheen aikana syntyy haitallisia lämpötila- ja kutistumisjännityksiä. Siksi betonin valussa tarvitaan tiukkoja lämpötilanvalvontatoimenpiteitä.
2. Kaaripato
Kaaripato on kallioperään kiinnitetty tilallinen kuorirakenne, joka muodostaa kuperan kaaren muodon ylävirtaan päin olevassa tasossa ja jonka holvikaarikruunuprofiili on pystysuora tai kupera kaari ylävirtaan päin.
Kaaripatojen toimintaperiaate
Kaaripadon rakenteessa on sekä kaari- että palkkivaikutuksia, ja sen kantama kuorma puristuu osittain molempia pengerryksiä kohti kaaren vaikutuksesta, kun taas toinen osa kuormasta siirtyy padon pohjalla olevaan kallioperään pystypalkkien vaikutuksesta.
Kaaripatojen ominaisuudet
(1) Vakaat ominaisuudet. Kaaripatojen vakaus perustuu pääasiassa molemmilla puolilla oleviin kaarien päihin kohdistuvaan reaktiovoimaan, toisin kuin painovoimapadot, jotka ylläpitävät vakautta omalla painollaan. Siksi kaaripadoilla on korkeat vaatimukset padon maastolle ja geologisille olosuhteille sekä tiukat vaatimukset perustusten käsittelylle.
(2) Rakenteelliset ominaisuudet. Kaaripadot kuuluvat staattisesti määräämättömiin rakenteisiin, joilla on suuri ylikuormituskestävyys ja korkea turvallisuus. Kun ulkoiset kuormat kasvavat tai osa padosta halkeaa paikallisesti, padon rungon kaari- ja palkkivaikutukset säätyvät, mikä aiheuttaa jännityksen uudelleenjakautumista padon rungossa. Kaaripato on kokonaisvaltainen tilallinen rakenne, jolla on kevyt ja joustava runko. Suunnittelukäytäntö on osoittanut, että sen maanjäristyskestävyys on myös vahva. Lisäksi, koska kaari on työntövoimarakenne, joka kantaa pääasiassa aksiaalista painetta, kaaren sisällä oleva taivutusmomentti on suhteellisen pieni ja jännityksen jakauma on suhteellisen tasainen, mikä edistää materiaalin lujuuden hyödyntämistä. Taloudellisesta näkökulmasta katsottuna kaaripadot ovat erittäin ylivoimainen patotyyppi.
(3) Kuorman ominaisuudet. Kaaripadon rungossa ei ole pysyviä liikuntasaumoja, ja lämpötilan muutoksilla ja kallioperän muodonmuutoksilla on merkittävä vaikutus padon rungon jännitykseen. Suunnittelussa on otettava huomioon kallioperän muodonmuutokset ja lämpötila pääkuormana.
Kaaripadon ohuen profiilin ja monimutkaisen geometrisen muodon vuoksi rakennuslaatu, padon materiaalien lujuus ja tihkumisenestovaatimukset ovat tiukemmat kuin painovoimapadoilla.
3. Maa-kalliopato
Maa- ja kalliopadot ovat paikallisista materiaaleista, kuten maasta ja kivestä, tehtyjä patoja, ja ne ovat historian vanhin patotyyppi. Maa- ja kalliopadot ovat maailman käytetyin ja nopeimmin kehittyvä patojen rakennustyyppi.
Syyt maakivipatojen laajaan käyttöön ja kehittämiseen
(1) Materiaaleja on mahdollista hankkia paikallisesti ja läheltä, mikä säästää paljon sementtiä, puuta ja terästä sekä vähentää ulkoisten kuljetusten määrää rakennustyömaalla. Lähes mitä tahansa maa- ja kivimateriaalia voidaan käyttää patojen rakentamiseen.
(2) Sopeutuvat erilaisiin maasto-, geologisiin ja ilmasto-olosuhteisiin. Erityisesti ankarissa ilmastoissa, monimutkaisissa insinöörigeologisissa olosuhteissa ja voimakkaiden maanjäristysten alueilla maa- ja kalliorakenteiset padot ovat itse asiassa ainoa mahdollinen patotyyppi.
(3) Suurikapasiteettisten, monitoimisten ja tehokkaiden rakennuskoneiden kehitys on lisännyt maa- ja kalliorakenteisten patojen tiivistystiheyttä, pienentänyt maa- ja kalliorakenteisten patojen poikkileikkausta, nopeuttanut rakentamisen edistymistä, alentanut kustannuksia ja edistänyt korkean maa- ja kalliorakennerakenteen omaavien patojen rakentamista.
(4) Geoteknisen mekaniikan teorian, kokeellisten menetelmien ja laskennallisten tekniikoiden kehityksen ansiosta analyysin ja laskennan tasoa on parannettu, suunnittelun edistymistä on nopeutettu ja patojen suunnittelun turvallisuutta ja luotettavuutta on taattu entisestään.
(5) Maaperäpatojen rakentamisen ja edistämisen kannalta tärkeässä roolissa on myös ollut suunnittelu- ja rakennustekniikan kokonaisvaltainen kehittäminen tukemaan insinöörihankkeita, kuten korkeita rinteitä, maanalaisia rakennuksia sekä nopeaa veden virtausta ja eroosionestoa.
4. Täyttöpato
Kivitäytepato tarkoittaa yleensä patotyyppiä, joka on rakennettu esimerkiksi heittämällä, täyttämällä ja jyräämällä kivimateriaaleja. Koska kivitäyte on läpäisevää, läpäisemättöminä materiaaleina on käytettävä esimerkiksi maata, betonia tai asfalttibetonia.
Kiviainepatojen ominaisuudet
(1) Rakenteelliset ominaisuudet. Tiivistetyn kiviaineksen tiheys on korkea, leikkauslujuus on korkea ja padon kaltevuus voidaan tehdä suhteellisen jyrkäksi. Tämä paitsi säästää padon täyttömäärää, myös pienentää padon pohjan leveyttä. Vedensiirto- ja purkurakenteiden pituutta voidaan vastaavasti lyhentää, ja navan asettelu on kompakti, mikä vähentää entisestään suunnittelutarvetta.
(2) Rakenteelliset ominaisuudet. Padon rungon kunkin osan jännitystilanteen mukaan kiviaines voidaan jakaa eri vyöhykkeisiin, ja kunkin vyöhykkeen kiviaineksille ja tiiviydelle voidaan asettaa erilaiset vaatimukset. Padon salaojitusrakenteiden rakentamisen aikana kaivetut kiviainekset voidaan käyttää täysimääräisesti ja kohtuullisesti, mikä vähentää kustannuksia. Betonipintaisten kiviainespatojen rakentamiseen vaikuttavat vähemmän sääolosuhteet, kuten sadekausi ja kova kylmyys, ja se voidaan toteuttaa suhteellisen tasapainoisesti ja normaalisti.
(3) Käyttö- ja kunnossapito-ominaisuudet. Tiivistetyn kivitäytön painuman aiheuttama muodonmuutos on hyvin pieni.
pumppaamo
1. Pumppuaseman suunnittelun peruskomponentit
Pumppuasemahanke koostuu pääasiassa pumppuhuoneista, putkistoista, vedenotto- ja poistorakennuksista sekä sähköasemista, kuten kuvassa on esitetty. Pumppuhuoneeseen on asennettu yksikkö, joka koostuu vesipumpusta, voimansiirtolaitteesta ja voimayksiköstä, sekä apulaitteista ja sähkölaitteista. Tärkeimpiin vedenotto- ja poistorakenteisiin kuuluvat vedenotto- ja ohjauslaitteet sekä vedenotto- ja poistoaltaat (tai vesitornit).
Pumppuaseman putkistoihin kuuluvat tulo- ja lähtöputket. Tuloputki yhdistää vesilähteen vesipumpun tuloon, kun taas lähtöputki on putki, joka yhdistää vesipumpun ulostulon ja ulostuloreunan.
Kun pumppuasema on otettu käyttöön, vesivirta voi päästä vesipumppuun tuloaukon ja tuloputken kautta. Vesipumpun paineistaman veden virtaus lähetetään poistoaltaaseen (tai vesitorniin) tai putkistoon, jolloin se voi nostaa tai kuljettaa vettä.
2. Pumppuaseman keskittimen asettelu
Pumppaamon suunnittelun keskittimen sijoittelussa on otettava kattavasti huomioon erilaiset olosuhteet ja vaatimukset, määritettävä rakennusten tyypit, järjestettävä niiden suhteelliset sijainnit järkevästi ja käsiteltävä niiden keskinäisiä suhteita. Keskuksen sijoittelussa otetaan pääasiassa huomioon pumppaamon suorittamat tehtävät. Eri pumppaamoilla tulisi olla erilaiset järjestelyt päätehtäviään, kuten pumppuhuoneita, tulo- ja lähtöputkistoja sekä tulo- ja lähtörakennuksia, varten.
Vastaavien apurakennusten, kuten rumpujen ja ohjausporttien, tulee olla yhteensopivia päähankkeen kanssa. Lisäksi kokonaisvaltaisen hyödyntämisen vaatimusten huomioon ottaen, jos asema-alueella on vaatimuksia teille, laivaliikenteelle ja kalojen kululle, on otettava huomioon tiesiltojen, laivasulkujen, kalateiden jne. sijoittelun ja päähankkeen välinen suhde.
Pumppausasemien suorittamien erilaisten tehtävien mukaan pumppausasemien keskittimien asettelu sisältää yleensä useita tyypillisiä muotoja, kuten kastelupumppuasemat, salaojituspumppuasemat ja salaojituskasteluyhdistelmäasemat.
Vesiportti on matalapaineinen hydraulinen rakennelma, joka käyttää portteja veden pidättämiseen ja virtauksen hallintaan. Se rakennetaan usein jokien, kanavien, tekoaltaiden ja järvien rannoille.
1. Yleisesti käytettyjen vesiporttien luokittelu
Luokittelu vesiporttien suorittamien tehtävien mukaan
1. Sulkuportti: rakennetaan jokeen tai uomaan tulvien estämiseksi, vedenpinnan säätelemiseksi tai virtaaman hallitsemiseksi. Joen uomassa sijaitsevaa sulkuporttia kutsutaan myös joen sulkuportiksi.
2. Imuportti: Rakennettu joen, tekojärven tai järven rannalle veden virtauksen säätelemiseksi. Imuportti tunnetaan myös nimellä imupportti tai kanavan alkupääportti.
3. Tulvaportti: Usein joen toiselle puolelle rakennettua porttia käytetään alavirran turvallisen virtauskapasiteetin ylittävän tulvaveden johtamiseen tulvaporttiin (tulvien varastointi- tai pidätysalue) tai tulva-aukkoon. Tulvaportti kulkee veden läpi molempiin suuntiin, ja tulvan jälkeen vesi varastoidaan ja johdetaan sieltä joenuomaan.
4. Salaojaportti: rakennetaan usein jokien rannoille poistamaan sisämaan tai matalien alueiden viljelykasveille haitallista veden kertymistä. Salaojaportti on myös kaksisuuntainen. Kun joen vedenpinta on korkeampi kuin sisäjärven tai -painuma, salaojaportti estää pääasiassa veden virtauksen estäen jokea tulvimasta viljelysmaata tai asuinrakennuksia. Kun joen vedenpinta on matalampi kuin sisäjärven tai -painuma, salaojaporttia käytetään pääasiassa veden kertymiseen ja salaojitukseen.
5. Vuorovesiportti: rakennetaan meren suiston lähelle, suljetaan nousuveden aikana, jotta merivesi ei virtaa takaisin. Laskuveden aikana portin avaaminen veden päästämiseksi estää veden virtauksen kahteen suuntaan. Vuorovesiportit ovat samanlaisia kuin salaojitusportit, mutta niitä käytetään useammin. Kun vuorovesi ulkomerellä on korkeampi kuin sisäjoella, sulje portti estääksesi meriveden virtauksen takaisin sisäjokeen. Kun vuorovesi avomerellä on matalampi kuin sisämeren jokivesi, avaa portti veden päästämiseksi ulos.
6. Hiekanhuuhteluportti (hiekanpoistoportti): Se rakennetaan mutaiseen joen virtaukseen, ja sitä käytetään tuloportin, ohjausportin tai kanavajärjestelmän eteen kertyneen sedimentin poistamiseen.
7. Lisäksi on olemassa jäänpoistoportit ja jätevesiportit jäälohkareiden, kelluvien esineiden jne. poistamiseksi.
Porttikammion rakenteellisen muodon mukaan se voidaan jakaa avoimeen tyyppiin, rintaseinätyyppiin ja rumputyyppiin jne.
1. Avoin tyyppi: Veden virtauspinta portin läpi ei ole estynyt ja purkauskapasiteetti on suuri.
2. Rintaseinän tyyppi: Portin yläpuolella on rintaseinä, joka voi vähentää portille kohdistuvaa voimaa veden tukkeutumisen aikana ja lisätä veden tukkeutumisen amplitudia.
3. Rumputyyppi: Portin edessä on paineistettu tai paineeton tunnelin runko, ja tunnelin yläosa on peitetty täyttömaalla. Käytetään pääasiassa pienissä vesiporteissa.
Porttivirtauksen koon mukaan se voidaan jakaa kolmeen muotoon: suuri, keskikokoinen ja pieni.
Suuret vesiportit, joiden virtausnopeus on yli 1000 m3/s;
Keskikokoinen vesiportti, jonka kapasiteetti on 100–1000 m3/s;
Pienet sulkutilat, joiden kapasiteetti on alle 100 m3/s.
2. Vesiporttien koostumus
Vesiportti koostuu pääasiassa kolmesta osasta: ylävirran liitäntäosasta, porttikammiosta ja alavirran liitäntäosasta.
Ylävirran liitäntäosa: Ylävirran liitäntäosaa käytetään ohjaamaan veden virtausta tasaisesti porttikammioon, suojaamaan sekä penkereitä että joenuomaa eroosiolta ja muodostamaan yhdessä kammion kanssa maanalaisen tihkuesteprofiilin, joka varmistaa sekä penkereiden että portin perustusten tihkuestevakauden tihkuessa. Yleensä se sisältää ylävirran siipiseinät, pohjarakenteen, ylävirran eroosiosuojaurat ja molemmin puolin olevan rinnesuojan.
Porttikammio: Se on vesiportin pääosa, ja sen tehtävänä on säätää vedenpintaa ja virtausta sekä estää tihkumista ja eroosiota.
Porttikammion osan rakenteeseen kuuluvat: portti, porttipilari, sivupilari (rantamuuri), pohjalevy, rintamuuri, työsilta, liikennesilta, nostin jne.
Porttia käytetään portin läpi kulkevan virtauksen ohjaamiseen; Portti asetetaan portin pohjalevylle, se ulottuu aukon yli ja sitä tukee portin pilari. Portti on jaettu huoltoporttiin ja huoltoporttiin.
Työporttia käytetään veden estämiseen normaalin käytön aikana ja purkausvirtauksen ohjaamiseen;
Huoltoporttia käytetään tilapäiseen veden pidättämiseen huollon aikana.
Porttipilaria käytetään erottamaan lahden reikä ja tukemaan porttia, rintamuuria, työsiltaa ja liikennesiltaa.
Porttilaituri siirtää portin, rintaseinän ja itse porttilaiturin vedenpidätyskyvyn aiheuttaman vedenpaineen pohjalevyyn;
Rintaseinä asennetaan työportin yläpuolelle veden pidättämiseksi ja portin koon pienentämiseksi huomattavasti.
Rintaseinä voidaan myös tehdä liikuteltavaksi, ja katastrofaalisten tulvien sattuessa rintaseinä voidaan avata virtaaman lisäämiseksi.
Pohjalevy on kammion perusta, jota käytetään kammion ylärakenteen painon ja kuorman siirtämiseen perustuksiin. Pehmeälle perustukselle rakennettu kammio vakautetaan pääasiassa pohjalevyn ja perustuksen välisen kitkan avulla, ja pohjalevyllä on myös tihkumisen ja kulumisen estotoimintoja.
Työsiltoja ja liikennesiltoja käytetään nostolaitteiden asentamiseen, porttien käyttämiseen ja salmen ylittävän liikenteen yhdistämiseen.
Alavirran liitäntäosa: käytetään poistamaan portin läpi kulkevan vesivirtauksen jäljellä oleva energia, ohjaamaan vesivirtauksen tasaista diffuusiota ulos portista, säätämään virtausnopeuden jakautumista ja hidastamaan virtausnopeutta sekä estämään alavirran eroosion veden virtauksen jälkeen portista ulos.
Yleensä se sisältää tyynnytysaltaan, reunan, reunan, alavirran kulutuksenestokanavan, alavirran siipiseinät ja rinnesuojauksen molemmilla puolilla.
Julkaisun aika: 21.11.2023
