Aksiaalivirtausvesivoimalaitokset, jotka yleensä on varustettu Kaplan-turbiineilla, sopivat ihanteellisesti kohteisiin, joissa on pieni tai keskisuuri paine ja suuret virtausnopeudet. Näitä turbiineja käytetään laajalti jokien virtaus- ja matalapainepatohankkeissa niiden korkean hyötysuhteen ja sopeutumiskyvyn ansiosta. Tällaisten vesivoimalaitosten menestys riippuu vahvasti hyvin suunnitelluista ja huolellisesti toteutetuista maanrakennustöistä, jotka muodostavat perustan turbiinin suorituskyvylle, toiminnan vakaudelle ja turvallisuudelle.
1. Paikan valmistelu ja joen ohjaaminen
Ennen minkään suuren rakennustyön aloittamista on tärkeää suorittaa työmaan valmistelu. Tähän sisältyy rakennusalueen raivaaminen, kulkuteiden rakentaminen ja joen ohitusjärjestelmän rakentaminen veden uudelleenreitittämiseksi ja kuivan työympäristön luomiseksi. Työmaan eristämiseksi vedestä käytetään usein arkkuja – väliaikaisia suojia, jotka rakennetaan joen sisälle tai poikki.
2. Imurakenne
Imurakenne ohjaa veden pääsyä voimalaitokseen ja varmistaa roskattoman ja vakaan virtauksen turbiiniin. Se sisältää roskasäiliöitä, portteja ja joskus sedimentin huuhtelulaitteita. Asianmukainen hydraulinen suunnittelu on ratkaisevan tärkeää pyörteiden muodostumisen estämiseksi, painehäviöiden minimoimiseksi ja turbiinin suojaamiseksi kelluvilta roskilta.
3. Sulkuputki tai avoin kanava
Rakenteesta riippuen vesi imuaukosta johdetaan turbiinille sulkuputkien tai avointen kanavien kautta. Monissa aksiaalivirtausmalleissa – erityisesti matalapainelaitoksissa – käytetään avointa imua, joka on kytketty suoraan turbiiniin. Rakenteellinen vakaus, virtauksen tasaisuus ja hydraulisten häviöiden minimointi ovat keskeisiä huolenaiheita tässä vaiheessa.
4. Voimalaitoksen rakenne
Voimakeskus sisältää turbiinigeneraattoriyksikön, ohjausjärjestelmät ja apulaitteet. Kaplan-turbiinien, jotka yleensä asennetaan pystysuoraan, voimakeskus on suunniteltava kestämään suuria aksiaalikuormia ja dynaamisia voimia. Tärinänkestävyys, vedenpitävyys ja helppo huolto ovat rakennesuunnittelun kriittisiä osa-alueita.
5. Syöttöputki ja peräkisko
Syöttöputkella on tärkeä rooli turbiinista poistuvan veden liike-energian talteenotossa. Hyvin suunniteltu syttymisputki lisää kokonaishyötysuhdetta. Alakanava kuljettaa veden turvallisesti takaisin jokeen. Molemmat rakenteet vaativat tarkkaa muotoilua turbulenssin ja vastavirtausvaikutusten vähentämiseksi.
6. Valvomohuone ja apurakennukset
Päärakenteiden lisäksi maanrakennustöihin kuuluu myös valvomoiden, henkilökunnan asuntojen, työpajojen ja muiden operatiivisten rakennusten rakentaminen. Nämä tilat varmistavat laitoksen luotettavan toiminnan ja pitkäaikaisen kunnossapidon.
7. Ympäristölliset ja geotekniset näkökohdat
Maaperätutkimukset, rinteiden vakauttaminen, eroosion torjunta ja ympäristönsuojelu ovat olennaisia osia maankäytön suunnittelusta. Asianmukaiset salaojitusjärjestelmät, kalakäytävät (tarvittaessa) ja maisemointityöt auttavat minimoimaan hankkeen ympäristövaikutukset.
Aksiaalivirtausvesivoimalaitoksen rakennustekninen osa on olennainen sen kokonaissuorituskyvyn ja pitkäikäisyyden kannalta. Jokainen rakenne – imuputkesta alavirtaan – on suunniteltava ja rakennettava huolellisesti kestämään hydrologisia voimia, geologisia olosuhteita ja operatiivisia vaatimuksia. Rakennusinsinöörien, vesivoimalaitosten toimittajien ja ympäristöasiantuntijoiden välinen tiivis yhteistyö on avainasemassa turvallisen, tehokkaan ja kestävän vesivoimaratkaisun toimittamisessa.
Julkaisun aika: 11. kesäkuuta 2025
