1、 Forme d'implantation des centrales hydroélectriques
Les formes d'aménagement typiques des centrales hydroélectriques comprennent principalement les centrales hydroélectriques de type barrage, les centrales hydroélectriques de type lit de rivière et les centrales hydroélectriques de type dérivation.
Centrale hydroélectrique de type barrage : Utilisant un barrage pour élever le niveau d'eau du fleuve et concentrer la chute d'eau. Souvent construite dans des canyons de haute montagne, dans les cours moyen et supérieur des fleuves, il s'agit généralement d'une centrale hydroélectrique de chute moyenne à élevée. Le mode d'implantation le plus courant est une centrale hydroélectrique située en aval du barrage de retenue, près du site du barrage.
Centrale hydroélectrique sur lit de rivière : Centrale hydroélectrique où la centrale, la vanne de retenue et le barrage sont disposés en ligne sur le lit de la rivière pour retenir conjointement l'eau. Souvent construite en cours moyen et inférieur de rivière, il s'agit généralement d'une centrale hydroélectrique à faible chute et à fort débit.
Centrale hydroélectrique de dérivation : Centrale hydroélectrique utilisant un canal de dérivation pour concentrer la dénivellation d'un tronçon de rivière afin de former une tête de production. Elle est souvent construite dans les cours moyens et supérieurs des rivières à faible débit et à forte pente longitudinale.
2、 Composition des bâtiments du pôle hydroélectrique
Les principaux bâtiments du projet de centrale hydroélectrique comprennent : les structures de retenue d'eau, les structures de décharge, les structures d'admission, les structures de dérivation et de fuite, les structures de niveau d'eau, les bâtiments de production, de transformation et de distribution d'électricité, etc.
1. Structures de retenue d'eau : Les structures de retenue d'eau sont utilisées pour intercepter les rivières, concentrer les gouttes et former des réservoirs, tels que des barrages, des vannes, etc.
2. Structures de rejet d'eau : Les structures de rejet d'eau sont utilisées pour évacuer les crues, ou pour libérer de l'eau pour une utilisation en aval, ou pour libérer de l'eau pour abaisser le niveau d'eau des réservoirs, comme un déversoir, un tunnel de déversoir, une sortie de fond, etc.
3. Structure de prise d'eau d'une centrale hydroélectrique : La structure de prise d'eau d'une centrale hydroélectrique est utilisée pour introduire l'eau dans le canal de dérivation, comme une entrée profonde et peu profonde avec pression ou une entrée ouverte sans pression.
4. Ouvrages de dérivation et de fuite des centrales hydroélectriques : Les ouvrages de dérivation des centrales hydroélectriques servent à acheminer l'eau de production d'électricité du réservoir vers le groupe turbo-alternateur ; l'ouvrage d'aval sert à évacuer l'eau utilisée pour la production d'électricité dans le lit de la rivière en aval. Les ouvrages courants comprennent les canaux, les tunnels, les conduites sous pression, etc., ainsi que les ouvrages transversaux tels que les aqueducs, les ponceaux, les siphons inversés, etc.
5. Ouvrages hydroélectriques à eau plate : Les ouvrages hydroélectriques à eau plate sont utilisés pour stabiliser les changements de débit et de pression (profondeur de l'eau) causés par les changements de charge de la centrale hydroélectrique dans les ouvrages de dérivation ou d'aval, tels que la chambre de surpression dans le canal de dérivation sous pression et le bassin d'admission sous pression à l'extrémité du canal de dérivation non sous pression.
6. Bâtiments de production, de transformation et de distribution d'énergie : y compris la centrale électrique principale (y compris le site d'installation) pour l'installation des groupes électrogènes à turbine hydraulique et de leur contrôle, la centrale électrique auxiliaire d'équipements auxiliaires, le parc de transformateurs pour l'installation des transformateurs et l'appareillage de commutation haute tension pour l'installation des dispositifs de distribution haute tension.
7. Autres bâtiments : tels que navires, arbres, poissons, blocage du sable, chasse du sable, etc.
Classification commune des barrages
Un barrage désigne un barrage qui intercepte des rivières et retient l'eau, ainsi qu'un barrage qui retient l'eau de réservoirs, de rivières, etc. Selon différents critères de classification, il existe différentes méthodes de classification. L'ingénierie se divise principalement en plusieurs types :
1. Barrage-poids
Un barrage-poids est un barrage construit avec des matériaux tels que le béton ou la pierre, qui s'appuie principalement sur le poids propre du corps du barrage pour maintenir la stabilité.
Le principe de fonctionnement des barrages-poids
Sous l'action de la pression de l'eau et d'autres charges, les barrages-poids s'appuient principalement sur la force antidérapante générée par leur propre poids pour garantir leur stabilité. Parallèlement, la contrainte de compression générée par le poids du corps du barrage compense la contrainte de traction due à la pression de l'eau, afin de garantir sa résistance. Le profil de base du barrage-poids est triangulaire. En plan, son axe est généralement droit. Pour s'adapter au terrain, aux conditions géologiques ou aux exigences de la configuration du moyeu, il peut également être disposé en ligne brisée ou en arc avec une légère courbure vers l'amont.
Avantages des barrages-poids
(1) La fonction structurelle est claire, la méthode de conception est simple, sûre et fiable. Selon les statistiques, le taux de défaillance des barrages-poids est relativement faible parmi les différents types de barrages.
(2) Forte adaptabilité au terrain et aux conditions géologiques. Les barrages-poids peuvent être construits dans n'importe quelle vallée fluviale.
(3) Le problème de l'évacuation des crues au niveau du hub est facile à résoudre. Les barrages-poids peuvent être transformés en ouvrages de débordement, ou des trous de drainage peuvent être aménagés à différentes hauteurs du corps du barrage. En général, il n'est pas nécessaire d'installer un autre déversoir ou tunnel de drainage, et le hub est compact.
(4) Facilité de déviation des travaux. Pendant la période de construction, le corps du barrage peut être utilisé pour la déviation, et aucun tunnel de déviation supplémentaire n'est généralement nécessaire.
(5) Construction pratique.
Inconvénients des barrages-poids
(1) La section transversale du corps du barrage est grande et une grande quantité de matériau est utilisée.
(2) La contrainte du corps du barrage est faible et la résistance du matériau ne peut pas être pleinement utilisée.
(3) La grande surface de contact entre le corps du barrage et les fondations entraîne une forte pression de soulèvement au fond du barrage, ce qui est défavorable à la stabilité.
(4) Le volume du barrage est important et, en raison de la chaleur d'hydratation et du retrait dû au durcissement du béton pendant la construction, des contraintes de température et de retrait défavorables seront générées. Par conséquent, des mesures strictes de contrôle de la température sont nécessaires lors du coulage du béton.
2. Barrage-voûte
Un barrage-voûte est une structure de coque spatiale fixée au substrat rocheux, formant une forme d'arc convexe sur le plan vers l'amont, et son profil de couronne d'arc présente une forme de courbe verticale ou convexe vers l'amont.
Principe de fonctionnement des barrages-voûtes
La structure d'un barrage-voûte présente à la fois des effets d'arche et de poutre, et la charge qu'il supporte est partiellement comprimée vers les deux rives par l'action de l'arche, tandis que l'autre partie est transmise au substrat rocheux au fond du barrage par l'action des poutres verticales.
Caractéristiques des barrages-voûtes
(1) Stabilité. La stabilité des barrages-voûtes repose principalement sur la force de réaction exercée aux extrémités de l'arche, de chaque côté, contrairement aux barrages-poids qui dépendent de leur propre poids pour maintenir leur stabilité. Par conséquent, les barrages-voûtes doivent répondre à des exigences élevées en matière de terrain et de conditions géologiques, ainsi qu'à des exigences strictes en matière de traitement des fondations.
(2) Caractéristiques structurelles. Les barrages-voûtes sont des structures statiquement indéterminées d'ordre élevé, dotées d'une forte capacité de surcharge et d'une sécurité élevée. Lorsque les charges externes augmentent ou qu'une partie du barrage subit une fissuration locale, les actions de la voûte et des poutres s'ajustent, entraînant une redistribution des contraintes dans le corps du barrage. Le barrage-voûte est une structure spatiale globale, légère et résiliente. Les pratiques d'ingénierie ont également démontré sa forte résistance sismique. De plus, comme un arc est une structure de poussée supportant principalement une pression axiale, le moment de flexion à l'intérieur de l'arc est relativement faible et la répartition des contraintes est relativement uniforme, ce qui favorise la résistance du matériau. D'un point de vue économique, les barrages-voûtes constituent un type de barrage très avantageux.
(3) Caractéristiques de charge. Le corps du barrage-voûte ne comporte pas de joints de dilatation permanents, et les variations de température et la déformation du substrat rocheux ont un impact significatif sur la contrainte du corps du barrage. Lors de la conception, il est nécessaire de prendre en compte la déformation du substrat rocheux et d'inclure la température comme charge principale.
En raison du profil mince et de la forme géométrique complexe du barrage-voûte, la qualité de construction, la résistance des matériaux du barrage et les exigences anti-infiltration sont plus strictes que celles des barrages-poids.
3. Barrage terre-roche
Les barrages en terre et en pierre sont des barrages construits à partir de matériaux locaux tels que la terre et la pierre. Il s'agit du type de barrage le plus ancien de l'histoire. Ils constituent le type de construction de barrage le plus répandu et le plus en développement au monde.
Les raisons de l'application et du développement généralisés des barrages en terre et en roche
(1) Il est possible d'obtenir des matériaux localement et à proximité, ce qui permet d'économiser d'importantes quantités de ciment, de bois et d'acier, et de réduire le volume de transport externe sur le chantier. Presque tous les matériaux, terre et pierre, peuvent être utilisés pour la construction de barrages.
(2) Capable de s'adapter à diverses conditions de terrain, géologiques et climatiques. En particulier dans les climats rigoureux, les conditions géologiques complexes et les zones à fortes sismicité, les barrages en terre et en pierre constituent le seul type de barrage envisageable.
(3) Le développement de machines de construction de grande capacité, multifonctionnelles et à haut rendement a augmenté la densité de compactage des barrages en terre-roche, réduit la section transversale des barrages en terre-roche, accéléré les progrès de la construction, réduit les coûts et favorisé le développement de la construction de barrages en terre-roche de haute qualité.
(4) Grâce au développement de la théorie de la mécanique géotechnique, des méthodes expérimentales et des techniques de calcul, le niveau d'analyse et de calcul a été amélioré, les progrès de la conception ont été accélérés et la sécurité et la fiabilité de la conception des barrages ont été davantage garanties.
(5) Le développement global de la technologie de conception et de construction pour soutenir les projets d'ingénierie tels que les pentes élevées, les structures d'ingénierie souterraines et la dissipation de l'énergie du flux d'eau à grande vitesse et la prévention de l'érosion des barrages en terre a également joué un rôle de promotion important dans l'accélération de la construction et de la promotion des barrages en terre.
4. Barrage en enrochements
Un barrage en enrochement est généralement construit par projection, remplissage et laminage de matériaux enrochements. L'enrochement étant perméable, il est nécessaire d'utiliser des matériaux imperméables tels que la terre, le béton ou le béton bitumineux.
Caractéristiques des barrages en enrochements
(1) Caractéristiques structurelles. La densité des enrochements compactés est élevée, leur résistance au cisaillement est élevée et la pente du barrage peut être relativement raide. Cela permet non seulement de réduire la quantité de remblai, mais aussi la largeur du fond du barrage. La longueur des ouvrages d'adduction et d'évacuation des eaux peut être réduite d'autant, et la disposition compacte du hub réduit encore les travaux d'ingénierie.
(2) Caractéristiques de construction. Selon la situation de contrainte de chaque partie du corps du barrage, le corps en enrochement peut être divisé en différentes zones, ce qui permet de répondre aux exigences spécifiques en termes de matériaux et de compacité de chaque zone. Les matériaux enrochements excavés lors de la construction des ouvrages de drainage du centre peuvent être utilisés de manière optimale et rationnelle, réduisant ainsi les coûts. La construction de barrages en enrochements à parement de béton est moins affectée par les conditions climatiques telles que la saison des pluies et le froid intense, et peut être réalisée de manière relativement équilibrée et normale.
(3) Caractéristiques d'exploitation et de maintenance. La déformation due au tassement de l'enrochement compacté est très faible.
station de pompage
1. Composants de base de l'ingénierie des stations de pompage
Le projet de station de pompage comprend principalement des salles de pompage, des canalisations, des bâtiments d'entrée et de sortie d'eau et des sous-stations, comme illustré sur la figure. Une unité composée d'une pompe à eau, d'un dispositif de transmission et d'un groupe électrogène est installée dans la salle de pompage, ainsi que des équipements auxiliaires et électriques. Les principales structures d'entrée et de sortie d'eau comprennent des installations de prise et de dérivation d'eau, ainsi que des bassins d'entrée et de sortie (ou châteaux d'eau).
Les canalisations de la station de pompage comprennent des tuyaux d'entrée et de sortie. Le tuyau d'entrée relie la source d'eau à l'entrée de la pompe, tandis que le tuyau de sortie relie la sortie de la pompe à son bord de sortie.
Une fois la station de pompage mise en service, l'eau alimente la pompe par le bâtiment et la conduite d'admission. Après avoir été pressurisée par la pompe, elle est acheminée vers le bassin de refoulement (ou château d'eau) ou le réseau de canalisations, permettant ainsi le relevage ou le transport de l'eau.
2、 Disposition du centre de la station de pompage
L'aménagement du centre de gravité d'une station de pompage consiste à prendre en compte de manière exhaustive les différentes conditions et exigences, à déterminer les types de bâtiments, à organiser judicieusement leur position relative et à gérer leurs interrelations. L'aménagement du centre de gravité est principalement déterminé en fonction des tâches de la station de pompage. Chaque station de pompage doit disposer de ses principaux ouvrages, tels que les salles des pompes, les conduites d'entrée et de sortie, et les bâtiments d'entrée et de sortie.
Les bâtiments auxiliaires correspondants, tels que les ponceaux et les vannes de contrôle, doivent être compatibles avec le projet principal. De plus, compte tenu des exigences d'utilisation globale, si des routes, des voies de navigation et des passages à poissons sont nécessaires dans la zone de la station, il convient de tenir compte de la relation entre l'aménagement des ponts routiers, des écluses, des passages à poissons, etc., et le projet principal.
Selon les différentes tâches entreprises par les stations de pompage, la disposition des pôles de stations de pompage comprend généralement plusieurs formes typiques, telles que les stations de pompage d'irrigation, les stations de pompage de drainage et les stations combinées d'irrigation de drainage.
Une vanne est un ouvrage hydraulique de faible hauteur d'eau qui utilise des vannes pour retenir l'eau et contrôler le débit. Elle est souvent construite sur les rives des rivières, des canaux, des réservoirs et des lacs.
1、 Classification des vannes d'eau couramment utilisées
Classification des tâches entreprises par les vannes d'eau
1. Vanne de régulation : construite sur une rivière ou un canal pour bloquer les crues, réguler le niveau de l'eau ou contrôler le débit. La vanne de régulation située sur le canal est également appelée vanne de barrage.
2. Vanne d'admission : Construite sur la rive d'une rivière, d'un réservoir ou d'un lac pour contrôler le débit de l'eau. La vanne d'admission est également appelée vanne d'admission ou vanne de tête de canal.
3. Vanne de dérivation : Souvent construite sur une rive, elle permet d'évacuer les crues dépassant la capacité de décharge sécuritaire de la rivière en aval vers la zone de dérivation (zone de stockage ou de rétention des crues) ou le déversoir. La vanne de dérivation traverse l'eau dans les deux sens et, après la crue, l'eau est stockée et rejetée dans le lit de la rivière.
4. Vanne de drainage : souvent construite le long des berges des rivières pour éliminer l'engorgement, nuisible aux cultures dans les zones intérieures ou basses. La vanne de drainage est également bidirectionnelle. Lorsque le niveau d'eau de la rivière est supérieur à celui du lac intérieur ou de la dépression, la vanne de drainage bloque principalement l'eau pour empêcher l'inondation des terres agricoles ou des bâtiments résidentiels. Lorsque le niveau d'eau de la rivière est inférieur à celui du lac intérieur ou de la dépression, la vanne de drainage est principalement utilisée pour l'engorgement et le drainage.
5. Écluse de marée : construite près de l'estuaire, elle est fermée à marée haute pour empêcher le reflux de l'eau de mer. L'ouverture de l'écluse à marée basse permet un blocage bidirectionnel de l'eau. Les écluses de marée sont similaires aux écluses de drainage, mais leur fonctionnement est plus fréquent. Lorsque la marée en mer extérieure est plus haute que celle du fleuve intérieur, la vanne est fermée pour empêcher le reflux de l'eau de mer dans le fleuve intérieur. Lorsque la marée en haute mer est plus basse que le niveau du fleuve en mer intérieure, la vanne est ouverte pour libérer l'eau.
6. Vanne de chasse de sable (vanne de décharge de sable) : Construite sur un cours d'eau boueux, elle est utilisée pour évacuer les sédiments déposés devant la vanne d'entrée, la vanne de contrôle ou le système de canaux.
7. De plus, des vannes de décharge de glace et des vannes d'égout sont installées pour éliminer les blocs de glace, les objets flottants, etc.
Selon la forme structurelle de la chambre de la porte, elle peut être divisée en type ouvert, type de mur de poitrine et type de ponceau, etc.
1. Type ouvert : la surface du flux d'eau à travers la porte n'est pas obstruée et la capacité de décharge est grande.
2. Type de paroi de poitrine : Il y a une paroi de poitrine au-dessus de la porte, ce qui peut réduire la force sur la porte pendant le blocage de l'eau et augmenter l'amplitude du blocage de l'eau.
3. Type de ponceau : devant la vanne, se trouve un tunnel pressurisé ou non, dont le sommet est recouvert de terre de remblai. Principalement utilisé pour les petites vannes.
Selon la taille du flux de porte, il peut être divisé en trois formes : grande, moyenne et petite.
Grandes vannes d'eau avec un débit de plus de 1000m3/s ;
Une vanne d'eau de taille moyenne avec une capacité de 100 à 1 000 m3/s ;
Petites écluses d'une capacité inférieure à 100m3/s.
2、 Composition des portes d'eau
La vanne d'eau comprend principalement trois parties : la section de connexion en amont, la chambre de la vanne et la section de connexion en aval.
Section de raccordement amont : La section de raccordement amont sert à guider l'écoulement de l'eau en douceur dans la chambre de la vanne, à protéger les berges et le lit de la rivière de l'érosion et, avec la chambre, à former un contour souterrain anti-infiltration pour assurer la stabilité des berges et des fondations de la vanne sous l'infiltration. Elle comprend généralement des murs d'aile amont, un lit de pose, des rainures anti-érosion amont et une protection de talus des deux côtés.
Chambre de vanne : C'est la partie principale de la vanne d'eau, et sa fonction est de contrôler le niveau et le débit de l'eau, ainsi que d'empêcher les infiltrations et l'érosion.
La structure de la section de la chambre de la porte comprend : la porte, le pilier de la porte, le pilier latéral (mur de rive), la plaque inférieure, le mur de soutien, le pont de travail, le pont de circulation, le palan, etc.
La vanne sert à contrôler le débit. Elle est placée sur la plaque inférieure de la vanne, enjambant l'orifice et soutenue par le pilier de la vanne. La vanne est divisée en vanne de maintenance et vanne de service.
La vanne de travail est utilisée pour bloquer l'eau pendant le fonctionnement normal et contrôler le débit de décharge ;
La vanne de maintenance est utilisée pour la rétention temporaire d'eau pendant les opérations de maintenance.
Le pilier de la porte sert à séparer le trou de la baie et à soutenir la porte, le mur de soutènement, le pont de travail et le pont de circulation.
Le pilier de la porte transmet la pression de l'eau supportée par la porte, le mur de soutènement et la capacité de rétention d'eau du pilier de la porte lui-même à la plaque inférieure ;
Le mur de soutènement est installé au-dessus de la porte de travail pour aider à retenir l'eau et réduire considérablement la taille de la porte.
Le mur de soutènement peut également être de type mobile et, en cas d'inondations catastrophiques, le mur de soutènement peut être ouvert pour augmenter le débit de décharge.
La plaque inférieure constitue la fondation de la chambre. Elle sert à transmettre le poids et la charge de la structure supérieure à la fondation. La chambre construite sur une fondation souple est principalement stabilisée par la friction entre la plaque inférieure et la fondation. La plaque inférieure assure également une fonction anti-infiltration et anti-érosion.
Les ponts de travail et les ponts de circulation sont utilisés pour installer des équipements de levage, actionner des portes et connecter le trafic transdétroit.
Section de connexion en aval : utilisée pour éliminer l'énergie restante du flux d'eau traversant la porte, guider la diffusion uniforme du flux d'eau hors de la porte, ajuster la distribution de la vitesse d'écoulement et ralentir la vitesse d'écoulement, et empêcher l'érosion en aval après l'écoulement de l'eau hors de la porte.
En général, il comprend un bassin de tranquillisation, un tablier, un canal anti-affouillement en aval, des murs d'aile en aval et une protection de pente des deux côtés.
Date de publication : 21 novembre 2023
