1. Formulario de deseño das centrais hidroeléctricas
As formas típicas de deseño das centrais hidroeléctricas inclúen principalmente centrais hidroeléctricas de tipo presa, centrais hidroeléctricas de tipo leito fluvial e centrais hidroeléctricas de tipo derivación.
Central hidroeléctrica de tipo presa: que utiliza unha presa para elevar o nivel da auga no río, co fin de concentrar a carga de auga. A miúdo constrúese en canóns de alta montaña nos tramos medio e alto dos ríos, polo xeral é unha central hidroeléctrica de media a alta carga. O método de deseño máis común é unha central hidroeléctrica situada augas abaixo da presa de retención preto do lugar da presa, que é unha central hidroeléctrica detrás da presa.
Central hidroeléctrica de tipo leito fluvial: unha central hidroeléctrica onde a central eléctrica, a comporta de retención de auga e a presa están dispostas en fila no leito do río para reter a auga conxuntamente. A miúdo construída nos tramos medio e baixo dos ríos, xeralmente é unha central hidroeléctrica de baixa caída e alto caudal.
Central hidroeléctrica de tipo derivación: central hidroeléctrica que emprega un canal de derivación para concentrar o desnivel dunha sección fluvial para formar unha cabeza de xeración de enerxía. Adoita construírse nos tramos medio e alto de ríos con baixo caudal e gran pendente lonxitudinal do río.
2. Composición dos edificios do centro hidroeléctrico
As principais construcións do proxecto central hidroeléctrica inclúen: estruturas de retención de auga, estruturas de descarga, estruturas de entrada, estruturas de desviación e canalización, estruturas de augas niveladas, edificios de xeración, transformación e distribución de enerxía, etc.
1. Estruturas de retención de auga: as estruturas de retención de auga utilízanse para interceptar ríos, concentrar gotas e formar encoros, como presas, comportas, etc.
2. Estruturas de liberación de auga: as estruturas de liberación de auga utilízanse para liberar inundacións, ou liberar auga para uso augas abaixo, ou liberar auga para baixar o nivel da auga dos encoros, como os aliviaderos, os túneles de aliviaderos, a saída de fondo, etc.
3. Estrutura de toma de auga dunha central hidroeléctrica: A estrutura de toma de auga dunha central hidroeléctrica utilízase para introducir auga no canal de derivación, como unha entrada profunda e pouco profunda con presión ou unha entrada aberta sen presión.
4. Estruturas de desviación de auga e condutos de cola das centrais hidroeléctricas: as estruturas de desviación de auga das centrais hidroeléctricas utilízanse para transportar a auga de xeración de enerxía desde o encoro ata a unidade do turbinoxerador; a estrutura de auga de cola utilízase para descargar a auga utilizada para a xeración de enerxía no leito do río augas abaixo. Entre as construcións habituais inclúense canles, túneles, tubaxes de presión, etc., así como construcións transversais como acuedutos, sumidoiros, sifóns invertidos, etc.
5. Estruturas hidroeléctricas de augas planas: as estruturas hidroeléctricas de augas planas utilízanse para estabilizar os cambios no caudal e na presión (profundidade da auga) causados polos cambios na carga da central hidroeléctrica nas estruturas de derivación ou de augas residuais, como a cámara de compensación no canal de derivación presurizado e o depósito de presión ao final do canal de derivación non presurizado.
6. Edificios de xeración, transformación e distribución de enerxía: incluíndo a casa de máquinas principal (incluído o lugar de instalación) para instalar as unidades de turbina hidráulica e o seu control, a casa de máquinas auxiliar de equipos auxiliares, o patio de transformadores para instalar os transformadores e os aparellos de distribución de alta tensión para instalar os dispositivos de distribución de alta tensión.
7. Outros edificios: como barcos, árbores, peixes, bloqueo de area, descarga de area, etc.
Clasificación común de presas
Unha presa refírese a unha presa que intercepta ríos e bloquea a auga, así como a unha presa que bloquea a auga en encoros, ríos, etc. Segundo os diferentes criterios de clasificación, poden existir diferentes métodos de clasificación. A enxeñaría divídese principalmente nos seguintes tipos:
1. Presa de gravidade
Unha presa de gravidade é unha presa construída con materiais como o formigón ou a pedra, que depende principalmente do peso propio do corpo da presa para manter a estabilidade.
O principio de funcionamento das presas de gravidade
Baixo a acción da presión da auga e outras cargas, as presas de gravidade dependen principalmente da forza antideslizante xerada polo propio peso da presa para cumprir os requisitos de estabilidade; Ao mesmo tempo, a tensión de compresión xerada polo peso propio do corpo da presa utilízase para compensar a tensión de tracción causada pola presión da auga, co fin de cumprir os requisitos de resistencia. O perfil básico da presa de gravidade é triangular. No plano, o eixe da presa adoita ser recto e, ás veces, para adaptarse ao terreo, ás condicións xeolóxicas ou para cumprir os requisitos do deseño do eixo, tamén se pode dispor como unha liña rota ou un arco cunha pequena curvatura cara augas arriba.
Vantaxes das presas de gravidade
(1) A función estrutural é clara, o método de deseño é sinxelo e é seguro e fiable. Segundo as estatísticas, a taxa de fallo das presas de gravidade é relativamente baixa entre os distintos tipos de presas.
(2) Forte adaptabilidade ao terreo e ás condicións xeolóxicas. As presas de gravidade pódense construír en calquera forma de val fluvial.
(3) O problema da descarga de inundacións no centro é doado de resolver. As presas de gravidade pódense converter en estruturas de alivio ou pódense colocar buratos de drenaxe a diferentes alturas do corpo da presa. En xeral, non é necesario instalar outro aliviadero ou túnel de drenaxe e o deseño do centro é compacto.
(4) Conveniente para o desvío na construción. Durante o período de construción, o corpo da presa pódese usar para o desvío e, en xeral, non se require ningún túnel de desvío adicional.
(5) Construción cómoda.
Desvantaxes das presas de gravidade
(1) A sección transversal do corpo da presa é grande e utilízase unha gran cantidade de material.
(2) A tensión do corpo da presa é baixa e a resistencia do material non se pode aproveitar totalmente.
(3) A gran área de contacto entre o corpo da presa e a cimentación provoca unha alta presión de elevación na parte inferior da presa, o que é desfavorable para a estabilidade.
(4) O volume do corpo da presa é grande e, debido á calor de hidratación e á retracción por endurecemento do formigón durante o período de construción, xeraranse tensións de temperatura e retracción adversas. Polo tanto, requírense medidas estritas de control da temperatura ao verter o formigón.
2. Presa do Arco
Unha presa en arco é unha estrutura espacial de cuncha fixada á rocha base, formando un arco convexo no plano cara augas arriba, e o seu perfil de coroa en arco presenta unha forma de curva vertical ou convexa cara augas arriba.
Principio de funcionamento das presas de arco
A estrutura dunha presa de arco ten efectos tanto de arco como de viga, e a carga que soporta comprímese parcialmente cara a ambas as marxes pola acción do arco, mentres que a outra parte se transmite á rocha na parte inferior da presa pola acción de vigas verticais.
Características das presas de arco
(1) Características estables. A estabilidade das presas de arco baséase principalmente na forza de reacción nos extremos do arco a ambos os dous lados, a diferenza das presas de gravidade que dependen do peso propio para manter a estabilidade. Polo tanto, as presas de arco teñen uns requisitos elevados en canto ao terreo e ás condicións xeolóxicas do lugar da presa, así como requisitos estritos para o tratamento dos cimentos.
(2) Características estruturais. As presas de arco pertencen a estruturas estaticamente indeterminadas de alta orde, con forte capacidade de sobrecarga e alta seguridade. Cando as cargas externas aumentan ou unha parte da presa experimenta fisuras locais, as accións do arco e da viga do corpo da presa axústanse, provocando unha redistribución da tensión no corpo da presa. A presa de arco é unha estrutura espacial global, cun corpo lixeiro e resistente. A práctica da enxeñaría demostrou que a súa resistencia sísmica tamén é forte. Ademais, como un arco é unha estrutura de empuxe que soporta principalmente presión axial, o momento de flexión dentro do arco é relativamente pequeno e a distribución da tensión é relativamente uniforme, o que favorece a exercer a resistencia do material. Desde unha perspectiva económica, as presas de arco son un tipo de presa moi superior.
(3) Características da carga. O corpo da presa en arco non ten xuntas de expansión permanentes, e os cambios de temperatura e a deformación do leito rochoso teñen un impacto significativo na tensión do corpo da presa. Ao deseñar, é necesario ter en conta a deformación do leito rochoso e incluír a temperatura como carga principal.
Debido ao perfil delgado e á complexa forma xeométrica da presa en arco, a calidade da construción, a resistencia do material da presa e os requisitos antifiltracións son máis estritos que os das presas de gravidade.
3. Presa de terra e rocha
As presas de terra e rocha refírense a presas feitas con materiais locais como terra e pedra, e son o tipo de presa máis antigo da historia. As presas de terra e rocha son o tipo de construción de presas máis utilizado e de rápido desenvolvemento no mundo.
As razóns para a aplicación e o desenvolvemento xeneralizados das presas de rocha terrestre
(1) É posible obter materiais localmente e nas proximidades, o que aforra unha gran cantidade de cemento, madeira e aceiro e reduce o volume de transporte externo na obra. Case calquera material de terra e pedra pódese empregar para construír presas.
(2) Capaz de adaptarse a diversas condicións de terreo, xeolóxicas e climáticas. Especialmente en climas rigorosos, condicións xeolóxicas de enxeñaría complexa e zonas de terremotos de alta intensidade, as presas de terra e rocha son en realidade o único tipo de presa viable.
(3) O desenvolvemento de maquinaria de construción de gran capacidade, multifuncional e de alta eficiencia aumentou a densidade de compactación das presas de terra-rocha, reduciu a sección transversal das presas de terra-rocha, acelerou o progreso da construción, reduciu os custos e promoveu o desenvolvemento da construción de presas de terra-rocha de alta altura.
(4) Debido ao desenvolvemento da teoría da mecánica xeotécnica, os métodos experimentais e as técnicas computacionais, mellorouse o nivel de análise e cálculo, acelerouse o progreso do deseño e garantiuse aínda máis a seguridade e a fiabilidade do deseño das presas.
(5) O desenvolvemento integral da tecnoloxía de deseño e construción para apoiar proxectos de enxeñaría como pendentes elevadas, estruturas de enxeñaría subterráneas e disipación de enerxía do fluxo de auga a alta velocidade e prevención da erosión das presas de terra tamén desempeñou un importante papel promotor na aceleración da construción e promoción das presas de terra.
4. Presa de rocha
Unha presa de rocha refírese xeralmente a un tipo de presa construída con métodos como o lanzamento, o recheo e o laminado de materiais pétreos. Debido a que a rocha é permeable, é necesario usar materiais como terra, formigón ou formigón asfáltico como materiais impermeables.
Características das presas de rocha
(1) Características estruturais. A densidade do recheo de rocha compactada é alta, a resistencia ao corte é alta e a pendente da presa pode facerse relativamente pronunciada. Isto non só aforra a cantidade de recheo da presa, senón que tamén reduce o ancho do fondo da presa. A lonxitude das estruturas de transporte e descarga de auga pode reducirse en consecuencia e a disposición do eixo é compacta, o que reduce aínda máis a cantidade de enxeñaría.
(2) Características construtivas. De acordo coa situación de tensión de cada parte do corpo da presa, o corpo de recheo de pedra pódese dividir en diferentes zonas, e pódense cumprir diferentes requisitos para os materiais pétreos e a compacidade de cada zona. Os materiais pétreos escavados durante a construción de estruturas de drenaxe no centro pódense aplicar de forma completa e razoable, o que reduce o custo. A construción de presas de recheo de pedra con cara de formigón vese menos afectada polas condicións climáticas como a estación das chuvias e o frío intenso, e pódese levar a cabo dun xeito relativamente equilibrado e normal.
(3) Características de funcionamento e mantemento. A deformación por asentamento do recheo compactado é moi pequena.
estación de bombeo
1. Compoñentes básicos da enxeñaría das estacións de bombeo
O proxecto da estación de bombeo consiste principalmente en salas de bombas, tubaxes, edificios de entrada e saída de auga e subestacións, como se mostra na figura. Na sala de bombas instálase unha unidade que consiste nunha bomba de auga, un dispositivo de transmisión e unha unidade de potencia, así como equipos auxiliares e equipos eléctricos. As principais estruturas de entrada e saída de auga inclúen instalacións de toma e desviación de auga, así como piscinas de entrada e saída (ou torres de auga).
As tubaxes da estación de bombeo inclúen tubos de entrada e saída. O tubo de entrada conecta a fonte de auga coa entrada da bomba de auga, mentres que o tubo de saída é unha tubaxe que conecta a saída da bomba de auga e o bordo de saída.
Despois de poñer en funcionamento a estación de bombeo, o fluxo de auga pode entrar na bomba de auga a través do edificio de entrada e da tubaxe de entrada. Despois de ser presurizada pola bomba de auga, o fluxo de auga enviarase á piscina de saída (ou torre de auga) ou á rede de tubaxes, conseguindo así o propósito de elevar ou transportar auga.
2. Disposición do centro da estación de bombeo
A disposición do centro da enxeñaría das estacións de bombeo debe considerar exhaustivamente diversas condicións e requisitos, determinar os tipos de edificios, organizar razoablemente as súas posicións relativas e xestionar as súas interrelacións. A disposición do centro considérase principalmente en función das tarefas realizadas pola estación de bombeo. As diferentes estacións de bombeo deben ter diferentes disposicións para as súas obras principais, como salas de bombas, tubaxes de entrada e saída e edificios de entrada e saída.
As construcións auxiliares correspondentes, como as canles e as comportas de control, deben ser compatibles co proxecto principal. Ademais, tendo en conta os requisitos para a utilización integral, se existen requisitos para estradas, navegación e paso de peixes dentro da área da estación, débese considerar a relación entre o deseño de pontes de estrada, esclusas de barcos, rutas de peixes, etc. e o proxecto principal.
Segundo as diferentes tarefas que realizan as estacións de bombeo, a disposición dos centros de estacións de bombeo xeralmente inclúe varias formas típicas, como estacións de bombeo de rega, estacións de bombeo de drenaxe e estacións combinadas de rega con drenaxe.
Unha comporta é unha estrutura hidráulica de baixa altura que usa comportas para reter auga e controlar o caudal. Adoita construírse nas beiras de ríos, canles, encoros e lagos.
1. Clasificación das portas de auga de uso común
Clasificación por tarefas realizadas polas comportas de auga
1. Compuerta de control: construída nun río ou canle para bloquear as inundacións, regular os niveis de auga ou controlar o caudal. A compuerta de control situada na canle do río tamén se coñece como compuerta de bloqueo de ríos.
2. Comporta de entrada: Construída na beira dun río, encoro ou lago para controlar o fluxo de auga. A comporta de entrada tamén se coñece como comporta de entrada ou comporta de cabeceira do canal.
3. Comporta de desviación de inundacións: A miúdo construída nun lado dun río, utilízase para descargar as inundacións que superan a capacidade de descarga segura do río augas abaixo na zona de desviación de inundacións (zona de almacenamento ou retención de inundacións) ou no aliviadero. A comporta de desviación de inundacións atravesa a auga en ambas direccións e, despois da inundación, a auga almacénase e vertese no leito do río desde aquí.
4. Comporta de drenaxe: constrúese a miúdo ao longo das beiras dos ríos para eliminar os encharcamentos prexudiciais para os cultivos en zonas do interior ou baixas. A comporta de drenaxe tamén é bidireccional. Cando o nivel da auga do río é superior ao do lago ou da depresión interior, a comporta de drenaxe bloquea principalmente a auga para evitar que o río inunde terras de cultivo ou edificios residenciais; cando o nivel da auga do río é inferior ao do lago ou da depresión interior, a comporta de drenaxe úsase principalmente para os encharcamentos e a drenaxe.
5. Compuerta de marea: construída preto do estuario do mar, péchase durante a preamar para evitar que a auga do mar volva flúer; abrir a comporta para liberar a auga coa marea baixa ten a característica de bloquear a auga bidireccionalmente. As comportas de marea son similares ás comportas de drenaxe, pero accionanse con máis frecuencia. Cando a marea no mar exterior é máis alta que a do río interior, péchase a comporta para evitar que a auga do mar volva flúer cara ao río interior; Cando a marea en mar aberto é máis baixa que a auga do río no mar interior, ábrese a comporta para liberar a auga.
6. Comporta de descarga de area (comporta de descarga de area): construída sobre o fluxo dun río lamacento, utilízase para descargar os sedimentos depositados diante da comporta de entrada, da comporta de control ou do sistema de canles.
7. Ademais, hai comportas de descarga de xeo e comportas de augas residuais instaladas para eliminar bloques de xeo, obxectos flotantes, etc.
Segundo a forma estrutural da cámara da porta, pódese dividir en tipo aberto, tipo de parede de peito e tipo de alcantarilla, etc.
1. Tipo aberto: a superficie do fluxo de auga a través da porta non está obstruída e a capacidade de descarga é grande.
2. Tipo de parede de peito: Hai unha parede de peito enriba da porta, que pode reducir a forza sobre a porta durante o bloqueo da auga e aumentar a amplitude do bloqueo da auga.
3. Tipo de alcantarilla: diante da comporta hai un corpo de túnel presurizado ou non presurizado, e a parte superior do túnel está cuberta con terra de recheo. Úsase principalmente para comportas de auga pequenas.
Segundo o tamaño do fluxo da porta, pódese dividir en tres formas: grande, mediana e pequena.
Grandes comportas cun caudal superior a 1000 m3/s;
Unha comporta de auga de tamaño mediano cunha capacidade de 100-1000 m3/s;
Compresas pequenas cunha capacidade inferior a 100 m3/s.
2. Composición das comportas de auga
A comporta de auga inclúe principalmente tres partes: sección de conexión augas arriba, cámara da comporta e sección de conexión augas abaixo.
Sección de conexión augas arriba: A sección de conexión augas arriba utilízase para guiar o fluxo de auga suavemente cara á cámara da comporta, protexer tanto as marxes como o leito do río da erosión e, xunto coa cámara, formar un contorno subterráneo antifiltración para garantir a estabilidade antifiltración de ambas as marxes e os alicerces da comporta baixo filtración. Xeralmente, inclúe muros de ala augas arriba, leito de terra, ranuras antierosión augas arriba e protección de pendentes en ambos os dous lados.
Cámara da comporta: É a parte principal da comporta e a súa función é controlar o nivel e o fluxo da auga, así como evitar a filtración e a erosión.
A estrutura da sección da cámara da porta inclúe: porta, peirao da porta, peirao lateral (muro de ribeira), placa inferior, muro de peito, ponte de traballo, ponte de tráfico, elevador, etc.
A comporta úsase para controlar o fluxo a través dela; a comporta colócase na placa inferior da comporta, atravesando o orificio e sostida polo piar da comporta. A comporta divídese en comporta de mantemento e comporta de servizo.
A comporta de traballo úsase para bloquear a auga durante o funcionamento normal e controlar o fluxo de descarga;
A comporta de mantemento utilízase para a retención temporal de auga durante o mantemento.
O piar da porta úsase para separar o oco da baía e soportar a porta, o muro de peito, a ponte de traballo e a ponte de tráfico.
O piar da porta transmite a presión da auga soportada pola porta, o muro de peito e a capacidade de retención de auga do propio piar da porta á placa inferior;
O muro do peito instálase enriba da porta de traballo para axudar a reter a auga e reducir considerablemente o tamaño da porta.
O muro de contención tamén se pode converter nun tipo móbil e, en caso de inundacións catastróficas, pódese abrir para aumentar o caudal de descarga.
A placa inferior é a base da cámara, que se usa para transmitir o peso e a carga da estrutura superior da cámara á base. A cámara construída sobre unha base branda estabilízase principalmente pola fricción entre a placa inferior e a base, e a placa inferior tamén ten as funcións de antifiltración e antisoca.
As pontes de traballo e as pontes de tráfico utilízanse para instalar equipos de elevación, operar portas e conectar o tráfico que cruza o estreito.
Sección de conexión augas abaixo: úsase para eliminar a enerxía restante do fluxo de auga que pasa pola comporta, guiar a difusión uniforme do fluxo de auga fóra da comporta, axustar a distribución da velocidade do fluxo e frear a velocidade do fluxo, e evitar a erosión augas abaixo despois de que o fluxo de auga saia da comporta.
Xeralmente, inclúe unha piscina de acougado, unha plataforma, unha plataforma, un canal antisocavación augas abaixo, muros de ala augas abaixo e protección de pendentes a ambos os dous lados.
Data de publicación: 21 de novembro de 2023
