1. Hidroelektrinių išdėstymo forma
Tipinės hidroelektrinių išdėstymo formos daugiausia apima užtvankų tipo hidroelektrines, upių vagų tipo hidroelektrines ir nukreipimo tipo hidroelektrines.
Užtvankos tipo hidroelektrinė: naudoja užtvanką upės vandens lygiui pakelti, siekiant sutelkti vandens slėgį. Dažnai statoma aukštikalnių kanjonuose upių vidurupyje ir aukštupyje, tai paprastai vidutinio arba didelio slėgio hidroelektrinė. Dažniausias išdėstymo būdas – hidroelektrinė, esanti pasroviui nuo atraminės užtvankos, netoli užtvankos vietos, kuri yra hidroelektrinė už užtvankos.
Upės vagos tipo hidroelektrinė: hidroelektrinė, kurioje upės vagoje iš eilės išdėstyti elektrinė, vandens sulaikymo vartai ir užtvanka, kad kartu sulaikytų vandenį. Dažnai statoma upių vidurupiuose ir žemupiuose, tai paprastai yra mažo slėgio, didelio srauto hidroelektrinė.
Nukreipiamojo tipo hidroelektrinė: hidroelektrinė, kuri naudoja nukreipiamąjį kanalą upės ruožo kritimui sukoncentruoti ir taip suformuoti elektros energijos gamybos šaltinį. Ji dažnai statoma upių vidurupiuose ir aukštupiuose, kuriuose mažas srautas ir didelis išilginis upės nuolydis.
2. Hidroelektrinių centrų pastatų sudėtis
Pagrindiniai hidroelektrinės mazgo projekto pastatai yra šie: vandens sulaikymo konstrukcijos, išleidimo konstrukcijos, įleidimo konstrukcijos, nukreipimo ir nuotekų vamzdžių konstrukcijos, lygiagretaus vandens konstrukcijos, elektros energijos gamybos, transformavimo ir paskirstymo pastatai ir kt.
1. Vandens sulaikymo konstrukcijos: Vandens sulaikymo konstrukcijos naudojamos upėms sulaikyti, lašams sutelkti ir rezervuarams, pvz., užtvankoms, vartams ir kt., formuoti.
2. Vandens išleidimo konstrukcijos: Vandens išleidimo konstrukcijos naudojamos potvyniams išleisti arba vandeniui išleisti pasroviui, arba vandeniui išleisti rezervuarų vandens lygiui sumažinti, pavyzdžiui, išsiliejimo angai, išsiliejimo tuneliai, dugno išleidimo angos ir kt.
3. Hidroelektrinės vandens įleidimo anga: Hidroelektrinės vandens įleidimo anga naudojama vandeniui įleisti į nukreipimo kanalą, pvz., gilų ir negilų įleidimo angą su slėgiu arba atvirą įleidimo angą be slėgio.
4. Hidroelektrinių vandens nukreipimo ir nuotekų vamzdžių konstrukcijos: Hidroelektrinių vandens nukreipimo vamzdžiai naudojami elektros energijos gamybos vandeniui transportuoti iš rezervuaro į turbinos generatoriaus bloką; nuotekų vamzdžiai naudojami elektros energijos gamybai naudojamam vandeniui išleisti į žemupio upės vagą. Įprasti pastatai yra kanalai, tuneliai, slėginiai vamzdynai ir kt., taip pat skersiniai pastatai, tokie kaip akvedukai, pralaidos, apversti sifonai ir kt.
5. Hidroelektrinės lygiavandenės konstrukcijos: Hidroelektrinės lygiavandenės konstrukcijos naudojamos srauto ir slėgio (vandens gylio) pokyčiams, atsirandantiems dėl hidroelektrinės apkrovos pokyčių nukreipimo arba dugno nuotekų konstrukcijose, tokiose kaip bangavimo kamera slėginiame nukreipimo kanale ir slėgio prieblanda neslėginio nukreipimo kanalo gale, stabilizuoti.
6. Elektros energijos gamybos, transformavimo ir paskirstymo pastatai: įskaitant pagrindinę elektrinę (įskaitant įrengimo vietą) hidraulinių turbinų generatorių agregatams ir jų valdymui įrengti, pagalbinės įrangos pagalbinę elektrinę, transformatorių aikštelę transformatoriams įrengti ir aukštos įtampos skirstomuosius įrenginius aukštos įtampos skirstomiesiems įrenginiams įrengti.
7. Kiti pastatai: laivai, medžiai, žuvys, smėlio blokavimas, smėlio nuplovimas ir kt.
Bendra užtvankų klasifikacija
Užtvanka – tai užtvanka, kuri sulaiko upes ir blokuoja vandenį, taip pat užtvanka, kuri blokuoja vandenį rezervuaruose, upėse ir kt. Pagal skirtingus klasifikavimo kriterijus gali būti skirtingi klasifikavimo metodai. Inžinerija daugiausia skirstoma į šiuos tipus:
1. Gravitacinė užtvanka
Gravitacinė užtvanka yra užtvanka, pastatyta iš tokių medžiagų kaip betonas arba akmuo, kurios stabilumas daugiausia priklauso nuo užtvankos korpuso savitojo svorio.
Gravitacinių užtvankų veikimo principas
Veikiamos vandens slėgio ir kitų apkrovų, gravitacinės užtvankos daugiausia remiasi užtvankos svorio sukuriama neslystančia jėga, kad atitiktų stabilumo reikalavimus; tuo pačiu metu užtvankos korpuso svorio sukuriamas gniuždymo įtempis naudojamas vandens slėgio sukeltam tempimo įtempiui kompensuoti, kad būtų įvykdyti stiprumo reikalavimai. Pagrindinis gravitacinės užtvankos profilis yra trikampis. Plokštumoje užtvankos ašis paprastai yra tiesi, o kartais, siekiant prisitaikyti prie reljefo, geologinių sąlygų arba patenkinti stebulės išdėstymo reikalavimus, ji taip pat gali būti išdėstyta kaip punktyrinė linija arba arka su nedideliu išlinkimu prieš srovę.
Gravitacinių užtvankų privalumai
(1) Konstrukcinė funkcija aiški, projektavimo metodas paprastas, saugus ir patikimas. Remiantis statistika, gravitacinių užtvankų gedimų rodiklis yra gana mažas, palyginti su įvairių tipų užtvankomis.
(2) Didelis prisitaikymas prie reljefo ir geologinių sąlygų. Gravitacinės užtvankos gali būti statomos bet kokios formos upės slėnyje.
(3) Potvynio išleidimo problemą ties užtvankos mazgu lengva išspręsti. Gravitacinės užtvankos gali būti perpildymo konstrukcijos arba drenažo angos gali būti įrengtos skirtinguose užtvankos korpuso aukščiuose. Paprastai nereikia įrengti kito išsiliejimo angos ar drenažo tunelio, o mazgo išdėstymas yra kompaktiškas.
(4) Patogu nukreipti užtvanką statybos metu. Statybos metu užtvankos korpusas gali būti naudojamas nukreipimui, todėl paprastai nereikia jokio papildomo nukreipimo tunelio.
(5) Patogi konstrukcija.
Gravitacinių užtvankų trūkumai
(1) Užtvankos korpuso skerspjūvio dydis yra didelis, todėl sunaudojama daug medžiagų.
(2) Užtvankos korpuso įtempis yra mažas, todėl negalima visiškai išnaudoti medžiagos stiprumo.
(3) Didelis užtvankos korpuso ir pamato sąlyčio plotas lemia didelį slėgį užtvankos dugne, kuris yra nepalankus stabilumui.
(4) Užtvankos korpuso tūris yra didelis, ir dėl betono hidratacijos šilumos bei kietėjimo susitraukimo statybos metu susidarys neigiami temperatūros ir susitraukimo įtempiai. Todėl pilant betoną būtinos griežtos temperatūros kontrolės priemonės.
2. Arkos užtvanka
Arkinė užtvanka yra erdvinė kevalinė konstrukcija, pritvirtinta prie pamatinės uolienos, sudaranti išgaubtą arkos formą plokštumoje prieš srovę, o jos arkos vainiko profilis yra vertikalios arba išgaubtos kreivės formos prieš srovę.
Arkinių užtvankų veikimo principas
Arkinės užtvankos konstrukcija turi ir arkos, ir sijos poveikį, o jos patiriama apkrova yra iš dalies suspausta abiejų krantų link dėl arkos veikimo, o kita dalis perduodama užtvankos apačioje esančiai pamatinei uolienai dėl vertikalių sijų veikimo.
Arkinių užtvankų charakteristikos
(1) Stabilumo charakteristikos. Arkinių užtvankų stabilumas daugiausia priklauso nuo reakcijos jėgos abiejose arkų galuose, kitaip nei gravitacinės užtvankos, kurios stabilumui palaikyti naudoja savo svorį. Todėl arkinėms užtvankoms keliami aukšti reikalavimai užtvankos vietos reljefui ir geologinėms sąlygoms, taip pat griežti pamatų apdorojimo reikalavimai.
(2) Konstrukcinės charakteristikos. Arkinės užtvankos priklauso aukštos eilės statiškai neapibrėžtoms konstrukcijoms, pasižyminčioms didele perkrovos galia ir dideliu saugumu. Padidėjus išorinėms apkrovoms arba užtvankos dalyje atsiranda vietinių įtrūkimų, užtvankos korpuso arkos ir sijos veiksmai prisitaiko, sukeldami įtempių persiskirstymą užtvankos korpuse. Arkinė užtvanka yra erdvinė konstrukcija, pasižyminti lengvu ir atspariu korpusu. Inžinerinė praktika parodė, kad jos seisminis atsparumas taip pat yra didelis. Be to, kadangi arka yra atraminė konstrukcija, kuri daugiausia laiko ašinį slėgį, lenkimo momentas arkos viduje yra santykinai mažas, o įtempių pasiskirstymas yra santykinai tolygus, o tai padeda išlaikyti medžiagos stiprumą. Ekonominiu požiūriu arkinės užtvankos yra labai pranašesnis užtvankų tipas.
(3) Apkrovos charakteristikos. Arkinės užtvankos korpusas neturi nuolatinių išsiplėtimo siūlių, o temperatūros pokyčiai ir pamatinės uolienos deformacija daro didelę įtaką užtvankos korpuso įtempiui. Projektuojant būtina atsižvelgti į pamatinės uolienos deformaciją ir numatyti temperatūrą kaip pagrindinę apkrovą.
Dėl plono profilio ir sudėtingos geometrinės formos arkinei užtvankai keliami griežtesni statybos kokybės, medžiagų stiprumo ir apsaugos nuo filtracijos reikalavimai nei gravitacinėms užtvankoms.
3. Žemės ir uolienų užtvanka
Žemės ir uolienų užtvankos – tai užtvankos, pastatytos iš vietinių medžiagų, tokių kaip dirvožemis ir akmuo, ir yra seniausias užtvankų tipas istorijoje. Žemės ir uolienų užtvankos yra plačiausiai naudojamas ir sparčiausiai besivystantis užtvankų konstrukcijos tipas pasaulyje.
Žemės uolienų užtvankų plataus taikymo ir plėtros priežastys
(1) Medžiagų galima įsigyti vietoje ir netoliese, taip sutaupant daug cemento, medienos ir plieno bei sumažinant išorinio transportavimo apimtį statybvietėje. Užtvankoms statyti galima naudoti beveik bet kokią žemę ir akmenį.
(2) Geba prisitaikyti prie įvairių reljefo, geologinių ir klimato sąlygų. Ypač atšiauraus klimato, sudėtingų inžinerinių geologinių sąlygų ir didelio intensyvumo žemės drebėjimų zonose žemės ir uolienų užtvankos iš tikrųjų yra vienintelis tinkamas užtvankų tipas.
(3) Didelės talpos, daugiafunkcinių ir didelio efektyvumo statybos mašinų kūrimas padidino žemės ir uolienų užtvankų sutankinimo tankį, sumažino žemės ir uolienų užtvankų skerspjūvį, paspartino statybos eigą, sumažino sąnaudas ir paskatino didelio žemės ir uolienų kiekio užtvankų statybos plėtrą.
(4) Dėl geotechninės mechanikos teorijos, eksperimentinių metodų ir skaičiavimo metodų plėtros pagerėjo analizės ir skaičiavimo lygis, paspartėjo projektavimo eiga ir dar labiau užtikrintas užtvankų projektavimo saugumas ir patikimumas.
(5) Visapusiškas projektavimo ir statybos technologijų, skirtų paremti inžinerinius projektus, tokius kaip dideli šlaitai, požeminės inžinerinės konstrukcijos ir greitaeigis vandens srauto energijos išsklaidymas bei žemės uolienų užtvankų erozijos prevencija, kūrimas taip pat atliko svarbų vaidmenį spartinant žemės uolienų užtvankų statybą ir populiarinimą.
4. Uolų užtvanka
Uolienų užtvanka paprastai reiškia užtvankos tipą, statomą naudojant tokius metodus kaip akmens medžiagų mėtymas, pildymas ir valcavimas. Kadangi uolienų užtvanka yra pralaidi, būtina naudoti tokias medžiagas kaip dirvožemis, betonas arba asfaltbetonis kaip nepralaidžias medžiagas.
Rockfill užtvankų charakteristikos
(1) Konstrukcinės charakteristikos. Sutankinto uolienų užpildo tankis yra didelis, šlyties stipris didelis, o užtvankos nuolydis gali būti gana status. Tai ne tik taupo užtvankos užpildo kiekį, bet ir sumažina užtvankos dugno plotį. Atitinkamai galima sumažinti vandens transportavimo ir išleidimo konstrukcijų ilgį, o mazgo išdėstymas yra kompaktiškas, o tai dar labiau sumažina inžinerinius kiekius.
(2) Konstrukcijos charakteristikos. Atsižvelgiant į kiekvienos užtvankos korpuso dalies įtempimo situaciją, uolienų užpildo korpusą galima suskirstyti į skirtingas zonas, ir kiekvienai zonai gali būti taikomi skirtingi akmens medžiagų ir kompaktiškumo reikalavimai. Statant drenažo konstrukcijas užtvankos centre, iškastos akmens medžiagos gali būti visiškai ir pagrįstai panaudotos, taip sumažinant sąnaudas. Betoninėmis dengtų uolienų užpildo užtvankų statybą mažiau veikia klimato sąlygos, tokios kaip lietingasis sezonas ir stiprus šaltis, ir ji gali būti atliekama gana subalansuotai ir normaliai.
(3) Eksploatavimo ir priežiūros charakteristikos. Sutankinto uolienų užpylimo nusėdimo deformacija yra labai maža.
siurblinė
1. Pagrindiniai siurblinės inžinerijos komponentai
Siurblinės projektą daugiausia sudaro siurblinės, vamzdynai, vandens įleidimo ir išleidimo pastatai bei pastotės, kaip parodyta paveiksle. Siurblinėje įrengtas mazgas, kurį sudaro vandens siurblys, perdavimo įtaisas ir maitinimo blokas, taip pat pagalbinė įranga ir elektros įranga. Pagrindinės vandens įleidimo ir išleidimo konstrukcijos apima vandens paėmimo ir nukreipimo įrenginius, taip pat įleidimo ir išleidimo baseinus (arba vandens bokštus).
Siurbimo stoties vamzdynus sudaro įleidimo ir išleidimo vamzdžiai. Įleidimo vamzdis jungia vandens šaltinį su vandens siurblio įleidimo anga, o išleidimo vamzdis yra vamzdynas, jungiantis vandens siurblio išleidimo angą ir išleidimo angos kraštą.
Įjungus siurblinę, vanduo gali patekti į vandens siurblį per įleidimo angą ir įleidimo vamzdį. Vandens siurbliui suslėgtas vanduo bus nukreiptas į išleidimo angą (arba vandens bokštą) arba vamzdynų tinklą, taip pasiekiant vandens kėlimo ar transportavimo tikslą.
2. Siurblinės mazgo išdėstymas
Siurblinės inžinerijos mazgo išdėstymas turi būti visapusiškai įvertintas atsižvelgiant į įvairias sąlygas ir reikalavimus, nustatant pastatų tipus, pagrįstai išdėstant jų santykinę padėtį ir tvarkant jų tarpusavio ryšius. Mazgo išdėstymas daugiausia svarstomas atsižvelgiant į siurblinės atliekamas užduotis. Skirtingos siurblinės turėtų turėti skirtingą išdėstymą savo pagrindiniams darbams, tokiems kaip siurblinės, įleidimo ir išleidimo vamzdynai bei įleidimo ir išleidimo pastatai.
Atitinkami pagalbiniai pastatai, tokie kaip pralaidos ir valdymo vartai, turėtų būti suderinami su pagrindiniu projektu. Be to, atsižvelgiant į visapusiško panaudojimo reikalavimus, jei yra keliai, laivyba ir žuvų pralaidumas stoties teritorijoje, reikėtų apsvarstyti kelių tiltų, laivų šliuzų, žuvų takų ir kt. išdėstymo ir pagrindinio projekto santykį.
Atsižvelgiant į skirtingas siurblinių atliekamas užduotis, siurblinių mazgų išdėstymas paprastai apima kelias tipines formas, tokias kaip drėkinimo siurblinės, drenažo siurblinės ir drenažo bei drėkinimo kombinuotos stotys.
Vandens vartai yra žemo slėgio hidraulinė konstrukcija, naudojanti vartus vandeniui sulaikyti ir išleidimui kontroliuoti. Jie dažnai statomi upių, kanalų, rezervuarų ir ežerų pakrantėse.
1. Dažniausiai naudojamų vandens vartų klasifikacija
Klasifikacija pagal vandens vartų atliekamas užduotis
1. Kontroliniai vartai: statomi upėje ar vagoje, siekiant užblokuoti potvynius, reguliuoti vandens lygį arba kontroliuoti nuotėkio srautą. Upės vagoje esantys kontrolės vartai dar vadinami upės blokavimo vartais.
2. Įleidimo vartai: pastatyti upės, rezervuaro ar ežero krante vandens srautui reguliuoti. Įleidimo vartai dar žinomi kaip įleidimo vartai arba kanalo ištakų vartai.
3. Potvynių nukreipimo vartai: dažnai statomi vienoje upės pusėje ir naudojami potvynio vandeniui, viršijančiam saugų žemupio upės išleidimo pajėgumą, išleisti į potvynių nukreipimo zoną (potvynių kaupimo arba sulaikymo zoną) arba slenkstį. Potvynių nukreipimo vartai praeina pro vandenį abiem kryptimis, o po potvynio vanduo yra kaupiamas ir iš čia išleidžiamas į upės vagą.
4. Drenažo vartai: dažnai statomi upių pakrantėse, siekiant pašalinti užmirkusį vandenį, kuris kenkia pasėliams vidaus vietovėse arba žemumose. Drenažo vartai taip pat yra dvikrypčiai. Kai upės vandens lygis yra aukštesnis nei vidinio ežero ar įdubos, drenažo vartai daugiausia blokuoja vandenį, kad upė neužtvindytų dirbamos žemės ar gyvenamųjų pastatų; kai upės vandens lygis yra žemesnis nei vidinio ežero ar įdubos, drenažo vartai daugiausia naudojami užmirkimui ir drenažui.
5. Potvynių ir atoslūgių vartai: pastatyti netoli jūros žiočių, uždaromi per potvynį, kad jūros vanduo netekėtų atgal; Atidarius vartus vandeniui išleisti atoslūgio metu, vanduo blokuojamas abiem kryptimis. Potvynių ir atoslūgių vartai yra panašūs į drenažo vartus, tačiau jie atidaromi dažniau. Kai potvynis išorinėje jūroje yra didesnis nei vidinėje upėje, vartai uždaromi, kad jūros vanduo netekėtų atgal į vidinę upę; kai potvynis atviroje jūroje yra mažesnis nei upės vandens lygis vidinėje jūroje, vartai atidaromi, kad vanduo būtų išleistas.
6. Smėlio praplovimo vartai (smėlio išleidimo vartai): pastatyti ant dumblėtos upės srovės, jie naudojami nuosėdoms, nusėdusioms prieš įleidimo vartus, valdymo vartus arba kanalų sistemą, išleisti.
7. Be to, yra įrengti ledo išleidimo vartai ir nuotekų vartai, skirti pašalinti ledo luitus, plūduriuojančius objektus ir kt.
Pagal vartų kameros konstrukcinę formą ją galima suskirstyti į atviro tipo, krūtinės sienelės tipo ir pralaidos tipo ir kt.
1. Atviras tipas: vandens srauto paviršius per vartus nėra užblokuotas, o išleidimo našumas yra didelis.
2. Krūtinės sienelės tipas: virš vartų yra krūtinės sienelė, kuri gali sumažinti vartams tenkančią jėgą vandens blokavimo metu ir padidinti vandens blokavimo amplitudę.
3. Pralaidos tipas: priešais vartus yra slėginis arba neslėginis tunelio korpusas, o tunelio viršus užpilamas gruntu. Dažniausiai naudojamas mažiems vandens vartams.
Pagal vartų srauto dydį jį galima suskirstyti į tris formas: didelį, vidutinį ir mažą.
Dideli vandens vartai, kurių srautas viršija 1000 m3/s;
Vidutinio dydžio vandens vartai, kurių našumas 100–1000 m3/s;
Maži šliuzai, kurių našumas mažesnis nei 100 m3/s.
2. Vandens vartų sudėtis
Vandens vartai daugiausia susideda iš trijų dalių: priešsrovio jungties sekcijos, vartų kameros ir pasrovio jungties sekcijos,
Priešsrovio jungties sekcija: Priešsrovio jungties sekcija naudojama vandens srautui sklandžiai nukreipti į vartų kamerą, apsaugoti abu krantus ir upės vagą nuo erozijos ir kartu su kamera suformuoti apsaugos nuo susiliejimo požeminį kontūrą, užtikrinantį abiejų krantų ir vartų pamato stabilumą esant susiliejimui. Paprastai ją sudaro priešsrovio sparnų sienelės, paklotas, priešsrovio apsaugos nuo erozijos grioveliai ir šlaito apsauga iš abiejų pusių.
Vartų kamera: tai pagrindinė vandens vartų dalis, kurios funkcija yra kontroliuoti vandens lygį ir srautą, taip pat užkirsti kelią prasisunkimui ir erozijai.
Vartų kameros sekcijos konstrukciją sudaro: vartai, vartų atrama, šoninė atrama (kranto siena), dugno plokštė, krūtinės siena, darbinis tiltas, eismo tiltas, keltuvas ir kt.
Vartai naudojami srautui per vartus valdyti; vartai dedami ant apatinės vartų plokštės, kerta angą ir yra paremti vartų atrama. Vartai skirstomi į aptarnavimo vartus ir aptarnavimo vartus.
Darbiniai vartai naudojami vandeniui blokuoti įprasto veikimo metu ir išleidimo srautui valdyti;
Techninės priežiūros vartai naudojami laikinam vandens sulaikymui techninės priežiūros metu.
Vartų stulpas naudojamas įlankos anga atskirti ir vartams, krūtinės sienelei, darbiniam tiltui ir eismo tiltui paremti.
Vartų atrama perduoda vartų, krūtinės sienelės ir paties vartų atramos vandens sulaikymo pajėgumo naštą į apatinę plokštę;
Krūtinės sienelė įrengiama virš darbinių vartų, kad padėtų išlaikyti vandenį ir gerokai sumažintų vartų dydį.
Krūtinės sienelė taip pat gali būti kilnojamojo tipo, o susidūrus su katastrofiškais potvyniais, krūtinės sienelė gali būti atidaryta, kad padidėtų išleidimo srautas.
Apatinė plokštė yra kameros pagrindas, naudojamas viršutinės kameros konstrukcijos svoriui ir apkrovai perduoti į pagrindą. Ant minkšto pagrindo pastatytą kamerą daugiausia stabilizuoja apatinės plokštės ir pagrindo trintis, o apatinė plokštė taip pat atlieka apsaugos nuo prasisunkimo ir trinties funkcijas.
Darbiniai tiltai ir eismo tiltai naudojami kėlimo įrangai montuoti, vartams valdyti ir sąsiaurio eismui sujungti.
Pasrovio jungties sekcija: naudojama pašalinti likusią vandens srauto, praeinančio pro vartus, energiją, nukreipti tolygų vandens srauto išsklaidymą iš vartų, reguliuoti srauto greičio pasiskirstymą ir sulėtinti srauto greitį bei užkirsti kelią pasroviui po vandens tekėjimo iš vartų.
Paprastai jį sudaro rampos baseinas, frontonas, frontonas, pasroviui skirtas apsaugos nuo išplautų kanalas, pasroviui skirtos sparnų sienos ir šlaito apsauga iš abiejų pusių.
Įrašo laikas: 2023 m. lapkričio 21 d.
