1. Lay-out van waterkrachtcentrales
De typische opbouwvormen van waterkrachtcentrales zijn hoofdzakelijk waterkrachtcentrales van het type dam, waterkrachtcentrales van het type rivierbedding en waterkrachtcentrales van het type omleiding.
Waterkrachtcentrale van het type dam: Gebruikmakend van een stuwdam om het waterpeil in de rivier te verhogen en zo de waterstand te concentreren. Deze centrale wordt vaak gebouwd in bergkloven in de midden- en bovenloop van rivieren en is over het algemeen een waterkrachtcentrale met een gemiddelde tot hoge waterstand. De meest gebruikelijke manier om een waterkrachtcentrale te bouwen is stroomafwaarts van de stuwdam, vlakbij de damlocatie, die zich achter de dam bevindt.
Waterkrachtcentrale van het type rivierbedding: Een waterkrachtcentrale waarbij de energiecentrale, de waterkering en de dam in een rij op de rivierbedding zijn geplaatst om gezamenlijk water vast te houden. Deze centrale wordt vaak gebouwd in de midden- en benedenloop van rivieren en is over het algemeen een waterkrachtcentrale met een lage opvoerhoogte en een hoge doorstroming.
Waterkrachtcentrale van het type Diversion: Een waterkrachtcentrale die een omleidingskanaal gebruikt om het waterverlies van een rivierdeel te concentreren en zo een opwekkingsbron te vormen. Deze centrale wordt vaak gebouwd in de midden- en bovenloop van rivieren met een lage waterstand en een grote helling in de lengterichting.
2. Samenstelling van de gebouwen van de waterkrachtcentrale
De belangrijkste gebouwen van het waterkrachtcentrale-hubproject zijn onder meer: waterkerende constructies, afvoerconstructies, inlaatconstructies, omleidings- en afvoerconstructies, waterkeringconstructies, gebouwen voor energieopwekking, -transformatie en -distributie, etc.
1. Waterkerende constructies: Waterkerende constructies worden gebruikt om rivieren tegen te houden, waterdalingen te concentreren en reservoirs te vormen, zoals dammen, sluizen, enz.
2. Waterafvoerconstructies: Waterafvoerconstructies worden gebruikt om overstromingen op te vangen, of om water af te voeren voor gebruik stroomafwaarts, of om water af te voeren om het waterpeil van reservoirs te verlagen, zoals overlaten, overlaattunnels, onderste uitlaten, etc.
3. Waterinlaatstructuur van een waterkrachtcentrale: De waterinlaatstructuur van een waterkrachtcentrale wordt gebruikt om water in het omleidingskanaal te brengen, zoals een diepe en ondiepe inlaat met druk of een open inlaat zonder druk.
4. Waterafleidings- en afvoersystemen van waterkrachtcentrales: De waterafleidingssystemen van waterkrachtcentrales worden gebruikt om water voor de energieopwekking van het reservoir naar de turbinegenerator te transporteren; de afvoersystemen worden gebruikt om het water dat voor de energieopwekking wordt gebruikt, af te voeren naar de stroomafwaarts gelegen rivierbedding. Veelvoorkomende gebouwen zijn onder andere kanalen, tunnels, drukleidingen, enz., evenals dwarsconstructies zoals aquaducten, duikers, omgekeerde sifons, enz.
5. Hydro-elektrische vlakwaterconstructies: Hydro-elektrische vlakwaterconstructies worden gebruikt om veranderingen in stroming en druk (waterdiepte) te stabiliseren die worden veroorzaakt door veranderingen in de belasting van de waterkrachtcentrale in de omleidings- of staartwaterconstructies, zoals de bufferkamer in het onder druk staande omleidingskanaal en het drukvoorwater aan het einde van het niet-onder druk staande omleidingskanaal.
6. Gebouwen voor energieopwekking, -transformatie en -distributie: met inbegrip van het hoofdgebouw van de elektriciteitscentrale (inclusief de installatielocatie) voor de installatie van hydraulische turbinegeneratoren en de besturing ervan, het hulpgebouw van de hulpapparatuur, het transformatorstation voor de installatie van transformatoren en hoogspanningsschakelapparatuur voor de installatie van hoogspanningsverdeelinrichtingen.
7. Andere gebouwen: zoals schepen, bomen, vissen, zandblokkeringen, zandspoelingen, etc.
Algemene classificatie van dammen
Een dam verwijst naar een dam die rivieren onderschept en water blokkeert, evenals een dam die water in reservoirs, rivieren, enz. blokkeert. Afhankelijk van verschillende classificatiecriteria kunnen er verschillende classificatiemethoden zijn. Techniek wordt hoofdzakelijk onderverdeeld in de volgende categorieën:
1. Zwaartekrachtdam
Een zwaartekrachtdam is een dam die gebouwd is met materialen als beton of steen, en die vooral afhankelijk is van het eigen gewicht van het damlichaam om de stabiliteit te behouden.
Het werkingsprincipe van zwaartekrachtdammen
Onder invloed van waterdruk en andere belastingen vertrouwen zwaartekrachtdammen voornamelijk op de antislipkracht die wordt gegenereerd door het eigen gewicht van de dam om te voldoen aan de stabiliteitseisen. Tegelijkertijd wordt de drukspanning die wordt gegenereerd door het eigen gewicht van het damlichaam gebruikt om de trekspanning veroorzaakt door waterdruk te compenseren en zo te voldoen aan de sterkte-eisen. Het basisprofiel van de zwaartekrachtdam is driehoekig. In het vlak is de as van de dam meestal recht. Om zich aan te passen aan het terrein, de geologische omstandigheden of om te voldoen aan de eisen van de naafconfiguratie, kan deze soms ook worden gerangschikt als een gebroken lijn of boog met een lichte kromming stroomopwaarts.
Voordelen van zwaartekrachtdammen
(1) De structurele functie is duidelijk, de ontwerpmethode is eenvoudig en veilig en betrouwbaar. Volgens statistieken is het faalpercentage van zwaartekrachtdammen relatief laag onder verschillende soorten dammen.
(2) Sterk aanpassingsvermogen aan terrein- en geologische omstandigheden. Zwaartekrachtdammen kunnen in elke vorm van rivierdalen worden gebouwd.
(3) Het probleem van de afvoer van overstromingen bij de naaf is eenvoudig op te lossen. Zwaartekrachtdammen kunnen worden omgebouwd tot overstortconstructies, of er kunnen drainagegaten op verschillende hoogtes in het damlichaam worden aangebracht. Over het algemeen is het niet nodig om een extra overloop of drainagetunnel aan te leggen en is de naaf compact.
(4) Geschikt voor omleiding tijdens de bouw. Tijdens de bouwperiode kan het damlichaam worden gebruikt voor omleiding, en is er doorgaans geen extra omleidingstunnel nodig.
(5) Handige constructie.
Nadelen van zwaartekrachtdammen
(1) De dwarsdoorsnede van het damlichaam is groot en er wordt veel materiaal gebruikt.
(2) De spanning van het damlichaam is laag en de materiaalsterkte kan niet volledig worden benut.
(3) Het grote contactoppervlak tussen het damlichaam en de fundering resulteert in een hoge opwaartse druk op de bodem van de dam, wat ongunstig is voor de stabiliteit.
(4) Het volume van de damwand is groot en door de hydratatiewarmte en de krimp van het beton tijdens de bouwperiode ontstaan er ongunstige temperatuur- en krimpspanningen. Daarom zijn strikte temperatuurbeheersingsmaatregelen vereist bij het storten van beton.
2. Boogdam
Een boogdam is een ruimtelijke schelpstructuur die vastzit aan het gesteente en een convexe boogvorm heeft op het vlak stroomopwaarts. Het boogkroonprofiel vertoont een verticale of convexe kromming richting stroomopwaarts.
Werkingsprincipe van boogdammen
De constructie van een boogdam kent zowel boog- als balkeffecten. De last die de dam draagt, wordt gedeeltelijk naar beide oevers toe samengedrukt door de werking van de boog, terwijl het andere deel door de werking van verticale balken wordt overgebracht op het gesteente aan de onderkant van de dam.
Kenmerken van boogdammen
(1) Stabiele eigenschappen. De stabiliteit van boogdammen berust voornamelijk op de reactiekracht aan de uiteinden van de boog aan beide zijden, in tegenstelling tot zwaartekrachtdammen die afhankelijk zijn van het eigen gewicht om de stabiliteit te behouden. Boogdammen stellen daarom hoge eisen aan de terrein- en geologische omstandigheden van de damlocatie, evenals aan de funderingsbehandeling.
(2) Structurele kenmerken. Boogdammen behoren tot statisch onbepaalde constructies van hoge orde, met een sterke overbelastingscapaciteit en een hoge veiligheid. Wanneer de externe belasting toeneemt of een deel van de dam lokaal scheurt, zullen de boog- en balkacties van het damlichaam zich aanpassen, waardoor er een herverdeling van de spanning in het damlichaam ontstaat. De boogdam is een ruimtelijke constructie met een lichtgewicht en veerkrachtig lichaam. Uit de ingenieurspraktijk is gebleken dat de seismische weerstand ervan ook sterk is. Omdat een boog bovendien een drukconstructie is die voornamelijk axiale druk draagt, is het buigmoment in de boog relatief klein en is de spanningsverdeling relatief gelijkmatig, wat bevorderlijk is voor de sterkte van het materiaal. Vanuit economisch oogpunt zijn boogdammen een zeer superieur type dam.
(3) Belastingkarakteristieken. Het boogdamlichaam heeft geen permanente dilatatievoegen, en temperatuurveranderingen en vervorming van het gesteente hebben een aanzienlijke invloed op de spanning in het damlichaam. Bij het ontwerp is het noodzakelijk om rekening te houden met vervorming van het gesteente en temperatuur als hoofdbelasting op te nemen.
Door het dunne profiel en de complexe geometrische vorm van de boogdam zijn de eisen aan de constructiekwaliteit, de sterkte van het dammateriaal en het voorkomen van doorsijpeling strenger dan bij zwaartekrachtdammen.
3. Aarde-rotsdam
Aarden-rotsdammen zijn dammen gemaakt van lokale materialen zoals aarde en steen, en zijn het oudste type dam in de geschiedenis. Aarden-rotsdammen zijn de meest gebruikte en snelst ontwikkelende vorm van damconstructie ter wereld.
De redenen voor de wijdverbreide toepassing en ontwikkeling van aarden dammen
(1) Het is mogelijk om materialen lokaal en in de buurt te verkrijgen, waardoor een grote hoeveelheid cement, hout en staal wordt bespaard en het externe transportvolume op de bouwplaats wordt verminderd. Vrijwel alle soorten aarde en steen kunnen worden gebruikt voor de bouw van dammen.
(2) Zich kunnen aanpassen aan verschillende terrein-, geologische en klimatologische omstandigheden. Vooral in barre klimaten, complexe technische geologische omstandigheden en gebieden met zware aardbevingen zijn aarden-rotsdammen feitelijk het enige haalbare type dam.
(3) De ontwikkeling van bouwmachines met een grote capaciteit, multifunctionele eigenschappen en een hoge efficiëntie heeft de verdichtingsdichtheid van aarden-rotsdammen vergroot, de doorsnede van aarden-rotsdammen verkleind, de voortgang van de bouw versneld, de kosten verlaagd en de ontwikkeling van de bouw van hoge aarden-rotsdammen bevorderd.
(4) Dankzij de ontwikkeling van de theorie van de geotechnische mechanica, experimentele methoden en computertechnieken is het niveau van analyse en berekening verbeterd, is de ontwerpvoortgang versneld en zijn de veiligheid en betrouwbaarheid van het damontwerp verder gegarandeerd.
(5) De uitgebreide ontwikkeling van ontwerp- en bouwtechnologie ter ondersteuning van technische projecten zoals hoge hellingen, ondergrondse technische constructies en de energieafgifte bij hogesnelheidswaterstroming en erosiepreventie van aarden rotsdammen heeft ook een belangrijke stimulerende rol gespeeld bij het versnellen van de bouw en promotie van aarden rotsdammen.
4. Rotsdam
Met een stortdam wordt in het algemeen een type dam bedoeld dat is gebouwd met behulp van methoden zoals het storten, vullen en rollen van steen. Omdat de stortdam doorlatend is, is het noodzakelijk om materialen zoals aarde, beton of asfaltbeton als ondoorlatende materialen te gebruiken.
Kenmerken van steenstortdammen
(1) Structurele kenmerken. De dichtheid van de verdichte rotsvulling is hoog, de schuifsterkte is hoog en de helling van de dam kan relatief steil worden gemaakt. Dit bespaart niet alleen de hoeveelheid water in de dam, maar verkleint ook de breedte van de dambodem. De lengte van de watertransport- en afvoerconstructies kan dienovereenkomstig worden verkort en de lay-out van de naaf is compact, wat de technische kosten verder vermindert.
(2) Constructiekenmerken. Afhankelijk van de spanningssituatie van elk onderdeel van het damlichaam kan het stortsteenlichaam in verschillende zones worden verdeeld, en kan aan verschillende eisen voor de steensoorten en de compactheid van elke zone worden voldaan. De uitgegraven steensoorten tijdens de aanleg van drainageconstructies in de kern kunnen volledig en redelijk worden toegepast, wat de kosten verlaagt. De aanleg van stortsteendammen met een betonnen bekleding wordt minder beïnvloed door klimatologische omstandigheden zoals het regenseizoen en strenge kou, en kan op een relatief evenwichtige en normale manier worden uitgevoerd.
(3) Bedrijfs- en onderhoudskarakteristieken. De verzakkingsvervorming van de verdichte rotsvulling is zeer gering.
pompstation
1. Basiscomponenten van de pompstationtechniek
Het pompstationproject bestaat voornamelijk uit pompkamers, pijpleidingen, waterinlaat- en -uitlaatgebouwen en onderstations, zoals weergegeven in de afbeelding. In de pompkamer is een unit geïnstalleerd bestaande uit een waterpomp, transmissie-inrichting en aandrijfeenheid, evenals hulpapparatuur en elektrische apparatuur. De belangrijkste waterinlaat- en -uitlaatstructuren omvatten waterinlaat- en -omleidingsfaciliteiten, evenals inlaat- en uitlaatbassins (of watertorens).
De leidingen van het pompstation omvatten in- en uitlaatleidingen. De inlaatleiding verbindt de waterbron met de inlaat van de waterpomp, terwijl de uitlaatleiding de uitlaat van de waterpomp met de uitlaatrand verbindt.
Nadat het pompstation in werking is gesteld, kan de waterstroom via het inlaatgebouw en de inlaatleiding de waterpomp binnenkomen. Nadat het water door de waterpomp op druk is gebracht, wordt het naar het uitlaatbassin (of de watertoren) of het leidingnetwerk gestuurd, waardoor het water wordt opgepompt of getransporteerd.
2. Indeling van het pompstationcentrum
De centrale indeling van pompstationtechniek omvat het integraal overwegen van verschillende omstandigheden en vereisten, het bepalen van de soorten gebouwen, het redelijkerwijs ordenen van hun relatieve posities en het beheren van hun onderlinge relaties. De centrale indeling wordt voornamelijk bepaald op basis van de taken die het pompstation uitvoert. Verschillende pompstations moeten verschillende indelingen hebben voor hun belangrijkste functies, zoals pompkamers, in- en uitlaatleidingen en in- en uitlaatgebouwen.
Bijbehorende hulpgebouwen zoals duikers en sluisdeuren dienen compatibel te zijn met het hoofdproject. Daarnaast dient, rekening houdend met de eisen voor integrale benutting, indien er eisen zijn aan wegen, scheepvaart en vispassages binnen het stationsgebied, de relatie tussen de inrichting van verkeersbruggen, sluizen, vispaden, enz. en het hoofdproject te worden overwogen.
Afhankelijk van de verschillende taken die door pompstations worden uitgevoerd, omvat de indeling van pompstationknooppunten doorgaans verschillende typische vormen, zoals irrigatiepompstations, drainagepompstations en drainage-irrigatiecombinatiestations.
Een watersluis is een waterbouwkundige constructie met een lage opvoerhoogte die gebruikmaakt van sluisdeuren om water vast te houden en de afvoer te regelen. Ze worden vaak gebouwd aan de oevers van rivieren, kanalen, reservoirs en meren.
1. Classificatie van veelgebruikte waterpoorten
Classificatie op basis van de taken die door waterpoorten worden uitgevoerd
1. Regelpoort: gebouwd in een rivier of kanaal om overstromingen te blokkeren, de waterstand te reguleren of de afvoer te regelen. De regelpoort in de rivierbedding wordt ook wel een rivierblokkeringspoort genoemd.
2. Inlaatklep: Gebouwd aan de oever van een rivier, reservoir of meer om de waterstroom te regelen. De inlaatklep wordt ook wel inlaatklep of kanaalhoofdklep genoemd.
3. Overstromingsafleidingssluis: Deze sluis wordt vaak aan één kant van een rivier gebouwd en gebruikt om overstroming die de veilige afvoercapaciteit van de stroomafwaarts gelegen rivier overschrijdt, af te voeren naar het overstromingsafleidingsgebied (overstromingsopslag- of opvanggebied) of de overloop. De overstromingsafleidingssluis doorkruist het water in beide richtingen en na de overstroming wordt het water opgeslagen en van daaruit in de rivierbedding geloosd.
4. Afwateringssluis: vaak gebouwd langs de oevers van rivieren om wateroverlast te voorkomen die schadelijk is voor gewassen in het binnenland of laaggelegen gebieden. De afwateringssluis is ook bidirectioneel. Wanneer het waterpeil van de rivier hoger is dan dat van het binnenmeer of de depressie, blokkeert de afwateringssluis voornamelijk het water om te voorkomen dat de rivier landbouwgrond of woongebouwen overstroomt. Wanneer het waterpeil van de rivier lager is dan dat van het binnenmeer of de depressie, wordt de afwateringssluis voornamelijk gebruikt voor wateroverlast en drainage.
5. Getijdensluis: gebouwd nabij de monding van de zee, gesloten tijdens vloed om te voorkomen dat zeewater terugstroomt. Het openen van de sluis om water bij eb af te voeren, heeft de eigenschap van bidirectionele waterblokkering. Getijdensluis is vergelijkbaar met drainagesluis, maar wordt vaker bediend. Wanneer het tij in de buitenzee hoger is dan in de binnenrivier, wordt de sluis gesloten om te voorkomen dat zeewater terugstroomt naar de binnenrivier. Wanneer het tij op open zee lager is dan het rivierwater in de binnenzee, wordt de sluis geopend om water af te voeren.
6. Zandafvoersluis (zandspoelsluis): Deze sluis is gebouwd op een modderige rivierstroming en wordt gebruikt om sediment af te voeren dat is afgezet voor de inlaatsluis, regelsluis of het kanaalsysteem.
7. Daarnaast zijn er ijsafvoerpoorten en rioolpoorten geplaatst om ijsblokken, drijvende voorwerpen en dergelijke te verwijderen.
Afhankelijk van de structurele vorm van de sluisdeur kan deze worden onderverdeeld in het open type, het borstwandtype en het duikertype, enz.
1. Open type: Het oppervlak van de waterstroom door de poort wordt niet belemmerd en de afvoercapaciteit is groot.
2. Type borstwand: Boven de poort bevindt zich een borstwand, die de kracht op de poort tijdens het blokkeren van water kan verminderen en de amplitude van de blokkering van water kan vergroten.
3. Duikertype: Vóór de sluisdeur bevindt zich een tunnellichaam met of zonder druk, en de bovenkant van de tunnel is bedekt met vulgrond. Wordt voornamelijk gebruikt voor kleine watersluisdeuren.
Afhankelijk van de grootte van de schuifstroom kan deze worden onderverdeeld in drie vormen: groot, middelgroot en klein.
Grote waterpoorten met een stroomsnelheid van meer dan 1000m3/s;
Een middelgrote watersluis met een capaciteit van 100-1000m3/s;
Kleine sluizen met een capaciteit van minder dan 100m3/s.
2. Samenstelling van waterpoorten
De waterpoort bestaat hoofdzakelijk uit drie delen: het bovenstroomse verbindingsgedeelte, de poortkamer en het benedenstroomse verbindingsgedeelte.
Stroomopwaartse verbindingssectie: De stroomopwaartse verbindingssectie wordt gebruikt om de waterstroom soepel naar de sluisdeurkamer te leiden, zowel de oevers als de rivierbedding tegen erosie te beschermen en samen met de kamer een ondergrondse anti-sijpelcontour te vormen om de stabiliteit van zowel de oevers als de sluisdeurfundering bij infiltratie te waarborgen. Over het algemeen omvat de sectie stroomopwaartse vleugelwanden, bedding, stroomopwaartse anti-erosiegroeven en taludbescherming aan beide zijden.
Schuifsluis: Dit is het belangrijkste onderdeel van de watersluis. De functie ervan is om het waterpeil en de waterstroom te regelen en om doorsijpeling en erosie te voorkomen.
De constructie van het sluisdeurcompartiment omvat: sluisdeur, sluisdeurpijler, zijpijler (oevermuur), bodemplaat, borstwering, werkbrug, verkeersbrug, hijsinrichting, enz.
De schuif wordt gebruikt om de stroming door de schuif te regelen. De schuif is op de bodemplaat van de schuif geplaatst, overspant de opening en wordt ondersteund door de schuifpijler. De schuif is onderverdeeld in een onderhouds- en een serviceschuif.
De werksluis wordt gebruikt om water tijdens de normale werking tegen te houden en de afvoerstroom te regelen;
De onderhoudspoort wordt gebruikt voor tijdelijke waterretentie tijdens onderhoudswerkzaamheden.
De sluisdeurpijler wordt gebruikt om het gat in de baai af te scheiden en de sluisdeur, de borstwering, de werkbrug en de verkeersbrug te ondersteunen.
De sluisdeurpijler brengt de waterdruk die door de sluisdeur, de borstwering en het waterkerend vermogen van de sluisdeurpijler zelf wordt uitgeoefend, over op de bodemplaat;
De borstwering wordt boven de werkdeur geplaatst om water vast te houden en de afmetingen van de deur aanzienlijk te verkleinen.
De borstwering kan ook beweegbaar worden gemaakt. Bij ernstige overstromingen kan de borstwering worden geopend om de afvoer te vergroten.
De bodemplaat vormt de basis van de put en wordt gebruikt om het gewicht en de belasting van de bovenbouw van de put over te brengen op de fundering. Een put die op een zachte fundering is gebouwd, wordt voornamelijk gestabiliseerd door de wrijving tussen de bodemplaat en de fundering. De bodemplaat heeft tevens een anti-doorsijpelende en anti-erosiefunctie.
Werk- en verkeersbruggen worden gebruikt voor het plaatsen van hefwerktuigen, het bedienen van sluizen en het verbinden van het verkeer over de Straat van Taiwan.
Aansluitgedeelte stroomafwaarts: wordt gebruikt om de resterende energie van de waterstroom die door de poort stroomt te elimineren, de uniforme verspreiding van de waterstroom uit de poort te begeleiden, de stroomsnelheidsverdeling aan te passen en de stroomsnelheid te vertragen en erosie stroomafwaarts te voorkomen nadat het water uit de poort is gestroomd.
Meestal omvat het een stilstaand bassin, een voordek, een voordek, een stroomafwaarts gelegen anti-erosiekanaal, stroomafwaarts gelegen vleugelwanden en aan beide zijden een hellingbescherming.
Plaatsingstijd: 21-11-2023
