1. Indeling van waterkrachtcentrales
De meest voorkomende bouwvormen van waterkrachtcentrales zijn damcentrales, rivierbedcentrales en omleidingscentrales.
Dam-type waterkrachtcentrale: Hierbij wordt een stuwdam gebruikt om het waterpeil in de rivier te verhogen en zo de waterdruk te concentreren. Deze centrales worden vaak gebouwd in hoge bergkloven in de midden- en bovenloop van rivieren en hebben over het algemeen een gemiddelde tot hoge valhoogte. De meest voorkomende configuratie is een waterkrachtcentrale stroomafwaarts van de stuwdam, vlakbij de damlocatie, of een waterkrachtcentrale achter de dam.
Rivierbedwaterkrachtcentrale: Een waterkrachtcentrale waarbij de energiecentrale, de waterkering en de dam in een rij op de rivierbodem zijn geplaatst om gezamenlijk water vast te houden. Deze centrales worden vaak gebouwd in de midden- en benedenloop van rivieren en zijn over het algemeen waterkrachtcentrales met een lage valhoogte en een hoge waterafvoer.
Omleidingswaterkrachtcentrale: Een waterkrachtcentrale die gebruikmaakt van een omleidingskanaal om het hoogteverschil van een riviergedeelte te concentreren en zo een hoogwaterval te creëren. Deze centrales worden 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 het waterkrachtcentralecomplex
De belangrijkste gebouwen van het waterkrachtcentralecomplex omvatten: waterkerende constructies, afvoerconstructies, inlaatconstructies, omleidings- en afvoerkanalen, nivelleringsconstructies, gebouwen voor energieopwekking, -transformatie en -distributie, enzovoort.
1. Waterkerende constructies: Waterkerende constructies worden gebruikt om rivieren op te vangen, waterdruppels te concentreren en reservoirs te vormen, zoals dammen, sluizen, enz.
2. Waterafvoerconstructies: Waterafvoerconstructies worden gebruikt om overstromingen af te voeren, water af te voeren voor gebruik stroomafwaarts, of water af te voeren om het waterpeil in reservoirs te verlagen, zoals overlaatconstructies, overlaattunnels, bodemuitlaten, enz.
3. Waterinlaatstructuur van een waterkrachtcentrale: De waterinlaatstructuur van een waterkrachtcentrale wordt gebruikt om water in het afvoerkanaal te brengen, zoals een diepe of ondiepe inlaat met druk of een open inlaat zonder druk.
4. Wateromleidings- en afvoerconstructies van waterkrachtcentrales: De wateromleidingsconstructies van waterkrachtcentrales worden gebruikt om het voor de energieopwekking gebruikte water van het reservoir naar de turbinegenerator te transporteren; de afvoerconstructie wordt gebruikt om het voor de energieopwekking gebruikte water in de stroomafwaartse rivierbedding te lozen. Veelvoorkomende constructies 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 debiet en druk (waterdiepte) te stabiliseren die worden veroorzaakt door veranderingen in de belasting van de waterkrachtcentrale in de afvoer- of benedenstroomse constructies, zoals de overspanningskamer in het onder druk staande afvoerkanaal en het drukbekken aan het einde van het niet-onder druk staande afvoerkanaal.
6. Gebouwen voor energieopwekking, -transformatie en -distributie: waaronder het hoofdkrachtcentralegebouw (inclusief installatielocatie) voor de installatie van hydraulische turbinegeneratoreenheden en de bijbehorende besturing, het hulpkrachtcentralegebouw, het transformatorstation voor de installatie van transformatoren en het hoogspanningsschakelstation voor de installatie van hoogspanningsdistributieapparatuur.
7. Andere bouwwerken: zoals schepen, bomen, vissen, zandafzettingen, zanddoorspoeling, enz.
Gangbare classificatie van dammen
Een dam verwijst naar een constructie die rivieren afdamt en de waterstroom blokkeert, maar ook naar een dam die water tegenhoudt in reservoirs, rivieren, enzovoort. Afhankelijk van de verschillende classificatiecriteria kunnen er verschillende classificatiemethoden bestaan. De techniek wordt hoofdzakelijk onderverdeeld in de volgende typen:
1. Zwaartekrachtdam
Een zwaartekrachtdam is een dam die is opgebouwd uit materialen zoals beton of steen, en die voornamelijk op zijn eigen gewicht steunt om in stabiliteit te blijven.
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 aan de stabiliteitseisen te voldoen. Tegelijkertijd wordt de drukspanning die door het eigen gewicht van de dam ontstaat gebruikt om de trekspanning die door de waterdruk wordt veroorzaakt te compenseren, om zo aan de sterkte-eisen te voldoen. Het basisprofiel van een zwaartekrachtdam is driehoekig. In een vlak is de as van de dam meestal recht, maar soms, om zich aan te passen aan het terrein, de geologische omstandigheden of om te voldoen aan de eisen van de naafindeling, kan deze ook een gebroken lijn of een boog met een kleine kromming naar boven toe hebben.
Voordelen van zwaartekrachtdammen
(1) De structurele functie is duidelijk, de ontwerpwijze is eenvoudig en het is veilig en betrouwbaar. Volgens statistieken is het faalpercentage van zwaartekrachtdammen relatief laag in vergelijking met andere soorten dammen.
(2) Sterk aanpassingsvermogen aan terrein en geologische omstandigheden. Zwaartekrachtdammen kunnen in elke vorm van rivierdal worden gebouwd.
(3) Het probleem van de afvoer van hoogwater bij de naaf is eenvoudig op te lossen. Zwaartekrachtdammen kunnen worden omgebouwd tot overloopconstructies, of er kunnen afvoergaten op verschillende hoogtes in het damlichaam worden aangebracht. Over het algemeen is het niet nodig om een extra overlaat of afvoertunnel te installeren, en de naafindeling is compact.
(4) Handig voor omleidingen tijdens de bouw. Tijdens de bouwperiode kan het damlichaam worden gebruikt voor omleidingen, en is er over het algemeen geen extra omleidingstunnel nodig.
(5) Handige constructie.
Nadelen van zwaartekrachtdammen
(1) De dwarsdoorsnede van het damlichaam is groot en er wordt een grote hoeveelheid materiaal gebruikt.
(2) De spanning in het damlichaam is laag en de materiaalkracht kan niet volledig worden benut.
(3) Het grote contactoppervlak tussen het damlichaam en de fundering resulteert in een hoge opwaartse druk aan de onderkant van de dam, wat ongunstig is voor de stabiliteit.
(4) Het volume van het damlichaam 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 schaalconstructie die aan de rotsbodem is bevestigd en een bolle boogvorm heeft in het stroomopwaartse vlak. Het profiel van de boogkroon vertoont een verticale of bolle curve in de richting van de stroomopwaartse zijde.
Werkingsprincipe van boogdammen
De constructie van een boogdam combineert de effecten van een boog en een ligger. De belasting die de dam draagt, wordt gedeeltelijk naar beide oevers gecomprimeerd door de werking van de boog, terwijl het andere deel via de verticale liggers naar de rotsbodem aan de voet van de dam wordt overgebracht.
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 op hun eigen gewicht vertrouwen voor stabiliteit. Daarom stellen boogdammen hoge eisen aan het terrein en de geologische omstandigheden van de damlocatie, evenals aan de funderingsbehandeling.
(2) Structurele kenmerken. Boogdammen behoren tot de hogere orde statisch onbepaalde constructies, met een sterk overbelastingsvermogen en een hoge veiligheid. Wanneer de externe belastingen toenemen of een deel van de dam plaatselijke scheuren vertoont, passen de boog- en balkwerkingen van het damlichaam zich aan, waardoor de spanningen in het damlichaam worden herverdeeld. De boogdam is een ruimtelijke constructie met een lichtgewicht en veerkrachtig lichaam. De praktijk heeft aangetoond dat de aardbevingsbestendigheid ervan ook sterk is. Bovendien is het buigmoment binnen de boog relatief klein en de spanningsverdeling relatief uniform, omdat de boog een stuwconstructie is die voornamelijk axiale druk draagt. Dit is gunstig voor de benutting van de materiaaleigenschappen. Vanuit economisch oogpunt zijn boogdammen een zeer superieur type dam.
(3) Belastingseigenschappen. Het boogdamlichaam heeft geen permanente uitzettingsvoegen en temperatuurschommelingen en vervorming van de ondergrond hebben een aanzienlijke invloed op de spanning in het damlichaam. Bij het ontwerp moet rekening worden gehouden met de vervorming van de ondergrond en moet temperatuur als een belangrijke belasting worden meegenomen.
Vanwege het slanke profiel en de complexe geometrische vorm van de boogdam zijn de eisen aan de bouwkwaliteit, de sterkte van het dammateriaal en de waterdichtheid strenger dan bij zwaartekrachtdammen.
3. Aard- en rotsdam
Aard- en rotsdammen zijn dammen die gemaakt zijn van lokale materialen zoals aarde en steen, en vormen het oudste type dam in de geschiedenis. Aard- en rotsdammen zijn wereldwijd het meest gebruikte en snelst groeiende type damconstructie.
De redenen voor de wijdverbreide toepassing en ontwikkeling van aarden dammen.
(1) Het is mogelijk om materialen lokaal en in de nabije omgeving te verkrijgen, waardoor een grote hoeveelheid cement, hout en staal wordt bespaard en het volume aan extern transport op de bouwplaats wordt verminderd. Vrijwel elk aard- en steenmateriaal kan worden gebruikt voor de bouw van dammen.
(2) In staat zich aan te passen aan diverse terrein-, geologische en klimatologische omstandigheden. Vooral in barre klimaten, complexe geologische omstandigheden en gebieden met een hoge aardbevingsintensiteit zijn aarden dammen feitelijk het enige haalbare damtype.
(3) De ontwikkeling van grote, multifunctionele en zeer efficiënte bouwmachines heeft de verdichtingsdichtheid van aarden dammen vergroot, de dwarsdoorsnede van aarden dammen verkleind, de bouwvoortgang versneld, de kosten verlaagd en de ontwikkeling van de bouw van hoge aarden dammen bevorderd.
(4) Door de ontwikkeling van de theorie van de geotechnische mechanica, experimentele methoden en rekenkundige technieken is het niveau van analyse en berekening verbeterd, is de ontwerpvoortgang versneld en zijn de veiligheid en betrouwbaarheid van het damontwerp verder gewaarborgd.
(5) De algehele ontwikkeling van ontwerp- en constructietechnologie voor ondersteunende technische projecten zoals steile hellingen, ondergrondse constructies en de afvoer van energie door snelstromend water en de erosiepreventie van aarden dammen heeft ook een belangrijke bevorderende rol gespeeld bij het versnellen van de bouw en de bevordering van aarden dammen.
4. Steenstortdam
Een steenstortdam verwijst over het algemeen naar een type dam dat is geconstrueerd met behulp van methoden zoals het storten, vullen en walsen van steenmateriaal. Omdat steenstortmateriaal doorlaatbaar is, is het noodzakelijk om materialen zoals grond, beton of asfaltbeton te gebruiken als ondoorlaatbare materialen.
Kenmerken van steenstortdammen
(1) Structurele kenmerken. De dichtheid van verdicht steenmateriaal is hoog, de schuifsterkte is hoog en de damhelling kan relatief steil worden gemaakt. Dit bespaart niet alleen op de hoeveelheid vulmateriaal voor de dam, maar vermindert ook de breedte van de dambodem. De lengte van de waterafvoer- en -afvoerconstructies kan dienovereenkomstig worden verkort en de lay-out van de damwand is compact, waardoor de hoeveelheid constructiewerk verder wordt gereduceerd.
(2) Constructiekenmerken. Afhankelijk van de spanningssituatie van elk deel van de dam, kan het steenmateriaal worden verdeeld in verschillende zones, waardoor aan de verschillende eisen voor het steenmateriaal en de verdichting van elke zone kan worden voldaan. Het uitgegraven steenmateriaal tijdens de bouw van de drainageconstructies in de damwand kan volledig en efficiënt worden gebruikt, waardoor de kosten worden verlaagd. De bouw van met beton beklede steendammen 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 onderhoudskenmerken. De zettingsvervorming van de verdichte steenvulling is zeer gering.
pompstation
1. Basiscomponenten van pompinstallatietechniek
Het pompstationproject bestaat hoofdzakelijk uit pompkamers, leidingen, waterinlaat- en -uitlaatgebouwen en onderstations, zoals weergegeven in de afbeelding. In de pompkamer is een unit geïnstalleerd die bestaat uit een waterpomp, een transmissie-inrichting en een aandrijfeenheid, evenals hulpapparatuur en elektrische installaties. De belangrijkste waterinlaat- en -uitlaatconstructies omvatten waterinname- en -afvoerinstallaties, evenals inlaat- en uitlaatbassins (of watertorens).
De leidingen van het pompstation bestaan uit een inlaat- en een uitlaatleiding. De inlaatleiding verbindt de waterbron met de inlaat van de waterpomp, terwijl de uitlaatleiding de uitlaat van de waterpomp verbindt met de uitlaat van het pompstation.
Nadat het pompstation in bedrijf is genomen, kan het water via het inlaatgebouw en de inlaatleiding de waterpomp binnenstromen. Nadat het water door de pomp onder druk is gezet, wordt de waterstroom naar het uitlaatreservoir (of watertoren) of het leidingnetwerk geleid, waarmee het doel van het oppompen of transporteren van water wordt bereikt.
2. Indeling van het pompstationknooppunt
Bij de ontwikkeling van een pompstationcentrum moet rekening worden gehouden met diverse omstandigheden en eisen, de soorten gebouwen worden bepaald, hun onderlinge posities redelijk worden ingedeeld en hun onderlinge relaties worden beheerd. De indeling van het centrum is voornamelijk gebaseerd op de taken die het pompstation uitvoert. Verschillende pompstations vereisen verschillende indelingen voor hun belangrijkste werkzaamheden, zoals pompkamers, inlaat- en uitlaatleidingen en inlaat- en uitlaatgebouwen.
Bijbehorende hulpgebouwen zoals duikers en regelpoorten moeten compatibel zijn met het hoofdproject. Daarnaast moet, met het oog op een integrale benutting, rekening worden gehouden met de relatie tussen de lay-out van wegen, scheepvaart en vispassages binnen het stationsgebied, indien er eisen zijn voor wegen, scheepvaart en vispassages.
Afhankelijk van de verschillende taken die pompstations uitvoeren, omvat de lay-out van pompstationscomplexen over het algemeen verschillende typische vormen, zoals irrigatiepompstations, drainagepompstations en gecombineerde drainage- en irrigatiestations.
Een waterkering is een hydraulische constructie met een lage valhoogte die gebruikmaakt van schuiven 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 tegen te houden, het waterpeil te reguleren of de waterafvoer te beheersen. De regelpoort in de rivierbedding wordt ook wel een rivierafsluiter genoemd.
2. Inlaatpoort: Gebouwd aan de oever van een rivier, reservoir of meer om de waterstroom te regelen. De inlaatpoort wordt ook wel de inlaatpoort of kanaalsluis genoemd.
3. Overstromingssluis: Deze wordt vaak aan één kant van een rivier gebouwd en dient om water dat de veilige afvoercapaciteit van de rivier stroomafwaarts overschrijdt, af te voeren naar een overstromingsgebied (opslag- of retentiegebied) of een overlaat. De overstromingssluis laat water in beide richtingen door en na de overstroming wordt het water hier opgeslagen en van daaruit in de rivierbedding afgevoerd.
4. Afwateringssluis: deze wordt vaak langs rivieroevers gebouwd 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 het afvoeren van water.
5. Getijpoort: gebouwd nabij de monding van de zee, gesloten tijdens hoogtij om te voorkomen dat zeewater terugstroomt; het openen van de poort om water af te voeren bij laagtij heeft als kenmerk dat het water in beide richtingen wordt geblokkeerd. Getijpoorten lijken op afwateringspoorten, maar ze worden vaker bediend. Wanneer het getij in de open zee hoger is dan dat in de binnenrivier, sluit de poort om te voorkomen dat zeewater terugstroomt naar de binnenrivier; wanneer het getij in de open zee lager is dan het rivierwater in de binnenzee, opent de poort om water af te voeren.
6. Zandafvoerpoort (zandafvoerpoort): Deze poort is gebouwd in een modderige rivier en wordt gebruikt om sediment af te voeren dat zich heeft afgezet voor de inlaatpoort, regelpoort of het kanaalsysteem.
7. Daarnaast zijn er ijsafvoersluizen en rioolsluizen geïnstalleerd om ijsblokken, drijvende objecten, enz. te verwijderen.
Afhankelijk van de constructievorm van de sluisdeur kan deze worden onderverdeeld in open types, types met een borstwering en types met een duiker, enzovoort.
1. Open type: Het water kan ongehinderd door de schuif stromen en de afvoercapaciteit is groot.
2. Type borstwand: Er bevindt zich een borstwand boven de poort, die de kracht op de poort tijdens het waterblokkeren kan verminderen en de amplitude van het waterblokkeren kan vergroten.
3. Duikertype: Voor de sluis bevindt zich een tunnelgedeelte, al dan niet onder druk, en de bovenkant van de tunnel is afgedekt met opvulgrond. Voornamelijk gebruikt voor kleine watersluizen.
Afhankelijk van de grootte van de doorstroomopening kan deze worden onderverdeeld in drie categorieën: groot, middelgroot en klein.
Grote waterpoorten met een debiet van meer dan 1000 m³/s;
Een middelgrote waterpoort met een capaciteit van 100-1000 m³/s;
Kleine sluizen met een capaciteit van minder dan 100 m³/s.
2. Samenstelling van waterpoorten
De waterafsluiter bestaat hoofdzakelijk uit drie delen: het stroomopwaartse aansluitgedeelte, de afsluiterkamer en het stroomafwaartse aansluitgedeelte.
Stroomopwaarts verbindingsgedeelte: Het stroomopwaarts verbindingsgedeelte dient om de waterstroom soepel naar de sluis te leiden, zowel de oevers als de rivierbodem te beschermen tegen erosie, en vormt samen met de sluis een ondergrondse, waterkerende contour om de stabiliteit van zowel de oevers als de fundering van de sluis te garanderen bij kwel. Over het algemeen omvat het stroomopwaartse vleugelwanden, bedding, stroomopwaartse erosiebestendige groeven en taludbescherming aan beide zijden.
Schuifkamer: Dit is het belangrijkste onderdeel van de watersluis en heeft als functie het regelen van het waterpeil en de waterstroom, evenals het voorkomen van lekkage en erosie.
De structuur van het sluisgedeelte omvat: sluis, sluispijler, zijpijler (oevermuur), bodemplaat, borstwering, werkbrug, verkeersbrug, hijsinstallatie, enz.
De schuif wordt gebruikt om de doorstroming door de schuif te regelen; de schuif is geplaatst op de bodemplaat van de schuif, overspant de opening en wordt ondersteund door de schuifpijler. De schuif is onderverdeeld in een onderhoudsschuif en een serviceschuif.
De werkklep wordt gebruikt om water tegen te houden tijdens normaal gebruik en om de afvoer te regelen;
De onderhoudssluis wordt gebruikt voor tijdelijke wateropslag tijdens onderhoudswerkzaamheden.
De poortpijler dient om de doorgang van de haven te scheiden en om de sluisdeur, de borstwering, de werkbrug en de verkeersbrug te ondersteunen.
De pijler van de sluisdeur brengt de waterdruk, die wordt veroorzaakt door de sluisdeur, de borstwering en het waterkerende vermogen van de pijler zelf, over op de bodemplaat;
De borstwering wordt boven de werkende sluis geplaatst om water vast te houden en de afmetingen van de sluis aanzienlijk te verkleinen.
De borstwering kan ook beweegbaar zijn, zodat deze bij catastrofale overstromingen geopend kan worden om de waterafvoer te vergroten.
De bodemplaat vormt de fundering van de kamer en draagt het gewicht en de belasting van de bovenbouw over op de fundering. De kamer, gebouwd op een zachte fundering, wordt voornamelijk gestabiliseerd door de wrijving tussen de bodemplaat en de fundering. De bodemplaat heeft tevens een waterdichte en erosiebestendige functie.
Werkbruggen en verkeersbruggen worden gebruikt voor de installatie van hijsinstallaties, het bedienen van sluisdeuren en het verbinden van scheepvaartverkeer over de zeestraat.
Aansluitingsgedeelte stroomafwaarts: dit gedeelte wordt gebruikt om de resterende energie van de waterstroom die door de schuif gaat te elimineren, de gelijkmatige verspreiding van de waterstroom uit de schuif te geleiden, de stroomsnelheidsverdeling aan te passen en de stroomsnelheid te vertragen, en stroomafwaartse erosie na het verlaten van de schuif te voorkomen.
Over het algemeen omvat het een bezinkingsbekken, een schort, een stroomafwaarts gelegen erosiebestendige goot, stroomafwaarts gelegen vleugelwanden en taludbescherming aan beide zijden.
Geplaatst op: 21 november 2023
