1. Oppsettsform for vannkraftverk
De typiske utformingsformene for vannkraftverk inkluderer hovedsakelig demningslignende vannkraftverk, elveleieslignende vannkraftverk og avledningslignende vannkraftverk.
Vannkraftverk av demningstype: Bruker en demning for å heve vannstanden i elven for å konsentrere vannsøylen. Det bygges ofte i høyfjellskløfter i de midtre og øvre delene av elver, og er vanligvis et vannkraftverk med middels til høy vannsøyle. Den vanligste utformingsmetoden er et vannkraftverk som ligger nedstrøms for støttedammen nær demningsstedet, som er et vannkraftverk bak demningen.
Elveleielignende vannkraftverk: Et vannkraftverk der kraftverket, vannholderporten og demningen er anordnet på rad på elveleiet for å holde på vann i fellesskap. Det er ofte bygget i midtre og nedre deler av elver, og er vanligvis et lavfalls- og høyvannskraftverk.
Avledningskraftverk: Et vannkraftverk som bruker en avledningskanal for å konsentrere fallet i en elvestrekning for å danne et kraftproduksjonshode. Det bygges ofte i midtre og øvre deler av elver med lav vannføring og stor langsgående helning.
2. Sammensetning av vannkraftsentralbygninger
Hovedbygningene i vannkraftverksprosjektet inkluderer: vannholderkonstruksjoner, utslippskonstruksjoner, innløpskonstruksjoner, avlednings- og avløpskonstruksjoner, jevnvannskonstruksjoner, kraftproduksjons-, transformasjons- og distribusjonsbygninger, etc.
1. Vannholdende konstruksjoner: Vannholdende konstruksjoner brukes til å fange opp elver, konsentrere dråper og danne reservoarer, som demninger, porter osv.
2. Vannutslippskonstruksjoner: Vannutslippskonstruksjoner brukes til å slippe ut flom, eller slippe ut vann til bruk nedstrøms, eller slippe ut vann for å senke vannstanden i reservoarer, for eksempel overløp, overløpstunneler, bunnutløp osv.
3. Vanninntaksstruktur for et vannkraftverk: Vanninntaksstrukturen til et vannkraftverk brukes til å føre vann inn i avledningskanalen, for eksempel dypt og grunt innløp med trykk eller åpent innløp uten trykk.
4. Vannavlednings- og avløpskonstruksjoner i vannkraftverk: Vannavledningskonstruksjonene i vannkraftverk brukes til å transportere kraftproduksjonsvann fra reservoaret til turbingeneratorenheten. Avløpskonstruksjonen brukes til å lede ut vannet som brukes til kraftproduksjon i den nedstrøms elvekanalen. Vanlige bygninger inkluderer kanaler, tunneler, trykkrørledninger osv., samt tverrbygninger som akvedukter, kulverter, inverterte sifoner osv.
5. Vannkraftverk for flatvann: Vannkraftverk for flatvann brukes til å stabilisere endringer i strømning og trykk (vanndybde) forårsaket av endringer i belastningen på vannkraftverket i avlednings- eller bakvannskonstruksjonene, for eksempel overtrykkskammeret i den trykksatte avledningskanalen og trykkforbukten på enden av den ikke-trykksatte avledningskanalen.
6. Bygninger for kraftproduksjon, transformasjon og distribusjon: inkludert hovedkraftverk (inkludert installasjonssted) for installasjon av hydrauliske turbingeneratorenheter og tilhørende kontroll, hjelpeutstyr, hjelpekraftverk, transformatorgård for installasjon av transformatorer og høyspenningsbryteranlegg for installasjon av høyspenningsdistribusjonsenheter.
7. Andre bygninger: som skip, trær, fisk, sandblokkering, sandspyling osv.
Vanlig klassifisering av demninger
En demning refererer til en demning som avskjærer elver og blokkerer vann, samt en demning som blokkerer vann i reservoarer, elver osv. I henhold til ulike klassifiseringskriterier kan det finnes ulike klassifiseringsmetoder. Ingeniørfag er hovedsakelig delt inn i følgende typer:
1. Gravitasjonsdemningen
En gravitasjonsdam er en demning konstruert med materialer som betong eller stein, som hovedsakelig er avhengig av damkroppens egenvekt for å opprettholde stabilitet.
Prinsippet for arbeid med gravitasjonsdammer
Under påvirkning av vanntrykk og andre belastninger er gravitasjonsdammer hovedsakelig avhengige av sklisikringskraften generert av demningens egenvekt for å oppfylle stabilitetskravene. Samtidig brukes trykkspenningen generert av demningens egenvekt til å utligne strekkspenningen forårsaket av vanntrykk for å oppfylle styrkekravene. Gravitasjonsdammens grunnleggende profil er trekantet. I planet er demningens akse vanligvis rett, og noen ganger, for å tilpasse seg terreng, geologiske forhold eller for å oppfylle kravene til navlayout, kan den også arrangeres som en stiplet linje eller bue med liten krumning mot oppstrøms.
Fordeler med gravitasjonsdammer
(1) Den strukturelle funksjonen er tydelig, designmetoden er enkel, og den er trygg og pålitelig. Ifølge statistikk er sviktraten for gravitasjonsdammer relativt lav blant ulike typer demninger.
(2) Sterk tilpasningsevne til terreng og geologiske forhold. Gravitasjonsdammer kan bygges i alle former for elvedaler.
(3) Problemet med flomutslipp ved knutepunktet er enkelt å løse. Gravitasjonsdammer kan lages til overløpskonstruksjoner, eller dreneringshull kan settes opp i forskjellige høyder av demningskroppen. Vanligvis er det ikke behov for å installere et ekstra overløp eller dreneringstunnel, og knutepunktets layout er kompakt.
(4) Praktisk for omledning under anleggsarbeid. I løpet av byggeperioden kan demningskroppen brukes til omledning, og vanligvis er det ikke nødvendig med noen ekstra omledningstunnel.
(5) Praktisk konstruksjon.
Ulemper med gravitasjonsdammer
(1) Tverrsnittet til demningen er stort, og det er brukt en stor mengde materiale.
(2) Spenningen i demningskroppen er lav, og materialstyrken kan ikke utnyttes fullt ut.
(3) Det store kontaktområdet mellom demningen og fundamentet resulterer i høyt løftetrykk ved demningens bunn, noe som er ugunstig for stabiliteten.
(4) Volumet til demningen er stort, og på grunn av hydratiseringsvarme og herdingssvinn i betongen i byggeperioden vil det oppstå ugunstige temperatur- og krympespenninger. Derfor kreves det strenge temperaturkontrolltiltak ved støping av betong.
2. Buedemningen
En buedemning er en romlig skallstruktur festet til berggrunnen, og danner en konveks bueform på planet mot oppstrøms, og buekroneprofilen har en vertikal eller konveks kurveform mot oppstrøms.
Arbeidsprinsipp for buedemninger
Strukturen til en buedemning har både bue- og bjelkeeffekter, og lasten den bærer komprimeres delvis mot begge bredder gjennom buens virkning, mens den andre delen overføres til berggrunnen i bunnen av demningen gjennom virkningen av vertikale bjelker.
Kjennetegn på buedemninger
(1) Stabile egenskaper. Stabiliteten til buedammer er hovedsakelig avhengig av reaksjonskraften i bueendene på begge sider, i motsetning til gravitasjonsdammer som er avhengige av egenvekt for å opprettholde stabilitet. Derfor har buedammer høye krav til terrenget og de geologiske forholdene på damstedet, samt strenge krav til fundamentbehandling.
(2) Strukturelle egenskaper. Buedammer tilhører statisk ubestemte konstruksjoner av høy orden, med sterk overbelastningskapasitet og høy sikkerhet. Når eksterne belastninger øker eller en del av demningen opplever lokal sprekkdannelse, vil bue- og bjelkevirkningen til demningskroppen justere seg, noe som forårsaker spenningsfordeling i demningskroppen. Buedammen er en overordnet romlig konstruksjon med en lett og elastisk kropp. Ingeniørpraksis har vist at dens seismiske motstand også er sterk. I tillegg, ettersom en bue er en skyvekraftkonstruksjon som hovedsakelig bærer aksialtrykk, er bøyemomentet inne i buen relativt lite, og spenningsfordelingen er relativt jevn, noe som bidrar til å utøve materialets styrke. Fra et økonomisk perspektiv er buedammer en svært overlegen type demning.
(3) Lastegenskaper. Bueformede damkropper har ikke permanente ekspansjonsfuger, og temperaturendringer og deformasjon av berggrunnen har en betydelig innvirkning på spenningen i damkroppen. Ved utforming er det nødvendig å ta hensyn til deformasjon av berggrunnen og inkludere temperatur som en hovedlast.
På grunn av den tynne profilen og den komplekse geometriske formen til buedammen, er kravene til konstruksjonskvalitet, demningsmaterialets styrke og anti-siging strengere enn for gravitasjonsdammer.
3. Jord- og steindemning
Jordfjellsdammer refererer til demninger laget av lokale materialer som jord og stein, og er den eldste typen demning i historien. Jordfjellsdammer er den mest brukte og raskest utviklende typen demningskonstruksjon i verden.
Årsakene til den utbredte bruken og utviklingen av jordfjellsdammer
(1) Det er mulig å skaffe materialer lokalt og i nærheten, noe som sparer store mengder sement, tre og stål, og reduserer det eksterne transportvolumet på byggeplassen. Nesten alle typer jord- og steinmaterialer kan brukes til å bygge demninger.
(2) Evne til å tilpasse seg ulike terreng-, geologiske og klimatiske forhold. Spesielt i tøffe klimaer, komplekse ingeniørgeologiske forhold og områder med høy intensitet av jordskjelv, er jordfjelldammer faktisk den eneste gjennomførbare demningstypen.
(3) Utviklingen av storkapasitets, multifunksjonelle og høyeffektive anleggsmaskiner har økt komprimeringstettheten til jordfjellsdammer, redusert tverrsnittet av jordfjellsdammer, akselerert byggeprosessen, redusert kostnader og fremmet utviklingen av bygging av høyfjellsdammer.
(4) På grunn av utviklingen av geoteknisk mekanikkteori, eksperimentelle metoder og beregningsteknikker, har analyse- og beregningsnivået blitt forbedret, designfremdriften har blitt akselerert, og sikkerheten og påliteligheten til demningsdesign har blitt ytterligere garantert.
(5) Den omfattende utviklingen av design- og konstruksjonsteknologi for å støtte ingeniørprosjekter som høye skråninger, underjordiske ingeniørkonstruksjoner og energispredning og erosjonsforebygging med høyhastighetsvannstrøm i jordfjellsdammer har også spilt en viktig rolle i å akselerere byggingen og markedsføringen av jordfjellsdammer.
4. Steinfyllingsdemning
En steinfyllingsdam refererer vanligvis til en type demning konstruert ved hjelp av metoder som kastearbeid, fylling og valsing av steinmaterialer. Fordi steinfyllingen er permeabel, er det nødvendig å bruke materialer som jord, betong eller asfaltbetong som ugjennomtrengelige materialer.
Kjennetegn ved steinfyllingsdammer
(1) Strukturelle egenskaper. Tettheten av komprimert steinfylling er høy, skjærstyrken er høy, og demningens skråning kan gjøres relativt bratt. Dette sparer ikke bare fyllingsmengden i demningen, men reduserer også bredden på demningens bunn. Lengden på vanntransport- og utslippskonstruksjonene kan reduseres tilsvarende, og navets utforming er kompakt, noe som ytterligere reduserer ingeniørmengden.
(2) Konstruksjonsegenskaper. I henhold til spenningssituasjonen til hver del av demningen, kan steinfyllingen deles inn i forskjellige soner, og forskjellige krav til steinmaterialer og kompakthet i hver sone kan oppfylles. De utgravde steinmaterialene under byggingen av dreneringskonstruksjoner i knutepunktet kan påføres fullt og rimelig, noe som reduserer kostnadene. Byggingen av betongkledd steinfyllingsdammer påvirkes mindre av klimatiske forhold som regntid og sterk kulde, og kan utføres på en relativt balansert og normal måte.
(3) Drifts- og vedlikeholdsegenskaper. Settingsdeformasjonen av den komprimerte steinfyllingen er svært liten.
pumpestasjon
1. Grunnleggende komponenter i pumpestasjonsteknikk
Pumpestasjonsprosjektet består hovedsakelig av pumperom, rørledninger, bygninger for vanninntak og -utløp og transformatorstasjoner, som vist på figuren. En enhet bestående av en vannpumpe, overføringsenhet og kraftenhet er installert i pumperommet, samt tilleggsutstyr og elektrisk utstyr. De viktigste vanninntaks- og -utløpsstrukturene inkluderer vanninntak og -avledningsanlegg, samt inntaks- og utløpsbassenger (eller vanntårn).
Rørledningene til pumpestasjonen inkluderer innløps- og utløpsrør. Innløpsrøret forbinder vannkilden med innløpet til vannpumpen, mens utløpsrøret er en rørledning som forbinder utløpet til vannpumpen og utløpskanten.
Etter at pumpestasjonen er satt i drift, kan vannstrømmen komme inn i vannpumpen gjennom innløpsbygningen og innløpsrøret. Etter å ha blitt trykksatt av vannpumpen, vil vannstrømmen bli sendt til utløpsbassenget (eller vanntårnet) eller rørledningsnettverket, og dermed oppnå formålet med å løfte eller transportere vann.
2. Oppsett av pumpestasjonens nav
Hub-oppsettet for pumpestasjonsprosjektering er å ta hensyn til ulike forhold og krav, bestemme bygningstyper, rimelig arrangere deres relative plasseringer og håndtere deres innbyrdes forhold. Hub-oppsettet vurderes hovedsakelig basert på oppgavene som pumpestasjonen utfører. Ulike pumpestasjoner bør ha forskjellige arrangementer for hovedarbeidene sine, for eksempel pumperom, innløps- og utløpsrørledninger og innløps- og utløpsbygninger.
Tilsvarende tilleggsbygninger som kulverter og kontrollporter bør være kompatible med hovedprosjektet. I tillegg, med tanke på kravene til helhetlig utnyttelse, bør det vurderes forholdet mellom utformingen av veibroer, skipssluser, fiskeveier osv. og hovedprosjektet dersom det er krav til veier, skipsfart og fiskepassasjer innenfor stasjonsområdet.
I henhold til de ulike oppgavene som pumpestasjoner utfører, inkluderer utformingen av pumpestasjonsknutepunkter vanligvis flere typiske former, for eksempel vanningspumpestasjoner, dreneringspumpestasjoner og kombinasjonsstasjoner for dreneringsvanning.
En vannport er en hydraulisk konstruksjon med lavt trykkfall som bruker porter for å holde på vann og kontrollere utslipp. Den bygges ofte ved bredden av elver, kanaler, reservoarer og innsjøer.
1. Klassifisering av vanlige vannporter
Klassifisering etter oppgaver utført av vannporter
1. Kontrollport: bygget på en elv eller kanal for å blokkere flom, regulere vannstanden eller kontrollere utslippsstrømmen. Kontrollporten som er plassert på elvekanalen er også kjent som en elveblokkeringsport.
2. Inntaksport: Bygget på bredden av en elv, et reservoar eller en innsjø for å kontrollere vannstrømmen. Inntaksporten er også kjent som inntaksporten eller kanalporten.
3. Flomport: Den er ofte bygget på den ene siden av en elv, og brukes til å lede ut flom som overstiger den sikre utslippskapasiteten til den nedstrøms elven, inn i flomporteringsområdet (flomlagrings- eller tilbakeholdelsesområde) eller overløp. Flomporten går gjennom vann i begge retninger, og etter flommen lagres vannet og ledes ut i elveleiet herfra.
4. Dreneringsport: ofte bygget langs elvebredder for å fjerne vannlogging som er skadelig for avlinger i innlandet eller lavtliggende områder. Dreneringsporten er også toveis. Når vannstanden i elven er høyere enn den indre innsjøen eller forsenkningen, blokkerer dreneringsporten hovedsakelig vann for å forhindre at elven oversvømmer jordbruksland eller boligbygg. Når vannstanden i elven er lavere enn den indre innsjøen eller forsenkningen, brukes dreneringsporten hovedsakelig til vannlogging og drenering.
5. Tidevannsport: bygget nær havmunningen, stengt ved høyvann for å hindre at sjøvann strømmer tilbake. Å åpne porten for å slippe ut vann ved lavvann har den egenskapen at den blokkerer vann i begge retninger. Tidevannsporter ligner på dreneringsporter, men de betjenes oftere. Når tidevannet i det ytre havet er høyere enn i den indre elven, lukk porten for å hindre at sjøvann strømmer tilbake til den indre elven. Når tidevannet i åpent hav er lavere enn elvevannet i det indre havet, åpne porten for å slippe ut vann.
6. Sandspyleport (sandutslippsport): Bygget på en gjørmete elvestrøm, brukes den til å tømme ut sediment som er avsatt foran innløpsporten, kontrollporten eller kanalsystemet.
7. I tillegg er det satt opp isutløpsporter og kloakkporter for å fjerne isblokker, flytende gjenstander osv.
I henhold til den strukturelle formen på portkammeret kan det deles inn i åpen type, brystveggtype og kulverttype, etc.
1. Åpen type: Overflaten på vannstrømmen gjennom porten er ikke blokkert, og utløpskapasiteten er stor.
2. Brystveggtype: Det er en brystvegg over porten, som kan redusere kraften på porten under vannblokkering og øke amplituden til vannblokkeringen.
3. Kulverttype: Foran slusen er det en tunnelkropp med eller uten trykk, og toppen av tunnelen er dekket med fyllingsjord. Brukes hovedsakelig til små vannsluser.
I henhold til størrelsen på portstrømmen kan den deles inn i tre former: stor, mellomstor og liten.
Store vannporter med en strømningshastighet på over 1000 m3/s;
En mellomstor vannport med en kapasitet på 100–1000 m3/s;
Små sluser med en kapasitet på mindre enn 100 m3/s.
2. Sammensetning av vannporter
Vannporten består hovedsakelig av tre deler: oppstrøms tilkoblingsseksjon, portkammer og nedstrøms tilkoblingsseksjon,
Oppstrøms tilkoblingsseksjon: Oppstrøms tilkoblingsseksjon brukes til å lede vannstrømmen jevnt inn i slusekanalen, beskytte både bredder og elveleie mot erosjon, og sammen med kammeret danne en underjordisk kontur mot siving for å sikre stabilitet mot siving av både bredder og sluseplattform under siving. Generelt inkluderer den oppstrøms vingevegger, sengetøy, oppstrøms erosjonssikre spor og skråningsbeskyttelse på begge sider.
Portkammer: Det er hoveddelen av vannporten, og dens funksjon er å kontrollere vannstand og strømning, samt å forhindre siving og erosjon.
Strukturen til portkammerseksjonen inkluderer: port, portpir, sidepir (kystvegg), bunnplate, brystvegg, arbeidsbro, trafikkbro, heise, etc.
Porten brukes til å kontrollere strømningen gjennom porten. Porten er plassert på portens bunnplate, og går over åpningen og støttes av portstolpen. Porten er delt inn i en vedlikeholdsport og en serviceport.
Arbeidsporten brukes til å blokkere vann under normal drift og kontrollere utløpsstrømmen;
Vedlikeholdsporten brukes til midlertidig vannretensjon under vedlikehold.
Portpilaren brukes til å skille karnapphullet og støtte porten, brystveggen, arbeidsbroen og trafikkbroen.
Portstolpen overfører vanntrykket som bæres av porten, brystveggen og selve portstolpens vannholdende kapasitet til bunnplaten;
Brystveggen er installert over arbeidsporten for å holde på vann og redusere portens størrelse betraktelig.
Brystveggen kan også gjøres bevegelig, og ved katastrofale flommer kan brystveggen åpnes for å øke utslippsstrømmen.
Bunnplaten er fundamentet i kammeret, og brukes til å overføre vekten og lasten fra kammerets øvre struktur til fundamentet. Kammeret som er bygget på et mykt fundament stabiliseres hovedsakelig av friksjonen mellom bunnplaten og fundamentet, og bunnplaten har også funksjonene anti-lekkasje og anti-erosol.
Arbeidsbroer og trafikkbroer brukes til å installere løfteutstyr, betjene porter og koble sammen trafikk over sundet.
Nedstrøms tilkoblingsseksjon: brukes til å eliminere den gjenværende energien fra vannstrømmen som passerer gjennom porten, styre jevn diffusjon av vannstrømmen ut av porten, justere strømningshastighetsfordelingen og redusere strømningshastigheten, og forhindre nedstrøms erosjon etter at vannet strømmer ut av porten.
Vanligvis inkluderer den et stillestående basseng, forkle, forkle, nedstrøms erosionsrenne, nedstrøms vingevegger og skråningsbeskyttelse på begge sider.
Publisert: 21. november 2023
