1. Układ elektrowni wodnych
Do typowych układów elektrowni wodnych zalicza się głównie elektrownie zaporowe, elektrownie korytowe i elektrownie przekierowujące.
Elektrownia wodna typu tama: Wykorzystuje zaporę wodną do podniesienia poziomu wody w rzece, aby skoncentrować jej ciśnienie. Często budowana w wysokich kanionach górskich w środkowym i górnym biegu rzek, jest zazwyczaj elektrownią wodną o średnim lub wysokim ciśnieniu. Najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest elektrownia wodna zlokalizowana poniżej zapory oporowej w pobliżu zapory, która jest elektrownią wodną za zaporą.
Elektrownia wodna typu korytowego: Elektrownia wodna, w której elektrownia, śluza retencyjna i tama są ułożone rzędem na dnie rzeki, aby wspólnie zatrzymywać wodę. Często budowana w środkowym i dolnym biegu rzek, zazwyczaj charakteryzuje się niskim spadkiem i wysokim przepływem.
Elektrownia wodna typu rewersyjnego: Elektrownia wodna wykorzystująca kanał rewersyjny do koncentracji spadku wody w rzece, tworząc w ten sposób spad. Jest często budowana w środkowym i górnym biegu rzek o niskim przepływie i dużym spadku podłużnym.
2. Skład budynków węzła hydroelektrycznego
Główne budynki projektu węzła elektrowni wodnej obejmują: konstrukcje zatrzymujące wodę, konstrukcje zrzutowe, konstrukcje wlotowe, konstrukcje odwracające i odprowadzające wodę, konstrukcje poziome wody, budynki do wytwarzania, transformacji i dystrybucji energii elektrycznej itp.
1. Konstrukcje zatrzymujące wodę: Konstrukcje zatrzymujące wodę służą do przechwytywania rzek, zatrzymywania kropel i tworzenia zbiorników, takich jak tamy, śluzy itp.
2. Konstrukcje umożliwiające uwolnienie wody: Konstrukcje umożliwiające uwolnienie wody służą do usuwania powodzi, uwalniania wody do dalszego wykorzystania lub uwalniania wody w celu obniżenia poziomu wody w zbiornikach, takich jak przelewy, tunele przelewowe, wyloty dolne itp.
3. Konstrukcja ujęcia wody w elektrowni wodnej: Konstrukcja ujęcia wody w elektrowni wodnej służy do wprowadzania wody do kanału odwadniającego, takiego jak głęboki i płytki wlot pod ciśnieniem lub otwarty wlot bez ciśnienia.
4. Konstrukcje odwodnień i kanałów odpływowych elektrowni wodnych: Konstrukcje odwodnień elektrowni wodnych służą do transportu wody do wytwarzania energii ze zbiornika do zespołu turbiny i generatora. Konstrukcja kanałów odpływowych służy do odprowadzania wody do wytwarzania energii do koryta rzeki w dół rzeki. Typowe obiekty to kanały, tunele, rurociągi ciśnieniowe itp., a także obiekty poprzeczne, takie jak akwedukty, przepusty, syfony odwrócone itp.
5. Płaskie konstrukcje wodne elektrowni wodnych: Płaskie konstrukcje wodne elektrowni wodnych służą do stabilizacji zmian przepływu i ciśnienia (głębokości wody) spowodowanych zmianami obciążenia elektrowni wodnej w konstrukcjach odwadniających lub dolnych, takich jak komora przelewowa w ciśnieniowym kanale odwadniającym i komora wstępna ciśnieniowa na końcu nieciśnieniowego kanału odwadniającego.
6. Budynki wytwarzania, transformacji i dystrybucji energii elektrycznej: w tym główna elektrownia (wraz z miejscem instalacji) do instalowania zespołów turbiny hydraulicznej i ich sterowania, pomocnicza elektrownia urządzeń pomocniczych, stacja transformatorowa do instalowania transformatorów oraz rozdzielnica wysokiego napięcia do instalowania urządzeń dystrybucyjnych wysokiego napięcia.
7. Inne budynki: takie jak statki, drzewa, ryby, blokady piasku, przepłukiwanie piasku itp.
Wspólna klasyfikacja zapór
Zapora to zapora, która zatrzymuje wodę w rzekach i ją blokuje, a także zapora, która blokuje wodę w zbiornikach, rzekach itp. W zależności od kryteriów klasyfikacji, istnieją różne metody klasyfikacji. Inżynieria dzieli się głównie na następujące typy:
1. Zapora grawitacyjna
Zapora grawitacyjna to zapora zbudowana z materiałów takich jak beton lub kamień, która w celu utrzymania stabilności wykorzystuje głównie ciężar własny korpusu zapory.
Zasada działania zapór grawitacyjnych
Pod wpływem ciśnienia wody i innych obciążeń zapory grawitacyjne wykorzystują głównie siłę antypoślizgową generowaną przez ciężar własny zapory, aby spełnić wymagania dotyczące stabilności. Jednocześnie naprężenia ściskające generowane przez ciężar własny korpusu zapory służą do kompensacji naprężeń rozciągających wywołanych ciśnieniem wody, co pozwala spełnić wymagania wytrzymałościowe. Podstawowy profil zapory grawitacyjnej jest trójkątny. W płaszczyźnie oś zapory jest zazwyczaj prosta, a czasami, aby dostosować się do terenu, warunków geologicznych lub spełnić wymagania układu piasty, może być również ułożona w formie linii łamanej lub łuku z niewielką krzywizną w górę rzeki.
Zalety zapór grawitacyjnych
(1) Funkcja konstrukcyjna jest jasna, metoda projektowania prosta, a zapora bezpieczna i niezawodna. Według statystyk wskaźnik awaryjności zapór grawitacyjnych jest stosunkowo niski wśród różnych typów zapór.
(2) Duża zdolność adaptacji do warunków terenowych i geologicznych. Zapory grawitacyjne można budować w dolinach rzecznych o dowolnym kształcie.
(3) Problem odprowadzania wody powodziowej w węźle jest łatwy do rozwiązania. Zapory grawitacyjne można przekształcić w konstrukcje przelewowe lub wykonać otwory drenażowe na różnych wysokościach korpusu zapory. Zasadniczo nie ma potrzeby instalowania kolejnego przelewu ani tunelu drenażowego, a układ węzła jest zwarty.
(4) Wygodne dla zmiany kierunku budowy. W trakcie budowy korpus zapory może być wykorzystywany do zmiany kierunku i zazwyczaj nie jest wymagany dodatkowy tunel zmiany kierunku.
(5) Wygodna konstrukcja.
Wady zapór grawitacyjnych
(1) Przekrój poprzeczny korpusu zapory jest duży, a ilość wykorzystanego materiału jest duża.
(2) Naprężenia w korpusie zapory są niewielkie i nie można w pełni wykorzystać wytrzymałości materiału.
(3) Duża powierzchnia styku korpusu zapory z fundamentem powoduje wysokie ciśnienie wyporu u dołu zapory, co niekorzystnie wpływa na stabilność.
(4) Objętość korpusu zapory jest duża, a ze względu na ciepło hydratacji i skurcz twardnienia betonu w trakcie budowy, powstaną niekorzystne naprężenia temperaturowe i skurczowe. Dlatego podczas wylewania betonu wymagane są ścisłe środki kontroli temperatury.
2. Zapora łukowa
Zapora łukowa to przestrzenna konstrukcja skorupowa przymocowana do podłoża skalnego, tworząca wypukły kształt łuku na płaszczyźnie w kierunku górnym rzeki, a profil jej korony łukowej ma kształt pionowej lub wypukłej krzywej w kierunku górnym rzeki.
Zasada działania zapór łukowych
Konstrukcja zapory łukowej łączy w sobie efekt łuku i belki, a obciążenie, które przenosi, jest częściowo ściskane w kierunku obu brzegów poprzez działanie łuku, podczas gdy pozostała część jest przekazywana na podłoże skalne na dnie zapory poprzez działanie belek pionowych.
Charakterystyka zapór łukowych
(1) Charakterystyka stabilności. Stabilność zapór łukowych opiera się głównie na sile reakcji na końcach łuku po obu stronach, w przeciwieństwie do zapór grawitacyjnych, które do utrzymania stabilności wykorzystują ciężar własny. Dlatego też zapory łukowe stawiają wysokie wymagania dotyczące ukształtowania terenu i warunków geologicznych w miejscu ich powstania, a także rygorystyczne wymagania dotyczące podłoża.
(2) Charakterystyka konstrukcyjna. Zapory łukowe należą do konstrukcji statycznie niewyznaczalnych wyższego rzędu, charakteryzujących się dużą nośnością przeciążeniową i wysokim poziomem bezpieczeństwa. W przypadku wzrostu obciążeń zewnętrznych lub lokalnego pęknięcia części zapory, działania łuku i belki korpusu zapory dostosują się, powodując redystrybucję naprężeń w korpusie zapory. Zapora łukowa jest konstrukcją przestrzenną o lekkiej i sprężystej bryle. Praktyka inżynierska wykazała, że jej odporność na wstrząsy sejsmiczne jest również wysoka. Ponadto, ponieważ łuk jest konstrukcją nośną, która przenosi głównie nacisk osiowy, moment zginający wewnątrz łuku jest stosunkowo niewielki, a rozkład naprężeń jest stosunkowo równomierny, co sprzyja wykorzystaniu wytrzymałości materiału. Z ekonomicznego punktu widzenia zapory łukowe są znacznie lepszym typem zapór.
(3) Charakterystyka obciążenia. Korpus zapory łukowej nie posiada stałych dylatacji, a zmiany temperatury i odkształcenia podłoża skalnego mają istotny wpływ na naprężenia w korpusie zapory. Podczas projektowania należy uwzględnić odkształcenia podłoża skalnego i uwzględnić temperaturę jako główne obciążenie.
Ze względu na cienką konstrukcję i skomplikowany kształt geometryczny zapory łukowej, wymagania dotyczące jakości konstrukcji, wytrzymałości materiału zapory i zabezpieczenia przed przesiąkaniem są bardziej rygorystyczne niż w przypadku zapór grawitacyjnych.
3. Zapora ziemno-skalna
Zapory ziemno-skalne to zapory zbudowane z lokalnych materiałów, takich jak gleba i kamień, i są najstarszym typem zapór w historii. Zapory ziemno-skalne są najszerzej stosowanym i najszybciej rozwijającym się rodzajem konstrukcji zapór na świecie.
Powody powszechnego stosowania i rozwoju zapór ziemno-skalnych
(1) Materiały można pozyskiwać lokalnie i w pobliżu, co pozwala zaoszczędzić znaczną ilość cementu, drewna i stali oraz zmniejszyć ilość transportu zewnętrznego na placu budowy. Do budowy zapór można użyć niemal każdego materiału ziemnego i kamiennego.
(2) Zdolne do adaptacji do zróżnicowanych warunków terenowych, geologicznych i klimatycznych. Szczególnie w trudnych warunkach klimatycznych, złożonych warunkach geologiczno-inżynierskich i obszarach o dużej intensywności trzęsień ziemi, zapory ziemno-skalne są w rzeczywistości jedynym wykonalnym typem zapory.
(3) Rozwój maszyn budowlanych o dużej pojemności, wielofunkcyjnych i wysokiej wydajności zwiększył gęstość zagęszczenia zapór ziemno-skalnych, zmniejszył przekrój poprzeczny zapór ziemno-skalnych, przyspieszył postęp prac budowlanych, obniżył koszty i wspomógł rozwój konstrukcji zapór ziemno-skalnych o dużej gęstości.
(4) Dzięki rozwojowi teorii mechaniki geotechnicznej, metod eksperymentalnych i technik obliczeniowych podniesiono poziom analizy i obliczeń, przyspieszono postęp projektowania, a także zagwarantowano bezpieczeństwo i niezawodność konstrukcji zapór.
(5) Kompleksowy rozwój technologii projektowania i budowy na potrzeby wspierania projektów inżynieryjnych, takich jak duże zbocza, podziemne konstrukcje inżynieryjne, rozpraszanie energii przepływu wody o dużej prędkości i zapobieganie erozji zapór ziemno-skalnych, odegrał również ważną rolę w przyspieszeniu budowy i promocji zapór ziemno-skalnych.
4. Zapora skalna
Zapora z nasypu skalnego to rodzaj zapory budowanej metodami takimi jak narzucanie, zasypywanie i wałowanie materiałów kamiennych. Ponieważ nasyp skalny jest przepuszczalny, konieczne jest użycie materiałów takich jak grunt, beton lub asfaltobeton jako materiałów nieprzepuszczalnych.
Charakterystyka zapór nasypowych
(1) Charakterystyka konstrukcyjna. Gęstość zagęszczonego nasypu skalnego jest wysoka, wytrzymałość na ścinanie wysoka, a nachylenie zapory może być stosunkowo strome. Pozwala to nie tylko zaoszczędzić na ilości materiału wypełniającego zaporę, ale także zmniejszyć szerokość jej dna. Długość konstrukcji do transportu i odprowadzania wody może zostać odpowiednio zmniejszona, a układ piasty jest zwarty, co dodatkowo zmniejsza ilość prac inżynieryjnych.
(2) Charakterystyka konstrukcji. W zależności od obciążenia każdej części korpusu zapory, korpus z nasypu skalnego można podzielić na różne strefy, co pozwala spełnić różne wymagania dotyczące materiałów kamiennych i zwartości każdej strefy. Wydobyty materiał kamienny podczas budowy konstrukcji odwadniających w piaście może być w pełni i racjonalnie wykorzystany, co obniża koszty. Budowa zapór z nasypem skalnym z betonową okładziną jest mniej podatna na warunki klimatyczne, takie jak pora deszczowa i silne mrozy, i może być realizowana w stosunkowo zrównoważony i normalny sposób.
(3) Charakterystyka eksploatacyjna i konserwacyjna. Odkształcenie osiadania zagęszczonego nasypu skalnego jest bardzo małe.
stacja pomp
1. Podstawowe elementy inżynierii stacji pomp
Projekt stacji pomp składa się głównie z pompowni, rurociągów, budynków wlotowych i wylotowych wody oraz stacji elektroenergetycznych, jak pokazano na rysunku. W pompowni zainstalowano zespół składający się z pompy wodnej, urządzenia przesyłowego i agregatu prądotwórczego, a także urządzeń pomocniczych i elektrycznych. Główne konstrukcje wlotowe i wylotowe wody obejmują urządzenia ujęcia i odprowadzenia wody, a także baseny wlotowe i wylotowe (lub wieże ciśnień).
Rurociągi stacji pomp obejmują rury wlotowe i wylotowe. Rura wlotowa łączy źródło wody z wlotem pompy wodnej, natomiast rura wylotowa to rurociąg łączący wylot pompy wodnej z krawędzią wylotową.
Po uruchomieniu stacji pomp, strumień wody może wpłynąć do pompy wodnej przez budynek wlotowy i rurę wlotową. Po sprężeniu przez pompę wodną, strumień wody zostanie skierowany do basenu wylotowego (lub wieży ciśnień) lub sieci rurociągów, osiągając w ten sposób cel podnoszenia lub transportu wody.
2. Układ węzła stacji pomp
Układ węzła w projektowaniu przepompowni powinien uwzględniać różnorodne warunki i wymagania, określać rodzaje budynków, racjonalnie rozmieszczać je względem siebie oraz uwzględniać ich wzajemne powiązania. Układ węzła jest rozpatrywany głównie w oparciu o zadania realizowane przez przepompownię. Różne przepompownie powinny mieć odmienne rozmieszczenie głównych elementów konstrukcyjnych, takich jak pomieszczenia pomp, rurociągi wlotowe i wylotowe oraz budynki wlotowe i wylotowe.
Odpowiednie budynki pomocnicze, takie jak przepusty i bramy kontrolne, powinny być zgodne z projektem głównym. Ponadto, biorąc pod uwagę wymagania dotyczące kompleksowego użytkowania, jeśli na terenie stacji występują wymagania dotyczące dróg, żeglugi i przepławek dla ryb, należy uwzględnić związek między układem mostów drogowych, śluz, ścieżek dla ryb itp. a projektem głównym.
W zależności od zadań realizowanych przez stacje pompujące, układ węzłów stacji pompujących obejmuje zazwyczaj kilka typowych form, takich jak stacje pompujące nawadniające, stacje pompujące odwadniające i stacje kombinowane nawadniająco-odwadniające.
Śluza wodna to konstrukcja hydrauliczna o niskim ciśnieniu, która wykorzystuje śluzy do zatrzymywania wody i kontrolowania jej przepływu. Często buduje się ją na brzegach rzek, kanałów, zbiorników wodnych i jezior.
1. Klasyfikacja powszechnie stosowanych bram wodnych
Klasyfikacja według zadań wykonywanych przez śluzy wodne
1. Zasuwa kontrolna: budowana na rzece lub kanale w celu blokowania powodzi, regulacji poziomu wody lub kontroli przepływu. Zasuwa kontrolna umieszczona na korycie rzeki jest również nazywana zasuwą blokującą rzekę.
2. Śluza wlotowa: Zbudowana na brzegu rzeki, zbiornika lub jeziora w celu kontrolowania przepływu wody. Śluza wlotowa jest również znana jako śluza wlotowa lub śluza ujściowa kanału.
3. Zasuwa przeciwpowodziowa: Często budowana po jednej stronie rzeki, służy do odprowadzania wody powodziowej przekraczającej bezpieczną przepustowość rzeki w dół do strefy przeciwpowodziowej (retencyjnej lub retencyjnej) lub przelewu. Zasuwa przeciwpowodziowa przepływa przez wodę w obu kierunkach, a po powodzi woda jest magazynowana i odprowadzana do koryta rzeki.
4. Zastawka drenażowa: często budowana wzdłuż brzegów rzek w celu usunięcia podmokłych terenów, które szkodzą uprawom na obszarach śródlądowych lub nizinnych. Zastawka drenażowa jest również dwukierunkowa. Gdy poziom wody w rzece jest wyższy niż poziom wody w jeziorze wewnętrznym lub depresji, zastawka drenażowa służy głównie do odwadniania gruntów rolnych i budynków mieszkalnych. Gdy poziom wody w rzece jest niższy niż poziom wody w jeziorze wewnętrznym lub depresji, zastawka drenażowa służy głównie do odwadniania i podmokłych terenów.
5. Brama pływowa: budowana w pobliżu ujścia rzeki, zamykana podczas przypływu, aby zapobiec cofaniu się wody morskiej; otwarcie bramy w celu uwolnienia wody podczas odpływu ma cechę dwukierunkowej blokady wody. Bramy pływowe są podobne do bram odpływowych, ale są częściej uruchamiane. Gdy przypływ na morzu zewnętrznym jest wyższy niż w rzece wewnętrznej, należy zamknąć bramę, aby zapobiec cofaniu się wody morskiej do rzeki wewnętrznej; gdy przypływ na otwartym morzu jest niższy niż woda w rzece w morzu wewnętrznym, należy otworzyć bramę, aby uwolnić wodę.
6. Zasuwa do płukania piasku (zasuwa do odprowadzania piasku): Zbudowana na mulistym nurcie rzeki, służy do odprowadzania osadów nagromadzonych przed zasuwą wlotową, zasuwą kontrolną lub systemem kanałów.
7. Ponadto zamontowano śluzy odprowadzające lód i śluzy ściekowe w celu usuwania brył lodu, pływających obiektów itp.
Ze względu na formę konstrukcyjną komory bramowej można ją podzielić na typ otwarty, typ ściany osłonowej, typ przepustu itp.
1. Typ otwarty: powierzchnia przepływu wody przez bramę nie jest blokowana, a przepustowość jest duża.
2. Typ muru osłonowego: Powyżej bramy znajduje się mur osłonowy, który może zmniejszyć siłę działającą na bramę podczas blokowania wody i zwiększyć amplitudę blokowania wody.
3. Typ przepustu: Przed zasuwą znajduje się korpus tunelu ciśnieniowy lub bezciśnieniowy, a górna część tunelu jest pokryta ziemią wypełniającą. Stosowany głównie do małych zasuw wodnych.
W zależności od wielkości przepływu bramkowego można go podzielić na trzy formy: duży, średni i mały.
Duże śluzy wodne o przepływie ponad 1000m3/s;
Śluza wodna średniej wielkości o przepustowości 100-1000m3/s;
Małe śluzy o przepustowości mniejszej niż 100m3/s.
2. Kompozycja bram wodnych
Brama wodna składa się głównie z trzech części: sekcji łączącej w górę rzeki, komory bramy i sekcji łączącej w dół rzeki,
Sekcja przyłączeniowa od strony dopływu: Sekcja przyłączeniowa od strony dopływu służy do płynnego kierowania przepływu wody do komory śluzy, ochrony obu brzegów i dna rzeki przed erozją oraz, wraz z komorą, do utworzenia podziemnego konturu przeciwprzesiąkowego, zapewniającego stabilność przeciwprzesiąkową obu brzegów i fundamentów śluzy w warunkach przesiąkania. Zazwyczaj obejmuje ona od strony dopływu ścianki skrzydłowe, podsypkę, od strony dopływu rowki przeciwerozyjne oraz zabezpieczenie skarpy po obu stronach.
Komora śluzy: Jest to główna część śluzy wodnej, której funkcją jest kontrolowanie poziomu i przepływu wody, a także zapobieganie przesiąkaniu i erozji.
W skład konstrukcji komory bramowej wchodzą: brama, filar bramny, filar boczny (ściana brzegowa), płyta denna, mur oporowy, pomost roboczy, pomost drogowy, podnośnik itp.
Zasuwa służy do sterowania przepływem przez zasuwę. Zasuwa jest umieszczona na dolnej płycie zasuwy, obejmując otwór i podpierając się filarem zasuwy. Zasuwa dzieli się na zasuwę konserwacyjną i zasuwę serwisową.
Zasuwa robocza służy do blokowania wody podczas normalnej pracy i kontrolowania przepływu wylotowego;
Brama konserwacyjna służy do tymczasowego zatrzymania wody na czas prac konserwacyjnych.
Filar bramy służy do oddzielenia otworu zatoki i podparcia bramy, muru oporowego, mostu roboczego i mostu drogowego.
Filar bramy przenosi ciśnienie wody przenoszone przez bramę, mur oporowy oraz zdolność zatrzymywania wody przez sam filar bramy na płytę dolną;
Mur oporowy montowany jest nad bramą roboczą, aby pomóc w zatrzymywaniu wody i znacznie zmniejszyć wielkość bramy.
Mur oporowy może być również ruchomy, a w przypadku katastrofalnych powodzi można go otworzyć, aby zwiększyć przepływ wody.
Płyta dolna stanowi fundament komory i służy do przenoszenia ciężaru i obciążenia górnej konstrukcji komory na fundament. Komora zbudowana na miękkim fundamencie jest stabilizowana głównie dzięki tarciu między płytą dolną a fundamentem, a płyta dolna pełni również funkcję zabezpieczenia przed przesiąkaniem i wymywaniem.
Mosty robocze i drogowe służą do instalowania urządzeń dźwigowych, obsługi bram i łączenia ruchu przez cieśninę.
Sekcja przyłączeniowa dolna: używana do usuwania pozostałej energii przepływu wody przez zasuwę, kierowania równomierną dyfuzją przepływu wody na zewnątrz zasuwy, regulacji rozkładu prędkości przepływu i spowalniania prędkości przepływu oraz zapobiegania erozji dolnej po wypłynięciu wody z zasuwy.
Zazwyczaj składa się z basenu uspokajającego, płyty postojowej, płyty postojowej, dolnego kanału zabezpieczającego przed wymywaniem, dolnych ścian bocznych i zabezpieczenia skarpy po obu stronach.
Czas publikacji: 21-11-2023
