1、 Forma de layout das usinas hidrelétricas
As formas típicas de layout de usinas hidrelétricas incluem principalmente usinas hidrelétricas do tipo barragem, usinas hidrelétricas do tipo leito de rio e usinas hidrelétricas do tipo desvio.
Usina hidrelétrica do tipo barragem: utiliza uma barragem para elevar o nível da água no rio, a fim de concentrar a queda d'água. Frequentemente construída em cânions de alta montanha, nos cursos médio e alto dos rios, é geralmente uma usina hidrelétrica de queda média a alta. O método de construção mais comum é uma usina hidrelétrica localizada a jusante da barragem de contenção, próxima ao local da barragem, que é uma usina hidrelétrica localizada atrás da barragem.
Usina hidrelétrica do tipo leito fluvial: uma usina hidrelétrica onde a usina, a comporta de retenção de água e a barragem são dispostas em fileira no leito do rio para reter água em conjunto. Frequentemente construída no curso médio e baixo dos rios, é geralmente uma usina hidrelétrica de baixa queda d'água e alto fluxo.
Usina hidrelétrica de desvio: Usina hidrelétrica que utiliza um canal de desvio para concentrar a queda de um trecho do rio e formar uma queda d'água. Geralmente é construída no curso médio e superior de rios com baixa vazão e grande declive longitudinal.
2. Composição dos edifícios do Polo Hidrelétrico
Os principais edifícios do projeto central da usina hidrelétrica incluem: estruturas de retenção de água, estruturas de descarga, estruturas de entrada, estruturas de desvio e canal de fuga, estruturas de nível de água, edifícios de geração, transformação e distribuição de energia, etc.
1. Estruturas de retenção de água: Estruturas de retenção de água são usadas para interceptar rios, concentrar gotas e formar reservatórios, como represas, comportas, etc.
2. Estruturas de liberação de água: As estruturas de liberação de água são usadas para liberar enchentes, ou liberar água para uso a jusante, ou liberar água para baixar o nível de água de reservatórios, como vertedouros, túneis de vertedouros, saídas de fundo, etc.
3. Estrutura de entrada de água de uma usina hidrelétrica: A estrutura de entrada de água de uma usina hidrelétrica é usada para introduzir água no canal de desvio, como entrada profunda e rasa com pressão ou entrada aberta sem pressão.
4. Estruturas de desvio e canal de fuga de usinas hidrelétricas: As estruturas de desvio de usinas hidrelétricas são utilizadas para transportar a água de geração de energia do reservatório para a unidade geradora de turbina; a estrutura de descarga de água de fuga é utilizada para descarregar a água utilizada na geração de energia no canal do rio a jusante. Construções comuns incluem canais, túneis, tubulações de pressão, etc., bem como construções transversais, como aquedutos, bueiros, sifões invertidos, etc.
5. Estruturas hidrelétricas de águas planas: As estruturas hidrelétricas de águas planas são usadas para estabilizar mudanças no fluxo e na pressão (profundidade da água) causadas por mudanças na carga da estação hidrelétrica nas estruturas de desvio ou de águas residuais, como a câmara de sobretensão no canal de desvio pressurizado e o anteparo de pressão na extremidade do canal de desvio não pressurizado.
6. Edifícios de geração, transformação e distribuição de energia: incluindo a casa de força principal (incluindo o local de instalação) para instalação de unidades geradoras de turbina hidráulica e seu controle, casa de força auxiliar para equipamentos auxiliares, pátio de transformadores para instalação de transformadores e aparelhagem de alta tensão para instalação de dispositivos de distribuição de alta tensão.
7. Outras construções: como navios, árvores, peixes, bloqueios de areia, descargas de areia, etc.
Classificação comum de barragens
Uma barragem refere-se a uma barragem que intercepta rios e bloqueia a água, bem como a uma barragem que bloqueia a água em reservatórios, rios, etc. De acordo com diferentes critérios de classificação, pode haver diferentes métodos de classificação. A engenharia é dividida principalmente nos seguintes tipos:
1. Barragem de Gravidade
Uma barragem de gravidade é uma barragem construída com materiais como concreto ou pedra, que depende principalmente do peso próprio do corpo da barragem para manter a estabilidade.
O princípio de funcionamento das barragens de gravidade
Sob a ação da pressão da água e outras cargas, as barragens de gravidade dependem principalmente da força antiderrapante gerada pelo próprio peso da barragem para atender aos requisitos de estabilidade. Ao mesmo tempo, a tensão de compressão gerada pelo peso próprio do corpo da barragem é usada para compensar a tensão de tração causada pela pressão da água, a fim de atender aos requisitos de resistência. O perfil básico da barragem de gravidade é triangular. No plano, o eixo da barragem é geralmente reto e, às vezes, para se adaptar ao terreno, às condições geológicas ou para atender aos requisitos de layout do cubo, ela também pode ser disposta como uma linha tracejada ou arco com pequena curvatura para montante.
Vantagens das barragens de gravidade
(1) A função estrutural é clara, o método de projeto é simples e seguro e confiável. Segundo as estatísticas, a taxa de falhas das barragens de gravidade é relativamente baixa entre os vários tipos de barragens.
(2) Forte adaptabilidade ao terreno e às condições geológicas. Barragens de gravidade podem ser construídas em qualquer formato de vale fluvial.
(3) O problema da descarga de inundação no cubo é fácil de resolver. Barragens de gravidade podem ser transformadas em estruturas de transbordamento, ou furos de drenagem podem ser instalados em diferentes alturas do corpo da barragem. Geralmente, não há necessidade de instalar outro vertedouro ou túnel de drenagem, e o layout do cubo é compacto.
(4) Conveniente para desvio de construção. Durante o período de construção, o corpo da barragem pode ser usado para desvio, e geralmente não é necessário túnel de desvio adicional.
(5) Construção conveniente.
Desvantagens das barragens de gravidade
(1) O tamanho da seção transversal do corpo da barragem é grande e há uma grande quantidade de material usado.
(2) A tensão do corpo da barragem é baixa e a resistência do material não pode ser totalmente utilizada.
(3) A grande área de contato entre o corpo da barragem e a fundação resulta em alta pressão de elevação no fundo da barragem, o que é desfavorável para a estabilidade.
(4) O volume do corpo da barragem é grande e, devido ao calor de hidratação e à retração de endurecimento do concreto durante o período de construção, serão geradas tensões adversas de temperatura e retração. Portanto, medidas rigorosas de controle de temperatura são necessárias durante a concretagem.
2. Barragem do Arco
Uma barragem em arco é uma estrutura de casca espacial fixada ao leito rochoso, formando um arco convexo no plano em direção a montante, e seu perfil de coroa em arco apresenta uma forma de curva vertical ou convexa em direção a montante.
Princípio de funcionamento das barragens em arco
A estrutura de uma barragem em arco tem efeitos de arco e de viga, e a carga que ela suporta é parcialmente comprimida em direção a ambas as margens pela ação do arco, enquanto a outra parte é transmitida ao leito rochoso na base da barragem pela ação de vigas verticais.
Características das barragens em arco
(1) Características estáveis. A estabilidade das barragens em arco depende principalmente da força de reação nas extremidades do arco em ambos os lados, ao contrário das barragens de gravidade, que dependem do peso próprio para manter a estabilidade. Portanto, as barragens em arco apresentam altos requisitos para o terreno e as condições geológicas do local da barragem, bem como requisitos rigorosos para o tratamento da fundação.
(2) Características estruturais. Barragens em arco pertencem a estruturas estaticamente indeterminadas de alta ordem, com forte capacidade de sobrecarga e alta segurança. Quando as cargas externas aumentam ou uma parte da barragem sofre fissuras locais, as ações do arco e da viga do corpo da barragem se ajustam, causando redistribuição de tensões no corpo da barragem. A barragem em arco é uma estrutura espacial geral, com um corpo leve e resiliente. A prática da engenharia demonstrou que sua resistência sísmica também é forte. Além disso, como um arco é uma estrutura de empuxo que suporta principalmente pressão axial, o momento fletor dentro do arco é relativamente pequeno e a distribuição de tensões é relativamente uniforme, o que é propício para exercer a resistência do material. De uma perspectiva econômica, as barragens em arco são um tipo de barragem muito superior.
(3) Características de carga. O corpo da barragem em arco não possui juntas de dilatação permanentes, e as variações de temperatura e a deformação do substrato rochoso têm um impacto significativo na tensão do corpo da barragem. Ao projetar, é necessário considerar a deformação do substrato rochoso e incluir a temperatura como carga principal.
Devido ao perfil fino e ao formato geométrico complexo da barragem em arco, a qualidade da construção, a resistência do material da barragem e os requisitos anti-infiltração são mais rigorosos do que aqueles das barragens de gravidade.
3. Barragem de terra e rocha
Barragens de terra e rocha referem-se a barragens feitas de materiais locais, como solo e pedra, e são o tipo de barragem mais antigo da história. As barragens de terra e rocha são o tipo de construção de barragem mais amplamente utilizado e em rápido desenvolvimento no mundo.
As razões para a ampla aplicação e desenvolvimento de barragens de terra e rocha
(1) É possível obter materiais localmente e nas proximidades, economizando uma grande quantidade de cimento, madeira e aço, e reduzindo o volume de transporte externo no canteiro de obras. Quase qualquer material de terra e pedra pode ser usado para construir barragens.
(2) Capacidade de adaptação a diversas condições de terreno, geológicas e climáticas. Especialmente em climas severos, condições geológicas complexas de engenharia e áreas com terremotos de alta intensidade, as barragens de terra e rocha são, na verdade, o único tipo de barragem viável.
(3) O desenvolvimento de máquinas de construção de grande capacidade, multifuncionais e de alta eficiência aumentou a densidade de compactação das barragens de terra e rocha, reduziu a seção transversal das barragens de terra e rocha, acelerou o progresso da construção, reduziu os custos e promoveu o desenvolvimento da construção de barragens de terra e rocha de alta capacidade.
(4) Devido ao desenvolvimento da teoria da mecânica geotécnica, métodos experimentais e técnicas computacionais, o nível de análise e cálculo foi melhorado, o progresso do projeto foi acelerado e a segurança e a confiabilidade do projeto da barragem foram ainda mais garantidas.
(5) O desenvolvimento abrangente de tecnologia de projeto e construção para apoiar projetos de engenharia, como declives elevados, estruturas de engenharia subterrâneas e dissipação de energia de fluxo de água de alta velocidade e prevenção de erosão de barragens de rocha terrestre também desempenhou um importante papel promotor na aceleração da construção e promoção de barragens de rocha terrestre.
4. Barragem de enrocamento
Barragem de enrocamento geralmente se refere a um tipo de barragem construída por meio de métodos como lançamento, enchimento e rolamento de materiais rochosos. Como o enrocamento é permeável, é necessário o uso de materiais como solo, concreto ou concreto asfáltico como materiais impermeáveis.
Características das Barragens de Enrocamento
(1) Características estruturais. A densidade do enrocamento compactado é alta, a resistência ao cisalhamento é alta e o talude da barragem pode ser relativamente íngreme. Isso não só economiza o volume de enchimento da barragem, como também reduz a largura do fundo da barragem. O comprimento das estruturas de condução e descarga de água pode ser reduzido correspondentemente, e o layout do cubo é compacto, reduzindo ainda mais o volume de engenharia.
(2) Características de construção. De acordo com a situação de estresse de cada parte do corpo da barragem, o corpo de enrocamento pode ser dividido em diferentes zonas, atendendo a diferentes requisitos de materiais pétreos e compactação de cada zona. Os materiais pétreos escavados durante a construção das estruturas de drenagem no cubo podem ser aplicados de forma completa e razoável, reduzindo o custo. A construção de barragens de enrocamento com revestimento de concreto é menos afetada por condições climáticas, como estação chuvosa e frio intenso, e pode ser realizada de forma relativamente equilibrada e normal.
(3) Características de operação e manutenção. A deformação de recalque do enrocamento compactado é muito pequena.
estação de bombeamento
1. Componentes básicos da engenharia de estações de bombeamento
O projeto da estação de bombeamento consiste principalmente em casas de bombas, tubulações, edifícios de entrada e saída de água e subestações, conforme mostrado na figura. Uma unidade composta por uma bomba d'água, um dispositivo de transmissão e uma unidade de energia é instalada na casa de bombas, bem como equipamentos auxiliares e elétricos. As principais estruturas de entrada e saída de água incluem instalações de captação e desvio de água, bem como piscinas de entrada e saída (ou torres de água).
As tubulações da estação de bombeamento incluem tubulações de entrada e saída. A tubulação de entrada conecta a fonte de água à entrada da bomba d'água, enquanto a tubulação de saída é uma tubulação que conecta a saída da bomba d'água à borda de saída.
Após a entrada em operação da estação de bombeamento, o fluxo de água pode entrar na bomba d'água através do edifício de entrada e da tubulação de entrada. Após ser pressurizado pela bomba d'água, o fluxo de água será enviado para a piscina de saída (ou torre de água) ou rede de tubulação, alcançando assim a finalidade de elevar ou transportar água.
2、 Layout do centro da estação de bombeamento
O layout central da engenharia de estações de bombeamento deve considerar de forma abrangente as diversas condições e requisitos, determinar os tipos de edifícios, organizar razoavelmente suas posições relativas e lidar com suas inter-relações. O layout central é considerado principalmente com base nas tarefas realizadas pela estação de bombeamento. Diferentes estações de bombeamento devem ter diferentes arranjos para suas principais obras, como casas de bombas, tubulações de entrada e saída e edifícios de entrada e saída.
Edifícios auxiliares correspondentes, como bueiros e comportas de controle, devem ser compatíveis com o projeto principal. Além disso, considerando os requisitos de utilização abrangente, caso haja necessidade de estradas, navegação e passagem de peixes na área da estação, deve-se considerar a relação entre o traçado de pontes rodoviárias, eclusas, caminhos para peixes, etc., e o projeto principal.
De acordo com as diferentes tarefas realizadas pelas estações de bombeamento, o layout dos centros de estações de bombeamento geralmente inclui várias formas típicas, como estações de bombeamento de irrigação, estações de bombeamento de drenagem e estações combinadas de drenagem e irrigação.
Uma comporta é uma estrutura hidráulica de baixa queda d'água que utiliza comportas para reter água e controlar a vazão. É frequentemente construída nas margens de rios, canais, reservatórios e lagos.
1. Classificação das comportas de água comumente usadas
Classificação por tarefas realizadas por comportas de água
1. Comporta de controle: construída em um rio ou canal para bloquear enchentes, regular os níveis de água ou controlar o fluxo de descarga. A comporta de controle localizada no canal do rio também é conhecida como comporta de bloqueio fluvial.
2. Comporta de captação: Construída na margem de um rio, reservatório ou lago para controlar o fluxo de água. A comporta de captação também é conhecida como comporta de captação ou comporta de cabeceira de canal.
3. Comporta de desvio de cheias: Frequentemente construída em uma das margens do rio, é utilizada para descarregar a água que excede a capacidade de descarga segura do rio a jusante na área de desvio de cheias (área de armazenamento ou detenção de cheias) ou vertedouro. A comporta de desvio de cheias atravessa a água em ambas as direções e, após a cheia, a água é armazenada e descarregada no canal do rio a partir daí.
4. Comporta de drenagem: frequentemente construída ao longo das margens dos rios para remover alagamentos prejudiciais às plantações em áreas interiores ou baixas. A comporta de drenagem também é bidirecional. Quando o nível da água do rio é superior ao do lago ou depressão interna, a comporta de drenagem bloqueia a água principalmente para evitar que o rio inunde terras agrícolas ou edifícios residenciais. Quando o nível da água do rio é inferior ao do lago ou depressão interna, a comporta de drenagem é usada principalmente para alagamentos e drenagem.
5. Comporta de maré: construída perto do estuário do mar, fechada durante a maré alta para impedir o refluxo da água do mar; abrir a comporta para liberar água na maré baixa tem a característica de bloqueio bidirecional da água. As comportas de maré são semelhantes às comportas de drenagem, mas são operadas com mais frequência. Quando a maré no mar exterior estiver mais alta do que a do rio interior, feche a comporta para impedir o refluxo da água do mar para o rio interior; quando a maré em mar aberto estiver mais baixa do que a água do rio no mar interior, abra a comporta para liberar água.
6. Comporta de descarga de areia (comporta de descarga de areia): construída em um fluxo de rio lamacento, é usada para descarregar sedimentos depositados na frente da comporta de entrada, comporta de controle ou sistema de canais.
7. Além disso, há comportas de descarga de gelo e comportas de esgoto instaladas para remover blocos de gelo, objetos flutuantes, etc.
De acordo com a forma estrutural da câmara do portão, ela pode ser dividida em tipo aberto, tipo parede peitoral e tipo bueiro, etc.
1. Tipo aberto: A superfície do fluxo de água através do portão não é obstruída e a capacidade de descarga é grande.
2. Tipo de parede peitoral: Há uma parede peitoral acima do portão, o que pode reduzir a força no portão durante o bloqueio de água e aumentar a amplitude do bloqueio de água.
3. Tipo de bueiro: Em frente à comporta, há um corpo de túnel pressurizado ou não pressurizado, e a parte superior do túnel é coberta com solo de enchimento. Usado principalmente para pequenas comportas de água.
De acordo com o tamanho do fluxo do portão, ele pode ser dividido em três formas: grande, médio e pequeno.
Grandes comportas de água com vazão superior a 1000m3/s;
Uma comporta de água de médio porte com capacidade de 100-1000m3/s;
Pequenas comportas com capacidade inferior a 100m3/s.
2、 Composição das comportas de água
A comporta de água inclui principalmente três partes: seção de conexão a montante, câmara da comporta e seção de conexão a jusante,
Seção de conexão a montante: A seção de conexão a montante é usada para direcionar o fluxo de água suavemente para a câmara da comporta, proteger as margens e o leito do rio da erosão e, juntamente com a câmara, formar um contorno subterrâneo anti-infiltração para garantir a estabilidade anti-infiltração das margens e da fundação da comporta sob a infiltração. Geralmente, inclui paredes laterais a montante, leito, sulcos anti-erosão a montante e proteção de taludes em ambos os lados.
Câmara de comporta: É a parte principal da comporta de água, e sua função é controlar o nível e o fluxo da água, bem como evitar infiltração e erosão.
A estrutura da seção da câmara do portão inclui: portão, pilar do portão, pilar lateral (parede de apoio), placa de fundo, parede peitoral, ponte de trabalho, ponte de tráfego, elevador, etc.
A comporta é usada para controlar o fluxo através da comporta; a comporta é colocada na placa inferior da comporta, atravessando o orifício e apoiada no pilar da comporta. A comporta é dividida em comporta de manutenção e comporta de serviço.
A comporta de trabalho é usada para bloquear água durante a operação normal e controlar o fluxo de descarga;
A comporta de manutenção é usada para retenção temporária de água durante a manutenção.
O pilar do portão é usado para separar o vão e dar suporte ao portão, à parede peitoral, à ponte de trabalho e à ponte de tráfego.
O pilar da comporta transmite a pressão da água suportada pela comporta, pela parede peitoral e pela capacidade de retenção de água do próprio pilar da comporta para a placa inferior;
A parede peitoral é instalada acima da comporta de trabalho para ajudar a reter água e reduzir bastante o tamanho da comporta.
A parede peitoral também pode ser do tipo móvel e, em caso de inundações catastróficas, ela pode ser aberta para aumentar o fluxo de descarga.
A placa inferior é a base da câmara, usada para transmitir o peso e a carga da estrutura superior da câmara para a fundação. A câmara construída sobre uma fundação macia é estabilizada principalmente pelo atrito entre a placa inferior e a fundação, e a placa inferior também possui as funções de proteção contra infiltração e abrasão.
Pontes de trabalho e pontes de tráfego são usadas para instalar equipamentos de elevação, operar comportas e conectar o tráfego através do Estreito.
Seção de conexão a jusante: usada para eliminar a energia restante do fluxo de água que passa pela comporta, orientar a difusão uniforme do fluxo de água para fora da comporta, ajustar a distribuição da velocidade do fluxo e diminuir a velocidade do fluxo e evitar a erosão a jusante após o fluxo de água sair da comporta.
Geralmente, inclui uma piscina de acalmia, pátio, pátio, canal anti-abrasivo a jusante, paredes laterais a jusante e proteção de encostas em ambos os lados.
Horário da publicação: 21/11/2023
