1、 Форма компоновки гидроэлектростанций
К типичным формам компоновки гидроэлектростанций относятся в основном гидроэлектростанции плотинного типа, гидроэлектростанции руслового типа и гидроэлектростанции деривационного типа.
Плотинный тип гидроэлектростанции: использование плотины для повышения уровня воды в реке с целью концентрации напора воды. Часто строятся в высокогорных каньонах в среднем и верхнем течении рек, как правило, это гидроэлектростанция со средним или высоким напором. Наиболее распространенный метод компоновки — гидроэлектростанция, расположенная ниже по течению от удерживающей плотины вблизи участка плотины, которая представляет собой гидроэлектростанцию за плотиной.
Гидроэлектростанция руслового типа: Гидроэлектростанция, где электростанция, водоудерживающий затвор и плотина расположены в ряд на русле реки для совместного удержания воды. Часто строятся в среднем и нижнем течении рек, как правило, это низконапорная, высокопоточная гидроэлектростанция.
Гидроэлектростанция деривационного типа: Гидроэлектростанция, которая использует деривационный канал для концентрации падения участка реки с целью формирования напора выработки электроэнергии. Часто строится в среднем и верхнем течении рек с низким стоком и большим продольным уклоном реки.
2. Состав зданий гидроэнергетического узла
К основным сооружениям узла гидроэлектростанции относятся: водоподпорные сооружения, сбросные сооружения, водоприемные сооружения, водозаборные и отводящие сооружения, сооружения уровня воды, здания по производству, преобразованию и распределению электроэнергии и т. д.
1. Водоподпорные сооружения: Водоподпорные сооружения используются для перехвата рек, концентрации капель и образования водохранилищ, таких как плотины, шлюзы и т. д.
2. Водоспускные сооружения: Водоспускные сооружения используются для сброса паводков или сброса воды для использования ниже по течению, или сброса воды для понижения уровня воды в водохранилищах, например, водосброс, водосбросной туннель, донный сброс и т. д.
3. Водозаборное сооружение гидроэлектростанции: Водозаборное сооружение гидроэлектростанции используется для подачи воды в водозаборный канал, например, глубокий и мелкий водозабор с давлением или открытый водозабор без давления.
4. Водоотводные и отводящие сооружения гидроэлектростанций: Водоотводные сооружения гидроэлектростанций используются для транспортировки воды для выработки электроэнергии из водохранилища в турбогенераторный агрегат; Нижнее водоотводное сооружение используется для сброса воды, используемой для выработки электроэнергии, в русло реки ниже по течению. К общим сооружениям относятся каналы, туннели, напорные трубопроводы и т. д., а также перекрестные сооружения, такие как акведуки, водопропускные трубы, инвертированные сифоны и т. д.
5. Гидроэлектростанции с плоским дном: Гидроэлектростанции с плоским дном используются для стабилизации изменений расхода и давления (глубины воды), вызванных изменениями нагрузки гидроэлектростанции в отводных или нижних бьефных сооружениях, таких как уравнительная камера в напорном отводном канале и напорный водосброс в конце безнапорного отводного канала.
6. Здания по производству, преобразованию и распределению электроэнергии: включая главный электростанцию (включая монтажную площадку) для установки гидротурбинных генераторов и их управления, вспомогательное электростанцию вспомогательного оборудования, трансформаторную подстанцию для установки трансформаторов и высоковольтное распределительное устройство для установки высоковольтных распределительных устройств.
7. Другие строения: такие как корабли, деревья, рыбы, песчаные заграждения, промывка песка и т. д.
Общая классификация плотин
Плотина относится к плотине, которая перехватывает реки и блокирует воду, а также плотина, которая блокирует воду в водохранилищах, реках и т. д. В соответствии с различными критериями классификации могут быть различные методы классификации. Инженерное дело в основном делится на следующие типы:
1. Гравитационная плотина
Гравитационная плотина — это плотина, построенная из таких материалов, как бетон или камень, устойчивость которой в основном обеспечивается собственным весом тела плотины.
Принцип работы гравитационных плотин
Под действием давления воды и других нагрузок гравитационные плотины в основном полагаются на силу противоскольжения, создаваемую собственным весом плотины, чтобы соответствовать требованиям устойчивости; В то же время сжимающее напряжение, создаваемое собственным весом тела плотины, используется для компенсации растягивающего напряжения, вызванного давлением воды, чтобы соответствовать требованиям прочности. Основной профиль гравитационной плотины - треугольный. На плоскости ось плотины обычно прямая, а иногда для адаптации к рельефу, геологическим условиям или для соответствия требованиям компоновки узла она также может быть расположена в виде ломаной линии или арки с небольшой кривизной в направлении вверх по течению.
Преимущества гравитационных плотин
(1) Конструктивная функция ясна, метод проектирования прост, безопасен и надежен. Согласно статистике, частота отказов гравитационных плотин относительно низка среди различных типов плотин.
(2) Высокая приспособляемость к рельефу и геологическим условиям. Гравитационные плотины могут быть построены в любой форме речной долины.
(3) Проблема сброса паводка в хабе легко решается. Гравитационные плотины могут быть преобразованы в переливные сооружения, или дренажные отверстия могут быть установлены на разных высотах тела плотины. Как правило, нет необходимости устанавливать еще один водосброс или дренажный туннель, а компоновка хаба компактна.
(4) Удобно для строительства отвода. В период строительства тело плотины может использоваться для отвода, и, как правило, не требуется дополнительного отводного туннеля.
(5) Удобная конструкция.
Недостатки гравитационных плотин
(1) Размер поперечного сечения тела плотины большой, и используется большое количество материала.
(2) Нагрузка на тело плотины низкая, и прочность материала не может быть использована в полной мере.
(3) Большая площадь контакта между телом плотины и основанием приводит к высокому подъемному давлению на дно плотины, что неблагоприятно для устойчивости.
(4) Объем тела плотины большой, и из-за тепла гидратации и усадки при затвердевании бетона в период строительства будут возникать неблагоприятные температурные и усадочные напряжения. Поэтому при заливке бетона необходимы строгие меры контроля температуры.
2. Арочная плотина
Арочная плотина представляет собой пространственную оболочку, закрепленную на скальном основании, образующую на плоскости выпуклую арочную форму по направлению вверх по течению, а профиль ее арочной короны представляет собой вертикальную или выпуклую кривую форму по направлению вверх по течению.
Принцип работы арочных плотин
Конструкция арочной плотины обладает как арочным, так и балочным эффектом, а нагрузка, которую она несет, частично сжимается в направлении обоих берегов за счет действия арки, в то время как другая часть передается на коренную породу в нижней части плотины за счет действия вертикальных балок.
Характеристики арочных плотин
(1) Стабильные характеристики. Устойчивость арочных плотин в основном зависит от силы реакции на концах арки с обеих сторон, в отличие от гравитационных плотин, которые полагаются на собственный вес для поддержания устойчивости. Поэтому арочные плотины предъявляют высокие требования к рельефу и геологическим условиям места строительства плотины, а также строгие требования к обработке фундамента.
(2) Структурные характеристики. Арочные плотины относятся к статически неопределимым конструкциям высокого порядка с высокой перегрузочной способностью и высокой безопасностью. Когда внешние нагрузки увеличиваются или часть плотины испытывает локальное растрескивание, арочные и балочные воздействия тела плотины будут регулироваться, вызывая перераспределение напряжений в теле плотины. Арочная плотина представляет собой общую пространственную конструкцию с легким и упругим корпусом. Инженерная практика показала, что ее сейсмостойкость также высока. Кроме того, поскольку арка является упорной конструкцией, которая в основном несет осевое давление, изгибающий момент внутри арки относительно мал, а распределение напряжений относительно равномерно, что способствует проявлению прочности материала. С экономической точки зрения арочные плотины являются очень превосходным типом плотины.
(3) Характеристики нагрузки. Тело арочной плотины не имеет постоянных деформационных швов, а изменения температуры и деформация коренной породы оказывают существенное влияние на напряжение тела плотины. При проектировании необходимо учитывать деформацию коренной породы и включать температуру в качестве основной нагрузки.
Из-за тонкого профиля и сложной геометрической формы арочной плотины требования к качеству строительства, прочности материала плотины и противофильтрационным свойствам более строгие, чем у гравитационных плотин.
3. Скально-земляная плотина
Плотины из грунта и камня относятся к плотинам, построенным из местных материалов, таких как почва и камень, и являются старейшим типом плотин в истории. Плотины из грунта и камня являются наиболее широко используемым и быстро развивающимся типом строительства плотин в мире.
Причины широкого применения и развития каменно-земляных плотин
(1) Возможно получение материалов на месте и поблизости, что экономит большое количество цемента, древесины и стали, а также сокращает объем внешней транспортировки на строительной площадке. Почти любой материал из земли и камня может быть использован для строительства плотин.
(2) Способность адаптироваться к различным ландшафтным, геологическим и климатическим условиям. Особенно в суровых климатических условиях, сложных инженерно-геологических условиях и районах с высокой интенсивностью землетрясений, плотины из грунта и камня фактически являются единственным возможным типом плотины.
(3) Разработка крупнотоннажной, многофункциональной и высокоэффективной строительной техники увеличила плотность уплотнения скально-земляных плотин, уменьшила поперечное сечение скально-земляных плотин, ускорила ход строительства, снизила затраты и способствовала развитию строительства высоких скально-земляных плотин.
(4) Благодаря развитию теории геотехнической механики, экспериментальных методов и вычислительных технологий уровень анализа и расчетов повысился, ход проектирования ускорился, а безопасность и надежность конструкции плотины были дополнительно гарантированы.
(5) Комплексное развитие технологий проектирования и строительства для поддержки инженерных проектов, таких как высокие склоны, подземные инженерные сооружения, а также рассеивание энергии высокоскоростного потока воды и предотвращение эрозии скальных плотин, также сыграло важную стимулирующую роль в ускорении строительства и популяризации скальных плотин.
4. Каменно-набросная плотина
Каменно-насыпная плотина обычно относится к типу плотины, построенной с использованием таких методов, как бросание, заполнение и прокатка каменных материалов. Поскольку каменная насыпь является проницаемой, необходимо использовать такие материалы, как почва, бетон или асфальтобетон в качестве непроницаемых материалов.
Характеристики каменно-набросных плотин
(1) Структурные характеристики. Плотность уплотненной каменной наброски высокая, прочность на сдвиг высокая, а склон плотины можно сделать относительно крутым. Это не только экономит объем заполнения плотины, но и уменьшает ширину дна плотины. Длина водоподводящих и сбросных сооружений может быть соответственно уменьшена, а расположение концентратора компактно, что еще больше снижает инженерное количество.
(2) Характеристики конструкции. В зависимости от напряженного состояния каждой части тела плотины, тело каменной наброски может быть разделено на различные зоны, и могут быть выполнены различные требования к каменным материалам и плотности каждой зоны. Выкопанные каменные материалы во время строительства дренажных сооружений в концентраторе могут быть полностью и разумно использованы, что снижает стоимость. Строительство бетонных облицованных каменных плотин меньше подвержено влиянию климатических условий, таких как сезон дождей и сильные холода, и может осуществляться относительно сбалансированным и нормальным образом.
(3) Характеристики эксплуатации и обслуживания. Деформация осадки уплотненной каменной наброски очень мала.
насосная станция
1. Основные компоненты проектирования насосных станций
Проект насосной станции в основном состоит из насосных помещений, трубопроводов, зданий для ввода и вывода воды и подстанций, как показано на рисунке. В насосном помещении устанавливается блок, состоящий из водяного насоса, передаточного устройства и силового агрегата, а также вспомогательного оборудования и электрооборудования. Основные сооружения для ввода и вывода воды включают в себя водозаборные и водоотводные сооружения, а также приемные и выпускные бассейны (или водонапорные башни).
Трубопроводы насосной станции включают в себя входной и выходной трубопроводы. Входной трубопровод соединяет источник воды с входом водяного насоса, а выходной трубопровод представляет собой трубопровод, соединяющий выход водяного насоса и выходной край.
После ввода насосной станции в эксплуатацию поток воды может поступать в водяной насос через входное здание и входной трубопровод. После нагнетания давления водяным насосом поток воды будет направляться в выходной бассейн (или водонапорную башню) или в трубопроводную сеть, тем самым достигая цели подъема или транспортировки воды.
2、 Планировка узла насосной станции
Компоновка узла насосной станции должна всесторонне учитывать различные условия и требования, определять типы зданий, разумно организовывать их взаимное расположение и регулировать их взаимосвязи. Компоновка узла в основном рассматривается на основе задач, выполняемых насосной станцией. Различные насосные станции должны иметь различные компоновки для своих основных работ, таких как насосные помещения, входные и выходные трубопроводы, а также входные и выходные здания.
Соответствующие вспомогательные здания, такие как водопропускные трубы и контрольные затворы, должны быть совместимы с основным проектом. Кроме того, принимая во внимание требования к комплексному использованию, если в пределах станции есть требования к дорогам, судоходству и рыбоходам, следует рассмотреть взаимосвязь между расположением автомобильных мостов, судоходных шлюзов, рыбоходов и т. д. и основным проектом.
В зависимости от различных задач, решаемых насосными станциями, компоновка узловых насосных станций обычно включает несколько типичных форм, таких как оросительные насосные станции, дренажные насосные станции и дренажно-оросительные комбинированные станции.
Водяной затвор — это низконапорное гидравлическое сооружение, которое использует затворы для удержания воды и контроля сброса. Его часто строят на берегах рек, каналов, водохранилищ и озер.
1. Классификация наиболее часто используемых затворов
Классификация по задачам, выполняемым гидрозатворами
1. Контрольный затвор: построен на реке или канале для блокировки наводнений, регулирования уровня воды или контроля сбросного потока. Контрольный затвор, расположенный на речном канале, также известен как затвор, блокирующий реку.
2. Заборные ворота: строятся на берегу реки, водохранилища или озера для контроля потока воды. Заборные ворота также известны как заборные ворота или затворы головки канала.
3. Затвор для отвода паводка: часто строящийся на одной стороне реки, он используется для сброса паводка, превышающего безопасную пропускную способность реки ниже по течению, в зону отвода паводка (зону хранения или задержания паводка) или водосброс. Затвор для отвода паводка проходит через воду в обоих направлениях, и после паводка вода хранится и сбрасывается в русло реки отсюда.
4. Дренажный затвор: часто строится вдоль берегов рек для устранения заболачивания, которое вредит посевам во внутренних или низменных районах. Дренажный затвор также является двунаправленным. Когда уровень воды в реке выше, чем уровень внутреннего озера или впадины, дренажный затвор в основном блокирует воду, чтобы не допустить затопления рекой сельскохозяйственных угодий или жилых зданий; Когда уровень воды в реке ниже, чем уровень внутреннего озера или впадины, дренажный затвор в основном используется для заболачивания и осушения.
5. Приливные ворота: построены около устья моря, закрываются во время прилива, чтобы предотвратить обратный поток морской воды; Открытие ворот для сброса воды во время отлива имеет характерную особенность двунаправленного блокирования воды. Приливные ворота похожи на дренажные ворота, но они срабатывают чаще. Когда прилив во внешнем море выше, чем во внутренней реке, закройте ворота, чтобы предотвратить обратный поток морской воды во внутреннюю реку; Когда прилив в открытом море ниже, чем речная вода во внутреннем море, откройте ворота, чтобы спустить воду.
6. Затвор для промывки песка (затвор для сброса песка): построенный на мутном речном потоке, он используется для сброса осадка, отложившегося перед входным затвором, регулирующим затвором или системой каналов.
7. Кроме того, имеются ледосбросные и канализационные затворы, предназначенные для удаления ледяных глыб, плавающих предметов и т. д.
По конструктивной форме затворная камера может быть разделена на открытый тип, тип подпорной стенки, тип водопропускной трубы и т. д.
1. Открытый тип: поверхность потока воды через затвор не имеет препятствий, а пропускная способность большая.
2. Тип подпорной стенки: Над затвором имеется подпорная стенка, которая может уменьшить силу, действующую на затвор во время блокировки воды, и увеличить амплитуду блокировки воды.
3. Тип водопропускной трубы: Перед воротами находится напорный или ненапорный туннельный корпус, а верхняя часть туннеля покрыта заполняющим грунтом. В основном используется для небольших водных затворов.
По величине потока затвора его можно разделить на три вида: большой, средний и малый.
Большие водозатворы с расходом более 1000 м3/с;
Средний гидрозатвор производительностью 100-1000 м3/с;
Малые шлюзы производительностью менее 100 м3/с.
2. Состав затворов
Водяной затвор в основном состоит из трех частей: секции соединения вверх по течению, камеры затвора и секции соединения вниз по течению.
Секция соединения вверх по течению: Секция соединения вверх по течению используется для плавного направления потока воды в камеру затвора, защиты обоих берегов и русла реки от эрозии и вместе с камерой образует противофильтрационный подземный контур для обеспечения противофильтрационной устойчивости обоих берегов и фундамента затвора при просачивании. Как правило, он включает в себя стенки крыла вверх по течению, подстилку, противоэрозионные канавки вверх по течению и защиту склона с обеих сторон.
Затворная камера: Это основная часть затвора, ее функция заключается в контроле уровня и расхода воды, а также в предотвращении просачивания и эрозии.
В состав секции затворной камеры входят: ворота, пирс ворот, боковой пирс (береговая стенка), нижняя плита, подпорная стенка, рабочий мост, транспортный мост, подъемник и т. д.
Затвор используется для управления потоком через затвор; Затвор размещается на нижней пластине затвора, перекрывает отверстие и поддерживается опорой затвора. Затвор делится на затвор обслуживания и сервисный затвор.
Рабочий затвор используется для перекрытия воды во время нормальной эксплуатации и управления потоком сброса;
Затвор для технического обслуживания используется для временного удержания воды во время технического обслуживания.
Опора ворот используется для разделения проема и поддержки ворот, подпорной стенки, рабочего моста и транспортного моста.
Столб ворот передает давление воды, оказываемое затвором, подпорной стенкой, а также водоудерживающую способность самого столба ворот на нижнюю плиту;
Подпорная стенка устанавливается над рабочими воротами, чтобы помочь удержать воду и значительно уменьшить размер ворот.
Подпорная стенка также может быть выполнена подвижной, и в случае возникновения катастрофических наводнений подпорная стенка может быть открыта для увеличения расхода воды.
Нижняя плита является основанием камеры, используется для передачи веса и нагрузки верхней конструкции камеры на фундамент. Камера, построенная на мягком основании, в основном стабилизируется трением между нижней плитой и фундаментом, а нижняя плита также имеет функции защиты от просачивания и размывания.
Рабочие и транспортные мосты используются для установки подъемного оборудования, управления воротами и соединения транспортных потоков через пролив.
Секция соединения ниже по течению: используется для устранения остаточной энергии потока воды, проходящего через затвор, направления равномерной диффузии потока воды из затвора, регулировки распределения скорости потока и замедления скорости потока, а также предотвращения эрозии ниже по течению после выхода воды из затвора.
Как правило, он включает в себя успокоительный бассейн, фартук, отбойник, нисходящий противоразмывной канал, нисходящие боковые стенки и защиту склонов с обеих сторон.
Время публикации: 21 ноября 2023 г.
