1. Rozloženie vodných elektrární
Medzi typické usporiadanie vodných elektrární patria najmä vodné elektrárne priehradového typu, vodné elektrárne s riečnym dnami a vodné elektrárne s odklonom.
Vodná elektráreň priehradového typu: Využíva hrádzu na zvýšenie hladiny vody v rieke s cieľom sústrediť spád vody. Často sa buduje vo vysokohorských kaňonoch v strednom a hornom toku riek a vo všeobecnosti ide o vodnú elektráreň so stredným až vysokým spádom. Najbežnejším spôsobom usporiadania je vodná elektráreň umiestnená pod záchytnou hrádzou v blízkosti miesta priehrady, čo je vodná elektráreň za priehradou.
Vodná elektráreň s korytom rieky: Vodná elektráreň, kde sú elektráreň, stavidlo a priehrada usporiadané v rade na koryte rieky, aby spoločne zadržiavali vodu. Často sa stavia v strednom a dolnom toku riek a vo všeobecnosti ide o nízkospádovú vodnú elektráreň s vysokým prietokom.
Vodná elektráreň s odklonným kanálom: Vodná elektráreň, ktorá využíva odklonný kanál na sústredenie poklesu riečneho úseku a vytvorenie spádovej plochy na výrobu energie. Často sa buduje v strednom a hornom toku riek s nízkym prietokom a veľkým pozdĺžnym sklonom rieky.
2. Zloženie budov vodného uzla
Medzi hlavné budovy projektu uzla vodnej elektrárne patria: vodozádržné konštrukcie, výpustné konštrukcie, vstupné konštrukcie, konštrukcie odklonených a odpadových potrubí, konštrukcie na vyrovnávanie hladiny vody, budovy na výrobu, transformáciu a distribúciu energie atď.
1. Vodozáchytné stavby: Vodozáchytné stavby sa používajú na zachytávanie riek, koncentráciu kvapiek vody a vytváranie nádrží, ako sú priehrady, stavidlá atď.
2. Stavby na vypúšťanie vody: Stavby na vypúšťanie vody sa používajú na vypúšťanie povodní, vypúšťanie vody na použitie po prúde alebo vypúšťanie vody na zníženie hladiny vody v nádržiach, ako sú prepadové kanály, prepadové tunely, spodné výpuste atď.
3. Prívod vody do vodnej elektrárne: Prívod vody do vodnej elektrárne sa používa na privádzanie vody do odvádzacieho kanála, napríklad hlbokým a plytkým prívodom s tlakom alebo otvoreným prívodom bez tlaku.
4. Odvádzacie a odpadové konštrukcie vodných elektrární: Odvádzacie a odpadové konštrukcie vodných elektrární sa používajú na prepravu vody na výrobu energie z nádrže do turbíny; Odvodňovacia konštrukcia sa používa na vypúšťanie vody používanej na výrobu energie do koryta rieky po prúde. Medzi bežné budovy patria kanály, tunely, tlakové potrubia atď., ako aj priečne budovy, ako sú akvadukty, priepusty, obrátené sifóny atď.
5. Vodné elektrárne s plochým obtokom: Vodné elektrárne s plochým obtokom sa používajú na stabilizáciu zmien prietoku a tlaku (hĺbky vody) spôsobených zmenami zaťaženia vodnej elektrárne v odvádzacích alebo odvodňovacích konštrukciách, ako je napríklad prepúšťacia komora v pretlakovom odvádzacom kanáli a tlakový predný priestor na konci nepretlakového odvádzacieho kanála.
6. Budovy na výrobu, transformáciu a distribúciu energie: vrátane hlavnej elektrárne (vrátane miesta inštalácie) na inštaláciu jednotiek hydraulických turbín a ich riadenia, pomocnej elektrárne pomocných zariadení, trafostanice na inštaláciu transformátorov a rozvádzača vysokého napätia na inštaláciu zariadení na distribúciu vysokého napätia.
7. Ostatné budovy: ako sú lode, stromy, ryby, blokovanie piesku, splachovanie piesku atď.
Bežná klasifikácia priehrad
Priehrada označuje priehradu, ktorá zachytáva rieky a blokuje vodu, ako aj priehradu, ktorá blokuje vodu v nádržiach, riekach atď. Podľa rôznych klasifikačných kritérií môžu existovať rôzne klasifikačné metódy. Inžinierstvo sa delí hlavne na tieto typy:
1. Gravitačná priehrada
Gravitačná priehrada je priehrada postavená z materiálov ako betón alebo kameň, ktorá sa na udržanie stability spolieha hlavne na vlastnú hmotnosť telesa priehrady.
Princíp fungovania gravitačných priehrad
Pri pôsobení tlaku vody a iných zaťažení sa gravitačné priehrady spoliehajú najmä na protišmykovú silu generovanú vlastnou hmotnosťou priehrady, aby splnili požiadavky na stabilitu. Zároveň sa tlakové napätie generované vlastnou hmotnosťou telesa priehrady používa na kompenzáciu ťahového napätia spôsobeného tlakom vody, aby sa splnili požiadavky na pevnosť. Základný profil gravitačnej priehrady je trojuholníkový. V rovine je os priehrady zvyčajne rovná a niekedy, aby sa prispôsobila terénu, geologickým podmienkam alebo aby sa splnili požiadavky na usporiadanie náboja, môže byť usporiadaná aj ako prerušovaná čiara alebo oblúk s malým zakrivením smerom proti prúdu.
Výhody gravitačných priehrad
(1) Konštrukčná funkcia je jasná, metóda návrhu je jednoduchá a je bezpečná a spoľahlivá. Podľa štatistík je miera poruchovosti gravitačných priehrad relatívne nízka medzi rôznymi typmi priehrad.
(2) Silná prispôsobivosť terénu a geologickým podmienkam. Gravitačné priehrady je možné postaviť v akomkoľvek tvare riečneho údolia.
(3) Problém s priepustnosťou povodní v uzle sa dá ľahko vyriešiť. Gravitačné priehrady sa dajú premeniť na prepadové konštrukcie alebo sa dajú odvodňovacie otvory zriadiť v rôznych výškach telesa priehrady. Vo všeobecnosti nie je potrebné inštalovať ďalší prepad ani odvodňovací tunel a usporiadanie uzla je kompaktné.
(4) Vhodné na odklonenie pri výstavbe. Počas výstavby je možné teleso priehrady použiť na odklonenie a vo všeobecnosti nie je potrebný žiadny ďalší obtokový tunel.
(5) Pohodlná konštrukcia.
Nevýhody gravitačných priehrad
(1) Prierez telesa priehrady je veľký a je naň použité veľké množstvo materiálu.
(2) Napätie v telese priehrady je nízke a pevnosť materiálu sa nedá plne využiť.
(3) Veľká kontaktná plocha medzi telesom priehrady a základmi má za následok vysoký vztlak na dne priehrady, čo je nepriaznivé pre stabilitu.
(4) Objem telesa priehrady je veľký a v dôsledku hydratačného tepla a zmrašťovania betónu pri tvrdnutí počas výstavby vznikajú nepriaznivé teplotné a zmrašťovacie napätia. Preto sú pri liatí betónu potrebné prísne opatrenia na kontrolu teploty.
2. Oblúková priehrada
Oblúková priehrada je priestorová škrupinová konštrukcia pripevnená k skalnému podložiu, ktorá tvorí konvexný oblúkový tvar v rovine smerom proti prúdu a jej profil koruny oblúka má smerom proti prúdu zvislý alebo konvexný tvar krivky.
Princíp fungovania oblúkových priehrad
Konštrukcia oblúkovej priehrady má oblúkové aj trámové účinky a zaťaženie, ktoré nesie, je čiastočne stlačené smerom k obom brehom pôsobením oblúka, zatiaľ čo druhá časť sa prenáša na skalné podložie na dne priehrady pôsobením zvislých trámov.
Charakteristiky oblúkových priehrad
(1) Stabilné charakteristiky. Stabilita oblúkových priehrad závisí hlavne od reakčnej sily na koncoch oblúka na oboch stranách, na rozdiel od gravitačných priehrad, ktoré sa na udržanie stability spoliehajú na vlastnú tiaž. Preto majú oblúkové priehrady vysoké požiadavky na terén a geologické podmienky miesta priehrady, ako aj prísne požiadavky na úpravu základov.
(2) Konštrukčné charakteristiky. Oblúkové priehrady patria medzi staticky neurčité konštrukcie vyššieho rádu s vysokou preťažiteľnosťou a vysokou bezpečnosťou. Keď sa vonkajšie zaťaženie zvýši alebo časť priehrady pretrpí lokálne praskliny, pôsobenie oblúka a nosníka telesa priehrady sa prispôsobí, čo spôsobí prerozdelenie napätia v tele priehrady. Oblúková priehrada je celkovo priestorová konštrukcia s ľahkým a pružným telesom. Inžinierska prax ukázala, že jej seizmická odolnosť je tiež vysoká. Okrem toho, keďže oblúk je axiálna konštrukcia, ktorá nesie prevažne axiálny tlak, ohybový moment vo vnútri oblúka je relatívne malý a rozloženie napätia je relatívne rovnomerné, čo prispieva k uplatneniu pevnosti materiálu. Z ekonomického hľadiska sú oblúkové priehrady veľmi dobrým typom priehrady.
(3) Charakteristiky zaťaženia. Teleso oblúkovej priehrady nemá trvalé dilatačné škáry a zmeny teploty a deformácia skalného podložia majú významný vplyv na namáhanie telesa priehrady. Pri projektovaní je potrebné zohľadniť deformáciu skalného podložia a zahrnúť teplotu ako hlavné zaťaženie.
Vzhľadom na tenký profil a zložitý geometrický tvar oblúkovej priehrady sú požiadavky na kvalitu konštrukcie, pevnosť materiálu priehrady a odolnosť voči priesakom prísnejšie ako pri gravitačných priehradách.
3. Hlineno-skalná priehrada
Kamenné priehrady sa vzťahujú na priehrady vyrobené z miestnych materiálov, ako je pôda a kameň, a sú najstarším typom priehrady v histórii. Kamenné priehrady sú najpoužívanejším a najrýchlejšie sa rozvíjajúcim typom priehradnej konštrukcie na svete.
Dôvody rozsiahleho použitia a rozvoja zemno-skalných priehrad
(1) Materiály je možné získať lokálne a v blízkosti, čím sa ušetrí veľké množstvo cementu, dreva a ocele a zníži sa objem externej dopravy na stavenisku. Na stavbu priehrad možno použiť takmer akýkoľvek zemný a kamenný materiál.
(2) Schopnosť prispôsobiť sa rôznym terénnym, geologickým a klimatickým podmienkam. Najmä v drsnom podnebí, zložitých inžiniersko-geologických podmienkach a oblastiach s vysokou intenzitou zemetrasení sú priehrady z zemných hornín v skutočnosti jediným uskutočniteľným typom priehrady.
(3) Vývoj veľkokapacitných, multifunkčných a vysokoúčinných stavebných strojov zvýšil hustotu zhutnenia priehrad z zemných hornín, znížil prierez priehrad z zemných hornín, urýchlil postup výstavby, znížil náklady a podporil rozvoj výstavby vysokých priehrad z zemných hornín.
(4) Vďaka rozvoju teórie geotechnickej mechaniky, experimentálnych metód a výpočtových techník sa zlepšila úroveň analýzy a výpočtov, zrýchlil sa postup návrhu a ďalej sa zaručila bezpečnosť a spoľahlivosť návrhu priehrad.
(5) Komplexný rozvoj projektových a stavebných technológií na podporu inžinierskych projektov, ako sú vysoké svahy, podzemné inžinierske stavby a vysokorýchlostné rozptyľovanie energie prúdenia vody a prevencia erózie priehrad z zemných hornín, tiež zohral dôležitú podpornú úlohu pri urýchľovaní výstavby a propagácie priehrad z zemných hornín.
4. Kamenná priehrada
Kamenná priehrada sa vo všeobecnosti vzťahuje na typ priehrady postavenej metódami, ako je hádzanie, zasypávanie a valcovanie kamenných materiálov. Keďže kamenná priehrada je priepustná, je potrebné použiť materiály ako zemina, betón alebo asfaltový betón ako nepriepustné materiály.
Charakteristika skalných priehrad
(1) Štrukturálne charakteristiky. Hustota zhutneného skalného zásypu je vysoká, šmyková pevnosť je vysoká a sklon hrádze môže byť relatívne strmý. To nielen šetrí množstvo zasypaného materiálu v hrádzi, ale aj zmenšuje šírku dna hrádze. Dĺžka vodných a odvodňovacích konštrukcií sa môže zodpovedajúcim spôsobom skrátiť a usporiadanie uzla hrádze je kompaktné, čo ďalej znižuje množstvo stavebných prác.
(2) Konštrukčné charakteristiky. Podľa namáhacej situácie každej časti telesa priehrady je možné teleso násypového kameňa rozdeliť do rôznych zón a splniť rôzne požiadavky na kamenné materiály a kompaktnosť každej zóny. Vykopané kamenné materiály počas výstavby drenážnych konštrukcií v uzle je možné plne a primerane použiť, čím sa znížia náklady. Výstavba násypových hrádzí s betónovým obložením je menej ovplyvnená klimatickými podmienkami, ako je obdobie dažďov a silné mrazy, a je možné ju vykonávať relatívne vyváženým a bežným spôsobom.
(3) Prevádzkové a údržbárske charakteristiky. Deformácia sadania zhutneného skalného zásypu je veľmi malá.
čerpacia stanica
1. Základné komponenty inžinierstva čerpacích staníc
Projekt čerpacej stanice pozostáva hlavne z čerpacích miestností, potrubí, budov prívodu a odvodu vody a rozvodní, ako je znázornené na obrázku. V čerpacej miestnosti je nainštalovaná jednotka pozostávajúca z vodného čerpadla, prevodového zariadenia a napájacej jednotky, ako aj pomocných zariadení a elektrických zariadení. Hlavné konštrukcie prívodu a odvodu vody zahŕňajú zariadenia na prívod a odvod vody, ako aj prívodné a odvodné bazény (alebo vodárenské veže).
Potrubia čerpacej stanice zahŕňajú vstupné a výstupné potrubia. Vstupné potrubie spája zdroj vody so vstupom vodného čerpadla, zatiaľ čo výstupné potrubie je potrubie spájajúce výstup vodného čerpadla a výstupnú hranu.
Po uvedení čerpacej stanice do prevádzky môže prietok vody vstúpiť do vodného čerpadla cez prívodnú budovu a prívodné potrubie. Po natlakovaní vodným čerpadlom sa prietok vody posiela do výstupného bazéna (alebo vodárenskej veže) alebo potrubnej siete, čím sa dosiahne účel zdvíhania alebo prepravy vody.
2、 Usporiadanie uzla čerpacej stanice
Pri návrhu uzla čerpacej stanice je potrebné komplexne zvážiť rôzne podmienky a požiadavky, určiť typy budov, rozumne usporiadať ich vzájomné polohy a riešiť ich vzájomné vzťahy. Usporiadanie uzla sa zohľadňuje najmä na základe úloh, ktoré čerpacia stanica vykonáva. Rôzne čerpacie stanice by mali mať rôzne usporiadanie svojich hlavných prevádzok, ako sú čerpacie miestnosti, vstupné a výstupné potrubia a vstupné a výstupné budovy.
Zodpovedajúce pomocné budovy, ako sú priepusty a kontrolné brány, by mali byť kompatibilné s hlavným projektom. Okrem toho, vzhľadom na požiadavky na komplexné využitie, ak existujú požiadavky na cesty, lodnú dopravu a prechody rýb v oblasti stanice, mal by sa zvážiť vzťah medzi usporiadaním cestných mostov, plavebných komôr, chodníkov pre ryby atď. a hlavným projektom.
V závislosti od rôznych úloh, ktoré čerpacie stanice vykonávajú, rozloženie uzlov čerpacích staníc vo všeobecnosti zahŕňa niekoľko typických foriem, ako sú zavlažovacie čerpacie stanice, odvodňovacie čerpacie stanice a kombinované odvodňovacie zavlažovacie stanice.
Stavidlo je nízkotlaková hydraulická stavba, ktorá používa stavidlá na zadržiavanie vody a reguláciu prietoku. Často sa stavia na brehoch riek, kanálov, nádrží a jazier.
1. Klasifikácia bežne používaných vodných brán
Klasifikácia podľa úloh vykonávaných vodnými stavidlami
1. Regulačná brána: postavená na rieke alebo kanáli na zastavenie povodní, reguláciu hladiny vody alebo reguláciu prietoku. Regulačná brána umiestnená na koryte rieky je tiež známa ako riečna blokovacia brána.
2. Vstupná brána: Postavená na brehu rieky, nádrže alebo jazera na reguláciu prietoku vody. Vstupná brána je tiež známa ako vstupná brána alebo hradlová brána kanála.
3. Protipovodňová brána: Často sa stavia na jednej strane rieky a používa sa na odvádzanie povodňovej vody presahujúcej bezpečnú prietočnú kapacitu rieky po prúde do oblasti odvádzania povodňovej vody (retenčnej alebo záchytnej oblasti) alebo prepadového kanála. Protipovodňová brána prechádza vodou v oboch smeroch a po povodni sa voda zadržiava a odtiaľto vypúšťa do koryta rieky.
4. Odvodňovacie stavidlá: často sa stavajú pozdĺž brehov riek na odstránenie zamokrenia, ktoré je škodlivé pre plodiny vo vnútrozemí alebo nízko položených oblastiach. Odvodňovacie stavidlá sú tiež obojsmerné. Keď je hladina vody v rieke vyššia ako hladina vnútorného jazera alebo priehlbiny, stavidlá blokujú vodu hlavne preto, aby zabránili zaplaveniu poľnohospodárskej pôdy alebo obytných budov; keď je hladina vody v rieke nižšia ako hladina vnútorného jazera alebo priehlbiny, stavidlá sa používajú hlavne na zamokrenie a odvodnenie.
5. Prílivová brána: postavená v blízkosti ústia mora, počas prílivu zatvorená, aby sa zabránilo spätnému toku morskej vody; Otvorenie brány na vypustenie vody pri odlive má charakteristiku obojsmerného blokovania vody. Prílivové brány sú podobné odvodňovacím bránam, ale ovládajú sa častejšie. Keď je príliv vo vonkajšom mori vyšší ako príliv vo vnútornej rieke, zatvorte bránu, aby sa zabránilo spätnému toku morskej vody do vnútornej rieky; keď je príliv na otvorenom mori nižší ako riečna voda vo vnútornom mori, otvorte bránu na vypustenie vody.
6. Preplachovacia brána piesku (vypúšťacia brána piesku): Postavená na bahnitom riečnom toku, slúži na vypúšťanie sedimentov usadených pred vstupnou bránou, regulačnou bránou alebo kanálovým systémom.
7. Okrem toho sú k dispozícii brány na vypúšťanie ľadu a kanalizačné brány na odstraňovanie ľadových blokov, plávajúcich predmetov atď.
Podľa konštrukčného tvaru hradlovej komory ju možno rozdeliť na otvorený typ, typ s hrudnou stenou a typ priepustu atď.
1. Otvorený typ: Povrch prietoku vody cez bránu nie je blokovaný a prietoková kapacita je veľká.
2. Typ prsnej steny: Nad bránou sa nachádza prsná stena, ktorá môže znížiť silu pôsobiacu na bránu počas blokovania vodou a zvýšiť amplitúdu blokovania vodou.
3. Typ priepustu: Pred stavidlom sa nachádza pretlakové alebo netlakové teleso tunela a vrch tunela je pokrytý zásypovou zeminou. Používa sa hlavne pre malé vodné stavidlá.
Podľa veľkosti prietoku brány ho možno rozdeliť na tri typy: veľký, stredný a malý.
Veľké vodné stavidlá s prietokom viac ako 1000 m3/s;
Stredne veľká vodná stavidlá s prietokom 100 – 1 000 m3/s;
Malé stavidlá s kapacitou menšou ako 100 m3/s.
2. Zloženie vodných brán
Vodná brána pozostáva hlavne z troch častí: prednej pripojovacej časti, komory brány a spodnej pripojovacej časti.
Pripojovací úsek proti prúdu: Pripojovací úsek proti prúdu slúži na plynulé vedenie toku vody do komory stavidla, ochranu brehov a koryta rieky pred eróziou a spolu s komorou vytvára protipriesakovú podzemnú kontúru, ktorá zabezpečuje protipriesakovú stabilitu brehov a základov stavidla počas priesaku. Vo všeobecnosti zahŕňa protiprúdové krídelné steny, podložie, protierózne drážky proti prúdu a ochranu svahov na oboch stranách.
Bránová komora: Je to hlavná časť vodnej brány a jej funkciou je regulovať hladinu a prietok vody, ako aj predchádzať priesaku a erózii.
Konštrukcia sekcie hradlovej komory zahŕňa: bránu, hradlový pilier, bočný pilier (pobrežný múr), spodnú dosku, prsnú stenu, pracovný most, dopravný most, výťah atď.
Brána sa používa na reguláciu prietoku cez bránu; Brána je umiestnená na spodnej doske brány, prekrýva otvor a je podopretá pilierom brány. Brána je rozdelená na údržbovú bránu a servisnú bránu.
Pracovná brána sa používa na blokovanie vody počas bežnej prevádzky a na reguláciu prietoku vody;
Údržbová brána sa používa na dočasné zadržanie vody počas údržby.
Bránový pilier slúži na oddelenie otvoru v zálive a podopretie brány, nábrežného múru, pracovného mosta a dopravného mosta.
Bránový pilier prenáša tlak vody, ktorý znáša brána, prsná stena a schopnosť zadržiavať vodu samotným hradovým pilierom, na spodnú dosku;
Prsná stena je inštalovaná nad pracovnou bránou, aby pomohla zadržať vodu a výrazne zmenšila veľkosť brány.
Prsná stena môže byť tiež vyhotovená ako pohyblivá a v prípade katastrofických povodní sa dá otvoriť, aby sa zvýšil prietok.
Spodná doska je základom komory a slúži na prenos hmotnosti a zaťaženia hornej konštrukcie komory na základ. Komora postavená na mäkkom základe je stabilizovaná najmä trením medzi spodnou doskou a základom a spodná doska má tiež funkcie proti presakovaniu a oderu.
Pracovné mosty a dopravné mosty sa používajú na inštaláciu zdvíhacích zariadení, obsluhu brán a prepojenie dopravy cez prieliv.
Pripojovacia časť po prúde: používa sa na elimináciu zostávajúcej energie prúdu vody prechádzajúceho cez bránu, na vedenie rovnomerného rozptylu prúdu vody z brány, na nastavenie rozloženia rýchlosti prúdenia a spomalenie rýchlosti prúdenia a na zabránenie erózie po prúde po prúde po prúde vody z brány.
Vo všeobecnosti zahŕňa upokojovací bazén, ochrannú plochu, ochrannú plochu, protiodierací kanál po prúde, krídlové steny po prúde a ochranu svahu na oboch stranách.
Čas uverejnenia: 21. novembra 2023
