1. Oblika postavitve hidroelektrarn
Tipične oblike postavitve hidroelektrarn vključujejo predvsem hidroelektrarne jezovnega tipa, hidroelektrarne rečnega tipa in hidroelektrarne preusmerjevalnega tipa.
Hidroelektrarna jeznega tipa: Uporablja jez za dvig gladine vode v reki, da se koncentrira vodni padec. Pogosto je zgrajena v visokogorskih kanjonih v srednjem in zgornjem toku rek, običajno pa je hidroelektrarna s srednjim do visokim padecom. Najpogostejši način postavitve je hidroelektrarna, ki se nahaja dolvodno od zadrževalnega jezu v bližini lokacije jezu, to je hidroelektrarna za jezom.
Hidroelektrarna na rečnem strugi: Hidroelektrarna, kjer so elektrarna, zadrževalna zapornica in jez razporejeni v vrsto na rečnem strugi, da skupaj zadržujejo vodo. Pogosto zgrajena v srednjem in spodnjem toku rek, je običajno hidroelektrarna z nizkim padcem in visokim pretokom.
Hidroelektrarna preusmerjevalnega tipa: Hidroelektrarna, ki uporablja preusmerjevalni kanal za koncentracijo padca rečnega odseka in oblikovanje glave za proizvodnjo električne energije. Pogosto je zgrajena v srednjem in zgornjem toku rek z nizkim pretokom in velikim vzdolžnim naklonom reke.
2. Sestava stavb hidroelektrarne
Glavne stavbe projekta vozlišča hidroelektrarne vključujejo: zadrževalne objekte za vodo, izpustne objekte, dovodne objekte, objekte za preusmeritev in odvodnjavanje, objekte za gladko vodo, stavbe za proizvodnjo, transformacijo in distribucijo električne energije itd.
1. Vodozadrževalne strukture: Vodozadrževalne strukture se uporabljajo za prestrezanje rek, zgoščevanje kapljic in oblikovanje rezervoarjev, kot so jezovi, zapornice itd.
2. Izpustne konstrukcije za vodo: Izpustne konstrukcije za vodo se uporabljajo za sproščanje poplav ali sproščanje vode za uporabo nižje v toku ali sproščanje vode za znižanje gladine vode v rezervoarjih, kot so prelivna polja, prelivni predori, spodnji izpusti itd.
3. Struktura za dovod vode hidroelektrarne: Struktura za dovod vode hidroelektrarne se uporablja za dovod vode v preusmerjevalni kanal, na primer z globokim in plitvim dovodom s tlakom ali odprtim dovodom brez tlaka.
4. Preusmeritve vode in odvodne cevi hidroelektrarn: Preusmeritvene cevi hidroelektrarn se uporabljajo za transport vode za proizvodnjo električne energije iz rezervoarja do turbine; odvodna cevi se uporablja za odvajanje vode, ki se uporablja za proizvodnjo električne energije, v dolvodni rečni kanal. Med običajne stavbe spadajo kanali, predori, tlačni cevovodi itd., pa tudi prečne stavbe, kot so akvadukti, prepusti, obrnjeni sifoni itd.
5. Hidroelektrarne na ravni vodi: Hidroelektrarne na ravni vodi se uporabljajo za stabilizacijo sprememb pretoka in tlaka (globine vode), ki jih povzročajo spremembe obremenitve hidroelektrarne v preusmeritvenih ali odvodnih objektih, kot sta prelivna komora v tlačnem preusmeritvenem kanalu in tlačni predprostor na koncu netlačnega preusmeritvenega kanala.
6. Stavbe za proizvodnjo, transformacijo in distribucijo električne energije: vključno z glavno strojnico (vključno z mestom montaže) za namestitev hidravličnih turbogeneratorjev in njihovega krmiljenja, pomožno strojnico za pomožno opremo, transformatorsko postajo za namestitev transformatorjev in visokonapetostno stikalno napravo za namestitev visokonapetostnih distribucijskih naprav.
7. Druge zgradbe: kot so ladje, drevesa, ribe, blokiranje peska, izpiranje peska itd.
Splošna klasifikacija jezov
Jez se nanaša na jez, ki prestreže reke in blokira vodo, pa tudi na jez, ki blokira vodo v rezervoarjih, rekah itd. Glede na različna klasifikacijska merila obstajajo različne klasifikacijske metode. Inženirstvo se v glavnem deli na naslednje vrste:
1. Gravitacijski jez
Gravitacijski jez je jez, zgrajen iz materialov, kot sta beton ali kamen, ki se za ohranjanje stabilnosti zanaša predvsem na lastno težo telesa jezu.
Načelo delovanja gravitacijskih jezov
Pod vplivom vodnega tlaka in drugih obremenitev se gravitacijski jezovi za izpolnjevanje zahtev glede stabilnosti zanašajo predvsem na protizdrsno silo, ki jo ustvarja lastna teža jezu; hkrati se tlačna napetost, ki jo povzroča lastna teža telesa jezu, uporablja za izravnavo natezne napetosti, ki jo povzroča vodni tlak, da se izpolnijo zahteve glede trdnosti. Osnovni profil gravitacijskega jezu je trikoten. Na ravnini je os jezu običajno ravna, včasih pa je lahko zaradi prilagoditve terenu, geološkim razmeram ali izpolnjevanja zahtev glede postavitve središča razporejen tudi kot prekinjena črta ali lok z majhno ukrivljenostjo proti zgornjemu toku.
Prednosti gravitacijskih jezov
(1) Strukturna funkcija je jasna, metoda načrtovanja je preprosta ter varna in zanesljiva. Statistično je stopnja odpovedi gravitacijskih jezov relativno nizka med različnimi vrstami jezov.
(2) Močna prilagodljivost terenu in geološkim razmeram. Gravitacijske jezove je mogoče zgraditi v kateri koli obliki rečne doline.
(3) Problem odvajanja poplavne vode na vozlišču je enostavno rešiti. Gravitacijske jezove je mogoče spremeniti v prelivne strukture ali pa na različnih višinah telesa jezu postaviti drenažne luknje. Na splošno ni treba namestiti dodatnega prelivnega polja ali drenažnega tunela, vozlišče pa je kompaktno.
(4) Primerno za preusmeritev vode med gradnjo. Med gradnjo se lahko telo jezu uporabi za preusmeritev vode in običajno ni potreben dodaten preusmeritveni predor.
(5) Priročna konstrukcija.
Slabosti gravitacijskih jezov
(1) Prečni prerez telesa jezu je velik in uporabljena je velika količina materiala.
(2) Napetost telesa jezu je nizka in trdnosti materiala ni mogoče v celoti izkoristiti.
(3) Velika kontaktna površina med telesom jezu in temelji povzroči visok dvigalni tlak na dnu jezu, kar je neugodno za stabilnost.
(4) Prostornina telesa jezu je velika, zaradi hidratacijske toplote in krčenja betona med gradnjo pa bodo nastali neugodni temperaturni in krčljivi napetosti. Zato so pri vlivanju betona potrebni strogi ukrepi za nadzor temperature.
2. Ločni jez
Ločni jez je prostorska lupinasta struktura, pritrjena na skalno podlago, ki na ravnini proti zgornjemu toku tvori konveksno obliko loka, njen profil krone loka pa ima proti zgornjemu toku navpično ali konveksno krivuljo.
Načelo delovanja ločnih jezov
Struktura ločnega jezu ima tako ločne kot nosilne učinke, obremenitev, ki jo nosi, pa je delno stisnjena proti obema bregovoma zaradi delovanja loka, drugi del pa se prenaša na skalno podlago na dnu jezu zaradi delovanja navpičnih nosilcev.
Značilnosti ločnih jezov
(1) Stabilne značilnosti. Stabilnost ločnih jezov je v glavnem odvisna od reakcijske sile na koncih loka na obeh straneh, za razliko od gravitacijskih jezov, ki se za ohranjanje stabilnosti zanašajo na lastno težo. Zato imajo ločni jezovi visoke zahteve glede terena in geoloških razmer na lokaciji jezu, pa tudi stroge zahteve glede obdelave temeljev.
(2) Strukturne značilnosti. Ločni jezovi spadajo med statično nedoločene strukture višjega reda z veliko preobremenitveno nosilnostjo in visoko varnostjo. Ko se zunanje obremenitve povečajo ali se na delu jezu pojavijo lokalne razpoke, se delovanje loka in nosilca telesa jezu prilagodi, kar povzroči prerazporeditev napetosti v telesu jezu. Ločni jez je celostna prostorska struktura z lahkim in prožnim telesom. Inženirska praksa je pokazala, da je tudi njegova potresna odpornost močna. Poleg tega je lok, ker je potisna konstrukcija, ki prenaša predvsem aksialni pritisk, upogibni moment znotraj loka relativno majhen, porazdelitev napetosti pa relativno enakomerna, kar prispeva k uveljavljanju trdnosti materiala. Z ekonomskega vidika so ločni jezovi zelo napredna vrsta jezu.
(3) Karakteristike obremenitev. Telo ločnega jezu nima trajnih dilatacijskih spojev, temperaturne spremembe in deformacije kamninske podlage pa pomembno vplivajo na napetost telesa jezu. Pri projektiranju je treba upoštevati deformacije kamninske podlage in vključiti temperaturo kot glavno obremenitev.
Zaradi tankega profila in kompleksne geometrijske oblike ločnega jezu so zahteve glede kakovosti gradnje, trdnosti materiala jezu in preprečevanja pronicanja strožje kot pri gravitacijskih jezovih.
3. Jez iz zemeljske kamnine
Zemeljsko-kameni jezovi se nanašajo na jezove iz lokalnih materialov, kot sta zemlja in kamen, in so najstarejša vrsta jezu v zgodovini. Zemeljsko-kameni jezovi so najpogosteje uporabljena in hitro razvijajoča se vrsta gradnje jezov na svetu.
Razlogi za široko uporabo in razvoj zemeljsko-kamnitih jezov
(1) Materiale je mogoče dobiti lokalno in v bližini, s čimer se prihrani velika količina cementa, lesa in jekla ter zmanjša obseg zunanjega prevoza na gradbišču. Za gradnjo jezov se lahko uporabi skoraj vsak zemeljski in kamniti material.
(2) Sposobnost prilagajanja različnim terenskim, geološkim in podnebnim razmeram. Zlasti v ostrem podnebju, kompleksnih inženirsko-geoloških razmerah in območjih z visoko intenzivnostjo potresov so jezovi iz zemeljske kamnine pravzaprav edina izvedljiva vrsta jezu.
(3) Razvoj gradbenih strojev z veliko zmogljivostjo, večnamenskostjo in visoko učinkovitostjo je povečal gostoto zbitosti zemeljsko-kamnitih jezov, zmanjšal prečni prerez zemeljsko-kamnitih jezov, pospešil gradnjo, znižal stroške in spodbudil razvoj gradnje visokih zemeljsko-kamnitih jezov.
(4) Zaradi razvoja teorije geotehnične mehanike, eksperimentalnih metod in računskih tehnik se je izboljšala raven analiz in izračunov, pospešil se je napredek pri načrtovanju, varnost in zanesljivost načrtovanja pa sta bili dodatno zagotovljeni.
(5) Celovit razvoj tehnologije projektiranja in gradnje za podporo inženirskim projektom, kot so visoki nakloni, podzemne inženirske konstrukcije ter odvajanje energije hitrega vodnega toka in preprečevanje erozije zemeljskih kamnitih jezov, je prav tako igral pomembno vlogo pri pospeševanju gradnje in promocije zemeljskih kamnitih jezov.
4. Jez iz kamnitega nasipa
Nasipni jez se na splošno nanaša na vrsto jezu, zgrajenega z metodami, kot so metanje, zasipanje in valjanje kamnitih materialov. Ker je nasip prepusten, je treba kot neprepustne materiale uporabiti materiale, kot so zemlja, beton ali asfaltni beton.
Značilnosti kamnitih jezov
(1) Strukturne značilnosti. Gostota zbitega kamnitega nasipa je visoka, strižna trdnost je visoka, naklon jezu pa je lahko relativno strm. To ne le prihrani količino polnjenja jezu, temveč tudi zmanjša širino dna jezu. Dolžina vodnih transportnih in izpustnih konstrukcij se lahko ustrezno zmanjša, postavitev vozlišča pa je kompaktna, kar dodatno zmanjša inženirske potrebe.
(2) Gradbene značilnosti. Glede na napetostno stanje posameznega dela telesa jezu se lahko telo kamnitega nasipa razdeli na različne cone, pri čemer se lahko izpolnijo različne zahteve glede kamnitih materialov in kompaktnosti vsake cone. Izkopani kamniti materiali med gradnjo drenažnih objektov v središču se lahko v celoti in razumno uporabijo, kar zmanjša stroške. Gradnja betonskih kamnitih nasipnih jezov je manj pod vplivom podnebnih razmer, kot sta deževno obdobje in hud mraz, in se lahko izvaja na relativno uravnotežen in normalen način.
(3) Značilnosti delovanja in vzdrževanja. Deformacija posedanja zbitega kamnitega nasipa je zelo majhna.
črpališče
1. Osnovne komponente inženiringa črpalnih postaj
Projekt črpališča je sestavljen predvsem iz črpalnic, cevovodov, stavb za dovod in odvod vode ter podpostajal, kot je prikazano na sliki. V črpališču je nameščena enota, ki jo sestavljajo vodna črpalka, prenosna naprava in napajalna enota, ter pomožna oprema in električna oprema. Glavne strukture za dovod in odvod vode vključujejo naprave za dovod in odvod vode ter dovodne in odvodne bazene (ali vodne stolpe).
Cevovodi črpalne postaje vključujejo dovodne in odvodne cevi. Dovodna cev povezuje vir vode z dovodom vodne črpalke, odvodna cev pa je cevovod, ki povezuje izhod vodne črpalke in izhodni rob.
Ko je črpalna postaja zagnana, lahko voda skozi dovodno stavbo in dovodno cev vstopi v vodno črpalko. Ko jo črpalka ustvari pod pritiskom, se voda pošlje v izpustni bazen (ali vodni stolp) ali cevovodno omrežje, s čimer se doseže namen dvigovanja ali transporta vode.
2、 Razporeditev vozlišča črpalne postaje
Razporeditev črpališča pri inženiringu črpališča je zasnovana tako, da celovito upošteva različne pogoje in zahteve, določi vrste stavb, razumno razporedi njihove relativne položaje in obravnava njihove medsebojne odnose. Razporeditev črpališča se v glavnem upošteva glede na naloge, ki jih črpališče opravlja. Različna črpališča morajo imeti različno razporeditev glavnih delovnih mest, kot so črpališča, dovodni in odvodni cevovodi ter dovodne in odvodne stavbe.
Ustrezne pomožne stavbe, kot so prepusti in kontrolna vrata, morajo biti združljive z glavnim projektom. Poleg tega je treba ob upoštevanju zahtev za celovito izkoriščanje, če obstajajo zahteve za ceste, ladijski promet in ribje poti znotraj območja postaje, upoštevati razmerje med postavitvijo cestnih mostov, ladijskih zapornic, ribjih poti itd. in glavnim projektom.
Glede na različne naloge, ki jih opravljajo črpališča, postavitev vozlišč črpališč običajno vključuje več tipičnih oblik, kot so črpališča za namakanje, drenažna črpališča in kombinirana drenažna namakalna postaja.
Vodna zapornica je nizek hidravlični objekt, ki uporablja zapornice za zadrževanje vode in nadzor izpusta. Pogosto je zgrajena na bregovih rek, kanalov, akumulacijskih jezer in jezer.
1. Razvrstitev pogosto uporabljenih vodnih zapornic
Razvrstitev po nalogah, ki jih opravljajo vodna vrata
1. Kontrolna zapornica: zgrajena na reki ali kanalu za preprečevanje poplav, uravnavanje gladine vode ali nadzor pretoka vode. Kontrolna zapornica, ki se nahaja na rečnem kanalu, je znana tudi kot rečna blokirna zapornica.
2. Dovodna zapornica: Zgrajena na bregu reke, akumulacijskega jezera ali jezera za nadzor pretoka vode. Dovodna zapornica je znana tudi kot dovodna zapornica ali zapornica kanala.
3. Zapornica za preusmeritev poplav: Pogosto zgrajena na eni strani reke se uporablja za odvajanje poplav, ki presegajo varno pretočno zmogljivost reke v spodnjem toku, v območje preusmeritve poplav (območje za shranjevanje ali zadrževanje poplav) ali prelivno območje. Zapornica za preusmeritev poplav prehaja skozi vodo v obe smeri, po poplavi pa se voda shrani in od tu izpusti v rečno strugo.
4. Drenažna zapornica: pogosto se zgradi ob bregovih rek za odstranjevanje premočenosti, ki škoduje pridelkom v notranjosti ali nižje ležečih območjih. Drenažna zapornica je tudi dvosmerna. Ko je gladina reke višja od gladine notranjega jezera ali kotanje, drenažna zapornica predvsem blokira vodo, da prepreči poplavljanje kmetijskih zemljišč ali stanovanjskih stavb; ko je gladina reke nižja od gladine notranjega jezera ali kotanje, se drenažna zapornica uporablja predvsem za premočenje in odvodnjavanje.
5. Plimna zapornica: zgrajena v bližini morskega estuarija, med plimo zaprta, da se prepreči povratni tok morske vode; Odpiranje zapornice za izpust vode ob oseki ima značilnost dvosmerne blokade vode. Plimna zapornica je podobna drenažnim zapornicam, vendar se uporablja pogosteje. Ko je plima v zunanjem morju višja od plima v notranji reki, zaprite zapornico, da preprečite povratni tok morske vode v notranjo reko; ko je plima na odprtem morju nižja od rečne vode v notranjem morju, odprite zapornico, da izpustite vodo.
6. Zapornica za izpiranje peska (zapornica za izpust peska): Zgrajena je na blatnem rečnem toku in se uporablja za izpust usedlin, ki se odlagajo pred dovodno zapornico, kontrolno zapornico ali kanalskim sistemom.
7. Poleg tega so nameščena vrata za izpust ledu in vrata za odplake, ki odstranjujejo ledene bloke, plavajoče predmete itd.
Glede na strukturno obliko zapornice jo lahko razdelimo na odprti tip, tip prsnega zidu in tip prepusta itd.
1. Odprt tip: Površina pretoka vode skozi vrata ni ovirana, zmogljivost izpusta pa je velika.
2. Vrsta prsne stene: Nad vrati je prsna stena, ki lahko zmanjša silo na vratih med blokiranjem vode in poveča amplitudo blokiranja vode.
3. Vrsta prepusta: Pred zapornico je tlačno ali netlačno telo predora, vrh predora pa je prekrit z nasipno zemljo. Uporablja se predvsem za manjše vodne zapornice.
Glede na velikost pretoka skozi vrata ga lahko razdelimo na tri oblike: velik, srednji in majhen.
Velika vodna zapornica s pretokom nad 1000 m3/s;
Srednje velika vodna zapornica z zmogljivostjo 100–1000 m3/s;
Majhne zapornice z zmogljivostjo manj kot 100 m3/s.
2. Sestava vodnih zapornic
Vodna zapornica je sestavljena predvsem iz treh delov: zgornjega priključnega dela, zapornice in spodnjega priključnega dela.
Priključni odsek gorvodno: Priključni odsek gorvodno se uporablja za nemoteno usmerjanje vodnega toka v zaporniško komoro, zaščito obeh bregov in struge pred erozijo ter skupaj s komoro tvori podzemno konturo proti pronicanju, ki zagotavlja stabilnost obeh bregov in temeljev zapornice pred pronicanjem. Na splošno vključuje gorvodne stene kril, podlago, gorvodne protierozijske žlebove in zaščito pobočij na obeh straneh.
Zaporniška komora: Je glavni del vodne zapornice, njena funkcija pa je nadzor gladine in pretoka vode ter preprečevanje pronicanja in erozije.
Struktura odseka zapornice vključuje: vrata, zaporni steber, stranski steber (obrežni zid), spodnjo ploščo, prsni zid, delovni most, prometni most, dvigalo itd.
Zapornica se uporablja za nadzor pretoka skozi zapornico; zapornica je nameščena na spodnji plošči zapornice, prečka odprtino in jo podpira steber zapornice. Zapornica je razdeljena na vzdrževalna in servisna vrata.
Delovna zapornica se uporablja za blokiranje vode med normalnim delovanjem in za nadzor pretoka izpusta;
Vzdrževalna vrata se uporabljajo za začasno zadrževanje vode med vzdrževanjem.
Vratni pomol se uporablja za ločevanje odprtine zaliva in podpiranje vrat, prsnega zidu, delovnega mostu in prometnega mostu.
Zaporni steber prenaša vodni tlak, ki ga prenašajo vrata, prsni zid in zmogljivost zadrževanja vode samega zapornega stebra, na spodnjo ploščo;
Prsna stena je nameščena nad delovnimi vrati, da pomaga zadrževati vodo in močno zmanjša velikost vrat.
Prsni zid je mogoče izdelati tudi v premičnem tipu, v primeru katastrofalnih poplav pa ga je mogoče odpreti, da se poveča pretok vode.
Spodnja plošča je temelj komore, ki se uporablja za prenos teže in obremenitve zgornje konstrukcije komore na temelj. Komora, zgrajena na mehkem temelju, je v glavnem stabilizirana s trenjem med spodnjo ploščo in temeljem, spodnja plošča pa ima tudi funkcijo preprečevanja pronicanja in drgnjenja.
Delovni mostovi in prometni mostovi se uporabljajo za namestitev dvižne opreme, upravljanje vrat in povezovanje prometa čez ožino.
Priključni odsek navzdol: uporablja se za odpravo preostale energije vodnega toka, ki teče skozi vrata, usmerjanje enakomerne difuzije vodnega toka iz vrat, prilagajanje porazdelitve hitrosti toka in upočasnitev hitrosti toka ter preprečevanje erozije navzdol po odtekanju vode iz vrat.
Na splošno vključuje umirjevalni bazen, predpasnik, predpasnik, dolvodni kanal proti izpiranju, dolvodne bočne stene in zaščito pobočij na obeh straneh.
Čas objave: 21. november 2023
