1. Layoutform för vattenkraftverk
De typiska utformningarna av vattenkraftverk inkluderar huvudsakligen dammkraftverk, flodbäddsvattenkraftverk och avledningsvattenkraftverk.
Dammliknande vattenkraftverk: Använder en damm för att höja vattennivån i floden för att koncentrera vattenhuvudet. Det är ofta byggt i höga bergskanjoner i mellersta och övre delen av floder, och är i allmänhet ett vattenkraftverk med medelhög till hög vattentryckshöjd. Den vanligaste utbyggnadsmetoden är ett vattenkraftverk som ligger nedströms om stöddammen nära dammplatsen, vilket är ett vattenkraftverk bakom dammen.
Vattenkraftverk av flodbäddstyp: Ett vattenkraftverk där kraftverket, vattenhållningsluckan och dammen är anordnade i rad på flodbädden för att gemensamt hålla kvar vatten. Det är ofta byggt i mellersta och nedre loppet av floder och är i allmänhet ett vattenkraftverk med låg vattenfallshöjd och högt flöde.
Avledningskraftverk: Ett vattenkraftverk som använder en avledningskanal för att koncentrera fallhöjden i en flodsektion för att bilda en kraftproduktionshöjd. Det byggs ofta i mellersta och övre delarna av floder med lågt flöde och stor längsgående lutning.
2. Sammansättning av vattenkraftsnavbyggnader
Huvudbyggnaderna i vattenkraftverkets navprojekt inkluderar: vattenhållande konstruktioner, utloppskonstruktioner, inloppskonstruktioner, avlednings- och utloppskonstruktioner, nivåvattenkonstruktioner, byggnader för kraftproduktion, transformation och distribution, etc.
1. Vattenhållande konstruktioner: Vattenhållande konstruktioner används för att fånga upp floder, koncentrera droppar och bilda reservoarer, såsom dammar, slussar etc.
2. Vattenutsläppskonstruktioner: Vattenutsläppskonstruktioner används för att släppa ut översvämningar, eller släppa ut vatten för nedströms användning, eller släppa ut vatten för att sänka vattennivån i reservoarer, såsom utlopp, utloppstunnel, bottenutlopp etc.
3. Vattenintagsstruktur för ett vattenkraftverk: Vattenintagsstrukturen för ett vattenkraftverk används för att föra in vatten i avledningskanaler, såsom djupa och grunda inlopp med tryck eller öppet inlopp utan tryck.
4. Vattenavlednings- och utloppskonstruktioner för vattenkraftverk: Vattenavledningskonstruktioner för vattenkraftverk används för att transportera kraftproduktionsvatten från reservoaren till turbingeneratorenheten. Utloppskonstruktionen används för att leda ut vattnet som används för kraftproduktion i den nedströms belägna flodfåran. Vanliga byggnader inkluderar kanaler, tunnlar, tryckledningar etc., samt tvärgående byggnader såsom akvedukter, kulvertar, inverterade sifoner etc.
5. Vattenkraftiga plattvattenstrukturer: Vattenkraftiga plattvattenstrukturer används för att stabilisera förändringar i flöde och tryck (vattendjup) orsakade av förändringar i vattenkraftverkets belastning i avlednings- eller utloppsstrukturerna, såsom utsprångskammaren i den trycksatta avledningskanalen och tryckförrummet i slutet av den icke-trycksatta avledningskanalen.
6. Byggnader för kraftproduktion, transformation och distribution: inklusive huvudkraftverket (inklusive installationsplats) för installation av hydrauliska turbingeneratorenheter och dess styrning, hjälpkraftverk för hjälputrustning, transformatorgård för installation av transformatorer och högspänningsställverk för installation av högspänningsdistributionsanordningar.
7. Andra byggnader: såsom fartyg, träd, fisk, sandblockering, sandspolning etc.
Vanlig klassificering av dammar
En damm avser en damm som fångar upp floder och blockerar vatten, såväl som en damm som blockerar vatten i reservoarer, floder etc. Enligt olika klassificeringskriterier kan det finnas olika klassificeringsmetoder. Ingenjörskonst delas huvudsakligen in i följande typer:
1. Gravitationsdammen
En gravitationsdamm är en damm konstruerad med material som betong eller sten, som huvudsakligen förlitar sig på dammkroppens egenvikt för att upprätthålla stabilitet.
Funktionsprincipen för gravitationsdammar
Under påverkan av vattentryck och andra belastningar förlitar sig gravitationsdammar huvudsakligen på den halkfria kraft som genereras av dammens egenvikt för att uppfylla stabilitetskraven. Samtidigt används tryckspänningen som genereras av dammkroppens egenvikt för att kompensera för dragspänningen som orsakas av vattentrycket, för att uppfylla hållfasthetskraven. Gravitationsdammens grundprofil är triangulär. I planet är dammens axel vanligtvis rak, och ibland, för att anpassa sig till terräng, geologiska förhållanden eller för att uppfylla kraven på navlayout, kan den också arrangeras som en bruten linje eller båge med liten krökning mot uppströms.
Fördelar med gravitationsdammar
(1) Den strukturella funktionen är tydlig, konstruktionsmetoden är enkel och den är säker och tillförlitlig. Enligt statistik är felfrekvensen för gravitationsdammar relativt låg bland olika typer av dammar.
(2) Stark anpassningsförmåga till terräng och geologiska förhållanden. Gravitationsdammar kan byggas i alla former av floddalar.
(3) Problemet med översvämningsavlopp vid navet är enkelt att lösa. Gravitationsdammar kan göras till överloppskonstruktioner, eller så kan dräneringshål installeras på olika höjder av dammkroppen. Generellt sett finns det inget behov av att installera ytterligare ett utlopp eller dräneringstunnel, och navets layout är kompakt.
(4) Bekväm för omledning vid byggnation. Under byggperioden kan dammkroppen användas för omledning, och i allmänhet krävs ingen ytterligare omledningstunnel.
(5) Bekväm konstruktion.
Nackdelar med gravitationsdammar
(1) Dammkroppens tvärsnitt är stort och det används en stor mängd material.
(2) Dammkroppens spänning är låg och materialets hållfasthet kan inte utnyttjas fullt ut.
(3) Den stora kontaktytan mellan dammkroppen och fundamentet resulterar i högt lyfttryck vid dammbotten, vilket är ogynnsamt för stabiliteten.
(4) Dammkroppens volym är stor, och på grund av hydratiseringsvärmen och betongens härdning, krympning under byggperioden, kommer ogynnsamma temperatur- och krympspänningar att genereras. Därför krävs strikta temperaturkontrollåtgärder vid gjutning av betong.
2. Bågdammen
En valvdamm är en rumslig skalstruktur fäst vid berggrunden och bildar en konvex bågform i planet mot uppströms, och dess bågkronsprofil uppvisar en vertikal eller konvex kurvform mot uppströms.
Funktionsprincip för valvdammar
Strukturen hos en valvdamm har både valv- och balkeffekter, och lasten den bär komprimeras delvis mot båda bankarna genom valvens verkan, medan den andra delen överförs till berggrunden längst ner i dammen genom vertikala balkars verkan.
Egenskaper hos valvdammar
(1) Stabila egenskaper. Stabiliteten hos valvdammar är huvudsakligen beroende av reaktionskraften vid valvändarna på båda sidor, till skillnad från gravitationsdammar som förlitar sig på egenvikt för att upprätthålla stabilitet. Därför har valvdammar höga krav på terräng och geologiska förhållanden på dammplatsen, samt strikta krav på grundbehandling.
(2) Strukturella egenskaper. Bågdammar tillhör statiskt obestämda konstruktioner av hög ordning, med stark överbelastningskapacitet och hög säkerhet. När externa belastningar ökar eller en del av dammen upplever lokala sprickbildningar, kommer båg- och balkverkan i dammkroppen att justera sig, vilket orsakar spänningsomfördelning i dammkroppen. Bågdammen är en övergripande rumslig konstruktion med en lätt och fjädrande kropp. Ingenjörspraxis har visat att dess seismiska motståndskraft också är stark. Eftersom en båge är en axialkonstruktion som huvudsakligen bär axiellt tryck, är böjmomentet inuti bågen relativt litet och spänningsfördelningen är relativt jämn, vilket bidrar till att utöva materialets styrka. Ur ett ekonomiskt perspektiv är bågdammar en mycket överlägsen typ av damm.
(3) Lastegenskaper. Valvdammkroppen har inga permanenta expansionsfogar, och temperaturförändringar och berggrundsdeformation har en betydande inverkan på dammkroppens spänning. Vid dimensionering är det nödvändigt att beakta berggrundsdeformation och inkludera temperatur som en huvudlast.
På grund av valvdammens tunna profil och komplexa geometriska form är kraven på konstruktionskvalitet, dammmaterialets hållfasthet och läckageskydd strängare än för gravitationsdammar.
3. Jord- och bergdamm
Bergdammar avser dammar gjorda av lokala material som jord och sten, och är den äldsta typen av damm i historien. Bergdammar är den mest använda och snabbast växande typen av dammkonstruktion i världen.
Orsakerna till den utbredda tillämpningen och utvecklingen av jorddammar
(1) Det är möjligt att få tag på material lokalt och i närheten, vilket sparar en stor mängd cement, trä och stål och minskar den externa transportvolymen på byggarbetsplatsen. Nästan alla jord- och stenmaterial kan användas för att bygga dammar.
(2) Förmåga att anpassa sig till olika terräng-, geologiska och klimatiska förhållanden. Särskilt i hårda klimat, komplexa tekniska geologiska förhållanden och områden med högintensiva jordbävningar är jorddammar i själva verket den enda lämpliga dammtypen.
(3) Utvecklingen av storkapacitets-, multifunktionella och högeffektiva byggmaskiner har ökat packningstätheten hos bergdammar, minskat tvärsnittet av bergdammar, påskyndat byggprocessen, minskat kostnaderna och främjat utvecklingen av byggnation av dammar med högt berginnehåll.
(4) Tack vare utvecklingen av geoteknisk mekanikteori, experimentella metoder och beräkningstekniker har analys- och beräkningsnivån förbättrats, designframstegen har accelererats och säkerheten och tillförlitligheten vid dammdesign har ytterligare garanterats.
(5) Den omfattande utvecklingen av design- och konstruktionsteknik för att stödja tekniska projekt som höga sluttningar, underjordiska tekniska strukturer och energiavledning med höghastighetsvattenflöde och erosionsförebyggande åtgärder i bergdammar har också spelat en viktig roll för att påskynda byggandet och främjandet av bergdammar.
4. Stenfyllningsdamm
En stenfyllningsdamm avser generellt en typ av damm som konstrueras med metoder som gjutning, fyllning och rullning av stenmaterial. Eftersom stenfyllningen är permeabel är det nödvändigt att använda material som jord, betong eller asfaltbetong som ogenomträngliga material.
Egenskaper hos stenfyllningsdammar
(1) Strukturella egenskaper. Densiteten hos komprimerad stenfyllning är hög, skjuvhållfastheten är hög och dammlutningen kan göras relativt brant. Detta sparar inte bara dammens fyllnadsmängd, utan minskar även bredden på dammbotten. Längden på vattentransport- och utloppsstrukturerna kan minskas i motsvarande grad, och navets utformning är kompakt, vilket ytterligare minskar den tekniska belastningen.
(2) Konstruktionsegenskaper. Beroende på spänningssituationen för varje del av dammkroppen kan stenfyllningen delas in i olika zoner, och olika krav på stenmaterial och kompakthet i varje zon kan uppfyllas. De utgrävda stenmaterialen under byggandet av dräneringskonstruktioner i navet kan appliceras fullt ut och på ett rimligt sätt, vilket minskar kostnaden. Byggandet av betongbeklädda stenfyllningsdammar påverkas mindre av klimatförhållanden som regnperiod och svår kyla, och kan utföras på ett relativt balanserat och normalt sätt.
(3) Drift- och underhållsegenskaper. Sättningsdeformationen av den komprimerade stenfyllningen är mycket liten.
pumpstation
1. Grundläggande komponenter i pumpstationsteknik
Pumpstationsprojektet består huvudsakligen av pumprum, rörledningar, byggnader för vatteninlopp och -utlopp samt transformatorstationer, som visas i figuren. En enhet bestående av en vattenpump, en transmissionsenhet och en kraftenhet är installerad i pumprummet, samt hjälputrustning och elektrisk utrustning. De huvudsakliga strukturerna för vatteninlopp och -utlopp inkluderar vattenintag och avledningsanläggningar, samt inlopps- och utloppsbassänger (eller vattentorn).
Pumpstationens rörledningar inkluderar inlopps- och utloppsrör. Inloppsröret förbinder vattenkällan med vattenpumpens inlopp, medan utloppsröret är en rörledning som förbinder vattenpumpens utlopp och utloppskanten.
Efter att pumpstationen tagits i drift kan vattenflödet komma in i vattenpumpen genom inloppsbyggnaden och inloppsröret. Efter att ha trycksatts av vattenpumpen skickas vattenflödet till utloppsbassängen (eller vattentornet) eller rörledningsnätet, vilket uppnår syftet att lyfta eller transportera vatten.
2. Layout av pumpstationens nav
Pumpstationskonstruktionens navlayout syftar till att ta hänsyn till olika förhållanden och krav, bestämma byggnadstyper, rimligen arrangera deras relativa positioner och hantera deras inbördes relationer. Navets layout beaktas huvudsakligen baserat på de uppgifter som pumpstationen utför. Olika pumpstationer bör ha olika arrangemang för sina huvudsakliga arbeten, såsom pumprum, inlopps- och utloppsrörledningar samt inlopps- och utloppsbyggnader.
Motsvarande hjälpbyggnader såsom kulvertar och kontrollgrindar bör vara förenliga med huvudprojektet. Dessutom, med tanke på kraven på heltäckande utnyttjande, om det finns krav på vägar, sjöfart och fiskpassage inom stationsområdet, bör förhållandet mellan utformningen av vägbroar, slussar, fiskvägar etc. och huvudprojektet beaktas.
Beroende på de olika uppgifter som pumpstationer utför, innefattar utformningen av pumpstationsnav i allmänhet flera typiska former, såsom bevattningspumpstationer, dräneringspumpstationer och kombinationsstationer för dräneringsbevattning.
En vattenport är en hydraulisk konstruktion med lågt tryck som använder portar för att hålla kvar vatten och kontrollera utsläpp. Den byggs ofta vid stränder av floder, kanaler, reservoarer och sjöar.
1. Klassificering av vanligt förekommande vattenportar
Klassificering efter uppgifter som utförs av vattenportar
1. Kontrollgrind: byggd på en flod eller kanal för att blockera översvämningar, reglera vattennivåer eller kontrollera utloppsflödet. Kontrollgrinden som är placerad på flodfåran är också känd som en flodblockerande grind.
2. Inloppsport: Byggd på stranden av en flod, reservoar eller sjö för att kontrollera vattenflödet. Inloppsporten är även känd som inloppsport eller kanalport.
3. Översvämningsavledningsport: Den byggs ofta på ena sidan av en flod och används för att leda ut översvämningar som överstiger den säkra avloppskapaciteten för den nedströms floden till översvämningsavledningsområdet (översvämningslagrings- eller kvarhållningsområde) eller utlopp. Översvämningsavledningsporten passerar genom vatten i båda riktningarna, och efter översvämningen lagras vattnet och släpps ut i flodfåran härifrån.
4. Dräneringsgrind: byggs ofta längs flodstränder för att avlägsna vattenmättnad som är skadlig för grödor i inlandet eller låglänta områden. Dräneringsgrinden är också dubbelriktad. När vattennivån i floden är högre än den i den inre sjön eller fördjupningen, blockerar dräneringsgrinden huvudsakligen vatten för att förhindra att floden översvämmar jordbruksmark eller bostadshus. När vattennivån i floden är lägre än den i den inre sjön eller fördjupningen används dräneringsgrinden huvudsakligen för vattenmättnad och dränering.
5. Tidvattenport: byggd nära havets mynning, stängd vid högvatten för att förhindra att havsvatten rinner tillbaka; Att öppna porten för att släppa ut vatten vid lågvatten har karaktären av att blockera vatten i båda riktningarna. Tidvattenportar liknar dräneringsportar, men de används oftare. När tidvattnet i det yttre havet är högre än i den inre floden, stäng porten för att förhindra att havsvatten rinner tillbaka till den inre floden; När tidvattnet i det öppna havet är lägre än flodvattnet i det inre havet, öppna porten för att släppa ut vatten.
6. Sandspolningsport (sandutsläppsport): Byggd på ett lerigt flodflöde, används den för att släppa ut sediment som avsatts framför inloppsporten, kontrollporten eller kanalsystemet.
7. Dessutom finns isutsläppsportar och avloppsportar uppsatta för att avlägsna isblock, flytande föremål etc.
Enligt grindkammarens strukturella form kan den delas in i öppen typ, bröstväggstyp och kulverttyp, etc.
1. Öppen typ: Vattenflödet genom porten är inte blockerat och utloppskapaciteten är stor.
2. Bröstväggstyp: Det finns en bröstvägg ovanför grinden, vilket kan minska kraften på grinden under vattenblockering och öka amplituden av vattenblockeringen.
3. Kulverttyp: Framför slussporten finns en trycksatt eller icke-trycksatt tunnelkropp, och tunnelns topp är täckt med fyllnadsjord. Används främst för små vattenslussar.
Beroende på flödets storlek kan det delas in i tre former: stort, medelstort och litet.
Stora vattenportar med ett flöde på över 1000 m3/s;
En medelstor vattenport med en kapacitet på 100-1000 m3/s;
Små slussar med en kapacitet på mindre än 100 m3/s.
2. Sammansättning av vattenportar
Vattenporten består huvudsakligen av tre delar: uppströms anslutningssektion, portkammare och nedströms anslutningssektion,
Uppströms anslutningssektion: Uppströms anslutningssektionen används för att styra vattenflödet smidigt in i slusskammaren, skydda både vallar och flodbädd från erosion, och tillsammans med kammaren bilda en läckagesäker underjordisk kontur för att säkerställa läckagesäker stabilitet hos både vallar och slussfundament under läckage. Generellt inkluderar den uppströms vingväggar, strö, uppströms erosionsskyddande spår och sluttningsskydd på båda sidor.
Portkammare: Det är huvuddelen av vattenporten, och dess funktion är att kontrollera vattennivå och flöde, samt att förhindra läckage och erosion.
Strukturen i portkammarsektionen inkluderar: port, portpelare, sidopelare (strandmur), bottenplatta, bröstmur, arbetsbro, trafikbro, lyftanordning etc.
Grinden används för att styra flödet genom grinden; Grinden är placerad på grindens bottenplatta, sträcker sig över öppningen och stöds av grindstolpen. Grinden är indelad i en underhållsgrind och en servicegrind.
Arbetsporten används för att blockera vatten under normal drift och kontrollera utloppsflödet;
Underhållsgrinden används för tillfällig vattenhållning under underhåll.
Grindpelaren används för att separera burspråkshålet och stödja grinden, bröstmuren, arbetsbron och trafikbron.
Grindstolpen överför vattentrycket som bärs av grinden, bröstväggen och själva grindstolpens vattenhållande kapacitet till bottenplattan;
Bröstmuren installeras ovanför arbetsgrinden för att hålla kvar vatten och avsevärt minska grindens storlek.
Bröstväggen kan också göras rörlig, och vid katastrofala översvämningar kan bröstväggen öppnas för att öka utloppsflödet.
Bottenplattan är kammarens fundament och används för att överföra vikten och lasten från kammarens övre struktur till fundamentet. Kammaren som är byggd på ett mjukt fundament stabiliseras huvudsakligen av friktionen mellan bottenplattan och fundamentet, och bottenplattan har också funktioner som läckage- och erosionsskydd.
Arbetsbroar och trafikbroar används för att installera lyftutrustning, manövrera grindar och ansluta trafik över sundet.
Nedströmsanslutningssektion: används för att eliminera den återstående energin från vattenflödet som passerar genom porten, styra en jämn diffusion av vattenflödet ut ur porten, justera flödeshastighetsfördelningen och bromsa flödeshastigheten, och förhindra nedströms erosion efter att vattnet har strömmat ut ur porten.
Generellt sett omfattar den en stillastående bassäng, en förkläde, en förkläde, en nedströms erosionsskyddsränna, nedströms vingmurar och sluttningsskydd på båda sidor.
Publiceringstid: 21 november 2023
