1. Hidroelektrik santrallerinin yerleşim planı
Hidroelektrik santrallerinin tipik yerleşim biçimleri başlıca baraj tipi hidroelektrik santralleri, nehir yatağı tipi hidroelektrik santralleri ve su yönlendirme tipi hidroelektrik santrallerini içerir.
Baraj tipi hidroelektrik santrali: Su seviyesini yükseltmek ve su basıncını yoğunlaştırmak için bir bent kullanılarak inşa edilir. Genellikle nehirlerin orta ve yukarı kısımlarındaki yüksek dağ kanyonlarında inşa edilen bu santraller, orta ila yüksek basınç dayanımına sahip hidroelektrik santralleridir. En yaygın yerleşim yöntemi, baraj sahasına yakın, tutma barajının mansabında yer alan bir hidroelektrik santralidir; diğer yöntem ise barajın arkasında yer alan bir hidroelektrik santralidir.
Nehir yatağı tipi hidroelektrik santrali: Santralin, su tutma kapısının ve barajın nehir yatağında yan yana sıralanarak suyu birlikte tuttuğu bir hidroelektrik santralidir. Genellikle nehirlerin orta ve aşağı kısımlarında inşa edilen bu santraller, genellikle düşük düşüşlü, yüksek debili hidroelektrik santralleridir.
Yönlendirme kanallı hidroelektrik santrali: Bir nehir bölümünün düşüşünü bir yönlendirme kanalı kullanarak yoğunlaştırıp enerji üretimi sağlayan bir hidroelektrik santralidir. Genellikle düşük debili ve nehrin boyuna eğiminin büyük olduğu nehirlerin orta ve yukarı kısımlarında inşa edilir.
2. Hidroelektrik Santrali Binalarının Yapısı
Hidroelektrik santrali merkez projesinin ana binaları şunlardır: su tutma yapıları, tahliye yapıları, giriş yapıları, yönlendirme ve kuyruk suyu tahliye yapıları, düz su yapıları, enerji üretimi, transformasyon ve dağıtım binaları vb.
1. Su tutma yapıları: Su tutma yapıları, nehirleri kesmek, su birikintilerini toplamak ve barajlar, kapılar vb. gibi rezervuarlar oluşturmak için kullanılır.
2. Su tahliye yapıları: Su tahliye yapıları, taşkınları tahliye etmek, aşağı havzada kullanılmak üzere su salmak veya rezervuarların su seviyesini düşürmek için kullanılır; örneğin, savak, savak tüneli, taban çıkışı vb.
3. Hidroelektrik santralinin su alma yapısı: Hidroelektrik santralinin su alma yapısı, suyun yönlendirme kanalına verilmesi için kullanılır; örneğin, basınçlı derin ve sığ giriş veya basınçsız açık giriş.
4. Hidroelektrik santrallerinin su yönlendirme ve deşarj yapıları: Hidroelektrik santrallerinin su yönlendirme yapıları, enerji üretimi için kullanılan suyu rezervuardan türbin jeneratör ünitesine taşımak için kullanılır; deşarj yapısı ise enerji üretimi için kullanılan suyu aşağı akış nehir yatağına boşaltmak için kullanılır. Yaygın yapılar arasında kanallar, tüneller, basınçlı boru hatları vb. ile su kemerleri, menfezler, ters sifonlar vb. gibi çapraz yapılar bulunur.
5. Hidroelektrik düz su yapıları: Hidroelektrik düz su yapıları, basınçlı yönlendirme kanalındaki denge odası ve basınçsız yönlendirme kanalının sonundaki basınç ön havzası gibi, hidroelektrik santralinin yükündeki değişikliklerden kaynaklanan akış ve basınç (su derinliği) değişikliklerini dengelemek için kullanılır.
6. Enerji üretimi, transformasyonu ve dağıtım binaları: Hidrolik türbin jeneratör ünitelerinin ve kontrolünün kurulumu için ana enerji santrali (kurulum sahası dahil), yardımcı ekipman enerji santrali, transformatörlerin kurulumu için transformatör sahası ve yüksek gerilim dağıtım cihazlarının kurulumu için yüksek gerilim şalt tesisi.
7. Diğer yapılar: gemiler, ağaçlar, balıklar, kum blokajı, kum tahliyesi vb.
Barajların genel sınıflandırması
Baraj, nehirleri keserek suyu engelleyen barajların yanı sıra, rezervuarlarda, nehirlerde vb. suyu engelleyen barajları da ifade eder. Farklı sınıflandırma kriterlerine göre farklı sınıflandırma yöntemleri olabilir. Mühendislikte barajlar esas olarak aşağıdaki tiplere ayrılır:
1. Yerçekimi Barajı
Ağırlık barajı, esas olarak baraj gövdesinin kendi ağırlığına dayanarak dengeyi koruyan, beton veya taş gibi malzemelerle inşa edilmiş bir barajdır.
Yerçekimi barajlarının çalışma prensibi
Su basıncı ve diğer yüklerin etkisi altında, ağırlık barajları, stabilite gereksinimlerini karşılamak için esas olarak barajın kendi ağırlığının oluşturduğu kaymayı önleyici kuvvete dayanır; aynı zamanda, baraj gövdesinin kendi ağırlığının oluşturduğu sıkıştırma gerilimi, su basıncının neden olduğu çekme gerilimini dengelemek ve böylece mukavemet gereksinimlerini karşılamak için kullanılır. Ağırlık barajının temel profili üçgendir. Düzlemde, barajın ekseni genellikle düzdür ve bazen araziye, jeolojik koşullara uyum sağlamak veya merkez yerleşim gereksinimlerini karşılamak için, yukarı yöne doğru küçük bir eğrilikle kırık bir çizgi veya kemer şeklinde de düzenlenebilir.
Yerçekimi barajlarının avantajları
(1) Yapısal işlevi açıktır, tasarım yöntemi basittir ve güvenli ve güvenilirdir. İstatistiklere göre, ağırlık barajlarının arıza oranı, çeşitli baraj türleri arasında nispeten düşüktür.
(2) Arazi ve jeolojik koşullara güçlü uyum yeteneği. Yerçekimi barajları her türlü nehir vadisi şeklinde inşa edilebilir.
(3) Merkezdeki taşkın deşarjı sorunu kolayca çözülebilir. Yerçekimi barajları taşma yapılarına dönüştürülebilir veya baraj gövdesinin farklı yüksekliklerinde drenaj delikleri kurulabilir. Genellikle başka bir savak veya drenaj tüneli kurmaya gerek yoktur ve merkez düzeni kompakttır.
(4) İnşaat yönlendirmesi için uygundur. İnşaat döneminde baraj gövdesi yönlendirme için kullanılabilir ve genellikle ek bir yönlendirme tüneline ihtiyaç duyulmaz.
(5) Uygun yapı.
Yerçekimi barajlarının dezavantajları
(1) Baraj gövdesinin kesit alanı büyüktür ve büyük miktarda malzeme kullanılmıştır.
(2) Baraj gövdesinin gerilimi düşüktür ve malzeme dayanımı tam olarak kullanılamaz.
(3) Baraj gövdesi ile temel arasındaki geniş temas alanı, baraj tabanında yüksek kaldırma basıncına neden olur ki bu da istikrar açısından elverişsizdir.
(4) Baraj gövdesinin hacmi büyüktür ve inşaat süresi boyunca betonun hidratasyon ısısı ve sertleşme büzülmesi nedeniyle olumsuz sıcaklık ve büzülme gerilimleri oluşacaktır. Bu nedenle, beton dökülürken sıkı sıcaklık kontrol önlemleri gereklidir.
2. Kemer Barajı
Kemer baraj, ana kayaya sabitlenmiş, yukarı yöne doğru düzlemde dışbükey bir kemer şekli oluşturan ve kemer tepesinin profili yukarı yöne doğru dikey veya dışbükey bir eğri şekli sunan uzamsal bir kabuk yapısıdır.
Kemer barajların çalışma prensibi
Kemer barajın yapısı hem kemer hem de kiriş etkilerine sahiptir ve taşıdığı yükün bir kısmı kemer etkisiyle her iki kıyıya doğru sıkıştırılırken, diğer kısmı dikey kirişlerin etkisiyle barajın dibindeki ana kayaya iletilir.
Kemer barajların özellikleri
(1) Kararlı özellikler. Kemer barajların stabilitesi, esas olarak her iki taraftaki kemer uçlarındaki tepki kuvvetine dayanır; oysa ağırlık barajları stabiliteyi korumak için kendi ağırlıklarına dayanır. Bu nedenle, kemer barajlar, baraj sahasının arazi ve jeolojik koşulları için yüksek gereksinimlere ve temel uygulaması için de katı gereksinimlere sahiptir.
(2) Yapısal özellikler. Kemer barajlar, yüksek aşırı yük kapasitesi ve yüksek güvenliğe sahip, yüksek dereceli statik olarak belirsiz yapılara aittir. Dış yükler arttığında veya barajın bir bölümünde yerel çatlaklar oluştuğunda, baraj gövdesinin kemer ve kiriş etkileri kendilerini ayarlayarak baraj gövdesinde gerilme yeniden dağılımına neden olur. Kemer baraj, hafif ve esnek bir gövdeye sahip, genel olarak uzamsal bir yapıdır. Mühendislik uygulamaları, depreme dayanıklılığının da güçlü olduğunu göstermiştir. Ayrıca, kemer esas olarak eksenel basınca maruz kalan bir itme yapısı olduğundan, kemer içindeki eğilme momenti nispeten küçüktür ve gerilme dağılımı nispeten homojendir, bu da malzemenin mukavemetini ortaya koymaya elverişlidir. Ekonomik açıdan bakıldığında, kemer barajlar çok üstün bir baraj türüdür.
(3) Yük özellikleri. Kemer baraj gövdesinde kalıcı genleşme derzleri bulunmamaktadır ve sıcaklık değişimleri ile ana kaya deformasyonu baraj gövdesinin gerilimi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Tasarım yapılırken, ana kaya deformasyonunun dikkate alınması ve sıcaklığın ana yük olarak dahil edilmesi gereklidir.
Kemer barajların ince profili ve karmaşık geometrik şekli nedeniyle, inşaat kalitesi, baraj malzemesi dayanımı ve sızdırmazlık gereksinimleri, ağırlık barajlarına göre daha katıdır.
3. Toprak-kaya barajı
Toprak-kaya barajları, toprak ve taş gibi yerel malzemelerden yapılan barajları ifade eder ve tarihteki en eski baraj türüdür. Toprak-kaya barajları, dünyada en yaygın kullanılan ve en hızlı gelişen baraj yapım türüdür.
Toprak barajların yaygın olarak uygulanmasının ve geliştirilmesinin nedenleri
(1) Malzemelerin yerel ve yakın yerlerden temin edilmesi mümkün olup, bu sayede büyük miktarda çimento, ahşap ve çelikten tasarruf sağlanmakta ve şantiyedeki dış taşıma hacmi azaltılmaktadır. Baraj yapımında hemen hemen her türlü toprak ve taş malzeme kullanılabilir.
(2) Çeşitli arazi, jeolojik ve iklim koşullarına uyum sağlayabilme yeteneği. Özellikle sert iklimlerde, karmaşık mühendislik jeolojik koşullarında ve yüksek yoğunluklu deprem bölgelerinde, toprak-kaya barajları aslında tek uygulanabilir baraj türüdür.
(3) Büyük kapasiteli, çok fonksiyonlu ve yüksek verimli inşaat makinelerinin geliştirilmesi, toprak-kaya barajlarının sıkıştırma yoğunluğunu artırmış, toprak-kaya barajlarının kesitini azaltmış, inşaat ilerlemesini hızlandırmış, maliyetleri düşürmüş ve yüksek toprak-kaya barajı inşaatının gelişimini teşvik etmiştir.
(4) Jeoteknik mekanik teorisinin, deneysel yöntemlerin ve hesaplama tekniklerinin gelişmesi sayesinde analiz ve hesaplama düzeyi iyileştirilmiş, tasarım ilerlemesi hızlandırılmış ve baraj tasarımının güvenliği ve güvenilirliği daha da güvence altına alınmıştır.
(5) Yüksek eğimli alanlar, yeraltı mühendislik yapıları ve yüksek hızlı su akışı enerjisinin dağıtılması ve toprak kaya barajlarının erozyonunun önlenmesi gibi mühendislik projelerini desteklemek için tasarım ve inşaat teknolojisinin kapsamlı gelişimi, toprak kaya barajlarının inşasının ve yaygınlaştırılmasının hızlandırılmasında da önemli bir teşvik edici rol oynamıştır.
4. Kaya dolgu barajı
Kaya dolgu barajı genel olarak, taş malzemelerin atılması, doldurulması ve sıkıştırılması gibi yöntemler kullanılarak inşa edilen bir baraj türünü ifade eder. Kaya dolgusu geçirgen olduğundan, geçirimsiz malzeme olarak toprak, beton veya asfalt beton gibi malzemelerin kullanılması gereklidir.
Kaya Dolgu Barajlarının Özellikleri
(1) Yapısal özellikler. Sıkıştırılmış kaya dolgusunun yoğunluğu yüksektir, kayma dayanımı yüksektir ve baraj eğimi nispeten dik yapılabilir. Bu, sadece barajın dolgu miktarını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda baraj tabanının genişliğini de azaltır. Buna bağlı olarak su taşıma ve tahliye yapılarının uzunluğu azaltılabilir ve merkez yerleşimi kompakt hale getirilerek mühendislik miktarı daha da azaltılabilir.
(2) Yapısal özellikler. Baraj gövdesinin her bir bölümünün gerilme durumuna göre, kaya dolgu gövdesi farklı bölgelere ayrılabilir ve her bölgenin taş malzemeleri ve sıkıştırma gereksinimleri farklı şekilde karşılanabilir. Merkezdeki drenaj yapılarının inşası sırasında kazılan taş malzemeleri tam ve makul bir şekilde kullanılabilir, bu da maliyeti düşürür. Beton yüzeyli kaya dolgu barajlarının inşası, yağmurlu mevsim ve şiddetli soğuk gibi iklim koşullarından daha az etkilenir ve nispeten dengeli ve normal bir şekilde gerçekleştirilebilir.
(3) İşletme ve bakım özellikleri. Sıkıştırılmış kaya dolgusunun oturma deformasyonu çok küçüktür.
pompa istasyonu
1. Pompa istasyonu mühendisliğinin temel bileşenleri
Şekilde gösterildiği gibi, pompa istasyonu projesi esas olarak pompa odaları, boru hatları, su giriş ve çıkış binaları ve trafo merkezlerinden oluşmaktadır. Pompa odasına, su pompası, iletim cihazı ve güç ünitesinden oluşan bir ünite ile yardımcı ekipman ve elektrik ekipmanı kurulmaktadır. Ana su giriş ve çıkış yapıları, su alma ve yönlendirme tesislerinin yanı sıra giriş ve çıkış havuzlarını (veya su kulelerini) içermektedir.
Pompa istasyonunun boru hatları giriş ve çıkış borularını içerir. Giriş borusu su kaynağını su pompasının girişine bağlarken, çıkış borusu su pompasının çıkışını çıkış kenarına bağlayan boru hattıdır.
Pompa istasyonu devreye alındıktan sonra, su akışı giriş binası ve giriş borusu aracılığıyla su pompasına girebilir. Su pompası tarafından basınçlandırıldıktan sonra, su akışı çıkış havuzuna (veya su kulesine) veya boru hattı ağına gönderilir ve böylece suyun kaldırılması veya taşınması amacı gerçekleştirilir.
2. Pompa istasyonu merkezinin yerleşim planı
Pompa istasyonu mühendisliğinde merkez yerleşim planı, çeşitli koşulları ve gereksinimleri kapsamlı bir şekilde dikkate almayı, bina tiplerini belirlemeyi, göreceli konumlarını makul bir şekilde düzenlemeyi ve aralarındaki ilişkileri yönetmeyi içerir. Merkez yerleşim planı esas olarak pompa istasyonunun üstlendiği görevlere göre belirlenir. Farklı pompa istasyonlarının, pompa odaları, giriş ve çıkış boru hatları ve giriş ve çıkış binaları gibi ana işleri için farklı düzenlemelere sahip olması gerekir.
Menfezler ve kontrol kapıları gibi ilgili yardımcı yapılar ana projeyle uyumlu olmalıdır. Ayrıca, kapsamlı kullanım gereksinimleri göz önünde bulundurularak, istasyon alanı içinde yollar, gemi trafiği ve balık geçişi gereksinimleri varsa, yol köprülerinin, gemi kilitlerinin, balık yollarının vb. yerleşim düzeni ile ana proje arasındaki ilişki dikkate alınmalıdır.
Pompa istasyonlarının üstlendiği farklı görevlere göre, pompa istasyonu merkezlerinin yerleşim düzeni genellikle sulama pompa istasyonları, drenaj pompa istasyonları ve drenaj-sulama kombinasyon istasyonları gibi çeşitli tipik biçimleri içerir.
Su kapısı, suyu tutmak ve deşarjı kontrol etmek için kapılar kullanan, düşük düşüşlü hidrolik bir yapıdır. Genellikle nehirlerin, kanalların, barajların ve göllerin kıyılarına inşa edilir.
1. Yaygın olarak kullanılan su vanalarının sınıflandırılması
Su kapılarının üstlendiği görevlere göre sınıflandırma
1. Kontrol kapısı: Taşkınları engellemek, su seviyelerini düzenlemek veya deşarj akışını kontrol etmek amacıyla bir nehir veya kanal üzerine inşa edilir. Nehir kanalında bulunan kontrol kapısı, nehir engelleme kapısı olarak da bilinir.
2. Giriş kapısı: Su akışını kontrol etmek için bir nehir, rezervuar veya gölün kıyısına inşa edilir. Giriş kapısı ayrıca kanal baş kapısı veya su alma kapısı olarak da bilinir.
3. Taşkın yönlendirme kapısı: Genellikle nehrin bir tarafına inşa edilen bu kapı, nehrin aşağısındaki güvenli deşarj kapasitesini aşan taşkınları taşkın yönlendirme alanına (taşkın depolama veya tutma alanı) veya savağa boşaltmak için kullanılır. Taşkın yönlendirme kapısı suyu her iki yönde de geçirir ve taşkından sonra su burada depolanır ve nehir yatağına boşaltılır.
4. Drenaj kapısı: Genellikle nehir kıyılarına, iç kesimlerde veya alçak bölgelerde ekinlere zarar veren su birikintilerini gidermek için inşa edilir. Drenaj kapısı çift yönlüdür. Nehrin su seviyesi iç göl veya çukurun su seviyesinden yüksek olduğunda, drenaj kapısı esas olarak nehrin tarım arazilerini veya yerleşim yerlerini su basmasını önlemek için suyu bloke eder; Nehrin su seviyesi iç göl veya çukurun su seviyesinden düşük olduğunda ise drenaj kapısı esas olarak su birikintilerini gidermek ve drenaj sağlamak için kullanılır.
5. Gelgit kapısı: Deniz ağzına yakın inşa edilir, yüksek gelgit sırasında deniz suyunun geri akmasını önlemek için kapatılır; düşük gelgit sırasında suyun serbest bırakılması için kapının açılması, çift yönlü su engelleme özelliğine sahiptir. Gelgit kapıları, drenaj kapılarına benzer, ancak daha sık çalıştırılırlar. Açık denizdeki gelgit iç nehirdeki gelgitten daha yüksek olduğunda, deniz suyunun iç nehre geri akmasını önlemek için kapı kapatılır; açık denizdeki gelgit iç denizdeki nehir suyundan daha düşük olduğunda, suyun serbest bırakılması için kapı açılır.
6. Kum tahliye kapısı (kum boşaltma kapısı): Çamurlu nehir akıntısı üzerine inşa edilen bu kapı, giriş kapısı, kontrol kapısı veya kanal sisteminin önünde biriken tortuyu boşaltmak için kullanılır.
7. Ayrıca, buz bloklarını, yüzen cisimleri vb. uzaklaştırmak için buz tahliye kapakları ve atıksu tahliye kapakları kurulmuştur.
Kapı odasının yapısal şekline göre açık tip, duvarla çevrili tip ve menfez tipi gibi çeşitli tiplere ayrılabilir.
1. Açık tip: Kapıdan geçen suyun yüzeyi engellenmez ve tahliye kapasitesi yüksektir.
2. Göğüs duvarı tipi: Kapının üzerinde bir göğüs duvarı bulunur; bu, su engelleme sırasında kapıya uygulanan kuvveti azaltır ve su engelleme genliğini artırır.
3. Menfez tipi: Kapının önünde basınçlı veya basınçsız bir tünel gövdesi bulunur ve tünelin üstü dolgu toprağı ile kaplanır. Esas olarak küçük su kapıları için kullanılır.
Kapı akışının büyüklüğüne göre üç kategoriye ayrılabilir: büyük, orta ve küçük.
Saniyede 1000 m³'ün üzerinde akış hızına sahip büyük su kapakları;
100-1000 m³/s kapasiteli orta boy bir su kapısı;
Kapasitesi 100 m³/s'den az olan küçük savaklar.
2. Su kapılarının yapısı
Su kapısı esas olarak üç bölümden oluşur: yukarı akış bağlantı bölümü, kapı haznesi ve aşağı akış bağlantı bölümü.
Yukarı akış bağlantı bölümü: Yukarı akış bağlantı bölümü, su akışını kapı haznesine düzgün bir şekilde yönlendirmek, hem kıyıları hem de nehir yatağını erozyondan korumak ve hazne ile birlikte, sızıntı altında hem kıyıların hem de kapı temelinin sızıntıya karşı dayanıklılığını sağlamak için sızdırmaz bir yeraltı konturu oluşturmak amacıyla kullanılır. Genellikle, yukarı akış kanat duvarlarını, yataklamayı, yukarı akış erozyon önleyici olukları ve her iki taraftaki eğim korumasını içerir.
Kapı haznesi: Su kapısının ana bölümüdür ve görevi su seviyesini ve akışını kontrol etmek, ayrıca sızıntıyı ve erozyonu önlemektir.
Kapı odası bölümünün yapısı şunları içerir: kapı, kapı ayağı, yan ayak (kıyı duvarı), alt plaka, göğüs duvarı, çalışma köprüsü, trafik köprüsü, vinç vb.
Kapı, kapıdan geçen akışı kontrol etmek için kullanılır; kapı, kapının alt plakasına yerleştirilir, açıklığı kaplar ve kapı ayağı tarafından desteklenir. Kapı, bakım kapısı ve servis kapısı olmak üzere ikiye ayrılır.
Çalışma vanası, normal çalışma sırasında suyu engellemek ve tahliye akışını kontrol etmek için kullanılır;
Bakım kapağı, bakım çalışmaları sırasında geçici su tutma amacıyla kullanılır.
Kapı ayağı, körfez boşluğunu ayırmak ve kapıyı, duvar siperini, çalışma köprüsünü ve trafik köprüsünü desteklemek için kullanılır.
Kapı ayağı, kapının, duvarın ve kapı ayağının kendi su tutma kapasitesinin taşıdığı su basıncını alt plakaya iletir;
Su tutma özelliğine sahip ve kapının boyutunu önemli ölçüde küçültmek amacıyla, çalışma kapısının üstüne göğüs duvarı monte edilmiştir.
Baraj duvarı hareketli bir tipte de yapılabilir ve felaket niteliğindeki sellerle karşılaşıldığında, tahliye akışını artırmak için baraj duvarı açılabilir.
Taban plakası, odanın temelini oluşturur ve odanın üst yapısının ağırlığını ve yükünü temele iletmek için kullanılır. Yumuşak bir temel üzerine inşa edilen oda, esas olarak taban plakası ile temel arasındaki sürtünme ile stabilize edilir ve taban plakası ayrıca sızıntıyı önleme ve aşınmayı önleme işlevlerine de sahiptir.
İnşaat köprüleri ve trafik köprüleri, kaldırma ekipmanlarının montajı, kapıların çalıştırılması ve boğazlar arası trafiğin bağlantısı için kullanılır.
Aşağı akış bağlantı bölümü: Kapıdan geçen su akışının kalan enerjisini ortadan kaldırmak, su akışının kapıdan çıkışında düzgün bir şekilde yayılmasını sağlamak, akış hızı dağılımını ayarlamak ve akış hızını yavaşlatmak ve su akışı kapıdan çıktıktan sonra aşağı akışta erozyonu önlemek için kullanılır.
Genellikle durgunlaştırma havuzu, önlük, önlük, aşağı yönde erozyon önleyici kanal, aşağı yönde kanat duvarları ve her iki tarafta eğim koruması içerir.
Yayın tarihi: 21 Kasım 2023
