1. Схема розташування гідроелектростанцій
Типові форми компонування гідроелектростанцій включають переважно гідроелектростанції гребельного типу, гідроелектростанції руслового типу та гідроелектростанції дериваційного типу.
Гідроелектростанція гребельного типу: використовує гребель для підняття рівня води в річці, щоб зосередити напір води. Часто будується у високогірних каньйонах у середній та верхній течії річок, зазвичай це гідроелектростанція із середнім та високим напором. Найпоширенішим способом компонування є гідроелектростанція, розташована нижче за течією від утримувальної греблі поблизу місця розташування греблі, тобто гідроелектростанція за греблею.
Гідроелектростанція руслового типу: гідроелектростанція, де електростанція, водоутримувальний затвор та гребля розташовані в ряд на руслі річки для спільного утримання води. Часто будується в середній та нижній течії річок, зазвичай це гідроелектростанція з низьким напором та високою витратою.
Гідроелектростанція водовідвідного типу: гідроелектростанція, яка використовує водовідвідний канал для концентрації падіння річкової ділянки з метою формування головного струму. Її часто будують у середній та верхній течії річок з низькою течією та великим поздовжнім ухилом річки.
2. Склад будівель гідровузла
Основні будівлі проекту вузлової гідроелектростанції включають: водоутримувальні споруди, скидні споруди, впускні споруди, споруди відвідних та водовідвідних труб, споруди рівневого водопостачання, будівлі для виробництва, трансформації та розподілу електроенергії тощо.
1. Водоутримуючі споруди: Водоутримуючі споруди використовуються для перехоплення річок, концентрації крапель та формування водосховищ, таких як дамби, шлюзи тощо.
2. Водоспускні споруди: Водоспускні споруди використовуються для скидання паводкових вод, скидання води для використання нижче за течією або скидання води для зниження рівня води у водосховищах, таких як водозливні канали, водозливні тунелі, донні випускні канали тощо.
3. Водозабірна споруда гідроелектростанції: Водозабірна споруда гідроелектростанції використовується для подачі води у водовідвідний канал, наприклад, глибокий та неглибокий вхід під тиском або відкритий вхід без тиску.
4. Водовідвідні та відвідні споруди гідроелектростанцій: Водовідвідні споруди гідроелектростанцій використовуються для транспортування води для виробництва електроенергії з водосховища до турбогенератора; Відвідна споруда використовується для скидання води, що використовується для виробництва електроенергії, у русло річки нижче за течією. До поширених будівель належать канали, тунелі, напірні трубопроводи тощо, а також поперечні споруди, такі як акведуки, водопропускні труби, інвертовані сифони тощо.
5. Гідроелектричні споруди на плоских водних шляхах: Гідроелектричні споруди на плоских водних шляхах використовуються для стабілізації змін потоку та тиску (глибини води), спричинених змінами навантаження гідроелектростанції у водовідвідних або низьководних спорудах, таких як камера збивання в напірному водовідвідному каналі та напірний передній прохід в кінці ненапірного водовідвідного каналу.
6. Будівлі для виробництва, трансформації та розподілу електроенергії: включаючи головну електростанцію (включаючи місце монтажу) для встановлення гідротурбінних генераторів та їх керування, допоміжну електростанцію допоміжного обладнання, трансформаторний майданчик для встановлення трансформаторів та високовольтний розподільчий пристрій для встановлення високовольтних розподільчих пристроїв.
7. Інші будівлі: такі як кораблі, дерева, риба, піщані блоки, промивка піску тощо.
Загальна класифікація дамб
Гребля – це гребля, яка перекриває річки та блокує воду, а також гребля, яка блокує воду у водосховищах, річках тощо. Відповідно до різних критеріїв класифікації можуть існувати різні методи класифікації. Інженерія в основному поділяється на такі типи:
1. Гравітаційна гребля
Гравітаційна гребля — це гребля, побудована з таких матеріалів, як бетон або камінь, стійкість якої в основному залежить від власної ваги тіла греблі.
Принцип роботи гравітаційних дамб
Під дією тиску води та інших навантажень, гравітаційні греблі в основному покладаються на силу проти ковзання, що створюється власною вагою греблі, для задоволення вимог стійкості; Водночас, стискаюче напруження, що створюється власною вагою тіла греблі, використовується для компенсації розтягувального напруження, спричиненого тиском води, для задоволення вимог міцності. Основний профіль гравітаційної греблі трикутний. На площині вісь греблі зазвичай пряма, а іноді, щоб адаптуватися до рельєфу, геологічних умов або для задоволення вимог компонування вузла, вона також може бути розташована у вигляді ламаної лінії або арки з невеликою кривизною у напрямку вище за течією.
Переваги гравітаційних дамб
(1) Структурна функція зрозуміла, метод проектування простий, безпечний та надійний. Згідно зі статистикою, рівень відмов гравітаційних дамб відносно низький серед різних типів дамб.
(2) Висока адаптивність до рельєфу та геологічних умов. Гравітаційні греблі можна будувати в будь-якій формі річкової долини.
(3) Проблему скидання паводкової води на вузлі легко вирішити. Гравітаційні греблі можна перетворити на переливні споруди, або ж дренажні отвори можна встановити на різній висоті тіла греблі. Як правило, немає потреби встановлювати ще один водозлив або дренажний тунель, а компонування вузла є компактним.
(4) Зручно для відведення води під час будівництва. Під час будівництва тіло греблі може бути використане для відведення води, і, як правило, додатковий відвідний тунель не потрібен.
(5) Зручна конструкція.
Недоліки гравітаційних дамб
(1) Розмір поперечного перерізу тіла греблі великий, і використовується велика кількість матеріалу.
(2) Напруження в корпусі дамби низьке, і міцність матеріалу не може бути використана повністю.
(3) Велика площа контакту між тілом греблі та фундаментом призводить до високого підйомного тиску на дні греблі, що несприятливо для стійкості.
(4) Об'єм тіла дамби великий, і через теплоту гідратації та усадку бетону під час будівництва виникатимуть несприятливі температурні та усадочні напруження. Тому під час заливання бетону необхідні суворі заходи контролю температури.
2. Аркова гребля
Арочна гребля — це просторова оболонкова конструкція, закріплена на корінній породі, що утворює опуклу аркову форму на площині у напрямку вище за течією, а профіль її аркової корони має вертикальну або опуклу криву форму у напрямку вище за течією.
Принцип роботи арочних дамб
Конструкція арочної греблі має як арочний, так і балковий вплив, і навантаження, яке вона несе, частково стискається до обох берегів під дією арки, тоді як інша частина передається на корінну породу на дні греблі під дією вертикальних балок.
Характеристики арочних дамб
(1) Стабільні характеристики. Стійкість арочних дамб головним чином залежить від сили реакції на кінцях арки з обох боків, на відміну від гравітаційних дамб, які покладаються на власну вагу для підтримки стійкості. Тому арочні дамби мають високі вимоги до рельєфу та геологічних умов ділянки дамби, а також суворі вимоги до обробки фундаменту.
(2) Структурні характеристики. Аркові греблі належать до статично невизначених конструкцій високого порядку, з високою перевантажувальною здатністю та високою безпекою. Коли зовнішні навантаження збільшуються або частина греблі зазнає локальних тріщин, аркові та балкові дії тіла греблі регулюються, що призводить до перерозподілу напружень у тілі греблі. Аркова гребля — це загалом просторова конструкція з легким та пружним корпусом. Інженерна практика показала, що її сейсмостійкість також висока. Крім того, оскільки арка є опорною конструкцією, яка переважно сприймає осьовий тиск, згинальний момент всередині арки відносно невеликий, а розподіл напружень відносно рівномірний, що сприяє збільшенню міцності матеріалу. З економічної точки зору, аркові греблі є набагато кращим типом греблі.
(3) Характеристики навантаження. Корпус арочної греблі не має постійних компенсаторів, а зміни температури та деформація корінних порід мають значний вплив на напруження в корпусі греблі. Під час проектування необхідно враховувати деформацію корінних порід та враховувати температуру як основне навантаження.
Через тонкий профіль та складну геометричну форму арочної греблі, вимоги до якості будівництва, міцності матеріалу греблі та захисту від фільтрації є суворішими, ніж до гравітаційних гребель.
3. Земляно-кам'яна гребля
Кам'яно-земляні греблі — це греблі, виготовлені з місцевих матеріалів, таких як ґрунт і камінь, і є найстарішим типом гребель в історії. Кам'яно-земляні греблі — найпоширеніший і найшвидше розвивається тип будівництва гребель у світі.
Причини широкого застосування та розвитку земляних скельних дамб
(1) Можна отримувати матеріали локально та поблизу, що дозволяє заощадити значну кількість цементу, деревини та сталі, а також зменшити обсяг зовнішнього транспортування на будівельному майданчику. Майже будь-який земляний та кам'яний матеріал можна використовувати для будівництва дамб.
(2) Здатність адаптуватися до різних рельєфних, геологічних та кліматичних умов. Особливо в суворому кліматі, складних інженерно-геологічних умовах та районах з високою інтенсивністю землетрусів, греблі з ґрунту є фактично єдиним можливим типом греблі.
(3) Розробка великопотужної, багатофункціональної та високоефективної будівельної техніки збільшила щільність ущільнення ґрунтових дамб, зменшила поперечний переріз ґрунтових дамб, прискорила хід будівництва, знизила витрати та сприяла розвитку будівництва високих ґрунтових дамб.
(4) Завдяки розвитку теорії геотехнічної механіки, експериментальних методів та обчислювальних методів, рівень аналізу та розрахунків покращився, прогрес проектування прискорився, а безпека та надійність проектування дамб були додатково гарантовані.
(5) Комплексний розвиток технологій проектування та будівництва для підтримки інженерних проектів, таких як високі схили, підземні інженерні споруди, а також розсіювання енергії високошвидкісного потоку води та запобігання ерозії земляних кам'яних дамб також відіграв важливу роль у прискоренні будівництва та просування земляних кам'яних дамб.
4. Насипна гребля
Кам'яна насипна гребля зазвичай відноситься до типу греблі, побудованої за допомогою таких методів, як кидання, засипання та коткування кам'яних матеріалів. Оскільки кам'яна насипна гребля є проникною, необхідно використовувати такі матеріали, як ґрунт, бетон або асфальтобетон, як непроникні.
Характеристики кам'яних дамб
(1) Структурні характеристики. Щільність ущільненого кам'яного насипу висока, міцність на зсув висока, а схил дамби можна зробити відносно крутим. Це не тільки дозволяє зекономити об'єм заповнення дамби, але й зменшує ширину дна дамби. Довжину водовідвідних та водоскидних споруд можна відповідно зменшити, а компонування вузла зробити компактним, що ще більше зменшить обсяг інженерних робіт.
(2) Конструктивні характеристики. Залежно від напруженості кожної частини тіла греблі, тіло кам'яного насипу можна розділити на різні зони, і можна виконати різні вимоги до кам'яних матеріалів та компактності кожної зони. Видобуті кам'яні матеріали під час будівництва дренажних споруд у центрі можна повністю та раціонально використовувати, що зменшує витрати. Будівництво бетонних кам'яних насипних гребель менше залежить від кліматичних умов, таких як сезон дощів та сильні холоди, і може здійснюватися відносно збалансовано та нормально.
(3) Характеристики експлуатації та обслуговування. Деформація осідання ущільненого кам'яного насипу дуже мала.
насосна станція
1. Основні компоненти проектування насосних станцій
Проект насосної станції в основному складається з насосних приміщень, трубопроводів, будівель для впуску та випуску води, а також підстанцій, як показано на рисунку. У насосному приміщенні встановлено агрегат, що складається з водяного насоса, передавального пристрою та силового агрегату, а також допоміжного обладнання та електрообладнання. Основні споруди для впуску та випуску води включають водозабірні та відвідні споруди, а також впускні та випускні басейни (або водонапірні вежі).
Трубопроводи насосної станції включають вхідні та вихідні труби. Вхідна труба з'єднує джерело води з входом водяного насоса, тоді як вихідна труба - це трубопровід, що з'єднує вихід водяного насоса та вихідний край.
Після введення насосної станції в експлуатацію потік води може надходити до водяного насоса через впускний отвір та впускну трубу. Після створення тиску водяним насосом потік води буде спрямований до випускного басейну (або водонапірної вежі) або трубопровідної мережі, тим самим досягаючи мети підйому або транспортування води.
2. Схема розташування вузла насосної станції
Схема розташування вузла насосної станції полягає у всебічному врахуванні різних умов та вимог, визначенні типів будівель, обґрунтованому розташуванні їх відносного розташування та врахуванні їх взаємозв'язків. Схема розташування вузла головним чином розглядається на основі завдань, які виконує насосна станція. Різні насосні станції повинні мати різні схеми розташування основних об'єктів, таких як насосні приміщення, вхідні та вихідні трубопроводи, а також вхідні та вихідні будівлі.
Відповідні допоміжні будівлі, такі як водопропускні труби та контрольні ворота, повинні бути сумісними з основним проектом. Крім того, враховуючи вимоги до комплексного використання, якщо є вимоги до доріг, судноплавства та рибопропуску в межах станційної зони, слід враховувати взаємозв'язок між розташуванням автомобільних мостів, шлюзів, рибних шляхів тощо та основним проектом.
Відповідно до різних завдань, що виконуються насосними станціями, схема розташування вузлів насосних станцій зазвичай включає кілька типових форм, таких як іригаційні насосні станції, дренажні насосні станції та комбіновані дренажні зрошувальні станції.
Водяний шлюз — це низьконапірна гідравлічна споруда, яка використовує шлюзи для утримання води та контролю скиду. Його часто будують на берегах річок, каналів, водосховищ та озер.
1. Класифікація поширених водяних шлюзів
Класифікація за завданнями, що виконуються водяними шлюзами
1. Контрольний шлюз: побудований на річці або каналі для блокування повеней, регулювання рівня води або контролю скидання води. Контрольний шлюз, розташований на руслі річки, також відомий як річковий блокувальний шлюз.
2. Впускний затвор: Побудований на березі річки, водосховища або озера для контролю потоку води. Впускний затвор також відомий як впускний затвор або головний затвор каналу.
3. Шлюз для відведення паводкової води: часто будується на одному боці річки та використовується для скидання паводкової води, що перевищує безпечну пропускну здатність річки нижче за течією, у зону відведення паводкової води (зону зберігання або утримання паводкової води) або водозлив. Шлюз для відведення паводкової води пропускає воду в обох напрямках, а після паводку вода накопичується та скидається звідси в русло річки.
4. Дренажний затвор: часто будується вздовж берегів річок для видалення заболочення, яке шкідливе для сільськогосподарських культур у внутрішніх або низинних районах. Дренажний затвор також є двонаправленим. Коли рівень води в річці вищий, ніж рівень води у внутрішньому озері або западині, дренажний затвор переважно блокує воду, щоб запобігти затопленню річкою сільськогосподарських угідь або житлових будівель; коли рівень води в річці нижчий, ніж рівень води у внутрішньому озері або западині, дренажний затвор переважно використовується для заболочення та осушення.
5. Припливні шлюзи: побудовані поблизу естуарію моря, закриваються під час припливу, щоб запобігти зворотному потоку морської води; Відкриття шлюзу для скидання води під час відпливу має характеристику двостороннього блокування води. Припливні шлюзи подібні до дренажних шлюзів, але вони використовуються частіше. Коли приплив у зовнішньому морі вищий, ніж у внутрішній річці, закривайте шлюз, щоб запобігти зворотному потоку морської води у внутрішню річку; коли приплив у відкритому морі нижчий, ніж рівень річкової води у внутрішньому морі, відчиняйте шлюз, щоб скинути воду.
6. Шлюз для промивання піску (шлюз для скидання піску): Побудований на каламутному річковому потоці, він використовується для скидання осаду, що осідав перед вхідним шлюзом, контрольним шлюзом або системою каналів.
7. Крім того, встановлені шлюзи для скидання льоду та стічні води для видалення крижаних брил, плавучих предметів тощо.
За структурною формою ворітної камери її можна розділити на відкритого типу, типу з грудною стінкою та типу водопропускної труби тощо.
1. Відкритий тип: Поверхня потоку води через затвор не перекривається, а пропускна здатність велика.
2. Тип грудної стінки: Над воротами є грудна стінка, яка може зменшити силу, що діє на ворота під час блокування водою, та збільшити амплітуду блокування водою.
3. Тип водопропускної труби: Перед затвором знаходиться тунельний корпус, що працює під тиском або без нього, а верхня частина тунелю покрита ґрунтом. В основному використовується для невеликих водяних затворів.
Залежно від розміру потоку в затворі, його можна розділити на три види: великий, середній та малий.
Великі водяні шлюзи з витратою понад 1000 м3/с;
Середній за розміром водопровідний затвор пропускною здатністю 100-1000 м³/с;
Малі шлюзи пропускною здатністю менше 100 м3/с.
2. Склад водяних шлюзів
Водяний затвор складається переважно з трьох частин: секції з'єднання вище за течією, камери затвора та секції з'єднання нижче за течією.
З'єднувальна секція вище за течією: З'єднувальна секція вище за течією використовується для плавного спрямування потоку води в камеру затвора, захисту обох берегів та русла річки від ерозії, а також разом з камерою утворює підземний протифільтраційний контур, що забезпечує протифільтраційну стійкість обох берегів та фундаменту затвора під час фільтрації. Як правило, вона включає стінки крил вище за течією, підстилку, протиерозійні канавки вище за течією та захист схилів з обох боків.
Затворна камера: це головна частина водяного затвора, її функція полягає в контролі рівня та потоку води, а також у запобіганні просочуванню та ерозії.
Структура секції ворітної камери включає: ворота, ворітний опорний пілон, бічний опорний пілон (берегову стіну), нижню плиту, грудну стіну, робочий міст, транспортний міст, підйомник тощо.
Заслінка використовується для контролю потоку через заслінку; заслінка розміщена на нижній пластині заслінки, перекриваючи отвір та спираючись на опору заслінки. Заслінка поділена на захисну заслінку для обслуговування та сервісну заслінку.
Робочий затвор використовується для блокування води під час нормальної роботи та контролю потоку скидання;
Ремонтний шлюз використовується для тимчасового утримання води під час технічного обслуговування.
Опорний пілон використовується для відділення отвору еркера та підтримки воріт, нагрудної стіни, робочого мосту та транспортного мосту.
Опорний стовп передає тиск води, що витримується воротами, грудною стіною та водоутримуючою здатністю самого опорного стовпа, на нижню плиту;
Грудна стінка встановлена над робочими воротами, щоб допомогти утримувати воду та значно зменшити розмір воріт.
Грудну стінку також можна зробити рухомою, і у разі катастрофічних повеней її можна відкрити для збільшення скидання води.
Нижня плита є основою камери, яка використовується для передачі ваги та навантаження верхньої конструкції камери на фундамент. Камера, побудована на м'якому фундаменті, стабілізується переважно тертям між нижньою плитою та фундаментом, а нижня плита також виконує функції захисту від просочування та витирання.
Робочі мости та транспортні мости використовуються для встановлення підйомного обладнання, керування воротами та з'єднання транспорту через протоку.
Секція з'єднання нижче за течією: використовується для усунення залишкової енергії потоку води, що проходить через затвор, спрямування рівномірного розсіювання потоку води з затвора, регулювання розподілу швидкості потоку та уповільнення швидкості потоку, а також запобігання ерозії нижче за течією після витікання води з затвора.
Як правило, він включає в себе заспокійливий басейн, перон, фартух, протирозмивний канал нижче за течією, стінки крил нижче за течією та захист схилів з обох боків.
Час публікації: 21 листопада 2023 р.
