水流能量的利用，水力發電廠水力結構裝置 (HPP)

水流的能量

水流所具有的能量（勢能）由兩個量決定：流動的水量和落到口中的高度。

在自然狀態下，河流的能量消耗在河道的侵蝕、土壤顆粒的轉移、河岸和河底的摩擦上。

通過這種方式，水流的能量分佈在整個水流中，儘管是不均勻的——這取決於底部的坡度和水的二次流速。為了在特定區域內使用流動的能量，有必要將其集中在一個部分 - 在一個排列中。

有時，這種集中度是大自然以瀑布的形式創造的，但在大多數情況下，它必須藉助於人工創造 水工建築物.

伊泰普水力發電廠是世界上最大的發電水力發電廠

能源集中在施工現場水力發電廠 (HPP) 兩種方式：

大壩阻塞河流並在流域上游 - 上游 N 米處流域下游 - 下游蓄水。 上下游水位差H稱為水頭。水頭由大壩形成的水電站稱為近壩水電站，通常建在平坦的河流上；
借助特殊的旁路通道——推導通道。 衍生站主要建在山區。導流渠的坡度很小，所以在它的盡頭，被渠道包圍的整個河段的頭部幾乎完全集中了。

結構對齊中的流動力 由一秒鐘內通過閘門的水量 Q 和揚程 H 決定。如果 Q 的單位為立方米/秒，H 的單位為米，則該部分的流量將等於：

Pp = 9.81 * Q* 3 千瓦。

該容量中只有一部分（等於裝置的效率）將用於水力發電廠的發電機。因此，水頭 H 處發電廠的功率和流經水輪機的水量 Q 將為：

P = 9.81*B* H* 效率 kW。

水力發電廠的機房

在水力發電廠的實際運行條件下，一些水可能會通過渦輪機排出。

溪流的能量已經使用了幾個世紀。水力的廣泛使用直到 19 世紀末才成為可能，當時水力被發明電力變壓器並創建三相交流電系統... 遠距離傳輸能量的能力使得利用最強大的水流的能量成為可能。

中國的三峽水電站位於長江流域，是世界上裝機容量最大的水電站。

水力發電廠水電設施的組成與佈置

壩式水力發電廠的構築物單元結構通常包括：

壩頭。 在大壩的上游，根據地形條件和大壩的高度，形成一個容量較大或較小的水庫，根據負荷計劃調節通過渦輪機的水流量；
水電大樓;
排水溝， 具有不同的目的和相應不同的設計：排放渦輪機未使用的多餘水，例如在洪水期間（溢流）；用於降低溢流水中的水位，這有時是必要的，例如，在維修水利設施（排水）時；在用水戶之間分配水（取水設施）；
交通設施 - 通航船閘，通過在河上航行提供，貨架和木筏漂流;
魚道設施。

水電站建設部分

推導水電站的典型結構 ——引流通道和從通道到渦輪機的管道。

水電站區塊中最主要的價值、技術上最負責任和最昂貴的環節是大壩。水壩沿水道的路徑區分：

Cornalvo 是西班牙巴達霍斯省的一座大壩，已經運行了將近 2,000 年。

水壩通常是土製和混凝土的。

土壩剖面圖

土壩橫斷面：1——齒； 2——砂石保護層； 3——黏土格柵：4——壩體； 5——防水基層

該圖顯示了在低厚度滲透層上建造的粘土壩的剖面。壩體排放任何不含大量有機雜質和水溶性鹽類的土壤。

當用可滲透的土壤填充大壩時，在大壩主體中放置粘土網格以防止水過濾。出於同樣的原因，築壩的透水層被防水齒切割。

如果大壩完全被粘土或沙土填滿，則不需要防滲屏障。在頂部，屏幕上覆蓋著一層沙子和礫石保護層，而石頭路面又保護它免受波浪侵蝕（從大壩的頂部到位於最低水位線以下 0.5 - 0.7 米的標記在上層水域）。

填充粘土壩時，每一層都用滾筒小心壓實。通過粘土壩壩頂排水是不允許的，因為它有被侵蝕的危險。道路通常沿著土壩的壩頂修建，這決定了壩頂的寬度。山脊以通常的方式鋪了柏油。

大壩底部的寬度取決於其高度和假定的斜坡相對於地平線的傾角。上游坡度變得比下游坡度更平坦。

目前，水力機械化方法廣泛應用於大型土壩的建設。

美國俄勒岡州柳溪水壩，由混凝土製成的重力式水壩

空心混凝土大壩示意圖

混凝土盲壩方案：1——大壩排水； 2 — 觀景廊； 3——收集器； 4 — 地基排水

該圖顯示了一個空的混凝土大壩，其具有規則的輪廓，頂部有一條行車道。為了使大壩與土壤和河岸更可靠地連接，大壩的基礎以幾個壁架的形式製成。深度為 0.05 — 1.0 Z 的齒位於壓力側。

為了對抗過濾，在牙齒下方放置了防濾簾，為此，通過直徑為 5-15 厘米的鑽孔系統，將水泥溶液注入基部（土壤）的裂縫中。

大壩的主體雖然是堅固的混凝土，但水總是從中滲出。為了將這些水排到下游，在大壩中佈置了一個排水系統，包括每 1.5 - 3 m 在大壩主體中建造的垂直井 - 排水溝（直徑為 20 - 30 cm）。

通過它們排出的水進入觀察廊 2 的比色杯，從那里通過水平收集器 3 被引導到下水池。觀察廊沿整個長度延伸到大壩主體，用於監測混凝土和水過濾的狀況。

引水供水結構通常以明渠的形式實施。在軟土中，通道截面通常為梯形。通道的牆壁和底部襯有混凝土或瀝青，以減少過濾、防止侵蝕、減少粗糙度和相關的壓力損失。鵝卵石覆層也被使用。

岩石土壤中的導流通道具有矩形截面。如果不可能進行明渠，則使用具有矩形或圓形橫截面的凹槽。從導流通道到渦輪機的水通過管道輸送。管道是金屬、鋼筋混凝土和木製。