බලශක්තිය සඳහා ජලය ගබඩා කිරීමේදී පෘථිවි වේලි ක්‍රියා කරන ආකාරය
ජල කළමනාකරණයේ වඩාත් පොදු යටිතල පහසුකම්වලින් එකක් වන්නේ මැටි වේලි ය, විශේෂයෙන් වාරිමාර්ග, අමු ජල සැපයුම, ගංවතුර පාලනය සහ බලශක්ති උත්පාදනය සඳහා. මැටි ද්‍රව්‍ය වලින් සමන්විත වීම නිසා ඒවා බොහෝ විට "සරල" ලෙස පෙනුනද, මැටි වේලි වල ක්‍රියාකාරිත්වය ඉතා සංකීර්ණ වේ. දිගු කාලීන ජල පීඩනයට ඔරොත්තු දීම සඳහා දැඩි භූ තාක්ෂණික සහ ජල විද්‍යාත්මක ඉංජිනේරු මූලධර්ම භාවිතා කරමින් ඒවා ක්‍රියාත්මක වේ. බලශක්ති සන්දර්භය තුළ, මැටි වේලි ස්වාභාවික "බැටරි" ලෙස තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි - ටර්බයින හරහා විදුලිය බවට පරිවර්තනය කළ හැකි ජලයේ විභව ශක්තිය ගබඩා කරයි. මෙම ලිපියෙන් මැටි වේලි බලශක්තිය සඳහා ජලය ගබඩා කිරීමට ක්‍රියා කරන ආකාරය, ඒවායේ ප්‍රධාන සංරචක සහ තාක්ෂණික දෘෂ්ටිකෝණයකින් ඒවා ක්‍රියා කරන ආකාරය සහ ඒවා ප්‍රවේශ විය හැකි ආකාරය සාකච්ඡා කරයි.
1. පස් වේල්ලක් යනු කුමක්ද?
පස් පිරවුම් වේල්ලක් යනු බොහෝ දුරට සංයුක්ත පස් වලින් සමන්විත වේල්ලකි, බොහෝ විට පාෂාණ පිරවුම් සහ අපිරිසිදු හරයක් සමඟ ඒකාබද්ධ වේ. ජල බරට ඔරොත්තු දීම සඳහා කොන්ක්‍රීට් වල ශක්තිය මත රඳා පවතින කොන්ක්‍රීට් වේලි මෙන් නොව, අධික කාන්දු වීම වැළැක්වීම සඳහා පස් වේලි ඒවායේ විශාල ස්කන්ධය, බෑවුම් ස්ථායිතාව සහ අභ්‍යන්තර ජල ප්‍රතිරෝධය මත රඳා පවතී.
පස් වේලි බොහෝ විට තෝරා ගනු ලබන්නේ අමුද්‍රව්‍ය දේශීයව සාපේක්ෂව පහසුවෙන් ලබා ගත හැකි නිසාත්, ඉදිකිරීම් පිරිවැය අඩු විය හැකි නිසාත්, පස් අත්තිවාරම් සහිත පුළුල් නිම්න සඳහා ඒවා සුදුසු නිසාත් ය. කෙසේ වෙතත්, පස පාරගම්ය වන අතර ජල අන්තර්ගතය අනුව හැසිරීම වෙනස් කළ හැකි බැවින්, එහි සැලසුම සහ කළමනාකරණය ප්‍රවේශමෙන් විනය අවශ්‍ය වේ.
2. මූලික මූලධර්මය: ජලයේ විභව ශක්තිය ගබඩා කිරීම
වේලි සහ ශක්තිය අතර සම්බන්ධතාවයේ යතුර ගුරුත්වාකර්ෂණ විභව ශක්තිය පිළිබඳ සංකල්පය තුළ පවතී. යම් උසකින් ජලාශයක රඳවා තබා ගන්නා ජලය ශක්තිය ගබඩා කරයි. ටර්බයිනයට සාපේක්ෂව ජල මට්ටම වැඩි වන තරමට ("හිස" හෝ වැටීමේ උස වැඩි වන තරමට), වැඩි ශක්තියක් උපයෝගී කර ගත හැකිය.
ජල විදුලි බලාගාරයක (PLTA) ජලාශයක ගබඩා කර ඇති ජලය පෙන්ස්ටොක් එකක් හරහා ටර්බයිනයකට යොමු කෙරේ. ටර්බයිනය ජලයේ චාලක ශක්තිය භ්‍රමණ යාන්ත්‍රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරයි, පසුව එය උත්පාදක යන්ත්‍රයක් මගින් විදුලිය බවට පරිවර්තනය කරයි. මෙම යෝජනා ක්‍රමයේදී, මැටි වේල්ලක් ස්ථාවර බලශක්ති සැපයුමක් සහතික කිරීම සඳහා ජල පරිමාව සහ ජල මට්ටම පවත්වා ගනී.
මහා පරිමාණ ජල විදුලි බලාගාරවල, වේල්ලක් තිබීම හුදෙක් "රඳවන පවුරක්" නොව, සෘතු හරහා ජල සැපයුම නියාමනය කිරීමේ මෙවලමකි - නිදසුනක් ලෙස, ගංගා ගලායාම අඩු වන විට වියළි කාලවලදී භාවිතය සඳහා වැසි සමයේදී ජලය ගබඩා කිරීම.
3. පස් වේල්ලේ ප්‍රධාන ව්‍යුහය
ජල පීඩනයට ඔරොත්තු දීම සහ ස්ථායීව පැවතීම සඳහා, පස් වේලි සාමාන්‍යයෙන් වැදගත් සංරචක කිහිපයක් ඇත:
අ) තද හරය
වේල්ල හරහා ජලය කාන්දු වීම වැළැක්වීම සඳහා හරය වඩාත් තීරණාත්මක අංගය වේ. හරය මැටි වලින් සෑදිය හැකි අතර එය අඩු පාරගම්යතාවයක් ඇත. මැටි ඉතා අපිරිසිදු බැවින්, එය කාන්දු වීමේ වේගය අඩු කරයි, එය ප්‍රතිකාර නොකළහොත් අභ්‍යන්තර ඛාදනයට හේතු විය හැක.
සාමාන්‍යයෙන් වේල්ලේ මධ්‍යයේ (මධ්‍යම හරය) හෝ ඉහළ ගංගා පැත්තේ (ඉහළ ගංගා හරය) හරය පිහිටා ඇති අතර එය සැලසුම අනුව වෙනස් වේ. හරය පැවතීම මැටි වේල්ලක් පස් කන්දකට වඩා වැඩි යමක් බවට පත් කරයි, නමුත් එහිම කාර්යයන් සහිත ස්ථර පද්ධතියකි.
b) සංක්‍රාන්ති කලාපය සහ පෙරහන
පාරගම්ය හරයට යාබදව සාමාන්‍යයෙන් පෙරහන් කලාප සහ සංක්‍රාන්ති කලාප ඇත. මේවා ශ්‍රේණිගත කරන ලද ද්‍රව්‍ය ස්ථර (සිහින් සිට ගොරෝසු ධාන්ය සහිත) වන අතර ඒවා සේවය කරන්නේ:
- කාන්දු වන ප්‍රවාහයෙන් ඉවතට නොයන ලෙස සියුම් අංශු අල්ලා ගන්න,
- නල මාර්ගගත වීමේ අවදානම අඩු කිරීම (වේල්ල තුළ ඛාදනය වන "නල" සෑදීම),
- සිදුරු පීඩනය අඩු කරන අතර කාන්දු ප්‍රවාහය ආරක්ෂිතව යොමු කරයි.
හොඳ පෙරහනක් යනු භූ තාක්ෂණික "ආරක්ෂිත දැලක්" ය: එය යම් ජල ප්‍රමාණයක් හරහා යාමට ඉඩ සලසයි, නමුත් පාංශු අංශු රැගෙන යාම වළක්වයි.
ඇ) ඉහළට සහ පහළට ගලා යන රැඳවුම් සිරුරු (කවච)
වේල්ලේ ප්‍රධාන ස්කන්ධය කවචය වන අතර එය ස්ථායිතාව සපයයි. මෙම කොටස සාමාන්‍යයෙන් වඩාත් කැටිති පසකින් හෝ සංයුක්ත පස්-පාෂාණ මිශ්‍රණයකින් ඉදිකර ඇත. ජල බර, භූමිකම්පා කම්පන හෝ ජල මට්ටම්වල වෙනස්වීම් හේතුවෙන් උඩුගං බලා සහ පහළට බෑවුම් කඩා වැටීම වැළැක්වීම සඳහා කවචය නිර්මාණය කර ඇත.
ඈ) ජලාපවහනය සහ පාද ජලාපවහනය
පහළට ගලා යන ජලය එකතු කර පාලිත ආකාරයකින් පිටතට ගලා යාම සඳහා ජලාපවහනය බොහෝ විට ස්ථාපනය කෙරේ. ජලාපවහනය වැදගත් වන්නේ:
– වේල්ලේ ජල මට්ටම අඩු කිරීම,
– පසෙහි කැපුම් ශක්තිය දුර්වල කළ හැකි සිදුරු ජල පීඩනය අඩු කිරීම,
- කාන්දු වීම නිරීක්ෂණය කිරීම පහසු කරයි.
e) බෑවුම් ආරක්ෂාව (riprap)
ජලාශයේ රළවලට නිරාවරණය වන උඩුගං බෑවුම් සාමාන්‍යයෙන් ඛාදනය වැළැක්වීම සඳහා රිප්රැප් වලින් ආවරණය කර ඇත. වර්ෂාපතනයෙන් සිදුවන ඛාදනය වැළැක්වීම සඳහා පහළ ගංඟා බෑවුම් තණකොළ හෝ වෙනත් මතුපිට ආරක්ෂාවක් මගින් ආරක්ෂා කළ හැකිය.
4. භයානක "කාන්දු" නොමැතිව මැටි වේලි ජලය රඳවා ගන්නේ කෙසේද?
කිසිදු මැටි වේල්ලක් සම්පූර්ණයෙන්ම කාන්දුවෙන් තොර නොවේ. කුඩා ප්‍රමාණයේ කාන්දුවීම් සාමාන්‍ය සහ පිළිගත හැකි ය. භයානක දෙය නම් පාලනයකින් තොරව කාන්දු වීම වන අතර එමඟින් පස් අංශු රැගෙන ගොස් අභ්‍යන්තර ඛාදන මාර්ග (නල) නිර්මාණය වේ. පයිප්ප දැමීම වේල්ල අසාර්ථක වීමට ඇති බරපතලම හේතුවකි.
ආරක්ෂිතව සිටීමට, පස් වේලි ප්‍රධාන ප්‍රවේශයන් තුනකින් නිර්මාණය කර ඇත:
1. අඩු පාරගම්යතා හරයක් හරහා ගලා යාම වළක්වයි.
2. පෙරහන් සහ කාණු සමඟ ප්‍රවාහය පාලනය කරන්න, එවිට කාන්දු වන ජලය "සැලසුම් කළ" මාර්ගය හරහා ගමන් කරන අතර ද්‍රව්‍ය ඛාදනය නොවේ.
3. නිසි සංයුක්ත කිරීම, ආරක්ෂිත බෑවුම් අනුක්‍රමය සහ ද්‍රව්‍ය තත්ත්ව පාලනය සමඟ ස්ථාවරත්වය සහතික කිරීම.
සංයුක්ත කිරීම ප්‍රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. පස ස්ථර වලින් පුරවා, පසුව අවශ්‍ය ඝනත්වයට ළඟා වන තෙක් බර උපකරණ සමඟ සංයුක්ත කරනු ලැබේ. හොඳ සංයුක්ත කිරීම හිස් අවකාශයන් අඩු කරයි, ශක්තිය වැඩි කරයි සහ පාරගම්යතාව අඩු කරයි.
5. විදුලි ජනන පද්ධතියක පස් වේල්ලක ක්‍රියාකාරී ක්‍රියාවලිය
ජල විදුලි බල පද්ධතියක, මැටි වේල්ලක් ජලය රඳවා තබා ගැනීම පමණක් නොව ශක්තිය නියාමනය කරයි. සරල කළ වැඩ ප්‍රවාහයක් මෙන්න:
1. ජල ග්‍රහණය (ඇතුළට ගලා ඒම)
ගංගා සහ අතු ගංගාවලින් ජලය ජලාශයට ගලා යයි. මෙම පරිමාව වර්ෂාපතනය, ජල පෝෂක තත්වයන් සහ සමය මත රඳා පවතී.
2. ගබඩා කිරීම
ජලාශ ජලය ගබඩා කරන්නේ සංචිතයක් සැපයීම සඳහා ය. බහුල ලෙස ගලා යන කාලවලදී, වේල්ල ජලය "ඉතිරි කරයි". විදුලි ඉල්ලුම වැඩි වන කාලවලදී හෝ වියළි කාලවලදී මෙම සංචිතය මිල කළ නොහැකි ය.
3. ජල මට්ටම සහ බැහැර කිරීම නියාමනය කිරීම
ටර්බයිනයට ගලා යන ප්‍රවාහය බල ඉල්ලුමට සහ මෙහෙයුම් සීමාවන්ට ගැලපෙන පරිදි පෙන්ස්ටොක් වෙත ලැබෙන ජල සැපයුම විවෘත කිරීම ක්‍රියාකරු විසින් පාලනය කරයි. මෙහිදී හිස පිළිබඳ සංකල්පය ඉතා වැදගත් වේ: ජල මට්ටම ඕනෑවට වඩා පහත වැටුනහොත් කාර්යක්ෂමතාව සහ විදුලි බලය අඩු වේ.
4. ටර්බයින් උත්පාදක යන්ත්‍රයේ ශක්ති පරිවර්තනය
පීඩන ජලය ටර්බයිනයට ගලා ගොස්, ටර්බයින තල කරකවා, උත්පාදක යන්ත්‍රය හරහා විදුලිය නිපදවයි.
5. ජල මුදා හැරීම (පිටතට ගලායාම)
ටර්බයිනය හරහා ගිය පසු, ජලය නැවත ගඟට යවනු ලැබේ. මේ ආකාරයෙන්, ජලයේ ශක්තිය "භාවිතා කරනු ලැබේ", එහි ස්කන්ධය "භාවිතා නොකෙරේ" - වාෂ්පීකරණය සහ අනෙකුත් අවශ්‍යතා හේතුවෙන් සමහර පාඩු සිදු වුවද.
6. වාන් මාර්ගය: ගංවතුර අතරතුර ආරක්ෂාව
මැටි වේලි ආරක්ෂිත අංගයක් ලෙස වාන් මාර්ග මත දැඩි ලෙස රඳා පවතී. ගංවතුර කාලවලදී ජලාශය වේල්ලේ ලාංඡනය මතින් පිටාර ගැලීම වැළැක්වීම සඳහා වාන් මාර්ග මඟින් අතිරික්ත ජලය ගලා යාමට ඉඩ සලසයි.
මෙය ඉතා වැදගත් වන්නේ ජලය අධික ලෙස පිරවීම (වේලි ලාංඡනය මතින් ජලය පිටාර ගැලීම) මැටි වේල්ල ශරීරය වේගයෙන් ඛාදනය කර අසාර්ථක වීමට හේතු විය හැකි බැවිනි. එමනිසා, වාන් මාර්ග සාමාන්‍යයෙන් කොන්ක්‍රීට් හෝ ඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන ව්‍යුහයන්ගෙන් ඉදිකර ඇති අතර, ඒවායේ ධාරිතාව ගණනය කරනු ලබන්නේ සැලසුම් කරන ලද ගංවතුර මත පදනම්වය.
බලශක්ති සන්දර්භයක් තුළ, වාන් මාර්ග ජල විදුලි බලාගාරවල ආරක්ෂිත ක්‍රියාකාරිත්වය පවත්වා ගැනීමට ද උපකාරී වේ. ගලා ඒම ඉතා ඉහළ නම්, ටර්බයිනය හරහා නොගොස් යම් ජලය වාන් මාර්ගය හරහා මුදා හැරිය හැක, මන්ද ටර්බයින පද්ධතියට විසර්ජන සහ මෙහෙයුම් පීඩනය පිළිබඳ සීමාවන් ඇත.
7. බලශක්තිය සඳහා පස් වේලි වල අභියෝග
ඵලදායී වුවද, පස් වේලි අභියෝග රැසකට මුහුණ දෙයි:
– ජලාශ අවසාදනය: ඉහළ ගංගාවෙන් මඩ සහ වැලි තැන්පත් වීම, ජලාශ පරිමාව අඩු කිරීම නිසා බලශක්ති සංචිත වසරින් වසර අඩු වේ.
- දේශගුණික විපර්යාස සහ වර්ෂාපතන රටා: විසර්ජන අවිනිශ්චිතතාවය මෙහෙයුම් සැලසුම් කිරීම සහ බලශක්ති ප්‍රක්ෂේපණ වඩාත් සංකීර්ණ කරයි.
– බෑවුම් ස්ථායිතාව: ජල මට්ටමේ වේගවත් උච්චාවචනයන් උඩුගං බෑවුම්වල ස්ථායිතාවයට බලපෑ හැකිය (වේගවත් පහත වැටීම).
– භූමිකම්පා: භූ කම්පන ප්‍රදේශවලට ද්‍රවීකරණය සහ අධික විරූපණය වැළැක්වීම සඳහා විශේෂ සැලසුම් අවශ්‍ය වේ.
– නඩත්තු කිරීම සහ අධීක්ෂණය: අනතුරු සංඥා කලින් අනාවරණය කර ගැනීම සඳහා පීසෝමීටර, කාන්දු මීටර සහ විරූපණ නිරීක්ෂණ වැනි උපකරණ නිතිපතා සිදු කළ යුතුය.
8. නිගමනය
මැටි වේලි යනු සරල ද්‍රව්‍ය නිසි සැලසුමක් හරහා අධි තාක්ෂණික යටිතල පහසුකම් බවට පත්විය හැකි ආකාරය පිළිබඳ උදාහරණයකි. බලශක්ති උත්පාදනයේදී, මැටි වේලි ජලයේ විභව ශක්තියේ ජලාශ ලෙස ක්‍රියා කරයි - ටර්බයින අවශ්‍ය පරිදි ක්‍රියාත්මක විය හැකි පරිදි ජල පරිමාව සහ උස නියාමනය කරයි. ඒවායේ විශ්වසනීයත්වය රඳා පවතින්නේ ජල ආරක්ෂිත හරයක්, පෙරහනක් සහ ජලාපවහන පද්ධතියක්, නිසි සංයුක්ත කිරීමක් සහ වේල්ල අධික ගංවතුරෙන් ආරක්ෂා කිරීමට සමත් වාන් මාර්ගයක් මත ය.
"ජල ජලාශ" වලට වඩා, මැටි වේලි යනු ආරක්ෂාව, බලශක්ති අවශ්‍යතා සහ ජල සම්පත් කළමනාකරණය සමතුලිත කරන ඉංජිනේරු පද්ධති වේ. ප්‍රවේශමෙන් සැලසුම් කිරීම, විනයගරුක ක්‍රියාකාරිත්වය සහ අඛණ්ඩ නඩත්තුව සමඟින්, මැටි වේලි දිගුකාලීන පිරිසිදු බලශක්ති සැපයුමකට සහාය විය හැකිය.
