石砭峪水库泄洪洞进口控制段的设计及其水力特性

石砭峪水库工程的泄洪隧洞于1976年打通后即停工,1986年又重新设计,并于1987年下半年开始施工.在设计中尽最大可能考虑了隧洞已开挖的现状,设计成龙抬头式明流泄洪洞,洞身段为陡坡并设有两个大弯道.控制段设有高于进口渠底3.0m的低堰,胸墙位于堰顶轴线上游4.95m处,在工程的布置上与通常的布置有所不同,具有其特点,本文就设计思想及其在水工模型上的试验研究成果作一简要论述.     

台山核电厂引水隧洞明满交替流动研究

针对台山核电厂纳潮取水系统在事故状态时引水隧洞会出现明满流交替现象而对隧洞甚至整个工程带来影响的问题,基于现有明满流交替流动方法的分析,在激波捕捉法(狭缝法)的基础上,将不同长度隧洞的处理方法加入模型,并采用逐渐变化的窄缝来解决计算不稳定问题。将改进的模型应用于台山核电厂纳潮取水系统,得出在10 000年一遇矮胖型外海潮位情况下,工况A(16.79h)为最不利工况,此时海水库达到最低水位-8.05m,较最低允许值-8.80m高0.75m,引水隧洞内未出现不利的压力波现象,表明该核电厂引水隧洞设计满足要求,能够安全运行。     

取水口高程对水库水温结构的影响研究

大型水库水温分层现象引起的低温水下泄问题对下游生态环境造成了不利影响,采用分层取水是目前减缓低温水下泄的有效措施,而不同的取水口高程对水库水温的分层产生不同影响。为研究不同取水口高程对水库水温结构的分层影响,以某流域中型水库为例,选取5种不同取水口高程进行工况设计,采用三维水动力－水温数学模型,利用验证可行的数值模拟方法进行数值模拟计算和结果比对分析。结果表明,取水口高程因素对水库水温结构影响较为明显,各取水口位置对应的水库水温结构四季差异性较强。     

杨房沟水电站初期导流模型过流试验

杨房沟水电站工程施工导流采用围堰断流、隧洞导流方式,为进一步掌握施工初期导流阶段的水流条件,确定围堰和坝体的施工安全,进行了初期导流模型试验研究。通过模型试验,测试了导流隧洞的泄洪能力、水流流态、空化数及下游流速与河床的冲刷情况,验证导流隧洞过流安全。根据模型试验结果,进一步优化了围堰堰顶高程与导流隧洞进口的进水条件,为工程初期导流设计与施工组织提供了重要的指导作用。     

基于设计洪水过程线法的百色水库汛限水位动态控制

为提高百色水库对洪水的调节作用和洪水资源化利用效益,对百色水库进行分期汛限水位动态控制。先对百色水库进行汛期分期,计算各分期设计洪水;然后,采用老口水库与百色水库洪水同频、区间洪水按实际典型组成分配及老口水库与区间洪水同频、百色水库洪水按实际典型组成分配两种工况,分析了主汛期、汛末期南宁市洪水地区组成;最后,针对百色水库主汛期和汛末期不同汛限水位,对百色、老口水库进行联合洪水调度,得到百色水库主汛期汛限水位调整域为214~215 m;汛末期汛限水位调整域为214~223 m。由此可知,对百色水库进行汛限水位动态控制可提高洪水资源化利用效益。     

三维设计平台在水库库容量求方法中的应用

针对传统水库库容量求方法在实际应用过程中存在耗时长、误差大且效率低等问题,采用MicroStation平台,运用三维设计手段模拟水库地面形态,以建立数字地面模型的方式量求水库库容,这种方法无需手动量求读取,最大程度地利用并修正已知高程信息,在枢纽布置发生变化时,只需在已建立的三维模型上直接对变化进行局部调整即可,可大幅提高设计效率和工作质量。实例应用结果表明,三维设计手段合理、有效。     

台州市长潭水库分层取水口高程的确定

长潭水库因取水口位置过低,每年6～9月原水中的铁、锰浓度常超过集中式生活饮用水地表水源地限值标准,大幅增加水厂的运行成本和影响出厂水质。为此,分析了长潭水库2012～2016年分层水质监测数据及其成因,并结合水厂的制水工艺合理确定长潭水库分层取水口高程。发现水温和溶解氧是导致原水铁、锰超标的主要因素,10m水深是长潭水库铁、锰和氨氮垂直浓度梯度的分界线。根据原水水温、溶解氧、pH值、铁、锰和氨氮对水厂运行和出水水质的影响,结合长潭水库多年逐日平均水位保证率统计成果,确定分层取水上层取水口底高程为26.05m,下层取水口底高程为16.05m,既能保证台州市引水工程尽可能多地取到优质原水,又能降低运行成本、保证特枯年份的取水。     

拉西瓦水电站导流洞堵头结构与稳定分析

导流隧洞堵头的稳定性与大坝同等重要。在抗剪断理论的基础上,采用非线性有限元分析方法,对拉西瓦水电站导流隧洞堵头进行了三维有限元计算,并对堵头结构特征位置的应力、变形以及堵头整体的抗剪断安全系数等方面展开了细致深入的分析。结果表明：44m长度堵头部分可以满足初期封堵需要,65m长度可以满足后期水库蓄水封堵需要,分段封堵分期挡水方案是可行的。     

基于Copula函数的水库汛期分期设计

鉴于水库汛期分期设计是充分利用水库洪水资源的重要手段,以红枫水库为例,在实测系列洪水中加入历史特大洪水,采用超定量方法取样,用混合Von Mises分布拟合洪水发生时间,建立了基于二维Frank Copula函数的洪水发生时间与量级的联合分布,推求分期设计洪水,进而进行了调洪计算,确定了水库汛期分期方式为汛前期(5月1日~5月31日)、主汛期(6月1日~7月31日)、汛末期(8月1日~9月30日),并在满足防洪标准的前提下,确定了各分期汛限水位分别为1 239.1、1 236.5、1 239.6m。     

锚索间距对环锚预应力衬砌结构强度的影响与选择

以南水北调中线穿黄隧洞环锚预应力混凝土衬砌结构为例,利用有限元软件ANSYS建立计算模型,通过三维有限元计算并分析了环锚预应力结构中锚索间距对衬砌结构强度和稳定性的影响及其相关规律。结果表明,当锚索间距过大时,不能满足衬砌结构的承载能力及环向应力沿轴向的均匀性要求,局部区域因环向拉应力超过混凝土抗拉强度设计值时将出现裂纹;当锚索间距过小时,衬砌结构偏于安全,但影响工程施工的便利性并提高工程造价。对于穿黄隧洞工程,锚索间距为0.4~0.6m时可满足其安全运行要求,为尽可能降低锚索的工程造价,兼顾锚索的锚固作用及工程的经济效益,建议在满足工程结构受力的要求下优先选取较大的锚索间距。     

声波测试技术在李家河水库坝基开挖爆破中的应用

声波测试技术能够快速检测岩体的损伤程度,在坝基开挖爆破前后进行声波测试并将测试结果进行对比,能够检测出爆破对岩体的影响范围,及时反馈并指导爆破网络设计。李家河水库坝址岩体以花岗岩为主,在右坝肩EL860—EL845层Ⅰ区开挖爆破中应用声波测试进行检测,结果表明,爆破对岩体的影响范围在0.375 m以内,爆破对坝基的影响较小。     

某水库右坝段坝基渗漏特征及原因分析

针对中小型水库中的土石坝容易出现坝基、坝肩和绕坝渗漏的问题,分析了某水库右坝段渗漏部位及由此导致水库无法蓄水的具体原因。通过分析坝址区水位监测孔、钻孔取芯、压水试验、波速测井和钻孔全景成像等资料,发现该水库无法蓄水的最主要原因是坝基灌浆帷幕效果(透水率小于3Lu)未达到预期效果,基岩顶板渗透率很大,仍是主要的渗漏部位和通道,主要渗漏范围为灌浆盖板以下10m内,缘于未探明F3断层和三条张开度极大的卸荷裂隙情况,致使防渗处理存在缺陷。右岸山体基岩裂隙水的地下赋存与冻融对坝后渗漏通道的形成有一定促进作用,应该做出相应风险和灾害评估。研究成果可为类似工程提供参考。     

某平原水库坝基渗漏分析手段及渗漏成因分析

针对某平原水库渗漏现象,采取安全监测、地质勘探和无损探测及数学模型等多种手段,对比了蓄水前后库周地下水渗流场差异,查明了坝基含水层中弱透水层连续性及缺失段,高密度电阻探测结果说明坝基含水层较深,应用坝体坝基及库周观测孔实测值开展了水库三维渗流反演计算,在此基础上对高水位水库大坝三维渗流场进行了预测计算。综合分析成果,揭示了水库渗漏成因,解释了库周浸没现象。结果表明,因地基相对隔水层渗透性大且有缺失段导致防渗体系不健全是水库渗漏主要原因,同时库内外广泛分布且封堵不彻底的农用机井缩短了有效渗径,增大了水库渗漏量。     

A stand-alone photovoltaic power system for remote villages using pumped water energy storage

The present paper regards the implementation of a stand-alone photovoltaic plant in which battery storage is partially replaced by a micro-hydraulic system. The plant was installed on Donoussa Island in the Aegean Sea, Greece to cover basic electricity needs of the remote village of Merssini (13 houses). Lighting, TV set and refrigerator were considered basic electricity needs for each house. The photovoltaic array consists of 300 photovoltaic modules of 60 W_p each, for a combined 18 kW_p total installed power. The micro-hydraulic system consists of a water pump of 6 kV A and a water turbine coupled with a DC generator of 7.5 kW and two identical water reservoirs of 150 m³ capacity each. During the day, the load is satisfied directly form the photovoltaic generator through an inverter (UPS unit of 25 kV A, 380 V-3 phases alternative current), while any energy surplus is directed to the pump for pumping water from the low level reservoir (at about 100 m altitude from sea level), to the high level reservoir (at about 200 m altitude from sea level). During the night, water is turbined to the low level reservoir providing energy to the load. There is also a battery bank of 186 cells of 2 V nominal voltage in series, with a total capacity of 100 A h. The batteries cover primarily load peaks. The paper presents first results and experience gained from the system performance.     

西藏地区水库水温预测方法适用性研究

水库水温预测方法在高海拔地区的适用性尚缺乏相关研究。对此,以旁多水库为例,运用经验公式法、垂向一维水温模型及立面二维CE-QUAL-W2水温模型对旁多水库水温进行预测。各预测结果与实测值对比表明,经验公式(张大发法和朱伯芳法)在旁多水库的水温预测中适用性较差,垂向一维水温模型和立面二维CE-QUAL-W2水温模型预测较为科学。在西藏高海拔地区水库水温预测中,建议将垂向一维水温模型和立面二维水温模型作为水温预测的主要方法,并提出了高海拔缺资料地区水库水温预测模型的运用建议。研究成果可为西藏高海拔地区的水温预测提供参考。     

高海拔地区750 kV输电工程导线可见电晕试验研究

我国第一条750kV输电线路经过地区海拔高度基本在2000m以上,与国外已经运行的750kV输电工程的运行环境有较大差异。在其线路设计中,导线的电晕特性对导线的选型有重大意义。用分裂导线控制导线表面的电场强度,可以避免大量的电晕损失。通过导线起晕电压试验,研究了导线表面场强计算,获得了高海拔地区750kV输电工程设计基本参数,其研究成果推动和支撑了西北750kV输变电工程建设。     

广州蓄能水电厂水工运行总结与思考

为改进设计，提高中国抽水蓄能电站的建设管理水平，从水库库容、地下厂房抗振、渗漏、排水，高压隧洞充排水和安全监测系统等方面全面总结了广州蓄能水电厂20年的经验总结和教训。结果表明广州蓄能水电厂水工建筑物设计运行基本合理，但仍有一些值得改进的地方。     

蛟坞水库大坝渗漏探测及定向处理技术及应用

掌握水库渗漏的病因及隐患的空间展布是大坝防渗处置的前提和基础,针对渗透薄弱部位引进最优化、微创化的施工设计能起到事半功倍的加固效果。在介绍并行电法探测与定向处理技术原理的基础上,基于大坝渗流薄弱区与周围介质之间导电性的差异,利用并行电法对隐患区高效、准确定位,通过分析渗漏原因再对大坝不同区段实施定向分带灌浆,并对完工后的大坝实施了钻孔取样和电阻率动态检测。将水库渗漏探测及定向处理技术应用于蛟坞水库大坝的查漏与定向堵漏之中。应用结果表明,并行电法确定了蛟坞水库的核心渗漏区位于K0+007～K0+022m段的坝体部位,定向灌浆处理后大坝渗漏流量由1.45L/s显著下降至0.05L/s直至干涸,从而验证了所提方法的可行性。研究成果为病险水库的渗透破坏治理提供了新思路,具有较高的推广应用价值。     

基于热流耦合方法的岩体内渗水水温变化过程模拟

鉴于正确判断出水原因及渗水来源是制定防渗加固措施的重要依据,将热流耦合方法引入到岩体裂隙渗水计算中,分析渗水来源、渗水量、渗漏路径及岩体温度等对渗水温度的影响程度。结合某实际工程导流洞首次过流时在附近出现的10个渗水点,应用该方法模拟由导流洞到出水点的渗水过程。结果表明,6个出水点的温度仿真结果与实测水温接近,佐证了渗水来自导流洞的推断;2个距导流洞较近的出水点仿真温度偏高,极有可能是真实的渗漏路径较长所致;另有2个位置较远的点仿真温度偏低,初步推测可能受周边温度较低的地下水影响。这说明热流耦合方法可应用于模拟岩体裂隙中渗水水温变化过程,为初步判断岩体内渗水来源提供了依据。