黄金峡水利枢纽工程大型水泵机组选型设计及运行调节研究

引汉济渭工程黄金峡水利枢纽是陕西省境内一项重要的大型跨流域调水工程,泵站装机容量和设计流量均为目前国内甚至亚洲在建和已建泵站之最,且调水过程复杂、调水流量分布范围宽广。在分析黄金峡泵站调度原则及运行方式的基础上,综合比较目前国内外大型泵站机组设计制造水平、枢纽建筑物及机电设备投资等因素,详细论证了大型单级单吸离心式水泵机组台数和性能参数的确定方法及其影响因素,并给出了黄金峡泵站机组选型设计的最优方案,同时论证了采用变频调节的必要性及其效果。研究结果可为大型调水泵站机组的选型设计提供参考。     

长大隧洞工程建设中地下水处理的实践及思考

以引汉济渭工程秦岭输水隧洞(越岭段81.779 km)为例,围绕该隧洞建设过程中的地下水问题,介绍其总体富水情况以及地下水预测方法。通过对秦岭各支洞抽排水措施的综合研究,给出了抽排水方案的设计步骤,结合不同涌水的处理提出了突涌水的处理思路,并介绍了目前国内先进的突涌水预测手段及应用效果。根据秦岭隧洞抽排设备的配置思路以及洞外环保处理情况,指出了目前地下水处理过程中存在的问题并提出相应的解决方法。通过引汉济渭工程建设过程中地下水处理情况的介绍、探讨和分析,对长大隧洞处理类似地下水问题提供一定的借鉴。     

引汉济渭工程运行调度模式研究

从引汉济渭工程运行调度的实际需求出发,设计了工程运行调度新模式并集成实现。基于Hadoop搭建工程运行调度大数据服务平台,基于数字地球构建了工程运行调度可视化仿真系统,基于云服务架构建立工程运行调度应用支撑平台,以主题、组件、知识图为牵引建立了工程运行调度应用支撑库,基于数字地球和应用支撑平台构建了工程调配水一体化数字水网,基于平台、数字水网、组件、知识图搭建了工程运行调度主题业务应用,实现了运行调度业务主题化云服务。该模式技术理念先进,应用灵活方便,适用性强,可为工程运行调度提供重要技术支撑,具有良好的应用前景。     

引汉济渭工程运行调度综合服务平台的应用实践

针对引汉济渭工程运行调度的实际需求和特点,基于云计算技术,采用面向服务的体系结构(SOA)和JAVA EE平台技术架构,研发了基于云服务架构的引汉济渭工程运行调度综合服务平台,建立了基于平台、组件、知识图及可视化工具灵活搭建的引汉济渭工程运行调度业务应用系统构建模式,形成基于平台、基于组件、基于主题、基于可视化的应用模式,解决了传统的工程运行调度系统应用性差、功能单一、可扩展性差及应用模式单一等问题。通过平台提供工程运行调度业务服务,为工程联合调度提供技术支撑。     

引汉济渭工程秦岭隧洞围岩稳定性有限元分析

对引汉济渭工程秦岭引水隧洞开挖的初期支护施工过程围岩结构的塑性变形分布规律进行分析研究,结合计算结果,为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据,以便对现场施工提供合理化建议。采用非线性弹塑性有限元法,依据地下结构设计理论及岩石的Drucker-Prager屈服准则,考虑围岩和初期支护衬砌结构的整体性,对秦岭引水隧洞的Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖和初期支护结构的施工过程进行了模拟,计算了开挖施工过程三种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑性变形。结果表明:秦岭隧洞初期支护施工过程的三种工况下围岩结构的塑性变形主要集中在顶拱120°范围内及两侧边墙,隧洞围岩结构整体处于安全状态。     

地下水不同盐度条件潜水蒸发特性及其简化模型适用性评价

潜水蒸发机理可通过毛细水上升特性加以揭示,其中极限潜水蒸发强度(E_(max))是潜水蒸发计算问题中不可或缺的参数,可利用Gardner模型进行估算。利用Gardner模型估算E_(max)时,导水率计算中的参数b常被忽略,虽然模型得以简化,但估算精度受到影响。因此,参数b如何影响E_(max)估算精度仍有待明确。选取3种不同地区壤土在实验室开展毛细水上升和一维土柱蒸发试验,地下水供水水源为K/Na-Cl型盐溶液(浓度为1、5、30 g/L)并以蒸馏水作为对照组(CK),观测毛细水上升并计算E_(max),而后对Gardner模型中参数b的敏感性进行评价。结果表明:与CK相比,盐溶液供水条件下毛细水上升速率较大,进而增强了E_(max);对于地下水为1～30 g/L的KCl和NaCl溶液,毛细水上升速率和E_(max)均表现为随浓度增加而减小。在采用Gardner模型进行E_(max)估算时,忽略参数b和考虑参数b分别导致高估和低估,但考虑参数b的Gardner模型具有更高精度(相对误差介于1.16%～4.50%);忽略参数b对E_(max)的影响随b值增加而逐渐减弱。提高E_(max)估算精度有利于制定合理的农田灌溉制度,同时将有利于揭示潜水蒸发内在机理。     

黄金峡水利枢纽工程泄洪消能设计研究

黄金峡水利枢纽工程具有洪峰流量大、泄洪消能建筑物规模大、运行条件复杂、水库调蓄能力小、河床宽度有限、下游水位变幅大等特点,泄洪消能及下游河岸防冲刷问题突出。为尽量减少溢流前缘宽度以及考虑到排沙、施工导流等,经多方案比较,最终确定采用表、底孔结合布置方式。由于泄洪表孔下游单宽流量大、下游水位高,经多方案分析比较和模型试验研究,表孔采用宽尾墩加戽式消力池消能型式,底孔采用底流消能型式,泄流能力满足要求。泄洪消能建筑物分二区布置,各工况下消能效果良好。研究所得成果为类似水利枢纽工程泄洪消能设计提供参考。     

引汉济渭工程黄三隧洞地下水渗流同位素综合示踪探测分析研究

引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞岩性复杂多变,水文地质条件极其复杂。为深入分析黄三段水文地质条件,采用地下水同位素综合示踪探测手段,对黄三隧洞沿线钻孔、大坪隧道、良心河、沙坪河等区域进行现场测试及取样室内分析。通过对温度、电导、水化学及环境同位素、地下水流速等方面的综合分析,结合水文地质测绘、试验等基础性工作,对地下水补给、径流、排泄条件,水力联系及连通性等方面进行了评价。研究结果表明:黄三隧洞南部和中部存在富水带,地下水主要受大气降水补给;围岩可划分为中等富水区、弱富水区、贫水区,分别占隧洞全长的7.9%、15.4%、76.7%;实际揭露涌水量与原设计预测情况一致,验证了同位素综合示踪探测方法的有效性。研究成果对同类工程具有一定的工程实际应用参考价值。     

黄金峡水利枢纽高水头过鱼建筑物设计

黄金峡水利枢纽鱼道的最高运行水头为45.50 m,上游水位的变化幅度达10 m,属于高水头过鱼建筑物。根据过鱼对象的种类、习性和游泳能力,过鱼建筑物选用带同侧竖缝式隔板的"U"型槽式鱼道,并通过水力学计算得出了鱼道池室的结构尺寸,同时为适应上游水位的变化,鱼道布置了5个出鱼口。为了分析鱼道布置方案的合理性,建立鱼道进口、集鱼系统整体模型和鱼道局部模型,模拟得出了鱼道进鱼口周边区域的流速分布、过鱼池水力学特性等。试验结果表明,鱼道进鱼口区域的流场分布适宜鱼类上溯至进鱼口,过鱼池的水力学条件满足符合过鱼对象顺利上溯的要求,设计方案是合理的。     

基于ACO-BP神经网络的土石坝位移监测模型研究

建立安全监测网络模型来分析和预测大坝变形位移信息,对保障大坝安全稳定服役意义重大。针对大坝安全监测BP神经网络模型运算复杂、收敛速度慢、易陷于局部最优、不能准确反映和预测大坝运行状况的问题,引入蚁群算法(ACO)全局搜索功能搜寻BP神经网络参数最优解,并通过样本数据训练BP网络获得大坝变形位移预测值。工程实例应用表明:ACO-BP网络模型在参数优化方面较BP网络更易于收敛,误差较小、预测性能良好,可为大坝变形位移监测和安全预报提供一种新的非线性建模仿真分析方法。