国内外泄洪消能建筑物设计综述

通过收集国内外泄洪消能建筑物设计及运行资料,总结了泄洪规模分配、泄洪设施选择、工作闸门最大运行水头、生态流量及水库安全放空设施选择、消能防冲设计、泄洪消能建筑物破坏修复等方面经验,可以为设计工作者提供一定借鉴作用。     

向家坝水电站泄洪消能建筑物施工质量控制

向家坝水电站泄洪消能建筑物施工条件复杂,且泄洪消能过程具有流量大、流速高等特点。针对重力坝较少采用的底流消能方式,对泄洪消能形式的选择、建筑物设计与施工难点及对策、质量控制效果评价和运行检验等几个方面作了全面阐述。从质量检测及汛期泄洪运行的情况看,向家坝水电站泄洪消能建筑物结构合理,质量有保证。其设计与施工经验可资其它类似工程借鉴。     

高坝泄洪雾化工程防护措施研究进展

高坝泄洪形成的雾化现象对枢纽下游建筑物运行、两侧岸坡稳定及生态环境可能造成危害,严重时可危及枢纽本身安全。伴随着系列原型观测、数学模型及物理模型试验等形成的雾雨强度预测技术的发展,泄洪雾化工程防护由被动的雾化—破坏—修复逐渐演变为在预测雨强及其范围基础上进行工程防护,并逐步与消能建筑物、高边坡的分区、分段防护相结合。通过对系列工程雾化防护措施调研,对高坝泄洪雾化工程防护相关研究成果进行归纳总结,认为不同防护材料在不同雨强的破坏特性及雾化对生态环境的影响是今后泄洪雾化工程防护措施研究的重要方向。     

我国特高拱坝坝身泄洪消能技术研究与应用

高坝泄洪伴随着能量的传递和释放,时至今日泄水建筑物遭受破坏的实例仍屡见不鲜,高坝泄洪消能是坝工建设与运行的关键技术之一。以2000年以来国内新建的11座特高拱坝(坝高≥200 m)为主要考察对象,其泄洪消能布置和水力指标均居世界前列。在系统总结探讨水垫塘消能评价指标、孔口体型、泄洪消能布置和水力特性的基础上,重点阐明坝身消能的3种典型创新模式:水舌碰撞的二滩模式、水舌不碰撞的锦屏一级模式、水舌碰撞与不碰撞结合的旭龙模式。研究思路和工程应用逐渐从“泄洪消能工程安全”向“泄洪消能工程安全与减轻岸坡泄洪雾化并重”转变,且水垫塘冲击动水压力均<15×9.81 kPa(标准限值)。近20 a特高拱坝建设快速发展极大地推动了该领域的技术进步和泄洪消能模式创新。建议开展复杂边界数值模拟研发、高坝泄洪TDG(总溶解气体)生成与释放过程研究等。     

瀑布沟水电站泄洪洞出口岸坡防护

瀑布沟水电站泄洪流量大、泄洪水头高,泄洪雾化冲刷严重,下游河道及泄洪雾化区防护治理复杂。为防止泄洪消能区河道岸坡淘刷和强雨雾破坏,确保河道岸坡及上部建筑物的安全稳定,本文对泄洪洞出口消能区河道岸坡防护设计标准、研究思路、防护范围、实施措施及运行情况进行了介绍。     

皂市水利枢纽工程大坝安全监测设计

皂市大坝安全监测设计主要以混凝土重力坝、泄水消能建筑物和挡水一线建筑物为对象,对坝体变形、坝基及左、右岸边坡渗流、坝体应力应变和泄洪消能建筑物水力学监测进行了比选研究.详细介绍了监测手段与监测点位的布设方式,几年的监测资料表明,监测设备运行正常,收集的大量监测数据,也反映了大坝处于良好的运行工作状态.     

化冲力于绵绵 消雨雾以安民——解读向家坝水电站泄洪消能工程

"向家坝泄洪消能难度空前,或可列全球坝工之冠,而且每年汛期都要大流量泄洪,与一些设计泄量虽大但泄洪概率极低的工程性质完全不同。"金沙江水经人们调控,从向家坝泄洪中孔宣泄,巨大水流急速从流道冲下,在消力池中翻滚激荡,流向远方。至11月底,包括泄洪中孔、消力池等永久泄洪建筑物平稳、安全运行,初步经受了考验。     

消力池底板磨蚀破坏的水力学试验研究

高水头电站泄洪消能难度较大,消能设施容易发生破坏。笔者采用模型试验和理论分析相结合的方法对铜街子水电站的泄洪消能问题进行研究。表孔闸门对称开启时,消力池的消能效果较好,从流场和压力分布特性可排除体型设计的影响;表孔闸门非对称开启时,消力池内形成流速较大的横向回流,回流形态与底板环形破坏带相似,可以判断回流携沙长期磨损是消力池底板破坏的主要原因,运行时应尽量避免非对称的开启方式。笔者通过比较表孔闸门对称和非对称两种开启方式,分析消力池流态、流场及压力特性,判断得出了消力池底板的破坏原因,并优化了电站的运行方式。研究成果对消力池的修复工作和电站后期的安全运行具有较大的指导作用。     

挑流消能几个问题之管见

挑流消能是泄水建筑物最常用的消能方式之一。随着高坝工程安全与环境保护对泄洪消能要求的不断提高,新型的鼻坎形式及消能技术日益得到完善。针对高坝泄洪挑流消能工的水流挑距、冲刷、冲击等问题,从理论研究进展对工程实践中面临的问题进行了较为系统的综述,可为水利水电工程消能防冲设计、防洪安全及生态环境保护提供一定的参考。     

沙沱水电站泄洪消能建筑物设计

乌江沙沱水电站的泄洪流量已超过3万m^3／s，总泄洪能量最高达13100Mw、单宽能量最高达125MW，其泄洪消能建筑物具有流量大、尾水深、低佛氏数和堰上水头高、单宽流量大等特点，是保障枢纽工程安全运行的关键性建筑物。为此，对沙沱水电站泄水建筑物的泄洪、消能布置进行了精心的研究，并通过水工模型试验作了验证，从而较好地解决了该电站泄洪消能建筑物的设计问题。     

气候变化下山溪性河流水库防洪减灾措施

近年来极端气候变化频发,引发局地短时强降雨,易造成超标洪水,严重威胁山溪性河流上的水库安全,由此而导致的大坝漫(溃)坝案例已有发生,且危害巨大,防范和化解此类重大灾害是新时期水库设计和安全运行管理的关键问题。通过归纳总结已建土石坝工程实例,认为水库漫顶溃坝风险主要来源于水文资料短缺、洪水成因复杂和突发性强,水情监测预警预报不到位,抵御超标准洪水时调洪能力有限等不利因素。因此,关注设计洪水的合理性分析及安全性评价,建立对超标准洪水的分析预测和监测预警,合理规划泄洪建筑物的规模以及抗冲结构设置,加强水库排沙预泄措施和梯级水库的联调联控等综合调洪能力的提高,提升非常情况下的应急安全管理能力等,是病险水库除险加固以及新建水库工程设计及运行管理的必需措施。     

水利工程综合自动化信息管理系统的开发及应用

水利工程综合自动化信息管理系统将水利工程的水情测报、水质监控、安全监测、闸门监控、视频监控等各专业系统综合集成在一个系统信息平台上进行管理,采用C/S结构完成各个子系统的实时测控、大坝安全监测资料分析、洪水预报和闸门调度的计算分析等,B/S结构对外提供信息浏览与查询,通过统一数据库、操作系统平台和操作界面,将各个子系统集成在一起,实现信息共享和统一管理。     

水工金属结构远程监控及安全管理系统研究

针对水工金属结构存在的缺乏实时在线监测、监测数据存储及传输方式落后、缺少远程共享管理平台及实时安全评估机制等问题,构建了一套可支持数据动态采集、数据高效存储及实时传输、实现远程监控及实时安全评估的水工金属结构远程监控及安全管理系统,建立了系统的体系结构和运行流程。在此基础上,对基于信息采集终端的运行状态数据采集与收发技术、基于互联网技术的数据传递方法及管理平台和分类分层方法以及安全度概念的安全评估机制等关键技术进行了研究。该系统已成功应用于云南某水电站,取得了良好的效果。     

漳河水库三维仿真管理信息系统设计与实现

为有效促进漳河水库水资源管理的现代化,基于Skyline平台构建了漳河水库三维场景,建立了交互式展示漳河水库库区地理形态及建筑物的三维可视化平台。以该平台为基础,对漳河工程管理局已有的水雨情监测系统、大坝安全监测系统、闸控监测系统、洪水预报系统、视频监控系统、防洪调度系统业务数据进行集成,实现了三维仿真环境下的工程信息、工程图档、监测数据与运行信息管理,以及防洪调度方案三维动态仿真、水库泄洪三维动态仿真等功能,提高了漳河水库工程运行管理与防洪调度的信息化水平。相关信息化技术可供设计其他水库管理信息系统时参考。     

KALMAN FILTERING CORRECTION IN REAL-TIME FORECASTING WITH HYDRODYNAMIC MODEL

Accurate and reliable flood forecast is crucial for efficient real-time river management, including flood control, flood warning, reservoir operation and river regulation. In order to improve the estimate of the initial state of the forecasting system and to reduce the errors in the forecast period a data assimilation procedure was often need. The Kalman filter was proven to be an efficient method to adjust real-time flood series and improve the initial conditions before the forecast. A new model integrating the hydraulic model with the Kalman filter for real-time correction of flood forecast was developed and applied in the Three Gorges interzone of the Yangtze River. The method was calibrated and verified against the observed flood stage and discharge during Three Gorges Dam construction periods （2004）. The results demonstrate that the new model incorporates an accurate and fast updating technique can improve the reliability of the flood forecast.     

混凝土成层结构的流激振动特性

泄流激励引起水工建筑物振动的现象时有发生且形式多样,严重的还可能引起结构的破坏。对于混凝土成层结构而言,由振动引起破坏的案例不多,对其振动响应机制的研究也不够深入。以混凝土拱坝为例,通过数值计算及模型试验对比分析了整体与成层两种不同结构在相同泄流荷载作用下结构的振动响应,探讨了响应与结构自身的关系,并结合"拍"的概念,对混凝土成层结构振动响应特性与泄流荷载之间的关系进行了研究。结果表明,成层结构频率相近的前两阶振动是拍振形成的主要原因。此外,即使不满足拍振形成的条件,振动曲线同样可以表现为"拍"的形式,且振动量较受迫振动大幅增加,实质为"水力共振"现象。     

三峡库区开县水位调节坝运行调度及信息化管理

三峡库区开县水位调节坝运行调度条件复杂,且其过闸单宽流量达到84 m3/s,对消能防冲设施要求较高。从洪水预报、洪水调度、生态调度、冲沙调度等方面系统研究了调节坝工程运行调度方案,编制了操作性很强的运行调度规程。同时采用现代信息技术,研究开发出一体化信息系统,实现了对调节坝工程水雨情、安全监测、洪水调度、闸控运行、应急响应、工程维修养护、工程资料管理等工程管理全过程的信息化和智能化管理。     

高碾压混凝土拱坝损伤振动响应特性

高碾压混凝土坝泄洪时,坝体的振动特征是反映其是否安全运行的重要指标。为探明高碾压混凝土坝的损伤振动响应特性,基于理论分析和数值模拟方法,以坝体典型裂缝和碾压成层结构为损伤性结构指标,对无损伤坝体、裂缝损伤坝体、成层损伤坝体和双损伤坝体的流激振动响应规律进行了对比分析。结果表明:碾压成层强度越低、碾压厚度越大、碾压层数越多,拱坝的流激振动响应越大。针对碾压成层和裂缝损伤建立4种不同的损伤模型,进行动力响应计算,得出:碾压成层结构以及裂缝结构,都会使得拱冠梁以及坝肩部位和损伤部位的动力响应增大;并且当同时存在2种损伤时,2种损伤还将相互影响,使得坝身的动位移进一步增大,对坝身安全最为不利。     

基于模态应变能的水工泄流结构损伤识别研究

逐渐积累的损伤会使水工泄流结构中特定部分的质量或刚度损失而引起结构动力特性发生变化,这都将在模态测量中有所反映,以结构模态参数为基础,准确判断泄流结构所存在的损伤(特别是水下部位),对整个泄水建筑物的安全至关重要。以水工泄流结构中的弧形钢闸门及混凝土导墙结构为例,研究了基于结构模态参数的水工泄流结构损伤识别方法,基于单元模态应变能方法对泄流结构不同位置相同程度的损伤以及不同位置不同程度的损伤进行了识别。结果表明,该方法可以准确识别泄流结构的损伤,对基于振动响应的泄流结构无损动态检测及其水下部位隐患诊断具有一定的应用价值。