基于层次分析法和模糊数学理论的库岸稳定性评价

由于影响近坝库岸稳定性的因素很多,部分影响因素难以量化,且各因素之间的关系往往为非线性,很难用数学、力学方法进行准确地描述和求解。以某水电站近坝库岸为例,将层次分析法和二级模糊评判相结合用于评价库岸的稳定性。结果表明,该水库近坝1.79km不稳定岸坡主要集中于左岸,且上下游段岸坡较不稳定,中部段岸坡较稳定,稳定性好、较好、较差区域分别占总区域的50%、30.76%、19.24%,评价结果与实际情况较接近。     

黄河龙羊峡水电站重力拱坝基础处理设计

本文简要介绍了龙羊峡重力拱坝基础处理设计情况.该工程坝高库大,断裂发育,地震烈度高,近坝库岸滑坡遍布,地质条件复杂.存在的主要问题是:两岸坝肩岩体抗滑稳定性较差;断层的集中变位较大,不能很好地传递坝推力;坝基防渗问题较为突出;下游挑流消能冲刷区对左岸坝肩稳定至关重要.经计算、试验研究,选定了较为有效可行的基础处理措施,满足了设计要求.     

复杂地基上Hardfill坝与重力坝破坏模式及稳定性对比分析

Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间具有对称梯形断面的新坝型,其结构特性较好,整体应力水平较低,应力集中不明显。为了研究Hardfill坝在复杂地基条件下的适应性问题,选取重力坝为参考坝型,采用地质力学模型破坏试验和有限元计算的方法,对比分析了在外荷载作用下复杂地基上Hardfill坝与重力坝破坏模式及稳定性。结果表明,在复杂地基上,Hardfill坝与重力坝主要在坝基软弱结构面处发生深层滑动破坏,坝与地基出现整体失稳现象,但Hardfill坝坝体变位相对于重力坝较小,超载安全系数较大,稳定性更强。     

白家包滑坡变形机制的模型试验研究

为研究白家包滑坡变形机制及变形趋势,采用模型试验方法模拟了降雨和水库水位综合作用下的滑坡变形规律,通过倾斜加载方式分析了滑坡可能失稳破坏形式,获取了滑坡失稳后的运动特征。结果表明,滑坡在水位骤降下变形显著,前缘先于后缘,滑速较快,入江方量大,失稳后具备致灾动力条件。     

基于数量化理论Ⅰ的库岸堆积层滑坡致滑因子敏感性分析

滑坡稳定性与坡内外水触发条件、坡形参数存在复杂的响应关系,建立这种复杂关系的多元统计模型并找出影响坡体失稳的主要诱因,对于滑坡问题的预判及控制有重大价值。以三峡库区库岸堆积层滑坡为例,在库岸涉水滑坡的受力机理与失稳演化分析的基础上,选取k/v(渗透系数k与库水涨落速率v的比值)与坡形参数(凹凸性、坡度、坡高)为致滑因子,通过数量化理论Ⅰ,以滑坡的渗流速度、渗流压力、位移、稳定性系数为目标参数对致滑因子进行敏感性排序,判断出影响滑坡渗流场、应力场、稳定性的主导因子为k/v,而次要因子为坡度、坡高、凹凸性。     

图像应变测量技术在土石坝振动台试验中的应用

采用有限元与广义交互验证方法相结合的数据平滑方法,开发了一套适合于土工试验模型应变测量计算的程序,通过三点弯曲梁实例验证了程序的正确性和可靠性,并将该方法应用于心墙堆石坝振动台模型试验的应变测量计算中,获得了模型坝的位移场和应变场,探讨了心墙堆石坝模型的地震破坏机理。结果表明,模型坝破坏过程大致分整体变形、坝坡滑移变形和破坏三个阶段,其中坝坡滑移变形阶段的标志是坝体由整体运动转为上下游坝坡分别向两侧滑动,空库时模型坝的破坏模式是上下游坝坡浅层破坏。     

考虑混凝土损伤特性的拉西瓦拱坝破坏路径分析

针对高拱坝破坏路径分析的问题，当前数值模拟方法对坝体混凝土的拉压损伤特性仍考虑不足。为此，采用混凝土塑性损伤(CDP)本构模型，模拟分析了拉西瓦拱坝在静力超载、气温骤降及最大可信地震工况下的损伤破坏特性。结果表明，超载工况下坝体主要以坝踵、岸坡坝基处的混凝土拉伸破坏为主，并在形成损伤贯通区后失去承载力；气温骤降工况下坝体混凝土在表孔及1/4拱坝顶、拱端及坝踵区域可能产生拉伸损伤；地震工况下则主要以坝顶下游面表孔拱冠梁附近的拉伸破坏为主，逐渐形成水平带状破坏区域而失去承载力。研究结果明确了拉西瓦拱坝可能出现的损伤特性及破坏路径，为确定拉西瓦拱坝结构安全监测的关键部位提供了参考。     

基于饱和-非饱和渗流理论的大华滑坡渗流及稳定分析

针对库水位的升降与降雨影响库岸滑坡的稳定性,以大华滑坡为例,基于饱和-非饱和渗流理论,采用SEEPW模拟库水位升降及降雨入渗时滑坡体内瞬时渗流场,将渗流计算获得的孔隙压导入SLOPEW中与极限平衡模型叠加,计算并分析评估了滑坡在各工况下的安全系数和稳定性,研究结果为库岸滑坡的防治奠定了基础.     

梯形拱坝渐进破坏过程及极限承载能力研究

鉴于拱坝的破坏过程和极限承载能力是工程安全度的重要参考依据,以位于梯形河谷中的乌巢拱坝为例,基于Drucker-Prager屈服准则,利用强度折减法和超载法对乌巢拱坝进行了弹塑性有限元计算,并联合采用计算收敛、位移突变、塑性区贯通等安全判据,分析了在坝肩断层的影响下乌巢梯形拱坝的渐进破坏过程和极限承载能力。结果表明,对于不同的研究方法,乌巢梯形拱坝塑性区的发育规律有较大差异,但坝体的最终破坏模式相同;坝肩断层使右拱端应力和位移明显增大,对塑性区的空间发展起到限制作用。     

极端气候条件对某土石坝稳定特性的影响研究

受全球气候变化和人类活动的影响,干旱、降雨等极端气候导致水库大坝产生了滑坡等灾害,同时碾压式土石坝设计规范未考虑蒸发、降雨对大坝坝坡渗流和稳定性的影响。对此,构建了某土石坝有限元计算模型,研究了蒸发、降雨和库水位作用对土石坝孔隙水压力、浸润线和坝坡抗滑稳定安全系数的影响,并结合地勘和监测资料分析了滑坡的成因机制。研究结果表明,蒸发、降雨对下游坝坡0～2 m范围土体的孔隙水压力影响较大;测压管实测水位与有限元计算浸润线差值小于0.4 m;初始阶段蒸发作用提高了坝坡稳定性,但蒸发作用导致坝体表层填土不断收缩、开裂,为降雨入渗提供了通道,随着降雨、蒸发循环次数的增加和库水位上升,裂缝不断增加,裂缝底部附近的局部滞水区相互连通形成饱和带,从而导致大坝下游浅层坝坡失稳破坏;研究结果为完善土石坝设计规范和水库大坝滑坡预警提供了科学依据。     

水库运行对径流—泥沙关系的影响分析

为研究水库运行对水沙关系的影响,以黄河上游龙羊峡水库为例,采用CEEMDAN方法对建库前后水沙序列进行多时间尺度分析,并与集对分析和信息熵理论相结合,分析水沙随机变化复杂性及水库运行对水沙关系的影响。结果表明,建库前水沙各序列具有较好的相关性,水库运行对多时间尺度下水沙关系影响显著;径流量、输沙量在短周期上以同一度和联系度为主,在长周期上以对立度为主,且水库运行后二者之间的同一度和联系度减小,差异度和对立度增大;水库运行后径流量与输沙量的熵值同步变化的关系被打破,二者之间熵值年际变化较稳定,说明水库运行改变了水沙同步变化的关系。     

龙羊峡水电站水光互补优化调度研究

针对光伏发电大规模并网后水电站如何运行才能有效减小光电不稳定出力对电网造成的影响问题,建立了光伏发电出力预测模型及龙羊峡水光互补短期优化调度模型,采用改进的逐步优化算法对模型进行求解,设置了6种情景分析水光互补效果。结果表明,汛期或非汛期调度期内的龙羊峡水库水位在相应时段允许范围内,优化后的水光互补系统均不存在弃水仅产生少量的弃光。研究成果为光伏大规模并网后的水光互补短期优化调度方式提供了参考依据。     

黄河上游唐乃亥水文站与龙羊峡水电站水量不平衡原因分析

黄河上游唐乃亥水文站是龙羊峡水电站经济运行及防洪调度的控制站,近几年,唐乃亥水文站与龙羊峡水电站入库水量差值越来越大,出现明显的水量不平衡现象,因此分析查找产生不平衡现象的原因,有利于更科学、更可靠的开展龙羊峡及龙刘梯级水库调度工作。     

某水电站库岸边坡变形监测工作基点稳定性分析

某水电站库坝边坡变形监测工作基点历次校测成果差异较大,必须查清工作基点的点位差异是由点位位移引起还是观测误差引起,以便及时改正工作基点坐标。在总结各种工作基点稳定性分析方法的基础上,分别采用限差法、误差椭圆法及实测数据分析研究了某水电站库岸边坡变形监测工作基点的稳定性。结果表明,该电站库坝边坡工作基点在水库蓄水期有显著变形,蓄水期结束后趋于稳定,相关分析方法及思路可为类似工程提供借鉴。     

库水位升降对那板心墙土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

以那板心墙土石坝为例,基于多孔介质饱和—非饱和渗流基本原理,采用有限元方法对该坝在不同库水位升降速度条件下的瞬态渗流场进行了数值模拟,并将瞬态渗流场与极限平衡法相结合分析了坝坡的稳定性。结果表明,坝体渗流场的变化相对于库水位的变化具有明显的滞后性,该滞后性对库水位快速下降条件下的上游坝坡的稳定极为不利,而对库水位快速上升条件下的上游坝坡的稳定有利,为库水位变化对土石坝渗流场及坝坡稳定性分析评价提供了参考依据。     

黄河龙羊峡上游水电站群输电规划研究

黄河龙羊峡以上干流水力资源集中于鄂陵湖出口一羊曲河段,十分丰富。龙羊峡上游开发方案共拟定14个梯级,总装机容量约8025．5MW。主要研究了宁木特、玛尔挡、尔多、茨哈峡、班多和羊曲6个梯级电站总装机容量6580MW水电站群的输电方案。结果表明：茨哈峡、班多和羊曲电站电力规划供应青海电网：宁木特、玛尔挡和尔多电站,将在满足青海电网负荷需求的前提下,与其他电站协调参与青海水电外送为西北和外区电网调峰。龙羊峡上游流域梯级水电开发在西北电网西电东送和能源资源优化配置中将发挥重要的作用。     

库水位降落作用下均质土石坝渗流场及坝坡稳定性分析

为研究某水库均质土石坝库水位降落作用下均质土石坝瞬态流场特性及其对坝坡稳定性的影响,基于饱和-非饱和非稳定渗流理论及极限平衡法,应用GeoStudio有限元分析软件中的SEEP/W及SLOPE/W模块进行库水位降落作用下的瞬态渗流场及稳定性数值模拟分析,探讨了不同速率库水位降落作用下的坝体内部渗流场及坝坡稳定性变化规律。结果表明,考虑非饱和渗流时,在库水位降落作用下,坝体浸润线变化滞后于库水位降落,且库水位降落速率越大,滞后现象越严重,上游坝坡内部形成倒流现象,产生指向坝坡外部的渗透压力;库水位降落作用下,坝坡稳定性呈现"降低—回升—平缓"的变化趋势,库水位降落速率越大,坝坡稳定性系数最小值越低,对坝坡稳定性越不利。研究结果可为土石坝边坡稳定性评价提供参考。     

基于正交试验—蒙特卡罗法的边坡破坏概率研究

研究边坡稳定性的影响因素对边坡治理具有重要意义,提出将正交试验法和蒙特卡罗法相结合,确定影响边坡稳定性的主要因素及其相应影响程度。首先采用正交试验法分析各相关因素对边坡稳定性影响的敏感性,给出影响因素的排序,以得出稳定性主导因素;然后考虑次要因素的随机性,运用蒙特卡罗法进一步研究边坡在主要因素作用下失稳破坏的概率,并揭示主要因素对边坡稳定性的影响规律。以某边坡为例,研究了地震、库水位、岩土体内摩擦角和粘聚力等4个因素对边坡动力稳定性的影响。结果表明,对该边坡稳定性的影响由大到小排序依次为地震、库水位、内摩擦角、粘聚力;边坡破坏概率随地震水平加速度系数或库水位的增加而逐渐增大,当地震、库水位叠加作用时,边坡极度危险。研究成果可为边坡支护方案选择提供依据。     

干支流不同典型洪水组成的梯级水库防洪极限风险分析

不同的典型洪水组成对梯级水库的联合防洪调度风险有重要影响,为研究其对极限风险的具体影响以提高梯级水库洪水资源利用率,以黄河上游龙羊峡和刘家峡梯级水库为例,选取干流和支流实测洪水流量资料的年最大洪量过程,按洪峰在洪水过程中出现的位置划分为4场典型洪水,并从中各筛选出4场典型洪水过程线组合成16种情景,采用同倍比放大法推出梯级水库入库设计洪水,以下游水库设计洪水位作为极限风险控制指标,通过调洪演算得到防洪极限风险率。经分析干流洪峰靠后支流洪峰靠前的典型洪水组合对刘家峡水库的极限风险起决定作用。不同起调水位的联合防洪补偿调度计算结果表明,视不同来水情况可将刘家峡水库起调水位抬升至1 728~1 730m,以充分利用黄河流域的洪水资源。     

水文综合改变度动态评估模型构建与应用

根据龙羊峡水库下游贵德水文站1954～2017年流量数据,利用粗糙集理论、集对分析理论及变化范围法确定水文综合改变度,通过集对-马氏链评估方法建立了一种关于水文综合改变度的动态评估模型,探讨龙羊峡水库水文综合改变度变化及趋势。结果表明,该模型在时段预测及稳态预测有较好的表现;2013～2017年时段的模型预测结果与实际计算结果相同,同为中度改变;现阶段水文综合改变度处于高度改变状态,但具有逐渐向好的态势,经多个周期变化达到稳定态势后呈现为低度改变。