高混凝土坝长期变形特性计算模型及监控方法研究进展

我国高混凝土坝工程在数量、高度和规模方面均位居世界前列,其长期安全性是社会关注的焦点。变形是混凝土坝结构性态的综合反映,尤其是长期变形,是评价大坝结构性态转异和长效服役健康状况的重要指标。在对我国混凝土坝工程建设现状和混凝土坝变形效应诱发事故进行阐述的基础上,评述了高混凝土坝坝体混凝土徐变特性、坝基岩体蠕变特性等计算分析,以及高混凝土坝长期变形安全监控与预警等的模型、方法研究现状。认为今后应加强多因素协同作用下混凝土坝结构性能演变、多场耦合作用下结构长期变形性态、补强加固措施提升性能等方面的深入研究,以确保高混凝土坝长效服役的安全性。     

混凝土坝变形的长期预测模型与应用

变形预测对混凝土坝的安全运行和风险管控意义重大,针对现有方法难以实现长期精准预测并且建模困难等问题,采用多元回归(MR)模型将变形序列分解为水压、温度、时效和余项分量,引入季节差分自回归移动平均(SARIMA)模型对余项中的非稳定不规则信号进行信息挖掘,以此建立混凝土坝变形的长期预测模型.实例分析表明,该模型相对简单易...     

特约文章：水电现货竞价关键技术研究进展

电力现货市场是现代电力体系的重要组成部分,对还原电力商品属性、发现价格和优化资源配置起着关键作用。水电受径流随机性影响,丰枯矛盾突出,出力不确定性大;水库受综合利用限制多,梯级电站联系紧,多主体上下游电站信息共享难;加上外送通道不足、断面阻塞严重等现状,水电参与电力现货市场面临诸多挑战。本文针对水电参与电力现货市场“量价”申报涉及的关键科学技术问题,包括市场出清价预测、发电能力优化、竞价策略、水电现货报价决策支持系统等,对国内外研究现状进行总结,对提出的数学模型和算法进行归纳,评述了现有方法的优缺点,对未来发展趋势进行展望,旨在为丰富我国电力现货市场理论和方法及水电企业生产经营提供参考。     

高混凝土坝蓄水河谷−库坝变形规律

本文基于二滩、龙羊峡、李家峡、小湾、锦屏一级、大岗山、溪洛渡、三峡、胡佛（美国）、江垭和铜街子等11座高混凝土坝工程的现场监测数据,研究上下游河谷与库坝受水库蓄水运行引起的变形响应规律。通过综合分析库坝的基本参数、工程水文地质条件以及蓄水后河谷–库坝时空变形的内在关联,重点讨论了库盆沉降与下游河谷竖向变形、谷幅变形以及坝体结构变形的一般性规律。本文研究结果可为相关高坝工程的设计分析与安全监测提供重要参考。     

特约文章：高坝泄洪消能技术研究进展和展望

近40年来,我国水利水电工程建设蓬勃发展,建成了一大批具有世界级水平的水电工程,涌现了许多创新技术,推动了我国在高水头大流量泄洪消能方面的研究达到世界先进水平。本文重点梳理和评述我国在高水头大流量泄洪消能方面所取得的最新研究成果,包括全断面掺气减蚀技术、高拱坝表-深孔空中碰撞和无碰撞挑流消能、高重力坝多股多层淹没射流跌坎底流消能、燕尾挑坎、翻卷挑坎、洞塞式、旋流式及阶梯式内流消能等新技术。对今后中长期的水利水电工程建设面临的高坝水力学问题研究进行了展望。     

混凝土坝碱骨料反应模型及其长期运行分析

本文建立了混凝土坝长期运行碱骨料反应模型。该模型考虑碱骨料化学反应与力学的耦合作用,碱骨料化学反应动力学考虑温度、相对湿度的非均匀分布和混凝土应力状态的影响,混凝土的力学行为包括弹塑性损伤和长期蠕变效应。采用该模型分析了受碱骨料反应作用的法国Temple-sur-Lot闸坝长期运行性态,计算得到的坝体变形与实测结果吻合良好,损伤开裂情况也与实际裂缝分布接近。因此,该模型适用于分析和预测遭受碱骨料反应病害的混凝土坝长期运行的膨胀变形和损伤开裂行为,可为工程修复提供参考。     

水布垭超高混凝土面板堆石坝的长期变形特性

高应力下堆石料具有显著的流变特性,堆石料流变常对高面板堆石坝的安全运行造成影响.基于大坝完建期变形反分析所得的坝体填料参数,采用一种新的能模拟高压下堆石料流变特性的幂函数流变模型,对目前世界同类坝最高的水布垭面板堆石坝进行了三维流变分析,研究了蓄水后大坝的长期应力与变形特征.研究结果表明:考虑堆石料流变后,坝体变形有明显的增加;面板法向应力基本无变化,顺坡向拉应力范围及量值均减小,压应力增大,坝轴向拉应力和压应力均增加;面板法向位移(挠度)分布规律不变,量值增加,顺坡向位移等值线形态发生变化,坝轴向位移增加;面板坚缝和周边缝的变形均有所增大.     

高沥青混凝土心墙坝抗震安全评估研究进展

山区水库大坝建设是西部地区未来很长一段时间内重大基建工程的关键组成部分,也是开发水能资源、实现水资源合理配置与有效调控的重要措施。但受西部地区地震频发和运行环境复杂的影响,这些山区水库大坝的建设和长期安全保障面临着严峻的挑战。高沥青混凝土心墙坝作为山区水库大坝的主力坝型之一,其生命周期内的抗震安全尤显重要。本文全面评述了近年来国内外高沥青混凝土心墙坝抗震安全评估的发展现状,详细分析了目前高沥青混凝土心墙坝抗震安全研究中存在的问题,主要内容包括：沥青混凝土非线性动力本构模型、堆石料与沥青混凝土心墙接触面、沥青混凝土心墙与混凝土基座接触面本构模型,高沥青混凝土心墙坝-地基相互作用体系及抗震安全评估等内容。总结了高沥青混凝土心墙坝抗震安全评价理论与方法的发展方向,阐述了高沥青混凝土心墙坝抗震安全评估研究今后的发展趋势和关键科学问题,明确了重点研究方向,为国家重大工程建设和可持续发展相关决策提供参考。     

特约文章：高土石坝抗震安全评价与抗震措施研究进展

In this paper, the recent developments in seismic safety evaluation and aseismic measures for high rockfill dams were reviewed, including advanced constitutive models, dam-foundation-water dynamic interaction, high-performance non-linear dynamic FEM software, numerical simulation of failure process, and aseismic measures of concrete slab, and etc. After that, some future research trends on earthquake-resistance analysis of high rockfill dams were discussed, such as the seismic response analysis, mechanical properties and constitutive relations of rockfill, computing technology, and seismic safety evaluation method.     

特约文章：关于新安江模型河网蓄水消退系数规律的建议

To synthesize recession coefficients in the Xinanjiang model, this paper presents a relationship of the coefficients versus the time interval and storage coefficient for linear reservoirs based on the linear reservoir theory, and discusses potential uncertainties due to longer time intervals and input variability within the intervals. For the recession coefficient of channel water, which is very difficult to calibrate in daily rainfall-runoff analysis, a new approach is adopted to replace its direct calibration by synthesizing the storage coefficients of linear reservoirs. Results show that the new approach is very successful in the estimation of the hourly recession coefficients of 13 small basins of areas in the range of 100 to 3000 square kilometers and has achieved their values with an average error of 0.005 and a standard deviation of 0.022. This approach allows a new way to synthesize the recession coefficients in the Xinanjiang model based on vast previous studies about river concentration.     

混凝土坝长效服役性态健康诊断研究述评

通过对长期服役的混凝土坝工作性态健康诊断,有助于选择合适的风险管控措施,保障混凝土坝安全运行.在阐述我国混凝土坝病险隐患的基础上,总结了混凝土坝健康诊断的作用,论述了混凝土坝安全监测和现场检测技术、诊断模型、结构计算及模型试验等关键理论、方法与技术的研究进展.认为今后应加强数据驱动的混凝土坝安全性态时空演变特征提取、可...     

考虑温度变化和长期变形的面板堆石坝模拟

面板裂缝是影响混凝土面板堆石坝安全和性能的关键因素之一。本文基于ABAQUS软件,开展了堆石体长期变形与混凝土水化热、时空不均匀分布温度场边界施加等二次开发,以老挝某混凝土面板堆石坝为研究对象,研究了堆石体长期变形、混凝土水化热、环境温度变化的联合作用机制。分析了堆石体长期变形量值、面板浇筑时间过程、环境温度数值和分布模式等对面板应力变形的影响,揭示了混凝土浇筑后早期水化热温升和环境温度影响导致面板表面较大顺坡向拉应力是面板大量早期水平裂缝的主要原因;同时也发现,即使对于浇筑后较长时间,考虑温度变化情况下计算出的面板拉应力也高于不考虑温度变化情况。计算分析可为面板浇筑时机选择,面板温度裂缝、变形裂缝分类防控等提供技术依据。     

混凝土大坝裂缝光纤监测关键性基本问题的协同研究

灵敏性与复用能力是基于瑞利散射的混凝土坝裂缝光纤监测两个最为关键、且相互约束、不可分割的基本参量。基于单裂缝混凝土模型试验,对大坝裂缝光纤监测中采用的光纤传感技术的灵敏性和复用能力进行了定量化协同研究,得到了传感光纤在大坝安全监控缝宽控制范围内、对应于同一光信号衰减规律的灵敏性和复用能力与裂缝宽度关系曲线,为光纤传感在我国大型水电工程裂缝监测中的进一步研究和应用提供了基本参照。     

土石坝沥青防渗技术的应用和发展

本文介绍了水工沥青混凝土用作土石坝面板和心墙防渗体的历史、结构形式、施工方法和成就。回顾我国水工沥青混凝土应用30多年的经验,就历史上和目前在水工沥青的发展方面存在的问题与疑虑进行探讨,旨在推动水工沥青混凝土在土石坝防渗体建设中的健康发展。     

土石坝地震永久变形计算方法

对于土石坝的地震永久变形,本文提出等效结点力-逐步软化有限元计算模型.首先根据坝体地震动力响应的非线性有限元分析确定各时段坝体单元可能发生的残余应变、振动孔隙水压力增量及累积振动孔隙水压力,以此对静变形模量和强度及静应力-应变关系进行修正,并应用于下一时段计算中;同时基于所确定的与上一时段地震作用所产生的潜在残余应变增量和静应力-应变关系确定地震作用相应的等效结点力.在每一时段末根据上述所确定的等效结点力和应力-应变关系,运用整体有限元分析确定坝休的残余变形增量,将各个时段计算所确定的残余位移累加得到地震作用后坝体的残余变形量.这种方法能够同时考虑地震惯性力效应和土的软化效应对土石坝地震永久变形的影响.     

光伏电站理论发电功率的优化计算模型与方法

光伏电站理论发电功率计算结果的准确性直接影响弃光电量的统计,对电网调度及光伏发展规划影响重大。理论发电功率的传统计算方法有样板逆变器法和气象数据外推法,当样板逆变器的出力受到限制时,样板逆变器法计算结果不准确,而气象数据外推法参数众多且难以确定。针对上述问题,提出了一种光伏电站理论发电功率优化计算方法。首先,介绍了样板逆变器法和气象数据外推法的计算原理,并分析了两种方法的特点和不足。然后,基于光伏电站历史出力及气象信息,提出了改进样板逆变器法和改进气象数据外推法。在实际应用中,当弃光未发生或者在弃光初始阶段采用计算精度更高的改进样板逆变器法开展计算,当样板逆变器出力受到限制时,切换至改进气象数据外推法进行求解。最后,对国内某光伏电站在不同气象条件下开展仿真计算,验证了所提方法的合理性和有效性。     

高混凝土坝抗震安全风险评估框架

我国水能资源丰富的西南地区属于强震多发区,因此高坝的抗震安全性受到广泛关注。本文建议了高混凝土坝抗震安全风险评估的框架,由坝址地震危险性、大坝地震易损性、地震破坏损失和抗震安全风险等级等四部分组成。首先,将高坝地震破坏划分为基本完好、轻微-中等破坏、严重破坏和溃坝四个等级。然后,针对每个破坏等级分析了相对应的生命损失、社会环境影响和经济损失评估方法。最后,采用国际上广泛应用的F-N曲线和ALARP准则,基于高混凝土坝地震破坏引起的各项损失风险水平的不同组合,其抗震安全风险可以划分为低、中等、高、极高四个等级。     

流域非点源污染模型及不确定分析方法研究进展

非点源污染模型是非点源污染量化的最直接有效的途径,利用模型进行模拟的过程中存在来自非点源污染本身、模型结构和参数以及数据来源等方面的误差,导致输出结果具有一定的不确定性。针对流域非点源污染模型和非点源污染的不确定性,归纳总结了具有代表性的流域非点源污染模型的结构特征、优势和局限性,以及非点源污染模拟的不确定性分析方法及其优缺点。根据模型在实际应用中存在的问题,后续应从非点源污染机理探索研发不同资料条件下的可靠性模型,并与水土保持等工程措施等相结合,提高模型的精度;目前非点源污染的不确定性更多的是研究单一因素影响下的不确定分析,未来可结合不同类型的分析方法进行模型结构优化,并根据具体问题寻找最适合的模型结构,综合研究多系统下的不确定性方法,为模拟结果提供全面的评估。