黄河下游灌区引黄涵闸引水能力变化原因分析

黄河下游引黄涵闸受河床下切、河势变化等因素共同影响,引水条件与设计情况相比发生了变化,造成部分河段涵闸引水困难,影响农业适时灌溉和生产。为给应对引黄涵闸引水能力下降问题提供参考,基于黄河下游2000—2016年引黄涵闸引水水位和河道断面实测数据,分析引黄涵闸引水水位变化、河槽冲刷、引黄渠道淤积变化等因素对引黄涵闸引水能力产生的影响。结果表明:1)2016年黄河来水300~900 m^(3)/s时,黄河下游引黄涵闸实际引水能力仅为设计引水能力的13.63%~39.43%,引黄涵闸引水能力明显下降;2)相较2000年,2016年的引黄涵闸设计值对应黄河流量的水位,高村以上河段下降了2.95~3.35 m,高村以下河段下降了1.55~2.95 m;3)从河段河床平均冲刷厚度看,花园口—夹河滩、夹河滩—高村、高村—孙口、孙口—艾山、艾山—泺口、泺口—利津河段的冲刷厚度分别为3.88、3.06、1.84、1.88、1.88、2.02 m,河槽连续冲刷导致同流量水位明显降低,严重影响河南和山东段引黄涵闸正常引水;4)涵闸前后引、输水渠道淤积会导致引黄涵闸引水能力降低。

海水泵站流道非对称引水流态特性数值模拟分析

为探讨海水泵站流道非对称引水流态特性,基于OpenFOAM建立了某液化天然气接收站海水泵站流道数值模型,在利用实测数据验证的基础上,模拟计算与分析了对称和非对称引水时,流道内流速与紊动动能分布特征。模拟结果表明:海水泵站非对称引水时,水流进入前池后流速较大,在低水位下水流无法充分扩散,在流道入口处形成偏流,行进至海水泵前断面水流分布已基本均匀;非对称引水时,海水泵所在进水池各断面均匀性指数平均值高于对称引水工况,且各海水泵进水池的紊动动能平均值也小于对称引水工况;从过水断面流速分布均匀性以及紊动量级来看,非对称引水对水泵运行更有利。

黑河连接洞开挖爆破对黑河引水洞稳定性的影响

鉴于施工支洞与主隧洞交叉段复杂的受力状态及稳定性问题日益引起关注,提出了兼顾考虑现场位差爆破时炸药段位的群孔爆破简化方法,拟定相应的隧洞开挖爆破动力荷载,采用三维动力有限元分析方法,研究了黑河连接洞与黑河引水隧洞交叉施工过程中,连接洞开挖爆破振动对已建引水洞围岩稳定及衬砌结构安全性的影响。结果表明,黑河引水洞衬砌各关键点振动速度随着与爆破荷载距离减小而逐渐增大,最大振速主要发生在交叉口往交叉角为锐角方向17m范围内,衬砌振速在0.733~9.76cm/s之间;爆破的衰减速度较快,在进行爆破时,应考虑爆破点位置以减少多余的处理措施。根据规范要求,仅有1个监测点最大振速略高于最低标准,且超出时间很短,可认为实施八期爆破施工满足要求。

基于模糊贝叶斯网络的引水隧洞安全评价模型分析

为准确预测黄河引水隧洞安全隐患,提出基于模糊集理论和主观贝叶斯方法的模糊贝叶斯安全评价模型。结合实际巡检数据,模型使用贝叶斯网络处理模糊信息与不确定信息,将巡检数据中给出的多态性故障事件模糊化;再通过贝叶斯网络的条件概率表找出不同故障事件之间的逻辑关系;最后获得对引水隧洞安全模型的整体评价。通过开展引水隧洞安全评价模型实例分析,验证了该方法的可行性。

江都东闸全力引水模式运行的思考

基于江都东闸全力引水模式下,从制度管理、人员培训、工程改造、智能措施、安全运行等5个方面进行分析思考,研究不同时期的控制运用原则及引水模式,保证全力引水效果,以充分发挥其工程效益。

相邻无压引水隧洞合理间距浅析

通过有限元分析,对隧洞规范和工程经验中的双洞间距进行了验证,总结了不同间距双引水隧洞围岩稳定和结构受力规律。

科学统筹供水能力 系统谋划引水线路 切实保证供水安全

河北省是全国水资源最贫乏的省份之一,黄河已成为河北省保障水资源安全不可或缺的水源,黄委历来都非常重视引黄入冀调水工作。30年来,在水利部的正确领导下,黄委与有关各方共同努力、团结协作,共实施完成了引黄入冀调水27次,调水量超过130亿m3,有力缓解了河北省水资源供需矛盾,最大限度地支持了华北地区地下水超采综合治理和河湖生态环境复苏。1993年以来,河北引黄由最初的位山一条线路逐渐增加到目前的位山、潘庄、李家岸、渠村4条线路。

基于TBM掘进大数据和特征参数的引水隧洞塌方分析

针对TBM掘进过程中缺乏对围岩质量和塌方风险快捷、精准的预测预警方法,通过对TBM掘进大数据的深入挖掘,结合对实际工程塌方数据的剖析,提出潜在塌方风险的辅助判断依据。首先,对冗杂、连续的原始采集数据进行预处理,获取高质量的分析数据;然后,基于参数的相关性分析提出围岩特征参数的计算方法,并围绕特征参数的合理性和适用性,通过理论推导、室内试验和现场原位掘进试验进行论证;最后,结合实际的TBM塌方案例分析特征参数与围岩地质情况的相关性,提出塌方风险快速判断依据。结果表明:基于TBM掘进数据获取的围岩特征参数在一定程度上反映了围岩质量,其数值与围岩质量正相关,当其数值显著降低、变幅超过69.2%时,当前的掘进循环极大可能存在塌方风险。

滇中引水工程输水隧洞中应用的常见技术和创新技术

滇中引水工程是目前全国在建的引调水工程中投资规模最大、建设难度最高的水利工程,是国务院确定的 172 项节水供水重大水利工程中的标志性工程之一。它的建设将有助于解决云南省中部地区长期以来的缺水问题,惠及滇中地区1500万人口。然而,该工程面临着许多技术难题,其中之一就是引水隧洞的施工技术问题。在引水工程中,引水隧洞是连接水源和水库的关键环节,隧洞建设通常面临的诸多挑战,例如需穿越断裂带、地质条件复杂、洞长较长等,因此需要不断对引水隧洞技术进行创新,来更好的解决这些问题。因此,本文主要探究分析创新的引水隧洞技术在滇中引水工程中的应用,希望能够为提高引水工程建设效率提供一些有利帮助。

水电站引水隧洞经济洞径计算方法分析

以引水隧洞洞径为自变量,以项目在计算期内获得的最大收益为目标函数,通过分析发电收入、引水隧洞工程建设投资与洞径的关系,建立了经济洞径的目标函数表达式,通过求解目标函数的最小值来获得引水隧洞的经济洞径。方法概念清晰,理论严谨,计算工作量小,工程适用性强,可为引水隧洞工程设计提供有益参考。

物元可拓法在引水隧洞围岩稳定性评价中的应用

为预防和控制引水隧洞中围岩失稳事故的发生,将物元可拓法应用于围岩稳定性评价中。以滇中引水工程为背景,选取滇中引水工程某隧洞段,构建引水隧洞围岩稳定性评价指标体系,划分围岩等级,选用灰色关联分析法(Grey Relational Analysis, GRA)和因子分析法(Factor Analysis, FA)组合确定权重,基于物元可拓模型进行引水隧洞围岩稳定性评价,以期减少目前评价方法中一些不相容现象及其他问题所带来的影响,从而提升长距离特大输水工程围岩稳定性等级评价的精度。结果表明,GRA-FA-物元可拓模型围岩稳定性评价结果与实际等级基本相符,与逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS)相比,预测评价精度从62.5%提升到87.5%,准确性提升了约25百分点。因此,GRA-FA-物元可拓模型相较以往的评价模型可以更全面和客观地进行引水隧洞围岩稳定性评价,可为其他长距离特大引水工程施工风险评价提供理论支撑。

TBM引水隧洞施工模拟管片力学特性影响因素分析

为探究不同影响因素对引水隧洞施工过程管片位移和应力的影响,以榕江-关埠引水隧洞工程典型区间段为例,建立“围岩-管片-内张钢圈”组合结构的三维精细化有限元模型,模拟引水隧洞工程的施工开挖过程,研究隧洞埋深、围岩类型和注浆体刚度3个因素对施工期管片力学特性的影响。结果表明:TBM引水隧洞施工开挖过程中管片位移随着开挖环数增加而逐渐增大,减小隧洞埋深、增强围岩类型(Ⅴ类→Ⅱ类)和增强注浆属性将会降低管片的位移,其最大值分别为1.670 mm、1.406 mm和1.863 mm;管片压应力随开挖环数增加而逐渐增大,拉应力呈先减小后增加的趋势;增大隧洞埋深、降低围岩类型(Ⅱ类→Ⅴ类)和削弱注浆属性将会增加管片的应力,其中管片压应力最大值分别为5.765 MPa、4.833 MPa和6.165 MPa,均满足规范要求。在实际工程中,建议对埋深大和围岩质量差的隧洞工程重点监测,研究结果可为类似的引水隧洞工程提供参考。

引水钢岔管水压试验分布式应力测量

引水钢岔管的结构尺寸大、焊接工况复杂,且需要长期耐受6 MPa的水压,迫切需要一种分布式、高精度、高空间分辨率的应力测量技术,以便在水压试验中进行全方位的应力测量和结构健康评估。传统的点式应变片只能进行局部应力测量,且测量精度受制于防水措施、贴片工艺、温度变化等因素。为此,提出了一种基于光频域反射仪的引水钢岔管水压试验应力测量方法,采用沿焊缝布设的标准单模光纤作为传感器,测量空间分辨率达到5.8 cm,应力与水压力成线性关系并且沿焊缝存在0.2~0.6 m的周期性变化。月牙肋板焊缝的腰部应力最大,达到196.2 MPa;主锥环缝的应力在300 MPa附近;相贯线焊缝的应力呈180°对称分布,在腰线附近存在352.0 MPa的最大应力,顶部和底部基本不存在应力。

滇中引水工程水源区水沙关系及悬移质含沙量预测方法研究

滇中引水工程水源状况对供水至关重要,为全面了解工程水源区的水量和悬移质含沙量特性,分析悬移质含沙量未来情势,依据水源区石鼓水文站资料系列,基于水文随机分析、小波分析、Copula函数等方法研究石鼓站水与沙的变化趋势及周期规律、联合分布及相依变化情况,在此基础上提出一种悬移质含沙量模拟及预测模型。研究结果表明,石鼓站流量和悬移质含沙量的年际、年内分配不均匀;水沙组合的同现重现期最大、联合重现期次之、条件重现期最小,同步遭遇概率远大于异步遭遇概率;未来丰、平、枯水情景下的多年平均悬移质含沙量分别为0.639、0.597、0.562 kg/m^(3),较1955~2019年实测的0.586 kg/m^(3)分别增长了9.0%、1.9%、-4.1%,3种情景下悬移质含沙量均呈上升发展趋势。研究成果从水沙分析角度为滇中引水工程供水调度、含沙量预估等提供了决策依据。

白龙江引水工程延安段相关问题初探

介绍白龙江引水工程概况,通过对延安市受水区缺水现状、解决缺水问题思路、白龙江引水工程向延安延伸供水可能性等问题分析,拟定延安段总体布局方案,工程技术方案合理、经济和社会效益良好,实施后可为革命老区脱贫攻坚和经济社会高质量发展奠定坚实的基础。

穿越复杂岩溶环境的特长隧洞涌突水危险性评价——以滇中引水工程小扑隧洞为例

在复杂岩溶区,涌突水危险性评价是保障隧洞施工安全的重要工作内容之一。以滇中引水工程玉溪红河段小扑隧洞为例,在分析隧洞地质与水文地质条件的基础上,综合考虑岩石的可溶性、地质构造因素、地表汇水条件、地下水化学特征、隧洞埋深与地下水位的关系5个控制性因素,采用岩溶隧洞涌突水危险性评价系统对隧洞的涌突水危险性进行了预测与验证。结果表明:小扑隧洞北段位于鲁纳寺—牛恋村岩溶子系统的径流区。在丰水期,隧洞岩溶涌突水中危险区、高危险区、极高危险区的长度占比分别为15.8%,55.4%,28.8%。小扑隧洞南段位于西河和祭天山—黄营岩溶子系统的补给、径流区。在丰水期,隧洞涌突水中危险区、高危险区、极高危险区的长度占比分别为7.4%,52.7%,39.9%。施工阶段,小扑隧洞北段主洞揭露暗河管道,发生涌突水事故,2#支洞发生突水涌沙事故,与对应的涌突水高-极高危险性结果吻合。涌突水危险性评价结果有效地支撑了隧洞的涌突水灾害防治与安全施工。

引水式电站压力钢管爆裂洪水对厂区影响研究

为研究引水式电站压力钢管发生爆管事故后对厂区建筑物的影响,采用重力相似准则设计了大沫水电站压力钢管爆裂影响区域物理模型,对钢管爆裂事故影响情况开展了系统试验,比较了压力管道局部破裂和完全破裂后爆管水流运动过程的差异,研究了管道完全破裂后不同响应时间和前池水量下爆管水流的水力参数特征。结果表明,压力管道局部破裂与完全破裂时水流流态存在明显差异,对下游建筑物淹没过程和冲击荷载也明显不同。局部破裂时水流沿环向缺口喷出并形成大量散裂水滴覆盖厂房和水处理室,并未对建筑物产生明显冲击荷载;完全破裂后爆管水流直冲下游建筑物,并沿建筑物墙面爬升到较大高度,对建筑物底部产生较大冲击荷载。爆管水流对房屋的最大淹没深度和最大冲击荷载与爆管发生后前池通过压力钢管泄露水量密切相关。爆管事故发生后,缩短响应时间(尽快关闭钢管进口事故闸门),可有效降低各建筑物被淹没的时间。研究结果可为制定引水式水电站压力钢管爆裂事故应急抢修预案提供参考。

基于数值模拟的平原河网水质改善精准化引水方案研究

为探究引水工程对杭嘉湖平原河网城镇化地区的水质改善效果,以海宁市洛塘河圩区平原河网水系为例,针对平原河网水系流通性差与河流污染状况,通过MIKE11建立了洛塘河圩区河网水系的水动力水质耦合模型,提出并模拟不同引水方案,分析研究其影响机理,对不同方案的引水作用过程及其效果进行综合分析和比较。结果表明,合理选择引水地点和增加引水量对圩区水质改善作用明显,但相同情况下对初始浓度高的月份改善作用较弱;采用引水启停调度方案,短时间高流量间歇性引水,可更经济科学地使河网水质达到设计目标标准。研究结果可为平原河网区域水系综合整治提供参考依据。

引水隧洞爆破地表振动传播特性研究

为控制引水隧洞爆破施工产生的负面效应,以犬木塘水库工程中的狮子岭隧洞爆破施工为背景,基于现场多方案爆破振动监测和ANSYS/LS-DYNA数值模型,研究了爆破振动在地表的传播特性,探讨了邻近建筑最大主应力与峰值合振速的相关性。研究结果表明:地表不同方向的振速分布存在差异,其中垂直隧洞轴线方向的振速衰减更为缓慢;三向振速中,水平向振速在低频带区段具有较高的能量分布;爆破荷载作用下,邻近建筑结构构件的交接处会出现应力集中,结构最大主应力和峰值合振速的相关性较好,依据综合数值模拟结果、实测振动主频及规范允许值,确定场地爆破振速安全阈值为2.0cm/s。研究结果可为类似近接既有建筑物爆破施工的安全防护提供参考。

滇中引水香炉山隧洞炭质页岩强度特性试验研究

以滇中引水工程香炉山隧洞开挖揭露的炭质页岩为研究对象,开展了点荷载、单轴压缩和巴西劈裂试验,获得了该岩石的几种强度及强度转换系数,分析了试件破坏模式和岩石微观形貌。结果表明,炭质页岩平行层理面加载时强度低于垂直层理面加载时强度,具有强度各向异性;在平行和垂直层面加载条件下,炭质页岩的抗拉强度转换系数分别为1.40、0.90,与理论值接近;在平行和垂直层面加载条件下,炭质页岩的单轴抗压强度转换系数分别为7.19、8.03,换算的单轴抗压强度低于国际岩石力学学会和规范经验公式的结果,原因是弱层面和基质体内微观缺陷造成炭质页岩的单轴抗压强度较低。研究结果可为滇中引水工程香炉山隧洞炭质页岩强度的快速准确评价提供参考。