延长小浪底水库拦沙运用年限对黄河防洪保安的重大意义

小浪底水库是黄河下游防洪保安的核心工程,水库拦沙期是防洪减淤效益发挥最为显著的时期。分析新形势下黄河下游防洪保安对小浪底水库运用的新要求,指出尽可能延长小浪底水库拦沙运用年限,使水库长时期保持较大的有效库容,尤其是防洪库容,具有重大战略意义。研究表明,较大的库容处理大洪水的能力强,有利于预防“黑天鹅”降雨事件;水库防洪运用后滩库容损失小,有利于水库长期保持较强的防洪能力;水库拦沙库容与调水调沙库容结合利用,可明显增强调水调沙活力,为古贤水库投入运用后发挥水沙调控体系整体合力创造库容条件;拦沙库容用于下游滩区防洪,有利于提升滩区防洪标准,降低滩区中常洪水漫滩损失。优化水库调度运用方式、实施水库清淤、尽快建设古贤水利枢纽工程等是延长小浪底水库拦沙年限的重要措施。

渗流反演分析在工程设计中的应用

马来西亚明光水库大坝为风化花岗岩残积土基础,勘探结果表明,坝基渗透性指标离散性大,得出坝基土渗透性较小、不予进行防渗处理的结论。然而,在水库运用过程中,出现渗漏现象。工程扩建加高,仅依据现场试验结果,对地基渗透情况作出评价更为困难。根据实测资料,进行反演分析,推求坝基、坝体的渗透系数。通过反演分析,得出与观测结果基本一致的坝体、坝基渗透性指标,成为工程设计的主要依据,并指出勘探成果发生离散的原因。运用反演分析得到的参数,对扩建加高后的大坝渗流量及坝基渗透稳定性进行预测和评价,得出大坝渗漏量大、坝基渗透稳定不满足要求、需要进行防渗处理的结论,并针对该工程的实际情况提出防渗处理方案。

南水北调西线一期工程调水配置及作用研究

南水北调西线工程是从长江上游干支流调水入黄河上游,补充黄河与邻近西北内陆河地区水资源的不足,保障该地区经济社会可持续发展的战略性水资源配置工程。按照突出重点、效益优先、先易后难的配置原则,初步拟定了调入水量配置方案。在此基础上,从保障供水安全、恢复区域生态环境、促进经济社会发展、维持河流功能等多个方面,系统研究了调水的作用和效果。

引汉济渭工程对解决渭河流域缺水及生态环境问题的作用

渭河流域极度短缺的水资源形势和尖锐的水资源供需矛盾,无以支撑陕西关中地区作为"一带一路"新欧亚大陆桥中枢地位作用的发挥;渭河流域特别是关中地区长期的地下水超采和严峻的水污染形势已经严重制约了区域经济社会发展水平和质量;渭河流域长期的水生态失衡和环境恶化也已愈发危害到区域经济社会可持续发展。这些问题迫切需要通过"空间均衡"来实现良治。20世纪80年代起就开始进行了兴建黄河古贤水库向关中地区调水、从甘肃引洮入渭、南水北调西线工程以及陕西省境内的引汉济渭工程的多个方案研究,最终认为现行目标下的引汉济渭工程具有水量可靠、工程难度小、供水覆盖范围大、实施条件好、配套工程相对简单等优点,且具有调水区与受水区均在陕西境内、协调难度小的优势,是众多论证方案中最现实可行的。

黄河流域梯级水库大坝风险评估与管控的战略思考

梯级水库群的安全是保障黄河长治久安、促进全流域高质量发展的客观要求。针对梯级水库风险格外复杂、难以量化的问题,基于系统风险识别与分析,将梯级水库大坝风险分为自身风险和附加风险,将溃坝风险后果分为直接后果和潜在后果,建立了梯级水库与单个水库大坝风险计算方法的有效衔接。以连溃条件概率量化风险的传递和叠加程度,提出了用于梯级水库大坝风险概率计算和溃坝风险后果评估的相关理念和方法。针对不同梯级水库类别并结合“四预”措施,分别从降低风险概率和减小风险后果层面指明了梯级水库大坝风险管控的方向,可为黄河流域梯级水库群规划、建设和运行管理提供参考。

考虑溃坝后果的水库工程等级划分方法

针对中国现行水利水电工程等级划分标准对水库大坝失事后果考虑不充分的问题,在现行标准的基础上引入了“溃坝后果”指标,构建了考虑溃坝后果的水库工程等级划分体系。通过比较国内外水库大坝分类和工程等级划分方法,对水库工程等级划分指标进行了分析和论证。基于中国水库大坝社会风险标准和大坝安全标准,建立了“工程等级-失效概率-溃坝损失”之间的联系,拟定了不同工程等级所允许的生命损失和经济损失阈值。最后,提出了基于规模、效益和溃坝后果的水库工程等级划分标准,并阐述了在水库运行阶段进行工程等级复核与风险管控的相关理念和措施。将该方法应用于常庄、尖岗和郭家咀3座水库的等级划分,结果表明3座水库工程等别和洪水标准均应在现有基础上有所提高。研究成果对于补充和完善水利水电工程等级划分标准具有重要意义,并可进一步推动风险管理理念及技术在水库工程中的实际应用。

南水北调西线工程上线调水方案沿革及研究

南水北调西线工程历经70余a论证,经历了多个论证阶段。2002年国务院批复的《南水北调工程总体规划》提出了调水170亿m^(3)的总体工程布局,2008年完成的《南水北调西线第一期工程项目建议书》(初稿)提出了调水80亿m^(3)的工程布局。随着论证工作不断深入,对工程方案的技术经济可行性以及对调水区生态的影响认识不断加深。结合新时期新要求,依托前期工作成果,对调水方案深化研究,深入分析调水河流河道内生态环境需水量,复核已有方案调水规模,优化调水方案,分析调水影响,提出了优化后的金沙江—雅砻江—大渡河—贾曲(上线)方案,即金沙江岗托水库抽水40亿m^(3)+雅砻江、大渡河调水40亿m^(3)的联合调水80亿m^(3)方案。

南水北调西线工程深埋长隧洞管片衬砌结构受力分析

地应力和地下水问题对深埋长隧洞衬砌的设计及施工具有重大影响。通过数值计算对南水北调西线工程深埋长隧洞管片衬砌结构进行了受力分析,研究了围岩变形及水压力对管片衬砌结构的影响。初步研究结果表明:约90%的洞段稳定性较好,围岩变形对管片衬砌结构影响较小,可采用管片衬砌;隧洞沿线外水压力较高,是影响衬砌设计的主要因素,应采取适当的排、堵措施降低外水压力对管片衬砌结构的作用。研究结果为南水北调西线一期工程隧洞衬砌设计提供了依据。

宝泉抽水蓄能电站上水库工程设计

宝泉抽水蓄能电站装机容量 12 0 0MW ,由上水库、输水发电系统和下水库等建筑物组成。上水库大坝采用沥青混凝土面板堆石坝 ,库盆采用全面防渗方案 ,以减少渗漏损失。设计优化后上水库工程采用的工程布置方案 ,不仅对工程施工和施工导流十分有利 ,而且还有效地解决了超标准洪水和固体径流问题。

小浪底工程设计创新与实践

小浪底水利枢纽是黄河治理开发的控制性骨干工程,战略地位重要,工程规模巨大,地质条件复杂,水沙条件特殊,运用要求严格,设计施工难度大,许多课题极具挑战性。工程设计者尊重科学,大胆探索,勇于创新,取得了一大批具有开创意义的重要技术成果。小浪底工程使我国多泥沙河流复杂条件下的大型水利水电工程规划、设计和施工技术水平跨上了一个新台阶,成为世界坝工建设史上的一个里程碑。

宝泉抽水蓄能电站设计中的几个重大技术问题

河南宝泉抽水蓄能电站装机４ ×３００ Ｍ Ｗ， 年发电量２０１０ 亿ｋ Ｗ·ｈ ， 年抽水耗电量２６４２ 亿ｋ Ｗ·ｈ ， 综合效率０７６ 。在设计中遇到了几个重大技术问题并采取了相应措施， 主要有： 上库渗漏量较大， 库底防渗采用局部开挖覆盖层、回填石渣粘土铺盖防渗， 库岸用沥青混凝土防渗； 下库原有浆砌石重力坝加高加固， 采用钢筋混凝土面板防渗， 解决了水下施工问题； 输水洞开挖后因各段岩性不同， 采用了多种衬砌形式； 机组额定转速选用４２８６ｒ／ ｍｉｎ 。

宝泉抽水蓄能电站下水库大坝加高防渗设计

宝泉抽水蓄能电站利用宝泉水库作为下水库 ,大坝为浆砌石重力坝。现有坝体施工质量较好 ,但防渗体和坝基存在渗漏问题。为满足蓄能电站需要 ,并适当扩大灌溉库容 ,大坝需要加高。经多种防渗措施比较 ,上游面 190m高程以上采用现浇钢筋混凝土面板 ,190m高程以下采用水下不分散混凝土面板防渗。溢流堰堰顶设 2 .5m高橡胶坝。

陡倾砂板互层岩体中隧洞围岩变形研究

通过建立可反映岩体中砂岩与板岩组成、岩体倾角、岩体走向与隧洞轴线夹角等因素变化对岩体变形影响的砂板互层岩体本构模型,模拟了南水北调西线陡倾砂板互层岩体中隧洞掘进机开挖过程,初步分析了砂板互层岩体中隧洞围岩的变形及其对护盾式掘进机的影响。结果表明:埋深越大,围岩变形稳定过程越缓慢;岩体中板岩含量越高,围岩的前期变形越早、变形率越大,围岩的变形稳定过程也越长;对埋深较大且板岩含量较高的Ⅲ类岩体中的隧洞,应慎重采用护盾式掘进机开挖、管片衬砌的施工方案。

南水北调西线工程总体布局及一期工程方案研究

南水北调西线工程从长江上游调水进入黄河上游,已研究70多a,历经多个研究阶段,形成调水方案数百个。经过深入论证,西线工程总体布局和工程规划方案已纳入2002年国务院批复的《南水北调工程总体规划》,并在2008年完成第一期工程项目建议书。2008年以来,随着西线工程前期研究工作的深入,结合新形势和新发展要求,其调水规模和调水线路研究已逐渐聚集,形成了上下线组合调水的总体布局方案和一期工程方案。一期工程的上线和下线是独立的调水线路,其中上线已经过数十年勘察论证,前期工作基础扎实,入黄位置高,覆盖范围广;下线利用在建工程作为水源水库,水源条件相对较好。一期工程已具备开展可行性研究的条件。建议国家尽早决策西线工程开工建设,补齐国家水网主骨架,为实现“让黄河成为造福人民的幸福河”和支撑西部发展提供有力水资源保障。

西部大开发的重大基础设施南水北调西线工程

南水北调西线工程是一项跨流域的调水工程；是浩大的战略性工程；是一项庞大的生态环境工程；是全面建设小康社会重要的基础设施。它既解决了西北地区干旱缺水的问题，又为黄河的治理开发提供了水源。为此，需加快工程的前期工作步伐，力争在2010年开工，以适应西部大开发对水资源的需要。

富水长大裂隙对地下洞室施工期围岩稳定影响研究

江门中微子地下实验室在施工支洞开挖时,揭露三条富水长大裂隙,局部探水孔中出现高压喷射涌水,可能对洞室围岩稳定产生不利影响。为此,采用离散元方法,系统分析了开挖面不同水压力条件下L1、L2、L3对实验大厅围岩变形的影响。结果表明,富水长大裂隙对工程的顶拱围岩整体稳定影响较小,顶拱围岩在L1和L2处对开挖面排水条件变化不敏感,随着开挖面水压升高,L3拱肩部位变形陡增且趋势不收敛。L2对下部水池变形基本无影响,L1、L3附近浅部围岩出现卸荷。综合分析,建议将0.5 MPa作为工程开挖面浅层围岩排水控制标准。

基于小波-云模型的地下洞室围岩变形监控指标拟定

为实现对大型地下洞室围岩变形的安全预警,提出一种基于小波-云模型的地下洞室围岩变形监控指标拟定方法。根据噪声与真实信号在频域上强度差异大的特点,采用小波去噪对围岩变形速率进行软阈值化处理;再充分考虑监测数据的随机性和模糊性,采用基于云模型的“3 E n规则”确定监控指标;最后以某大型地下洞室为例,对比了小波-云模型和典型小概率法的计算结果。结果表明,基于小波-云模型拟定的监控指标,不仅满足围岩向临空面方向变形大于向岩体内部变形的基本要求,且充分考虑了数据噪声的影响,亦无需事先假定样本的概率密度函数,计算结果更具客观性和合理性。

我国跨流域调水的长隧洞工程

我国水资源地区分布严重不均衡,正在越来越多地实施跨流域调水穿越分水岭的长隧洞输水工程,以解决有些地区水资源严重短缺问题。根据我国已经建成、正在建设和将开工的主要调水长隧洞工程实例,说明了掘进机(TBM)技术的快速发展和广泛应用,并为跨流域调水长隧洞施工建设提供了有利的技术手段。

脆塑性迭代逼近算法的改进

针对应力跌落计算中脆塑性迭代逼近算法存在的问题,在主应力空间,结合特征点变形和破坏特征,通过理论推导,系统分析偏应力等比例跌落方法、最小主应力不变跌落方法、塑性位势跌落方法及应力球量不变跌落方法的缺陷.考虑脆塑性变形和破坏过程中的泊松效应,提出改进的塑性位势跌落方法;推导应力跌落计算更新过程,编写UMAT子程序将该更新过程嵌入软件Abaqus,实现岩石弹塑性应变软化过程数值求解.采用所提改进方法替换原有的应力跌落计算方法,实现弹塑性应变软化过程的数值模拟.引入塑性强化算法,实现岩石弹塑性变形破坏全过程的数值计算,并进行多算例验证.对不同地质条件的Mine-by试验洞及某水电站引水隧洞辅助洞进行开挖模拟,结果表明所提改进方法能够合理模拟工程中围岩弹塑性变形破坏现象.

宝泉抽水蓄能电站龟山滑坡体稳定性分析

龟山滑坡体是影响宝泉抽水蓄能电站建设的重大工程地质问题。通过对滑体边界条件、稳定条件分析及稳定性计算后认为 :滑坡体在自然条件下处于稳定状态 ,但在特殊荷载条件下处于极限平衡状态 ,结合上库筑坝须堆石料的情况 ,将滑体上部岩体开挖至高程 790m后 ,在特殊荷载下 ,滑坡体将处于稳定状态。