多能互补条件下水轮机转轮改造深化设计研究

为适应新型电力系统的多能互补需求,本文以李家峡水电站水轮机适用多能互补改造为研究对象,对多能互补系统中的常规水电站机组进行了深化设计研究,提出了水轮机改造深化设计理念,阐明了多能互补系统要求下机组的运行加权因子计算方法,并提出了机组改造深化设计的水力设计目标,为水轮机改造的深化设计提供了方向指导。根据水轮机改造深化设计后的水力模型试验表明:深化设计后的水轮机比前期改造的水轮机(未经过深化设计)在空化、压力脉动和叶片应力水平相当的情况下,有更高的水力模型额定效率和加权平均效率。深化设计后的水轮机不仅满足新型电力系统对水电站电能负荷调节能力的要求,而且机组的水力性能也得到了明显提升,可为类似水电站的水轮机改造设计提供借鉴。

400MW蒸发冷却水轮发电机定子带绕组整体吊装技术应用

本文以李家峡水电站400MW蒸发冷却水轮发电机定子带绕组整体吊装为例,详细介绍了吊装流程,并通过有限元计算完成了定子带绕组整体吊装变形情况校核。以定子挠度、圆度为主的前后测量数据表明,整体吊装流程和有限元校核计算手段可有效保障水轮发电机定子吊装前后安装质量,可为同类型机组工程安装提供参考。

李家峡拱坝左岸高边坡岩体变位与安全性态分析

实际工程中常遇到山体单薄,地质构造发育,表层岩体卸荷松弛,甚至蠕变或滑移等高边坡安全稳定性问题,因而加强对此类高边坡岩体的变位监测并对实测数据进行及时的处理与分析,对于确保工程安全具有十分重要的意义。据此,以李家峡拱坝左岸高边坡为例,探讨如何通过岩体变位监测资料来全面分析和评价高边坡安全稳定性。在对水库初次蓄水以来的谷幅位移和左岸高边坡岩体变位监测资料进行时空定性分析和变形疑点物理成因分析的基础上,应用最小二乘法建立了岩体变位各测点的逐步回归模型,并以其对测值年变幅的拟合与分离结果,定量分析水压、温度、时效等因子对高边坡变位的影响效应。研究结果表明:(1)在库水位逐步抬升至正常蓄水位的过程中,李家峡左岸高边坡岩体主要产生朝河心方向的下滑变位,但位移量相对较小;(2)库水位在2002年1月趋于相对稳定后,高边坡岩体变位逐步趋于收敛并保持稳定,目前其安全性态基本正常;(3)由于局部岩体仍存在轻微下滑趋势,建议加强对这些部位的监测。

李家峡拱坝复杂地基处理效果和反馈分析

李家峡大坝复杂地基的处理措施涉及到坝肩沿断层的深部混凝土网格置换、地基内高压固结灌浆、大吨位深孔预应力锚索加固、两岸坝肩设置完善的排水系统等。结合现场10 a的监测数据反馈分析,针对加固措施采用基于Drucker-Prager(D-P)准则非线性本构模型,并运用此模型开展有限元反馈计算,然后评价了李家峡拱坝复杂地基的处理效果。反分析计算和原型观测资料的结果显示:(1)大坝河床建基面经加固处理后,安全度有明显提高,大坝的荷载主要转移到两岸,两岸整体承受荷载和点安全度较对称。(2)上游坝踵拉裂安全度:K1=2.0P0(P0为正常工况下水压);K2=3.5P0;大坝开始丧失正常工作荷载:K3=(5～7)P0。(3)左岸"金三角"在正常荷载下,无论是现场监测数据还是反演计算都表明大坝基本是稳定的。(4)李家峡大坝的基础处理经过10 a的运行,证明其基础处理是有效的,且基础安全稳定,可以满足大坝正常水位的运行。

李家峡拱坝水平位移监测资料统计模型对比分析

为了更准确地分析大坝水平位移的变化规律,在建立坝体水平位移的统计模型时,采用温度周期项和温度实测值对温度分量进行建模,并将模型应用于李家峡拱坝进行对比分析.结果表明,利用温度周期项建立的模型,模型计算值与实测值拟合较好,模型能够很好地反映出大坝水平位移的变化规律.

李家峡水电站坝前水库滑坡蓄水前后稳定性预测

基于位移监测、数值计算、室内和现场试验等成果,从动力学角度开展了李家峡坝前水库滑坡稳定性预测的系统研究,获得了其滑带土的蠕变特性及水库滑坡的蠕滑机制,提出滑面剪应力比和滑带土黏滞系数的增减是决定滑坡能否从蠕滑转入剧滑的内在条件;通过模拟水库运行环境,完成了代表性滑块的现场促滑试验,研究表明:该类试验既是论证滑坡蠕滑机制的可靠方法,也是水库滑坡增稳治理的有效手段之一。

基于ARIMA模型的大坝安全监测数据分析与预测

大坝安全监测数据是既可能有趋势性又可能有季节性的时间序列数据,为了准确地对其进行分析与预测,运用较适合处理非平稳性时间序列的ARIMA模型,首先通过差分将非平稳时间序列平稳化,然后通过自相关函数和偏自相关函数进行模型识别,得到若干初选模型,进而估计各初选模型中的参数,并根据贝叶斯信息准则确定最终模型,最后利用最终模型对监测数据进行拟合和预测。以李家峡水库大坝的一组安全监测数据为例,通过模型计算,对模型拟合和预测数据与实际位移数据进行比较,结果表明,ARIMA模型在大坝安全监测数据的分析与短期预测方面有较高的精度,具有可行性。

李家峡水电站大坝安全监测自动化系统

李家峡水电站是黄河上游的大型水电工程,地质条件和结构布置比较复杂,为此设置大坝安全监测项目较为齐全。监测系统采用了LN1018-Ⅱ开放型分布式智能数据采集网络系统,该系统技术先进,稳定性好,可扩充性强,适于恶劣环境应用。安装调试结果表明,监测系统运行指标符合相关规范要求。

李家峡拱坝二级安全监控指标研究

通过建立三维非线性有限元模型,用结构计算分析方法拟定李家峡拱坝的变形二级安全监控指标,可评估和预测抵御可能发生荷载的能力,保证坝体的安全运行。本文所用的方法也为其他安全监控指标的拟定提供有效的思路。

李家峡拱坝坝体弹性模量及基岩变形模量的反演

根据实际情况建立了李家峡水电站的三维有限元模型以对大坝的工作状态进行安全监控。同时,根据不同工况下坝体实测位移相对值,用改进的BP网络来反演坝体弹性模量和基岩变形模量,可为计算模型提供更准确的参数,对大坝的安全状态做出准确评价。所用的方法也为其他物理力学参数的反演提供了有效的思路和方法。

李家峡水库蓄水后区域地震活动特征及危险性分析

根据李家峡水库地震台网 1 998— 2 0 0 2年的地震目录 ,分析了水库蓄水后库坝区和周边研究区的地震活动特征 ,并对未来水库地震的危险性进行了定量评价。分析结果表明 :李家峡水库蓄水以来 ,库坝区 90 %的地震为 0 .0～ 1 .9级的弱小地震 ,且地震活动与水库水位有关 ,相对于水位升高存在 5～ 7个月的滞后期 ;研究区以 1 .0～1 .9级地震为主 ,地震活跃程度呈间息式变化 ,地震月频次呈阶跃式变化。应用经验判别法的预测结果表明 ,未来李家峡水库库坝区存在诱发 5级以上灾害性地震的危险性 ,最大震级在 5 .0～ 5 .

李家峡Ⅱ^#滑体滑动性态的三维有限元分析

针对李家峡水电站Ⅱ＃滑坡体的工程地质特性与物理力学性质，根据其宏观稳定性态反演推算出滑面的ｃ，φ值；采用非线性弹性、弹塑性介质力学模型模拟水位变化时的渗透动水压力作用，对该滑坡体的滑动性态、滑速、涌浪作了系统的三维有限元分析与评价，为该工程的安全合理拉闸蓄水提供了科学依据。

快速锚固技术在预应力锚索施工中的应用

在李家峡水电站高边坡开挖实践中，通过室内和现场生产试验，成功地将１０００ｋＮ级预应力锚索快速锚固技术应用于工程中，取得了３ｄ～５ｄ龄期施加预应力的锚固效果。该项技术对于加快岩质高边坡开挖速度，有效地防止边坡塌滑起到关键的作用。体现了“快速、经济、安全”的特点。

不同湍流模型对库区水温分布模拟的影响

【目的】探讨不同湍流模型对库区水温分布模拟的差异,为大型深水水库水温的准确模拟提供科学依据。【方法】以黄河上游李家峡水库为例,分别选取Smagorinsky、标准k-ε、混合k-ε等3种湍流模型,模拟预测李家峡水库升温期和高温期库区水温的分布,利用实测的水温资料,对比分析3种湍流模型水温模拟的精度,总结3种湍流模型模拟库区水温的分布规律。【结果】Smagorinsky模型、混合k-ε模型模拟的坝前垂向水温与实测水温吻合程度较高,标准k-ε模型的模拟结果与实测水温有一定差异;3种湍流模型模拟的发电引水口水温均高于实测水温,混合k-ε湍流模型模拟的5月水温与实测水温的最大误差为5.2%,Smagorinsky模型、标准k-ε模型模拟该月水温的相应误差为11.1%和8.2%,以混合k-ε湍流模型的误差最小、精度最高;升温期3种模型模拟的纵垂向水温均呈混合状态分布,高温期均呈弱分层状态分布,其中混合k-ε模型模拟水温在水下20m以内出现较为明显的温跃层,与实测水温更为接近。【结论】针对大型深水水库的水温模拟,宜采用混合k-ε湍流模型,其模拟精度高、水温分布更接近实测。

李家峡拱坝变形三级安全监控指标的拟定

通过建立三维非线性有限元模型,用结构计算分析方法拟定了李家峡拱坝的变形三级安全监控指标,可以评估和预测抵御可能发生荷载的能力,保证坝体的安全运行.

坝体变位和内水压力对坝后背管结构应力的影响

用三维接触单元模拟背管与坝体接触面,分析坝体变形和内水压力对李家峡坝后背管结构应力的影响。坝体变位对背管结构轴向应力的影响表现为上部为拉应力下部为压应力,并且拉应力由背管的上弯段向下弯段逐渐减小,部分轴向拉应力值大于混凝土设计抗拉强度;背管内水压力对背管结构环向应力的影响表现为环向拉应力,并且管腰外缘和管顶内缘混凝土环向拉应力是混凝土设计抗拉强度的2-4倍。根据应力的大小分布可以确定,坝体变形是背管产生较大轴向拉应力的主要因素,是产生环向拉应力的次要因素;内水压力是使背管产生较大环向拉应力的主要因素,是产生轴向拉应力的次要因素。

陕西陇县李家下滑坡稳定性分析

李家下滑坡是大型岩质滑坡,发育在黄土滑坡众多的黄土高原区。基于野外地质调查、工程地质勘探和室内岩土体分析测试及土工试验,利用Ansys有限元软件对3种气候条件及3种滑带土强度条件下李家下滑坡的稳定性进行了模拟分析。模拟结果表明:滑带土强度参数的改变对李家下滑坡的稳定性有极大的影响,李家下滑坡已处于不稳定状态。结合李家下滑坡最新的变形现象,认为沿主滑带再次滑动的可能性较大。

黄河上游李家峡水库变动回水区航道整治试验研究

黄河上游李家峡水库变动回水区河段属宽浅型散乱河滩,河床冲淤多变,航槽极不稳定。根据该河段回水后的水流条件变化及河床演变规律,选取中汊左、右槽进行航道整治,采用定床模型和动床模型两种试验方法对工程后的整治效果进行对比、分析,推荐优化方案。

李家峡水电站双排布置的水轮发电机组的运行分析

通过机组双排布置的模型试验、现场运行的稳定性试验以及现场实际运行监测的结果 ,对李家峡水电站双排布置的水轮发电机组的运行情况进行了总结。双排机组联合运行时 ,不同的负荷对机组间的性能影响是很大的 ,改善了上游排机组尾水管的水力特性 ,但对下游排机组尾水管的压力脉动影响较大。负荷的调配应遵循机组双排布置的特性 。