金沙江向家坝四川岸翻坝运输方案经济比选

为提升金沙江向家坝枢纽过坝运输能力、缓解库区下行货物运输拥堵,拟建设向家坝四川岸翻坝运输系统,提出了3个运输通道方案。为选出经济合理的建设方案,依据向家坝、溪洛渡已建翻坝运输系统调研数据以及向家坝过坝运量预测,逐项分析、估算各方案的运营成本和营业收入。采用最小费用法、最低价格法等对3个互斥型方案从全寿命周期的角度进行经济比选,并从争取补助资金、采用分期建设等方面对方案优化提出建议。结果表明:采用高线改建老路、低线建设皮带机的方案费用现值、费用年值、运输包干价均为最小,是从经济角度的推荐方案。优化后的方案进一步提升了经济性,增强了项目竞争力及抗风险能力。

梯级水坝的地震触发级联效应:以溪洛渡和向家坝水库为例

本文研究了溪洛渡和向家坝水库蓄水后的级联效应对周围应力场的扰动,建立了梯级水库联合蓄水的三维孔隙弹性耦合模型,应用有限元方法计算孔隙压力场、弹性应力场和断层上库仑应力的变化.结果表明:(1)震群的时空分布与孔隙压力增加的区域存在明显的一致性;(2)水库蓄水在2014年4月永善M_(L)5.1地震和8月永善M_(L)5.2地震震源处造成的ΔCFS分别为:0.67 kPa和10.87 kPa,说明蓄水对两者具有促进作用,且对后者促进作用更为明显;(3)溪洛渡蓄水引起的弹性应力场变化在前期对向家坝库尾地震具有一定的触发作用,但向家坝水库蓄水增加的孔隙压力占据主导作用,孔隙压力变化可达1.0 kPa;(4)库区内烟峰断层南段和莲峰断层中段地震危险性增大,而玛瑙断层受水库蓄水的影响较小.

基于水声学的长江上游向家坝至宜宾江段鱼类空间分布特征

为了探明长江上游向家坝至宜宾44 km江段鱼类在枯水期(1—4月)的分布特征,2006—2012年期间采用裂波式探鱼仪BioSonics DT-X对该江段进行了7次水声学调查,并使用声学多普勒流速剖面仪(ADCP)采集流速等环境特征数据,此外,还在2011年3月同期进行试验性捕捞。水声学探测目标(Max.(TSc)≥-45 dB)的平均强度为(-42.32±5.02)dB,推算平均体长为22.71 cm。试验性捕捞共采获20种鱼类,平均体长21.31 cm。鱼类在研究区域呈现聚集分布的特征,主要分布在横河口、岷江口、南广河口三处河口以及打铁窝、李家沱两处深水区。分析认为枯水期该江段鱼类对环境有一定的选择性,通常栖息在水体深、流速小且弗劳德数(Fr)也较小的位置。

向家坝蓄水前后长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区物理完整性评价

采用流量过程变异程度、高流量频率、高流量历时偏差、岸坡稳定性、栖息地类型多样性、底质类型多样性、河岸植被覆盖度、垂向透水性等8项指标对向家坝蓄水前后长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区部分关键河段的物理完整性进行了评价研究。结果表明:赤水河的物理完整性远高于长江干流,长江干流的3个河段中江津段的物理完整性较高,其次是宜宾和合江;向家坝蓄水前后,高流量频率、高流量历时偏差、栖息地类型多样性、垂向透水性等4项指标差异较大;向家坝蓄水对保护区关键河段水文过程,特别是脉冲流量及其持续时间、底质中值粒径和水深、流速的分布等具有一定程度的影响。研究结果可为长江上游干支流物理完整性评价提供借鉴。

向家坝导流底孔平面封堵闸门流激振动问题研究

向家坝水电站导流底孔平面封堵闸门拟采用液压张紧钢绞索设备进行启闭。这是水电系统首次采用该设备,由于该设备启闭闸门速度慢,且门体大、水头高,故闸门的流激振动安全问题备受关注。采用1∶30的水弹性模型试验和有限元计算相结合的方法,获得了试验与计算相互验证的闸门动力特性参数和闸门结构的静、动应力以及闸门上的脉动压力特性、振动特性等研究成果。表明:闸门在启闭过程中不会发生水力共振,闸门的振动比较小,是安全的。研究发现,门后负压对闸门安全运行有较大负面影响,门后增设通气孔改善了闸门的受力条件并减小了启闭力,据此建议门后增设通气孔。由于闸门摩擦力大,建议给闸门添加配重,以便顺利关闭。

重力坝水力劈裂分析的扩展有限元法

水力劈裂是高坝在高水压作用下发生破坏的主要诱因之一。针对常规有限元法分析水力劈裂问题存在的缺点,研究了采用新兴的扩展有限元法(XFEM)进行重力坝水力劈裂数值模拟的方法。通过建立考虑裂纹面水压力作用问题的虚功原理,推导出了采用扩展有限元法分析水力劈裂问题的有限元列式;给出了反映裂纹面不连续性的不连续函数数值积分方法、开裂判断准则、应力强度因子的积分方法以及裂纹面扩展过程模拟方法,从而给出了模拟裂纹面有分布水压力载荷作用的水力劈裂问题扩展有限元实现方法。最后通过向家坝重力坝坝踵水力劈裂数值分析,展示了该方法的可行性和优越性。算例表明应用扩展有限元法进行水力劈裂分析可克服常规有限元法的缺点,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,极大地简化了前处理工作。

向家坝工程大坝混凝土分缝方案施工过程动态仿真研究

针对向家坝工程大坝施工特点,建立了多种机械的组合施工浇筑模型,应用于向家坝水电站大坝浇筑. 采用不同分缝浇筑方案的模拟,对分缝浇筑施工方案的设备布置、混凝土浇筑强度、施工进度、接缝灌浆工程量、施工工期等进行技术经济综合比较,为确定大坝混凝土施工方案提供了科学决策的依据.

向家坝下长江干流长河段河道横剖面分形特征

以长江干流向家坝—朱沱河段内局部碍航滩段为研究对象,建立二维非恒定-分形数学模型,统计满足最低维护水深的航道宽度,计算河道横剖面分维数,显示其呈1阶分维特性。河流宽度分维数和水深以及与所在河段、所在断面的形状有很大关系,一般浅滩呈现宽度分维数随水深增大而增大的趋势,横剖面分维数随流速增大整体上呈逐渐减小的趋势。对比同一河段内各滩分维数的大小,在上游流量相同时,河道横断面地形越平顺横剖面分维数越小。

向家坝水电站工程大江截流模型试验研究

通过水力学模型试验,研究确定了金沙江向家坝水电站截流戗堤的布置、龙口位置的选择、龙口段和非龙口段的划分、截流水力学参数和施工进占抛投方式,尤其对围堰残埂及岩埂对截流的影响进行了比较研究,为截流施工方案的决策和实施提供了科学的依据。

金沙江下游局地大气边界层风场变化特征

利用2008年在金沙江下游溪洛渡水电站坝区及向家坝水电站库区获得GPS低空探空资料以及同步地面观测资料,统计分析了坝区从地面开始到大气边界层2000 m高度四季不同高度的风场变化特征。结果表明:(1)春季溪洛渡坝区大气边界层以偏西风为主导风向,1 500 m高度层以下静风和小风出现频率大,是四个季节中地面静风、小风出现频率的最大值;(2)夏季地面静风、小风出现频率为四个季节中最小,夏季大气边界层中低层主要盛行西风和西北偏西风;(3)秋季溪洛渡坝区大气边界层中低层主要盛行偏西风,到高层则逐渐转变为偏北风;(4)冬季溪洛渡坝区大气边界层低空盛行以西风和西北偏西风为主导的偏西风;中高层主要风向是西风、西南偏西风、东风和东北偏东风:(5)溪洛渡坝区秋、冬季大气边界层西风、东北偏北风、东北偏东风风速最大值均出现在2000 m高度层。

向家坝水电站坝基深层抗滑稳定性的流固耦合分析

采用流固耦合结合强度折减方法分析重力坝深层抗滑稳定性,可以准确考虑坝基渗流场的分布以及孔隙水压力对坝基抗滑稳定性的影响,且不需假设滑动面,可以自动搜索滑动面位置。向家坝水电站的泄12坝段坝基岩体质量较差,且发育有多条倾向下游的软弱岩层和软弱夹层,对坝基的深层抗滑稳定不利。本文应用FLAC软件对该坝段坝基的深层抗滑稳定性进行了流固耦合分析。通过强度折减方法研究了坝基的渐进破坏过程,并得到坝基的深层抗滑稳定安全系数。

向家坝水电站坝基破碎带岩体补强灌浆施工技术浅析

针对向家坝水电站坝基存在的挠曲核部破碎带碎屑结构岩体,水库蓄水前坝基防渗系统进行了常规水泥多排帷幕灌浆。为确保向家坝水电站蓄水发电运行后在长期高水头作用下坝基帷幕挠曲核部破碎带的渗流稳定,设计提出:应对该破碎带进行补强灌浆。针对补强灌浆,结合该破碎带岩体结构特性进行了"固孔止水灌浆"与"高压冲挤灌浆"组合工法研究与试验。现场试验与研究表明,向家坝水电站坝基挠曲核部破碎带采用该组合工法进行补强灌浆后,防渗体可以达到设计提出的抗渗指标,且有关专家表示,这种组合工法为一创新工法,技术含量高,可作为向家坝水电站坝基挠曲核部破碎带地质缺陷岩体补强灌浆处理工法。

向家坝水电站大体积混凝土温度应力与温度控制

为了满足向家坝水电站大坝施工混凝土浇筑温度控制设计的需要,对向家坝水电站设计阶段的几种施工方案进行仿真模拟,研究其温度和温度应力场。主要对左岸的非溢流底孔两坝段、右岸的坝后厂房坝段、表孔坝段等典型坝段进行了仿真计算和温控方案研究。主要结论为:①基础强约束区最高温度为29.97℃,满足温控要求;基础弱约束区最高温度为38.04℃,所处位置材料为钢筋混凝土,可适当放宽容许温差。其它特征块的最高温度,均满足容许温差的要求。②基础强约束区顺河向最大应力为1.48 MPa,基础弱约束区顺河向最大应力为1.15 MPa,有较大的安全储备。③非孔洞区域典型点最小安全系数为3.02,在高程324.25 m附近,远大于抗裂安全系数1.65,温控防裂安全储备是足够的。④最大y方向温度应力出现在高程246.00 m位置,最大应力值为1.76 MPa,最大应力出现时恰逢全年最低温度,由此亦再次表明寒潮对表面应力影响很大,要注意做好坝体表面防寒工作。

水电开发移民非农就业研究——以向家坝电站绥江县为例

针对水电开发中移民农业安置的困境,以及社会发展趋势,从农村劳动力转移理论和模型出发,着重对农村剩余劳动力"开流断源"的模型进行介绍,以向家坝电站绥江县为案例分析该库区非农就业的必然性和艰巨性。基于"开流断源"的模型对非农就业的几个方面进行思考,提出:(1)从人的生产与消费两面性,以及剩余劳动力的角度而言,移民安置需要考虑库区人口规模的控制,以及趋向于增加就业的人口结构调整;(2)特定区域背景和不同移民人群对于非农就业的预期目标不同,区域发展规划和劳务输出设计需要相应地做出反映;(3)政府的移民工作需要将教育和培训方面的服务纳入重点,以提高个体预期目标部门的非农就业概率;(4)从教育、培训、基础设施建设和社会保障制度等方面,政府可以为农村劳动力向非农化转移提供支持,并在移民安置中得到具体体现。

基于离散元法的柔性挡土坝稳定分析

针对柔性挡土坝的结构特性,采用离散元程序UDEC对向家坝水电站2期纵向围堰挡土坝进行了数值模拟,得到了坝体在挡土前后的应力位移规律,通过对关键点部位的应力及位移变化情况的记录,更清楚地了解坝体的变形情况和受力特点。计算结果表明使用离散元分析这种柔性挡土结构是可行的,可以比较准确地抓住这种挡土形式的柔性特点,并能较好地模拟挡土坝发生的较大的法向变形和切向滑移,能够对构筑物的稳定性做出合理判断,对于施工应采取的措施提出了有益的参考。

用强度折减方法分析重力坝深层抗滑稳定性

目前,对重力坝深层抗滑稳定的分析方法尚无统一和明确的规定。强度折减方法在求解安全系数方面具有不用指定滑面、自动搜索滑裂面等优点。本文基于FLAC软件,采用强度折减方法对分属三种典型地质条件的多个算例进行分析。分析结果表明,无论采用相关联还是非相关联流动法则,采用强度折减方法得到的安全系数与Morgenstern-Price方法求解的安全系数都相差较小,误差小于5%,且采用相关联流动法则时得到的安全系数误差更是小于3.5%。根据在破坏时坝基塑性区的分布,提出了确定滑裂面的方法,该方法确定的滑裂面与M-P方法搜索到的滑裂面有很好的一致性。本文通过多个算例的分析证明基于FLAC软件的强度折减方法是一种可靠、有效的方法,可以应用于分析重力坝深层抗滑稳定性。通过对向家坝水电站泄12坝段的深层抗滑稳定分析表明该方法可以应用到重力坝深层抗滑稳定的工程分析中。

向家坝工程建设对宜宾经济发展的影响及对策

向家坝水电站建设是国家西部大开发的重点工程,同时也是金沙江梯级开发工程中的最重要的工程之一,正确认识向家坝工程对宜宾经济发展的机遇和挑战,对调整和完善宜宾的经济发展战略具有重大意义。把培育产业作为推进宜宾市经济社会发展的中心任务,立足向家坝工程建设优势,利用市场机制,调动各种资源,实现宜宾市产业的重组与优化,逐步构建一个结构优化、布局合理、有较强竞争力、适合宜宾市特点的产业体系。

向家坝二期工程施工机械配套优选仿真研究

向家坝水电站二期工程大坝混凝土浇筑施工工期紧、工程量大、施工强度高。大坝浇筑采用多种施工机械组合施工方案,施工机械配套选择直接影响甚至决定工程的施工进度、质量与经济指标。采用计算机仿真方法,从施工工期、施工强度、机械设备利用率等方面,比较分析了向家坝大坝施工中塔带机和缆机结合的几种混凝土浇筑方案,论证了二期大坝采用3台塔带机和3台平移式缆机为主要浇筑手段,辅以部分门塔机补充浇筑方案的合理性。

向家坝水电站坝基渗控体系设计与动态优化调整

向家坝水电站坝址区工程地质水文地质条件复杂,岩体透水性强,渗漏及渗透稳定问题突出,因而坝基渗控处理成为工程建设的重点和难点。为此,通过采用深帷幕、浅排水、设置坝基防渗墙,以及对关键部位进行复合灌浆等措施,形成了完整的坝基渗控体系;在施工过程中采用动态设计优化和调整方案,蓄水后监测成果表明,优化调整措施成效明显,保证了大坝正常蓄水安全。可为类似砂岩地区的渗控工程设计与施工提供有价值的参考。

向家坝水电站大坝基础处理设计

向家坝水电站地质条件复杂,坝基存在以挠曲核部破碎带、挤压破碎带和软弱夹层为代表的地质缺陷。从建基面选择、渗控体系设计、基础灌浆加固处理3个方面论述了坝基处理的设计方法。特别是综合考虑坝基扬压力和坝基渗透稳定性要求,创新性地提出了"可控抽排体系"的设计理念,即对坝基排水孔设置阀门,可在初期蓄水后,根据扬压力监测资料,人为调节排水孔出水量。上述设计理念与方法可供其他坝工地基处理设计参考。