西霞院水库场次洪水排沙规律及影响因素

西霞院水库作为小浪底水库的反调节水库,在调节小浪底水库下泄的不稳定流方面起着重要作用。西霞院水库自运行以来,水库呈持续淤积趋势,研究西霞院水库排沙能力对于减缓水库淤积具有重要意义。基于西霞院水库2011—2022年实测水沙资料,对西霞院水库的历年排沙过程以及排沙影响因素进行深入分析,结果表明:西霞院水库排沙受水库运用方式、来水来沙条件等多种因素影响;流量沿程变化系数、入库含沙量对水库排沙比影响较大,且排沙比与流量沿程变化系数显著正相关,与入库含沙量显著负相关;选取流量沿程变化系数、入库含沙量两个显著相关的参数,通过回归分析建立水库排沙比计算公式,决定系数为0.79,排沙比计算值与实测值拟合效果较好。

权衡生态和发电目标的梯级水库强化学习模型及其应用

为更好地发挥经济及生态效益,建立了基于强化学习算法的梯级水库优化调度模型,以周尺度小浪底天然入库流量过程为基础,探讨梯级水库发电与生态目标之间的权衡,并将该模型应用于小浪底-西霞院梯级水库中,分别探讨了不同调度方案下发电最优、生态最优和发电-生态权衡的优化调度策略。结果表明,以发电最优为目标时,梯级水库多年平均发电量比常规调度增加了3.62%~7.92%;以生态最优为目标时,平均生态保证率比常规调度增加了31.68%~33.66%。结果为梯级水库多目标优化调度提供了一种可行方法。

西霞院水库排沙控制水位优化研究

为避免西霞院水库低水位敞泄排沙期间出现的泄流排沙建筑物挡墙损毁、铺盖掏空等冲刷破坏现象,同时控制泥沙淤积速度,需要提出科学合理的水库排沙控制水位。根据实测资料分析了西霞院水库在不同排沙控制水位下的排沙规律,通过一维水沙动力学模型计算了128.5、130.0、131.0 m共3个排沙控制水位方案对泥沙冲淤的影响。结果表明:1)水库排沙控制水位在131.0 m以下时排沙比基本在60%以上,在131.0 m以上时排沙比基本在50%以下;2)排沙控制水位131.0 m方案较130.0、128.5 m方案,水库累计淤积量仅增大2%~13%;3)计算期末(2033年)排沙控制水位131.0、130.0、128.5 m方案淤积形态均在设计淤积平衡形态之下,不会对水库运用产生不利影响。从工程安全的角度出发,推荐西霞院水库排沙控制水位为131.0 m。

河南省西霞院水利枢纽输水及灌区工程

河南省西霞院水利枢纽输水及灌区工程从黄河小浪底水利枢纽的配套工程西霞院水库引水,自西向东新建1条输水总干渠,为温孟武滩区2.18万hm^(2[2])灌区提供水源,并向武嘉灌区、人民胜利渠灌区及大功灌区补水,是国务院确定的172项节水供水重大水利工程之一,同时也是河南省委、省政府实施“四水同治”战略首批推进的10项重大水利工程之一。从工程建设的必要性、工程总体布局、工程主要建设内容和规模、工程地质、工程设计以及建成后的工程效益6个方面对河南省西霞院水利枢纽输水及灌区工程进行分析。

西霞院反调节水库土石坝膜防渗工艺

黄河西霞院反调节水库土石坝采用土工膜前置防渗,通过设置土工膜并根据接触作用的三维数值计算得出膜周边锚固部位的相对位移,设计该部位膜吸收位移的铺设方式。在环境温度ti为2~33℃范围内每间隔5℃设置3个焊接温度tw,通过对应焊接试样的拉伸、剥离试验,获得ti^tw关系曲线,以指导施工焊接;通过焊接试样附着水分、尘埃、纤维的焊接试验,证明复杂环境下保持焊接部位清洁对保证焊接质量的重要性;通过锚固试件的渗透试验,证明锚固工艺的可靠性;通过对复合土工膜复合工艺的改造,满足坝轴线弯曲段复合膜的拼接、铺设平顺。经蓄水一年后现场检查,膜拼接、锚固部位运行可靠。

基于多源遥感数据的西霞院水库建设前后生态景观变化分析

利用RS、GIS空间信息技术,基于Landsat TM/ETM+、CBERS-02B CCD遥感影像数据专题解译,对西霞院水库建设前后区域景观格局动态变化进行了分析,探讨了景观格局变化的驱动力。结果表明:区域景观格局变化是自然环境条件和人为因素相互作用、共同约束的结果,其中水利工程建设是景观格局变化的直接驱动力,人口增加和城镇化以及自然因子对于区域景观格局变化也起到一定促进作用。

西霞院反调节水库复合土工膜斜墙砂砾石大坝防渗施工技术

将复合土工膜作为黄河西霞院反调节水库砂砾石大坝的防渗材料,探讨了复合土工膜作为砂砾石坝体防渗材料时的主要性能指标,介绍了复合土工膜在大坝防渗中的施工程序、施工工艺、施工方法、施工过程中的质量控制情况。从初步运行情况看,鉴于复合土工膜防渗性能优良、质量轻、对不均匀沉降适应能力强等优点,其应用是成功的,但在今后的运行中仍需加强监测。

黄河西霞院工程坝基黏土岩的工程地质特性研究

黄河西霞院工程电站厂房地基为上第三系洛阳组黏土岩类地层。现场勘察揭示该黏土岩具有特殊的工程地质性质,在开挖或遇水时风化分解较快,由岩石的性质转变为土的性质。为了更好地了解洛阳组黏土岩的工程特性,进行了一系列室内试验和现场大型剪切试验。该黏土岩的黏土含量最高达53.7%,黏土矿物成分以蒙脱石为主,含量在28%～38%,岩体的膨胀率为0.6%～4.9%,单轴抗压强度为0.11～1.04MPa,凝聚力为132.2kPa,内摩擦角为22.29°。研究表明洛阳组黏土岩具有典型的软岩硬土特征。

西霞院水电站厂房软岩基础处理研究

西霞院电站厂房地基为第三系软岩,为防止电站坝段的渗透破坏,厂房地基设悬挂式防渗帷幕;为减小不均匀沉降,控制坝段之间的沉降差,在电站下部大体积混凝土部位设置纵向键槽;为克服基础上下游部位的应力集中现象,在基础上下游侧设置素混凝土桩。厂房基础面尽量设计成平面,同时在桩顶设置碎石垫层,防止基础出现集中应力,以改善地基应力分布,提高地基稳定性。

西霞院水库混凝土防渗墙防渗效果分析

以西霞院水库为例,构建了近坝区地下水流数值模型,采用数值方法分别模拟了续建防渗墙前后的渗漏情况,并分析了防渗效果。验证结果表明,该方法为分析和评估防渗墙的防渗效果提供了参考依据。

西霞院水库坝下地下水位抬升帷幕灌浆处理

西霞院水库下闸蓄水后,当水库水位蓄至设计水位时,两岸坝下区域均出现冒水、裂缝,局部地面出现沉陷,原因是两岸沙卵石层产生较强的渗漏而使坝下区域地下水位有较大抬升。通过在两岸延续原来的防渗墙截断水流通道,对右岸堡子冲沟交通桥下沙砾石层进行帷幕灌浆。论述了帷幕灌浆施工处理方法,并对施工结果进行了检查和分析,结果表明:施工时平均注灰量较大,说明地层的可灌性较好,地层的孔隙得到了充分灌注;两个序孔间递减趋势明显,说明地层在逐渐加密的施工工艺下得到了充分充填;检查孔透水率与灌浆前透水率相比,有显著降低,灌浆后全孔平均透水率均满足设计要求。

基于西霞院反调节补偿作用的小浪底水电站短期调峰运行研究

在分析水电站调峰运行方式的基础上,探讨西霞院水库运行前后小浪底不同的调峰运行方式,建立基于西霞院反调节作用的小浪底水电站调峰模型,由模型计算结果得到小浪底水电站的综合调峰能力,制定小浪底日常规调峰计划和日联合调峰计划。分析比较结果表明,联合调峰运行明显增强了小浪底的调峰能力,在同时满足电调和水调指令的基础上优化了调峰电量的丰枯结构,提高了水资源利用率和发电企业的经济效益。

西霞院大坝软岩地基处理及分层沉降分析

西霞院工程是建立在软岩基础上的工程,软岩地基存在着基础承载力不足、抗滑稳定性差、防渗难度大等问题。地基处理效果的好坏将直接影响到工程建成后能否正常运行。通过对西霞院工程软岩地基地质条件的分析,探讨了软岩地基处理方法、安全监测仪器布设方案及观测数据的分析方法。利用分层沉降方法分析西霞院工程复合地基的沉降历程。结果表明,利用混凝土防渗墙和混凝土桩复合地基的处理方式是合适的,而尾水平台防渗需要加强。

西霞院反调节水库工程设计综述

通过介绍西霞院工程建设的必要性和开发任务、设计过程及工程概况,指出设计要点和难点有:复杂的地质条件、电站基础处理、复合土工膜在土石坝中应用、倒挂式液压启闭机布置方式、消力池排水系统设计和夹沙层采用振冲处理等。

西霞院水库闸前泥沙防淤堵设计

西霞院水库泄水建筑物采用集中布置方案,从左岸依次设置3条安装间排沙洞、3条位于机组中间的排沙底孔、3条排沙洞、7孔胸墙式泄洪闸、12孔开敞式泄洪闸及王庄引水闸2孔。闸前排沙洞、排沙底孔事故门冲淤系统主要由自吸泵、管路、阀门及仪表等组成,借鉴了黄河调水调沙试验中人工扰沙的经验,解决了闸前淤积问题。

西霞院水库工程区土地利用/覆盖变化特征

通过对2000年、2009年多源遥感影像的土地利用/覆盖专题解译,对西霞院水库工程区土地利用/覆盖时空动态变化特征进行了分析。结果表明:西霞院水库工程建设前后的近10年期间,区域土地利用类型变化比较明显的是农田及水库坑塘,其中水库坑塘的动态变化率达14.5%,与建设前相比,水库坑塘面积增加幅度较大,而农田呈减少的变化特征。区域土地利用/覆盖变化是自然环境条件和人为因素相互作用、共同约束的结果,其中水利工程建设是土地利用/覆盖变化的直接驱动力,人口增加和城镇化是重要的驱动因素,自然因子对于区域土地利用格局演变也起到一定作用。

西霞院水库运用对小浪底站水文测报的影响

分析了西霞院水库抬高水位运行后小浪底水文站测流断面水力学要素及水位流量关系的变化情况,以及由此对小浪底水文站正常水文测报的影响。结果表明:①西霞院水库在蓄水位低于129 m运行时,对小浪底站流量测报影响较小;②西霞院水库的蓄水位达到131 m时,对小浪底站1 000 m3/s以下的流量测报精度影响较大;③西霞院水库的蓄水位达134 m时,对小浪底站2 500 m3/s流量级以下的洪水测报精度影响较大。针对这些影响,建议:①加密测验,控制水文要素的变化;②建设ADCP测流系统,提高测流质量;③研究复杂因素影响下的水位流量定线推流方法;④加强对测验河段、断面形态的监测。

西霞院水库运用方案分析

在以往研究成果的基础上,结合小浪底水库运用方式研究,通过数学模型计算了西霞院水库3种运用方案的运行效果,结果表明:3个方案的淤积量基本相当,方案二和方案三的淤积量略小于方案一的,因此从控制水库淤积方面考虑,方案二和方案三稍优;方案二在控制大流量和含沙量大于1 kg/m3浑水时的运用水位较高,能够在一定程度上增加水库发电量,从而增加效益。各方案均能满足长期保持西霞院水库反调节库容的要求,西霞院主汛期运用水位较低对控制水库淤积比较有利,但会损失一定的发电效益。

西霞院工程上第三系地层工程地质分类初步探讨

西霞院工程电站厂房地基上第三系地层是介于岩石和土性质之间的过渡性地层,其性质十分特殊,可以概括为岩性的多样性、岩土性质的过渡性、强度差异大、渗透性差异大等特点。根据基坑开挖后进行的大量试验研究工作,对上第三系地层的工程地质分类进行了探讨,分析认为:将岩性与成岩作用结合起来对该类地层进行综合分类具有较好的适用性,工程区上第三系地层更多具有土的工程地质特性,可称为特殊硬土或软岩—硬土,以土力学的方法进行评价为宜。

西霞院工程土工膜防渗技术的进一步探讨

通过充分研究与论证,西霞院工程土石坝段采用复合土工膜斜墙防渗,突破了现行碾压土石坝设计规范的规定。针对西霞院工程土石坝段采用复合土工膜斜墙防渗,对坝型选择及防渗形式论证、复合土工膜选型及膜厚演算、复合土工膜接缝现场焊接试验及质量检测、复合土工膜耐久性研究等进一步探讨,并根据现场实际条件对现行规范中一些参数进行了补充说明,其对复合土工膜防渗技术的推广应用和深入研究具有重要的指导意义。