水库大坝安全保卫法律制度探析

我国水库大坝众多,其安全事关国计民生及公共安全。《水库大坝安全管理条例》对大坝安全管理作出了全面规定,但有关大坝安全保卫的规定主要散见于相关法律法规中且存在一定空白。比较分析了制定水库大坝安全保卫法规的不同立法形式及优缺点,提出修改完善现行水库大坝安全保卫相关法律法规的具体建议。

库水-淤砂层-坝体-坝基体系地震响应分析

针对我国西部水利工程结构面临的地震安全问题,特别是混凝土高拱坝的抗震安全设计,以小湾水电站混凝土高拱坝为研究对象,进行了库水-淤砂层-坝体-坝基体系的耦合动力分析,同时考虑了复杂的坝基地形、正常蓄水位的库水以及常年运行而堆积的淤沙层的影响。主要内容有:①基于传递矩阵法及二维有限元,实现了复杂峡谷地形的自由场计算;②基于水-饱和多孔介质-固体的统一计算框架,实现了库水-淤沙层-坝体-坝基体系的三维地震响应分析算法。最后,分别以脉冲波和地震波作为输入,探讨了小湾拱坝的地震响应规律及库水淤沙层对拱坝地震响应的影响。结果表明:坝体顶部中心区域会承受较大的拉、压应力;而库水底部淤砂层对坝体的位移及应力影响并不显著。

GNSS自动化变形监测系统设计研究

通过对水库大坝传统人工监测的弊端进行分析研究,本文以GNSS技术为基础,构建了时效性较强、数据精度较高的水库大坝全天候自动化变形监测系统,并成功应用到某水库大坝监测项目中。通过对系统总体架构和主要功能模块进行详细阐述,从监测数据的重复精度和绝对精度两个方面验证系统监测成果的准确性,并对系统投入运行至今的健康状况进行分析讨论,验证了本文设计开发的GNSS自动化变形监测系统在水库大坝监测中具有较高的适用性,能够在一定程度上替代传统人工监测,在暴雨、台风等恶劣天气条件下仍旧能够输出准确可靠的监测数据,为水库大坝及周边居民的安全提供可靠保障。

基于系统动力学的梯级水库连溃风险传导机理研究

鉴于连锁溃决风险的传导是梯级水库群风险分析的关键问题,建立梯级水库风险传导的系统动力学模型,揭示连锁溃坝事件的演变规律和风险传导机制;此外,基于洪水关联性分析,提出了梯级水库风险传导量化模型,以全面、快速地评估水库的防洪能力和风险传导效应;并以大渡河流域三级水库实例验证了该模型的适用性和合理性。研究表明,系统动力学模型能够刻画风险在时间和空间上的传导反馈机制;薄弱梯级的风险传导系数最大,风险承担能力最低;风险承担和截断能力与水库调洪库容和水库的下泄能力呈正相关;区间洪水叠加导致风险传导系数增大,放大风险的传递,连续溃决风险率增大。

基于监测反馈与三维数值计算的大坝安全实时评判系统研发与应用

湖南省水库大坝建设数量居国内首位,对数量及类型众多的水库大坝安全状态进行实时高效的管控和评判是水利管理的一大难题。为构建集监测分析、模拟仿真、安全评估于一体的全流程、可视化、数字化的大坝安全实时评价系统,结合大坝监测数据与三维建模分析技术对大坝的安全状态进行综合评判,研发了基于监测反馈与三维数值计算的大坝安全实时评判系统,并在湖南省六都寨水库中应用,实现了水库大坝安全状态可感知、能评判、早预警,并实时在线展示其状态,有效提高大坝安全管理效率。研究成果可为类似工程监测管理提供参考。

大渡河流域库坝安全监测作业多模式应用实践

为提升大渡河流域库坝安全监测水平,构建库坝智能监测体系,首先,全面分析传统库坝监测作业的问题和难点,然后,系统阐述大渡河流域库坝管理中心的库坝监测作业创新模式。结果表明:大渡河流域库坝管理中心引入三维变形智能监测、北斗卫星高精度变形监测、无人机航测监测、水下无人潜航器监测、智能巡检及深部测斜智能监测等技术,通过技术创新,构建库坝智能安全管控体系。该体系集成多项监测技术,融合分析多源数据,能够实现库坝运行安全风险智能管控及快速应急响应。

坝体—地基—库水体系的动力有限元分析及其应用

基于动力有限元理论建立了坝体-地基-库水体系的数值模型,分析了库水和地基联合作用对结构动力响应的影响,探讨了计算过程中涉及的动力响应输入和地震波处理等相关问题,并以某水电站岸坡坝段为例,比较了坝体-地基-库水模型与传统附加质量-无质量地基模型的地震响应结果。结果表明,与传统附加质量-无质量地基模型相比,坝体-地基-库水模型的位移和应力均有较大的降低,可为设计安全储备提供参考。

尾矿库溃坝的安全监测

通过尾矿库溃坝事故的原因分析,提出将浸润线、防洪容量、坝体位移和降雨量作为尾矿库监测预警系统的监测指标,详细分析监测指标的设置、原理、功能及预警,实现尾矿库主要安全指标的在线自动监测,为预测尾矿库的运行状况提供了有力的保障。

CDMA通信技术构建水库安全及水情监测系统

水库及其大坝安全监测,要求数据采集系统具有抗雷电、自备电源和野外测量等特殊环境的适应性。运用CDMA公众通信网传输数据,充分利用了其覆盖面广、可靠性高、技术成熟和优质服务等特点,方便构建任意流域、任意距离的全方位安全监测系统。文中探讨了基于CDMA通信技术的水库及大坝监测系统解决方案,并结合实际应用介绍了与之配套的现场CAN总线技术。

基于Unity3D的水库大坝巡视检查培训系统

针对水库大坝巡视检查网络培训需求,研究严肃游戏,提出水库大坝巡视检查培训系统架构,探讨大坝BIM建模、巡检点和缺陷三维建模、水库枢纽场景仿真等关键技术,分析水库大坝巡视检查要求、方法、设备、内容,研发了基于Unity3D的水库大坝巡视检查培训系统。水库大坝巡视检查培训系统由数据层、模型层和应用层组成,具有巡视检查知识、巡视检查训练、巡视检查考核和系统管理等功能。水库大坝巡视检查培训系统解决了传统培训方式中覆盖面窄、成本高、时间长等问题,可用于水库管理人员的培训,特别是没有监测设施或监测设施损坏的中小型水库管理人员的培训,促进水库大坝巡视检查工作规范化,提高水库管理人员巡视检查能力,保障水库大坝安全运行。

基于关键指标的水库大坝震损程度综合评价体系

地震导致水利工程的破坏,而震损水库给下游人民带来严重威胁.合理评价水库震损程度对指导除险加固具有重要意义.针对震损水库的特点,建立了震损水库综合评价指标体系.采用震损水库4级划分原则,对指标进行分级和阈值确定,并提出了关键指标的概念.在所建立的综合评价体系中,首先对指标体系中的关键指标进行评价.当关键指标显著时,则认为综合评价体系整体显著;当关键指标均不显著时,再运用线性加权和法对水库震损程度评价指标体系进行整体评价.实例分析表明,文中所提的评价体系客观可行.

水库大坝安全监测调查研究

水库大坝安全监测是检验设计、校核施工和了解大坝安全状态的有效手段。为准确了解水库大坝安全监测现状,采用函调、现场调查结合水库督察信息,对我国水库大坝安全监测情况进行了分析,指出了水库大坝安全监测存在问题,并提出了相关建议,为下一步做好水库大坝安全监测工作提供了参考。

瞬态分析中的比例边界有限元法递推公式

为改进现有比例边界有限元法卷积积分公式的计算效率,推导了一种新的递推公式。本文求解了比例边界有限元法的动态刚度矩阵,并将其分解成高频和低频两部分;对低频部分利用无约束高斯-牛顿迭代算法建立其对应的有理式公式,确定递推系数;将高频和低频两部分通过傅里叶逆变换建立时域公式,其中高频部分对应阻尼矩阵,低频部分对应刚度矩阵与递推项。结果表明:当递推阶数m=15时,递推公式的解与解析解曲线形状相似,在最大值处的相对误差为0.8%;当分析步数为3183时,卷积积分公式的计算时间为递推公式的14倍。此外,在瞬态分析中该递推公式可用常规有限元法求解;通过具有解析解的坝库耦合算例,验证了该递推公式的正确性和有效性。

库底非饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响

采用时域显式有限元方法,将库底非饱和淤砂层近似模拟为不同于库水的流体介质。以小湾拱坝为例,分析可压缩库水条件下库底非饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响。计算结果表明非饱和淤砂层的存在有可能使得坝体地震响应增加。

水库运行对下游河道横向连通性的影响

水库建设及运行对坝下河流-洪泛区系统的生态格局产生显著影响.以海南省万泉河流域牛路岭水库下游加积至河口段为对象,基于河道平面二维水动力模型,开展水库调节对下游河流-洪泛区系统横向连通性的影响研究,重点关注淹没面积量级和频率、长程相关等特性的变化.结果表明:水库调节使得下游大范围的天然水力过渡区转变为淹没区或干燥区,其尖峰厚尾分布特性削弱,极大地降低了洪泛区与主河槽的横向水力联系;淹没范围的长程相关性增加,淹没区与干燥区的交替周期延迟;不同水库调节情景对淹没情势的影响程度差异较大.

宁南山区坝库功能转换体系构建研究

宁南山区水土流失严重,生态环境脆弱、敏感。为了保持水土、减小水土流失危害,建设了大量的淤地坝。随着气候及下垫面条件的变化,淤地坝淤积速率降低,设计标准内的洪水总量减小。通过构建包含降水预报、水沙模拟、水资源配置及调度的宁南山区坝库功能转换理论与技术体系,促进淤地坝向小水库的功能转换,使得淤地坝工程兼具拦泥供水多重功能,实现坝系水资源化。以宁夏好水川流域为例,计算了典型工程坝库功能转换后的兴利库容,从而提高水资源及工程的利用率。

复合型前置库系统去除面源主要污染物的研究

以江苏省溧阳市塘马水库水源地水质安全保障工程为背景,针对水库型水源地面源污染存在的主要问题,构建以沉淀区、浅水区、深水区、潜流人工湿地及生物填料组成强化净化区的复合型前置库分区净化系统,研究面源主要污染物去除规律,为工程示范提供技术参数.结果表明,系统滞水时间为1 d时,去除氮、磷、CODCr均有良好效果,分别达到了67.2%、68.2%及89.3%,滞水时间为2～3 d时各污染物去除率增加较少并趋于稳定.引入潜流湿地及强化净化区明显提高了SS、氮、磷、有机物的去除效果,特别是提升了对小颗粒(粒径小于15μm)的去除效果,基于上述研究结果,建议工程示范中滞水时间为2～3 d,并适当优化系统分区结构,提高复合型前置库的净化效率及面积利用率.

EH4电磁成像系统在水库大坝隐患探测中的应用

对水利设施的现状进行检测,查明隐患及其存在部位,为水利工程设施的整治和修复方案的制定提供可靠的依据,是现代地球物理方法发挥作用的一个广阔领域。本文介绍了EH4电磁成像系统的原理、特点及在云南东风水库坝体隐患探测中的实际应用,说明该方法可以对坝体渗漏位置、断裂及破碎等地质构造进行有效探测。

改进的集对分析法在溃坝社会影响评价中的应用

针对传统集对分析法存在着评价语过粗、集对势无法处理c=0、判定准则判定评价等级时会损失大量有用信息等不足,采用联系度可展性、广义集对势、置信度准则对其进行优化改进。在分析溃坝社会影响的主要因素、建立评价指标体系的基础上,构建了基于改进集对分析法的溃坝社会影响评价模型。将该模型应用于刘家台水库溃坝社会影响评价,并与其他评价方法进行对比分析。结果表明刘家台水库溃坝社会影响评价等级为"严重",与实际情况更为贴近。该改进方法具有较好的可靠性与合理性,为溃坝社会影响评价提供了一种新方法。

EH4电磁成像系统在水库大坝勘查渗漏的应用

介绍了EH4电磁成像系统的原理、特点。通过辽宁省白山水库和龙湾水库坝体实际应用,探测结果与地勘结果相吻合,表明该系统对探测水库坝体渗漏情况是一种有效的方法。