大型超高水头船闸输水系统型式研究与展望

高水头船闸输水水流携带巨大能量,可能对船闸输水系统运行安全及闸室内船舶停泊安全产生危害,选择合理的输水系统型式对保障工程安全至关重要。随着大型超高水头单级船闸——大藤峡船闸的开工建设,研究发现目前已成功运行的输水系统型式不能满足该工程需要,亟需消能效果更好的输水系统。结合大藤峡船闸工程相关研究,参考国内外已建高水头船闸输水系统布置的成功经验,总结了高水头船闸不同输水系统型式与船闸运行水头和闸室尺度规模的匹配关系,介绍了适应大藤峡船闸工程特点的自分流全闸室出水4区段等惯性输水系统型式,提出了消能效果更好的带内消能工的输水系统新体型,可供类似超高水头大型船闸的设计和研究借鉴。

船闸输水基本方程的应用

根据总流非恒定流的能量方程推导了船闸输水基本方程,对某船闸灌水过程进行了数值模拟。由于输水系统存在惯性,在灌水后期闸室水位出现反向水头即超高,当闸室水位从最大超高开始下降,水体从闸室流向引航道,此时,基本方程中水头损失项必须取与阀门处流速相同的符号。建议在相关规范修订时,将船闸输水基本方程改为文中推荐的公式,以便于应用。

下向进路高水固结尾砂充填主要参数的研究

研究了下向进路高水固结尾砂充填体配比、承载层强度及进路宽度等主要参数 。

大型水电站蜗壳保压值的优化分析

蜗壳结构是电站厂房的核心结构物,因此选择合理的保压值是确保大型水电站机组安全稳定运行的关键问题之一.针对云南某在建水电站充水保压蜗壳的不同保压值,对保压蜗壳结构进行了应力状态和变形情况分析.结果表明:保压值越大对蜗壳外围混凝土的受力越有利,但保压值过高,导致蜗壳与混凝土之间的脱离间隙过大,在运行时蜗壳和混凝土两者联合承载的效率太低,不仅混凝土的承载作用没有得到良好发挥,而且结构整体刚度降低,易产生共振,对机组稳定性不利.通过比较,该机组设计保压值偏高,选取1.6MPa保压值时,混凝土的应力较合理,结构也能满足刚度要求.

水库蓄水对库底沉降影响的数值分析

抽水蓄能电站常采用沥青混凝土进行库底防渗护面处理,过快的蓄水速率和过大的蓄水水头可能导致库底护面开裂。以某抽水蓄能电站的上水库为例,用考虑Biot固结理论的平面有限元法,在依据沉降观测点实测资料优化确定地基土模型参数的基础上,分析了水库蓄水速率和蓄水水头对库底沉降量、沉降率及库底沥青混凝土应变率的影响。结果表明,蓄水速率对地基的最终沉降值影响不明显,而在蓄高水位历时内,地基的沉降增量和最大沉降率均与蓄水速率和蓄水水头有很好的相关性,沥青混凝土的最大应变率仅与蓄水速率相关。

关于水轮机蜗壳结构不平衡水推力初步研究

为研究内水压力作用下水轮机蜗壳产生的不平衡水推力,采用裸壳和三维实际结构2种计算模型进行有限元计算分析。结果表明:进口附近有伸缩节无止推环的保压蜗壳在运行期座环要承担较大不平衡水推力的受力状态与施工期受力状态有较大差别;垫层蜗壳蜗向局部设垫层时,座环承担的不平衡水推力明显大于垫层全包时的不平衡水推力。应重视不平衡水推力的不利影响。

高坝通航枢纽中省水船闸方案探讨

阀门水力学问题一直是高水头船闸设计的关键技术难点。以在建的大藤峡单级船闸为例,基于国外省水船闸工作原理,提出带两级蓄水池船闸方案。输水系统水力学初步计算表明,阀门工作水头削减20.125 m,省水率可达到48.76%。与单级船闸方案比较结果表明,该输水系统形式因水头大幅降低,设计和建造均大为简化,在山区河流高坝通航领域以及兼顾发电与农业灌溉用水紧张的情况下,应用前景非常广泛。

大藤峡船闸关键水力学问题研究

大藤峡船闸闸室有效尺寸为280 m×34 m,最高通航水头为40. 25 m,是世界上首个水头超过40 m的大型超高水头单级船闸。单级船闸的特性以及闸室规模、工作水头和输水时间要求决定了其单次输水水体、输水最大流量以及进入闸室的能量,超过闸室尺度相近的三峡多级船闸,借鉴三峡船闸输水系统体型的初设方案闸室内船舶停泊条件问题突出。为此开展了1∶30比尺船闸整体模型试验,结合减压及局部模型试验与数模计算,通过输水系统体型创新、输水系统阻力及阻力分配调整和阀门运行方式优选,解决了大藤峡船闸闸室内船舶停泊条件及输水系统水流空化等关键水力学问题。研究获得的新型自分流全闸室出水输水系统布置型式,很好地解决了闸室高效输水和船舶停泊安全问题,显著拓展了等惯性输水系统对水头的适应性,其成果可供超高水头大型船闸设计借鉴。

德尔西水电站引水系统充水和排水方案探索与实践

德尔西水电站为长引水、高水头电站,最大静水头534.7m,安装3台冲击式机组,高压竖井和部分下平洞取消钢衬,采用钢筋混凝土透水衬砌,引水系统充水和排水方案需要面对许多新的问题和困难,充水和排水过程存在一定的安全风险。结合工程实际进行研究探索,形成了一套充水排水方案和程序,经过实践检验证明安全可行、切实有效,可为类似项目提供有益的借鉴和参考。

大藤峡船闸输水系统设计布置

大藤峡水利枢纽工程的船闸是目前国内外实际运行水头最高的单级船闸,输水系统采用闸墙长廊道经闸室中心进口垂直分流、闸底四区段八分支廊道出水、盖板消能的型式。本文着重对船闸输水系统的型式选择及设计布置进行了论述。经过设计、研究和不断优化,并创造性地运用了自分流体型,解决了大尺度高水头船闸输水系统的一系列重大技术难题,输水系统各项水力指标均能较好地满足设计及规范要求,对大尺度高水头船闸输水系统设计布置有着很好的参考价值。

烟岗水电站配水环管充水保压值

烟岗水电站发电额定水头600m,最大动水头720m,为高水头冲击式水轮机组,配水环管及其外围钢筋混凝土结构的设计关系到整个电站的运行和安全。根据计算结果,研究了不同工况和采用不同保压值方案下配水环管及其外围钢筋混凝土结构联合受力状况,并结合已成工程经验,综合论证分析,确定出配水环管充水保压值。

分段胶结充填法非胶结充填体顶水高度的力学模型

为了预防分段胶结充填过程中非胶结充填体顶水高度过大导致充填挡墙破坏而发生跑浆事故,在满足一定假设条件和必要前提的基础上,建立非胶结充填体顶水高度力学模型,并进行理论求解。以某铁矿充填采场为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究非胶结充填体顶水高度随充填沉降比和充填挡墙承受荷载的变化规律。结果表明:在充填挡墙承受荷载一定的前提下,非胶结充填体顶水高度随着充填沉降比的增大而不断增大,呈二次多项式关系;在充填沉降比一定的前提下,非胶结充填体顶水高度随着充填挡墙承受荷载的增大而不断增大,呈线性关系。最终得到某铁矿充填采场非胶结充填体安全顶水高度值为2 m,与工程实测结果相同,研究具有一定的工程实用意义。

双线互输水船闸剩余水头优化研究

为定量分析双线互输水船闸剩余水头与船闸输水时间的关系,基于船闸输水系统非恒定总流能量方程和连续性方程,建立了一元船闸充、泄水数学模型。以广西长洲枢纽三、四线船闸为例,用原型观测数据验证了数学模型的可靠性。重点研究双线互输水船闸的输水系统水力学,揭示剩余水头与输水时间和省水率的关系。研究表明,随着剩余水头减小,船闸输水时间不断增加,同时因联通阀门关闭时间较长,在阀门关闭末期,充水闸室水位高于泄水闸室水位,从而出现倒流现象,船闸省水率增至0.5后又降低。故从省水角度出发,剩余水头取4 m为最优。综合考虑省水率与输水时间的矛盾,从而提出省水率与输水时间在剩余水头选取上的权重问题,为优化双线互输水船闸剩余水头提供参考。

充水式橡胶坝坝高与坝袋充水量、堰顶水头的关系

坝高作为橡胶坝的一项重要参数,对橡胶坝塌坝泄水和立坝蓄水具有显著影响。通过物理模型试验的方法设计6种坝高的充水式橡胶坝,对影响坝高的主要因素坝袋充水量和堰顶水头进行试验研究并分析其间的关系,拟合出经验公式。结果表明,橡胶坝坝高随坝袋充水量的增加而变高;当实际坝高未达到设计坝高时,在同一坝袋充水量下,坝高随堰顶水头的增大而变高;当实际坝高等于设计坝高时,堰顶水头对坝高的影响变小,坝高几乎不再随堰顶水头变化。

船闸单侧闸墙廊道输水系统布置及试验研究

针对草街二线船闸的特殊地形条件,提出了单侧闸墙主廊道闸底横支廊道输水的布置型式。由于该输水系统型式新颖,加之草街二线船闸水头高达26.7 m,有必要通过局部物理模型试验(1∶40)和船闸整体物理模型试验(1∶25),对各横支廊道进口流量分配、输水水力特性、突扩体廊道压力及闸室船舶停泊条件等进行全面系统的研究。试验确定了输水系统各部位的布置型式及尺寸,解决了各横支廊道水流分布不均匀的问题,证实所提出的输水系统布置的合理性,研究成果可为类似工程提供借鉴。

西部原油成品油管道的投产方式

西部原油成品油管道地处沙漠、戈壁干旱地区,如全线充水投产,备水困难,费用高。为此对管道的投产方式进行了调整,首次引入了空管投油的理念。成品油管道投产时油头前采用一定长度的充水段来确保投产安全;原油管道投产时,采用了两端同时进油的投产方式,尤其是乌鄯原油支干线投产时完全空管投油。文章重点论述了投产排气方法、油品质量控制、最优充水长度的确定、成品油和原油管道投产油头保护介质的选取等。

基于TOF相机的俯视行人检测

在计算机视觉领域,行人检测是一项艰巨的任务。利用TOF(time-of-flight)相机提供的深度信息进行俯视行人的高精度检测。当TOF相机处于俯视角度时,作为人体的一部分,人的头部具有非常丰富的特征信息,并且能在很长的时间里不被遮挡。鉴于此,提出了一种头部检测与注水算法相结合的俯视行人检测方法。该方法首先利用混合高斯背景模型来寻找图像中的感兴趣区域;然后采用注水算法对候选头部区域进行过滤;最后,结合深度信息等先验条件来确定场景中行人的真实头部。为了验证算法的有效性,分别在两种实时采集的深度图像数据集上进行了实验,与其他算法相比,本文所提出的方法具有更好的性能,能够实现实时、准确的行人检测。

九里山矿西部水大原因分析及对策

九里山矿水文地质条件复杂,矿井最高排水量为104.20m3/min,吨煤排水量为116.87m3,长期达不到生产能力。分析了矿区的地层、构造和水文地质条件,认为L8灰岩含水层是矿区的主要充水水源,充水通道为断层带及底板底鼓引起的裂隙带。另外,钻孔及注浆过程中的水位变化证实了L2潜伏水头的存在。指出矿区突水水量大的主要原因是:在采掘(工作面回采、巷道掘进)、矿压、水压的作用下,煤层底板的完整性被破坏而产生裂隙,当这种裂隙和L2灰含水层的潜伏水头沟通时,就会产生L2灰含水层的突水。据此提出了目前应对突水的措施是在14101工作面布置钻孔注浆,封堵煤层至O2灰含水层之间的所有含水层。

复杂地质条件隧洞充排水方案设计研究--以巴基斯坦N-J水电站为例

对复杂地质条件下的高水头透水衬砌超长水工隧洞进行充排水,目前尚无成熟的标准流程或规范,可供参考的案例也极少,分析总结出相应的技术成果确有必要。以巴基斯坦N-J水电站为例,通过专门分析及总结该电站引水隧洞、尾水隧洞的充排水实施方案、施工组织方式、出现的问题、过程数据等,在隧洞充排水工作的目的、工作内容、过程控制原则、实施方案、风险防控要点、注意事项等方面形成了较为完整的技术成果。研究成果对类似工程具有借鉴意义。

一种弧形闸门充压式水封操作系统设计分析

该文通过对充压式水封的结构简介,重点分析了充压式水封操作系统的设计可靠性,说明了充压式水封操作系统适用于水利水电工程中的高水头弧形闸门设备,控制原理简单可靠、操作方便快捷、有效减少闸门启闭力、止水效果良好。