河口村水库面板堆石坝施工动态三维可视化仿真研究

针对河口村水库面板堆石坝工程量大、填筑强度高、施工影响因素较多、施工组织设计复杂等问题,以动态循环网络、主导实体时钟值扫描和动态边界约束等技术建立了仿真计算模型,对面板堆石坝的施工实时动态系统仿真,并利用OGRE引擎实时渲染工程三维面貌。计算结果获得了行车密度、填筑强度、机械配置和工程进度等施工参数,实现了仿真过程的三维可视化,不仅为施工组织设计提供了数据支持,且为工程管理提供了决策依据。

河口村水库工程地质条件综述及评价

河口村水库工程库坝区地质条件与水文地质条件复杂。通过对库坝区地质构造、岩溶发育及岩体透水性等基本工程地质条件的分析可知,库坝区疙料滩—谢庄一线的下游库岸存在多处渗漏段,总渗漏量较大,此外坝基河床存在深厚覆盖层,左岸存在龟头山山体失稳及变形问题,这些工程地质问题对河口村水库工程设计和建设影响重大。

河口村水库泄洪洞水力学关键问题研究

通过单体水工模型试验,研究河口村水库高流速泄洪洞的掺气减蚀措施,优化泄洪洞体型。结果表明:1#泄洪洞弧门后突扩突跌掺气体型合理,能形成稳定空腔,达到掺气减蚀目的;2#泄洪洞龙抬头末端突扩突跌掺气效果好,从洞身水面以上取气能满足掺气需求;2#泄洪洞鼻坎顶高程决定了其运行范围及方式,可低于下游最高洪水位。

河口村水库进水塔底板混凝土温控仿真分析

河口村水库进水塔底板混凝土处于基础强约束区,温控标准严格。如何采取经济合理的温控措施降低温度裂缝风险及保证结构安全,成为整个进水塔架温控中的难点与关键点。利用ANSYS三维建模对进水塔架底板混凝土结构进行温度控制仿真分析,计算底板混凝土在高温季节与低温季节的温度场与应力场,并进行对比分析。结果表明,高温季节下浇筑底板混凝土需要采取的温控措施比低温季节施工要严格得多,且温控成本大,出现温度裂缝风险较高,故建议底板混凝土安排在低温季节施工。

河口村水库岩溶发育特征及其对水库渗漏和防渗设计的影响

岩溶地区的库区渗漏问题一直是水利工程中的热点和难点问题。河口村水库库坝区水文地质条件复杂,局部发育有较大规模的溶蚀现象,在总结岩溶发育空间分布规律的基础上,分析了影响岩溶发育的因素:本区的岩溶发育的分布与地质构造形迹的强弱、距离岸坡的远近、地表和地下水的强径流区以及风化卸荷作用密切相关,在此基础上分析了岩溶发育对水库渗漏量和水库防渗的影响,为水库渗漏问题的评价和防渗设计提供了依据。

张峰水库对河口村水库入库设计洪水的影响

河口村水库作为控制沁河流域洪水的关键性工程以及黄河下游防洪工程体系中的重要组成部分,其设计洪水的分析确定对整个水库工程设计至关重要。对河口村水库坝址天然设计洪水、受张峰水库影响后的设计洪水成果进行分析,结果表明:对于五龙口和张峰水库同频、张五区间相应,2 000年一遇和500年一遇洪水张峰水库对河口村水库坝址设计洪水的洪量有加大作用,这是张峰水库先期滞洪之后敞泄造成的,但影响很小;100年一遇及50年一遇洪水张峰水库对河口村水库入库洪水的3 d洪量分别削减4%和1%。对于五龙口和张五区间同频、张峰相应的洪水组成,张峰水库对河口村水库坝址设计洪峰有一定削减作用,对3 d洪量和5 d洪量则没有影响。

河口村水库坝下泄洪区出口整治及生态修复

河口村水库泄水建筑物泄洪洞和溢洪道采用挑流消能,挑射的水流具有强大的冲刷作用,在建筑物下游出口河床产生了较大范围的冲刷坑,为了保护泄洪出口区域安全与坝下游河道生态环境,确保下游建筑物安全,对泄洪建筑物出口河道进行整治与生态修复。通过水力计算及模型试验得出了泄洪出口挑流冲刷的影响范围,通过设置河心滩进行导流分流,降低河道流速,并增设不同位置的跌水坎形成消力塘和水垫;河心滩、防冲墙、跌水坎紧邻泄洪出口区布置,保护了相邻建筑物的安全;结合下游河道自然形态和周边环境,创造高滩、沙洲、岛屿等多种类型物理生境。

河口村水库面板堆石坝地震响应分析

针对面板堆石坝在地震荷载作用下坝体应力和永久变形过大以及面板接缝容易损坏的问题,采用等效线性本构模型,利用加速度时程输入的方法,对河口村面板堆石坝进行三维非线性有限元分析,给出了地震过程中大坝的地震加速度、应力、永久变形的分布图以及面板的应力、挠度和接缝变形的大小。分析结果表明,在设计水位加地震荷载工况下,坝体的抗震性较好。

河口村水库工程作用与效益分析

河口村水库的作用主要表现在提高沁河下游防洪标准,与三门峡、小浪底、陆浑、故县水库联合运用降低黄河下游东平湖蓄滞洪区运用几率,同时兼有工业生活供水、增加广利灌区供水量及提高灌区灌溉保证程度、发电和增加水库下游生态基流等作用。经分析计算,河口村水库净效益现值为220 278万元,表明该项目具有较好的经济效果。

河口村水库工程施工条件简述

介绍了河口村水库工程区地形、地质条件及水文、气象条件。设计中,结合当地交通现状及规划情况,考虑了既满足施工期运输要求,又提高工程运行期防汛抢险可靠程度,还能够服务于地方等因素,对外交通选择新修坝址至裴村外线道路。根据工程布置特点、施工方法、施工机械配套和对外交通选用公路运输等特点,修建场内交通线路。经综合分析,河口村水库工程施工的交通、水电、通信、物资供应等条件优越,水文资料详尽,已具备工程施工的条件。

河口村水库供水水价与资金筹措方案分析

采用库容分摊法、效益现值比例分摊法等,测算了河口村水库公益性开发功能与经营性开发功能应分摊的固定资产投资及成本费用。在此基础上,测算了工业及城镇生活供水的成本水价和盈利水价;调查了工程受益区现状水价水平;分析了水库供水用户的可承受水价。在综合考虑水价水平、投资结构、项目财务状况及管理体制设计等因素的前提下,推荐河口村水库供水水价为0.72元/m3。资金筹措方案为项目固定资产动态总投资275819万元。其中:贷款39223万元,占14.2%;资本金236596万元,占85.8%。

河口村水库泄洪洞进水塔温度应力仿真

采用有限元软件ANSYS模拟河口村水库泄洪洞进水塔的混凝土浇筑全过程。通过施加边界条件及温度约束,计算得到混凝土浇筑过程中的温度场和应力场,并分析底板、侧墙、胸墙、隔墙和边墙的应力场分布及其随时间变化的规律。结果表明:胸墙和边墙拉应力值较大,可能存在裂缝,在施工过程中应特别注意。可以采取对混凝土拌和材料进行预冷,通过合理养护控制混凝土内外温差,以及通水冷却、在混凝土内埋设水管等措施,进一步降低浇筑温度,提高其早期抗拉能力,降低水泥水化热引起的温升。

河口村水库在黄河下游防洪工程体系中的作用

小浪底水库投入运用后,尽管有效解决了库区以上特大洪水的威胁,减轻了下游防洪负担,但小花间无工程控制区2.7万km2的流域面积内产生的洪水仍不能被有效控制,黄河下游防洪威胁依然存在;此外,长期以来黄河下游防洪体系建立在牺牲沁河下游右岸局部利益的基础上,使得下游防洪一直处于被动防洪的地位。河口村水库建成生效后,不仅将改变沁河下游被动的防洪局面,而且还将进一步减轻黄河下游洪水威胁,完善黄河下游防洪工程体系,在黄河下游防洪工程体系中具有重要的战略地位。

基于生态逐级保证的河口村水库水量分配研究

为协调社会经济发展与河流生态之间的关系,以河口村水库为研究对象,在量化生态流量逐级保证阈值的前提下,建立了基于生态流量逐级保证的水库多目标水量分配模型。结果表明:基流比例法与Tennant法设置的Ⅰ～Ⅳ级生态流量分别为2.84、3.98、5.35、7.36 m^3/s;采用水量分配模型对远期规划年2030年配置方案进行研究,生活和工业用水户以及农业用水户的供水保证率分别为95.0%、66.7%,生态供水保证率自Ⅰ级的71.7%降至Ⅳ级的38.3%;随着社会经济及人口的快速发展,河口村上游来水及水库调节难以协调河道内外的用水矛盾,只能通过相应压缩河流生态用水来保证河道外用水需求。

沁河河口村水库库区岩溶渗漏示踪试验研究

沁河河口村水库的岩溶渗漏问题是勘察过程中的一个难点,为了查明库区的寒武系馒头组下部岩层的岩溶发育规律,在库区一河曲间采用两种互补性较强的示踪剂成功地进行了两次示踪试验。试验结果表明,示踪剂接收点的泉水来自河曲上游河水,投放点至接收点的地下水渗流速度为22.67 m/h,渗流方向受构造作用控制;接收点示踪剂的浓度变化曲线反映出二者之间不存在大的岩溶型管道流,其渗漏介质主要为裂隙和溶孔混合型。试验结果同时表明,示踪试验是岩溶发育地区进行水库渗漏研究的一种行之有效的手段。

河口村水库工程生态环境影响研究

河口村水库工程位于太行山猕猴国家级自然保护区。在工程区生态环境现状调查的基础上,对工程生态环境影响进行了分析。指出水库下泄低温水将使浮游植物种群结构发生变化,工程建设可能影响两岸猴群的基因交流等,可采取分层取水、建设猕猴生态通道等措施保护生态环境。

河口村水库导流洞施工设计

河口村水库导流洞是工程建设的控制项目,其开挖衬砌断面大、洞身长、进出口施工困难,能否按期完工关乎水库工程的顺利实施。通过分析导流洞工程的施工及建设条件,在确保工程质量与安全的前提下,提出了可行的施工设计方案。选择了导流洞与两条泄洪洞结合布置、运用的方案,即导流洞在非汛期为施工导流专用,汛期与1#泄洪洞联合度汛;导流洞下闸封堵后经过龙抬头改建为2#永久泄洪洞。为满足导流洞工程施工交通需要,沿河布置了连接导流洞出口与现状乡间沥青道路的3号施工道路,布置了从出口至进口的8号施工道路,同时为满足进出口上部开挖需要,布置了连接3号施工道路和泄洪洞进口的2号施工道路。根据总进度计划安排,导流洞工程与水库工程的场内2号道路、3号道路、建设管理营地及生活供水、施工变电站等列为项目的前期工程。导流洞施工时,变电站尚不具备供电条件,供电方案选择接引当地农用电,结合自备发电机。

河口村水库面板堆石坝止水设置及单价分析

河口村面板堆石坝止水类型和结构复杂多样,结合设计资料,针对不同的止水结构形式、施工工艺,分析确定人工费、材料费和机械使用费,计算的止水工程单价为周边缝止水3 507.85元/m、张性缝止水2 749.03元/m、压性缝止水1 934.96元/m,大坝面板止水总投资为2 632.99万元。

河口村水库进水塔底板裂缝温控研究

采用有限元仿真分析方法对河口村水库1#泄洪洞进水塔底板上层混凝土开裂进行了分析,同时考虑了较长的浇筑历时以及较大昼夜温差对混凝土开裂的影响。计算结果表明:较高的混凝土峰值温度是底板上层混凝土开裂的主要原因,而较长的浇筑历时以及较大的昼夜温差在一定程度上加剧了开裂风险。

河口村水库坝基河床深厚覆盖层工程地质特性研究

河床深厚覆盖层是水利水电工程建设中经常遇到的主要工程地质问题之一,河口村水库坝基河床覆盖层最厚处达41.87 m,岩性复杂,地质结构极不均匀。通过勘察、试验等研究工作,基本查明了坝基河床覆盖层不同岩性组的分布情况及其工程地质特性,并分析了对工程的影响,为河口村水库大坝设计提供了科学的依据。