基于SBAS-InSAR的夹岩水库大坝变形监测与分析

传统大坝变形监测手段虽然精度高,但监测成本同样较高,且其点状的监测结果无法反映大坝的整体情况,而InSAR技术很好地弥补了传统监测手段的局限性。文章利用36景Sentinel-1A升轨雷达影像以及SBAS-InSAR方法监测夹岩水库大坝变形,分析变形产生的原因,并与现场监测数据进行对比。结果表明,形变信号主要分布在大坝中上部,且大坝变形主要与混凝土填筑有关,形变速率最大区域位于大坝上部,高达-56 mm/yr。与现场监测结果进行对比,差值的均方根误差为±5.1 mm,证明SBAS-InSAR技术监测大坝的变形具有可靠性。

夹岩水利枢纽工程初期蓄水生态流量泄放方案研究

为解决水利水电工程初期蓄水阶段泄放生态流量问题,研究制定泄放生态流量措施,结合夹岩水利枢纽工程,采用对比分析方法,从工程投资大小、工期长短及下闸程序复杂程度3个方面,对比分析泵站提水和在导流洞一期堵头预埋生态管泄放生态流量2种方案,最终选择采用在导流洞一期堵头中预埋生态管泄放生态流量的方案。结果表明:该方案投资增加不大、施工工期影响较小。研究成果可为类似水利水电工程选择初期蓄水泄放生态流量措施提供参考。

复杂河流水体能值转换率研究

以含有水利工程和支流汇入的复杂河流为研究对象,在考虑了可更新资源、不可更新资源、经济社会反馈和负产出投入能值的基础上,建立了水库水体能值转换率数学模型;考虑水量和能值平衡,建立了支流汇入后干流水体能值转换率数学模型,进而提出了复杂河流水体能值转换率的计算方法,经计算,六冲河干流夹岩水库入库河水化学能平均能值转换率由4.85×10^4sej/J增至下泄后的1.15×10^5sej/J,经过支流白甫河的汇入,汇入点至洪家渡水库间的干流水体能值转换率变为8.87×10^4sej/J.实例研究表明:水利工程的作用和支流的汇入,使得干流水体能值转换率存在空间差异.受水利工程影响后,干流水体能值转换率显著增加;受支流汇入影响后,干流水体能值转换率介于支流和汇入点前干流水体能值转换率之间.

基于“模拟-优化”技术的多目标水库调度图优化

由于常规调度图无法很好地协调多个兴利目标之间的要求,提出了一种模拟和优化相结合的多目标水库调度图优化方法。以贵州夹岩水利枢纽为对象,以调度图的上下调度线和降低供水(含城镇供水和灌溉供水)调度线为优化变量,按照分区调度策略进行长系列模拟调度,通过均衡供水目标、灌溉目标、生态需水目标和发电目标,获得多目标水库优化调度图。结果表明,与常规调度图相比,优化后的调度图在保证发电量基本不变的情况下,能较大程度的减小灌溉和城镇供水的最大缺水深度,提高了供水和生态效益,优化效果较好。研究结果可为夹岩水利枢纽实际调度运行提供参考。

夹岩水库堆石坝一期面板施工期裂缝有限元建模分析

面板裂缝是影响堆石坝施工期质量和安全的关键因素之一。针对夹岩水库堆石坝的结构和材料特点,建立基于双屈服面的弹塑性模型,采用三维有限元对施工期面板裂缝成因进行分析。通过面板约束、坝体沉降、混凝土入仓温度及浇筑温度等方面的模拟计算分析,水化温升与环境温差是引起面板发生裂缝的主要因素。后期施工中,根据面板混凝土温度应力的时空分布特性,优选与工程实际相匹配的温控防裂措施,确保工程安全优质的施工建设。

夹岩水库泄洪消能建筑物布置与结构计算

夹岩水库坝址区具有洪水峰高、下游水位变幅大、河谷狭窄、建筑物布置紧张、调洪运行条件复杂等特点,泄洪消能及下游河岸防冲刷技术问题较突出。结合调洪计算成果,为尽量缩小溢洪道宽度,综合考虑地形、地质和枢纽布置等条件,设计优选“溢洪道+泄洪洞”的组合运用泄洪方式。泄洪洞短洞尺寸(出口宽×高=5.5m×6m)与溢洪道3孔(宽×高=8m×12m)按近3∶7比例联合泄洪,均采用连续鼻坎挑流消能,泄流能力满足要求,各工况下消能和防冲刷效果良好。

Karst地区明渠伏流交替河道水动力学模型及应用

基于圣维南方程组,根据测压管水头在明渠、承压水流中具有相同的表达形式,实现了自由水面水流、承压水流的统一描述。提出采用三角形子断面法描述伏流非规则封闭断面,进而建立了适用于真实Karst地区明渠伏流交替河道的统一型混合流模型。采用半隐方法离散压力梯度项,使用欧拉-拉格朗日法求解对流项,并使用预测-校正法实现了枝状、环状河网各支汊的耦合求解。以夹岩水库工程为背景,采用2000年水文过程对模型进行了测试,结果表明流量计算误差在1.6%以内。进一步研究了明渠伏流交替河道纵向沿程的流速变化规律以及伏流河段前布置人工隧洞的分流规律。在入流洪峰流量、坝前正常蓄水位的水流条件下,明渠段流速一般在0.25 m/s以下,相比之下,伏流段流速可达1.0~3.0 m/s,有利于伏流过流通道的保持。通过1971—1990年水文过程的模拟,得出大中天桥伏流前的人工隧洞的分流比为40.3%~42.8%,小天桥伏流前的人工隧洞的分流比为76.8%~78.6%。研究成果可为工程建设提供设计依据和技术支撑,具有重要的工程应用价值。

基于NSGA-Ⅱ的夹岩水利枢纽多目标生态调度研究

夹岩水利枢纽的建设将对水库上下游的生态环境产生一定影响,如何在保证区域防洪、灌溉、供水等多功能需求的前提下,最大程度上满足河道生态流量要求,将成为水库建成后在管理上的主要问题.根据夹岩水利枢纽的工程设计成果,以坝址处典型年的月均入库量为边界条件,综合考虑防洪、灌溉、供水等约束条件,采用NSGA-Ⅱ算法,以夹岩水利枢纽的发电量、年内生态流量满足率为目标,进行了多目标生态调度研究.结果表明:丰水年年发电量为2.791亿kW·h,年内生态流量满足率为100%;平水年年发电量为2.116亿kW·h,年内生态流量满足率为96.14%;枯水年年发电量为1.278亿kW·h,年内生态流量满足率为92.27%,即通过对夹岩水利枢纽开展水库优化调度,可在满足片区防洪安全、灌溉和生产生活用水等要求的情况下,最大程度提高不同典型年内的生态流量满足率、保证水电站的发电量,研究成果可为水库调度管理部门提供决策指导.

夹岩水库混凝土面板堆石坝结构计算分析

夹岩水库坝址区地质条件较复杂,坝基坝肩断层发育、裂隙密集,存在岩体整体性差、岩溶渗漏、危岩体和边坡开挖稳定性差等不利地质问题。本文结合地质勘探成果,针对坝型地质适应性、坝址区天然筑坝材料利用率、大坝防渗稳定性提升和施工组织布置等关键技术问题进行深入研究。研究结果表明:优选的混凝土面板堆石坝坝型、首部枢纽布置、坝顶高程和大坝结构等与工程实际匹配性较高。设计方案技术可行、经济合理,可为工程顺利施工提供技术保障。

夹岩水利枢纽工程织金供水管道穿越库区河道施工技术

主要探究了夹岩水利枢纽工程织金管线织支2+658~4+158段穿越洪家渡库区尾水木空河蓄水淹没区段的安全高效施工技术。通过管道穿越段的地质调查、水文监测分析,确定河床穿越段的施工特点和难点,从快速、安全施工方面,着重研究了管道线路优化、河床地质勘察以及施工围堰等,总结了供水管道穿越库区河道施工技术,以期为其他类似工程提供借鉴。

综合利用水库水体能值转换率研究

以综合利用水库为中心的水资源工程系统为研究对象,基于水库水量和水体能量变化分析,在考虑可更新资源、不可更新资源、经济社会反馈和负产出投入能值的基础上,建立了综合利用水库的水体能值转换率、供水工程及水电站能值转换率的数学模型,并以夹岩水利枢纽及黔西北供水工程为例进行验证。实例研究表明:能值转换率的计算与水资源利用方式有关,对于兼有供水、发电的综合利用水库,应同时计算化学能及重力势能能值转换率;不同工程的水体能值转换率不同,水库水体能值转换率最低仅为7.19×10~4sej/J,毕大工程水体的能值转换率最大为1.48×10~5sej/J,总干渠、南干渠和北干渠前段的水体能值转换率居于其中,随着供水工程延伸,水体能值转换率越来越大。