特别策划——中国心墙堆石坝的发展与展望

  • RM水电站特高心墙堆石坝重大关键技术研究

    湛正刚;陈燕和;慕洪友;程瑞林;韩朝军;

    RM水电站是LCJ上游梯级电站的唯一龙头水库和清洁能源基地的控制性工程,其砾石土心墙堆石坝最大坝高315m,为世界罕见的大坝。工程具有“地质条件复杂、施工条件恶劣、生态环境脆弱”等显著特点,天然防渗土料存在显著质量缺陷、地震烈度高。在借鉴多个同等规模已建或在建工程经验的基础上,针对大坝防渗安全性、变形适应性、堆石料的缩尺效应、湿化流变、抗震安全等关键技术问题开展了系统研究,阐明了颗粒尺度对堆石料参数的影响机制及变化规律,建立了考虑湿化、流变和风化劣化影响的坝体变形控制指标,揭示了砾石土水力击穿破坏形式及机理,预测了强震作用下高土石坝动力响应特性及破坏模式,研究成果为RM特高心墙堆石坝的建设奠定了坚实的基础,也可为同类工程建设提供借鉴。

    2023年03期 v.9;No.49 1-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 3502K]
  • 特高心墙堆石坝建设中值得关注的几个问题

    朱晟;韩朝军;湛正刚;胡永福;

    基于已建工程经验、试验研究、坝料施工填筑质量检测、大坝变形监测数据分析等,并结合300m级RM特高心墙堆石坝工程建设面临的技术挑战,研究认为特高心墙堆石坝建设中的堆石体填筑质量控制标准、超大粒径堆石料室内缩尺试验精度、特高心墙堆石坝长期运行安全等几个问题值得关注。建议堆石体填筑采用孔隙率和相对密度双控标准,将现场试验和室内试验手段相结合研究超大粒径堆石料缩尺效应试验问题,可从理论上实现特高堆石坝变形协调与预测的准确控制;低频高水位变幅条件下特高堆石坝的长期变形机理较为复杂,需进一步深化研究库水位消落带变应力工作条件下往复循环荷载变形、流变和湿化问题。

    2023年03期 v.9;No.49 16-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 3661K]
  • 特高堆石坝砾石土心墙非均质缺陷对渗流场影响分析

    卢斌;郑雪玉;吴修锋;谢兴华;李艳伟;王照英;

    砾石土心墙是特高心墙堆石坝防渗系统的关键组成部分,受土料物理特性以及掺料、碾压等施工过程中不确定性因素的影响,心墙砾石土渗透系数表现出一定的非均质性和随机性,对特高堆石坝渗流稳定安全造成重要影响。本文利用分形数学方法刻画出特高堆石坝心墙碾压分层结构及非均质缺陷,三维渗流模拟结果显示,存在非均质缺陷条件下心墙内水位等势线出现抬升,心墙下游面渗透坡降局部发生突变,最大渗透坡降超过允许值,增加下游面渗透破坏风险。砾石土心墙碾压施工过程中应减少欠碾或过碾等质量缺陷,严格控制压实质量。

    2023年03期 v.9;No.49 22-25+39页 [查看摘要][在线阅读][下载 3025K]
  • 高面板坝面板挤压变形防控设计方法研究

    湛正刚;张合作;田业军;程瑞林;王蒙;

    面板坝因为其良好的适应性、经济性和安全性在国内外水电水利工程建设中被广泛使用,但部分已建高混凝土面板坝也出现了混凝土面板严重挤压破坏的事例,导致大坝渗漏,威胁工程安全运行,说明既往研究对混凝土面板变形特性的认识尚不充分。本文通过对多座面板堆石坝混凝土面板挤压破坏特征与压性缝结构分析,提出混凝土面板承受沿坝轴线方向挤压变形的“能力”不足是造成面板挤压破坏的根本原因,通过设置压性缝宽度适应沿坝轴线向的纵向变形是预防混凝土面板挤压破坏的重要途径。基于高面板堆石坝混凝土面板压性缝适应挤压变形原理,提出了防挤压破坏的设计方法,建立了压性缝宽度设计的数学表达式。并依托贵州洪家渡、贵州董箐和老挝Nam Khan2等面板坝工程的设计和运行,验证了压性缝设计方法的合理性和可靠性,为建设200m级和300m级的高面板堆石坝提供重要参考。

    2023年03期 v.9;No.49 26-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 2615K]
  • 混凝土坝风险失效概率的SAGA-LSSVM分析方法

    姜彦作;苗君;董庆煊;陈仁宏;王翔;

    针对混凝土坝服役风险失效概率的分析方法,首先研究了自我调节遗传算法(Self-Adaptive Genetic Algorithm,简称SAGA)和支持向量机(Support Vector Machine,简称SVM)的建立原理,然后分析了混凝土坝风险失效概率最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,简称LSSVM)的构建方法,最后将结构计算和数值分析相结合,以有限元计算结果作为样本,利用自我调节遗传算法对最小二乘支持向量机的参数进行优化,将自我调节遗传算法与最小二乘支持向量机技术有机融合,从而建立混凝土坝风险失效概率的自我调节遗传优化最小二乘支持向量机分析方法。实例分析表明该方法能够高效准确地确定混凝土坝的风险失效概率,是有效可行的。该方法是混凝土坝风险失效概率计算的新方法,具有一定的工程实用价值。

    2023年03期 v.9;No.49 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2548K]

特别策划——水电和抽水蓄能金属结构安全评价

  • 800MPa级高强水电钢焊接工艺研究

    曹佳丽;柴可馨;付晓月;赵强;李康立;

    利用光学显微镜、显微硬度计、拉伸试验机和落锤冲击试验机等设备,研究了800MPa级高强水电钢焊接过程中显微组织与力学性能演变规律,确定了合适的焊接工艺参数。结果表明,水电钢基体组织由板条贝氏体与粒状贝氏体组成,焊缝区域由针状铁素体与粒状贝氏体组成。焊接接头热影响区部分相变区存在软化现象,这与该区域板条贝氏体数量减少和粒状碳化物分解有关。热影响区断裂强度与母材相当,表明整体软化现象不明显。在优化的焊接参数下,弯曲试样表面无明显裂纹及其他缺陷,整个焊接接头具有较好的冲击韧性,表明36mm厚800MPa级高强水电钢具有良好焊接性。

    2023年03期 v.9;No.49 40-46+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 4432K]
  • 抽水蓄能电站内水压力作用下压力钢管壁厚对围岩分担率的影响

    赵强;王伟;

    根据抽水蓄能电站引水系统压力钢管的受力特点,通过改变压力钢管的壁厚和内水压力,分析了不同内水压力和壁厚下的压力钢管位移和应力特征,计算了压力钢管壁厚对围岩分担率的影响。结果表明,相同内水压力作用下,压力钢管壁厚越大,钢管环向应力越小,围岩分担率也越小。增加壁厚虽然可以减少钢管环向应力,但降低了围岩分担率,不利于压力钢管和围岩联合承载。在满足钢管安全储备的前提下,可适当减小钢管壁厚,有利于压力钢管和围岩联合承载。

    2023年03期 v.9;No.49 47-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 2245K]
  • 某抽水蓄能电站厂房内压力钢管应力测试和分析

    徐亚鹏;柴可馨;曹佳丽;尚欣;

    通过理论计算、实际测试以及有限元模拟三种方式对双机甩负荷过程中压力钢管所受应力进行校核分析,结果表明,在极限抗力限值和分析设计两种强度设计原则下,压力钢管都具有一定的安全余量。

    2023年03期 v.9;No.49 51-53+63页 [查看摘要][在线阅读][下载 2665K]
  • 水电高强钢成分设计与制造工艺研究进展

    范晨阳;包晔峰;韦尚志;曹冲;武竹雨;姚进;

    国内外水力发电机组正向着高转速、高效率、大容量的方向发展,水电用钢的成分设计与制造工艺已成为国内外研究重点和热点。本文以1000MPa水电高强钢为例,综述了各常见合金元素对水电用高强钢组织和性能的影响,阐述了制造工艺中控制轧制与控制冷却的阶段分类,及其对水电用高强钢组织和力学性能的影响机理,讨论了调质工艺中淬火和回火的目的,及回火温度对水电用高强钢强韧性匹配度的影响。指出水电用高强钢可能存在的焊接问题及相应的解决措施。

    2023年03期 v.9;No.49 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 2104K]
  • 尾水管流道变形检测方法研究及应用

    丁鹏;杨传晟;陆小康;陈波;庄庆鹤;

    通过分析全站扫描仪的技术参数和全站扫描的测量原理,确认全站扫描方法能够应用于抽水蓄能电站尾水管流道变形检测。通过理论分析明确了尾水管流道变形检测的方法和操作步骤,确认了检测精度符合尾水管流道变形的技术要求。利用该方法完成了仙居抽水蓄能电站尾水管流道的变形检测,结合1号尾水管流道的变形检测结果确认了全站扫描法用于尾水管流道变形检测的可行性和可靠性,为抽水蓄能电站管道变形检测提供了参考方法。

    2023年03期 v.9;No.49 59-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 2640K]
  • 水工闸门材料失效和磨蚀现场监测技术

    杨勇;于跃;王宏飞;喻冉;

    多泥沙河流水电站水工闸门工况恶劣,闸门和防护材料界面间的黏接失效会形成大片防护材料脱落,露出的金属部位会发生腐蚀。另外,挟沙水流持续冲刷还会造成过流部位的磨蚀。闸门和埋件属于薄壁结构件,金属材质失效直接危及了水工金属结构安全。对此,分析了闸门及防护材料的典型失效模式,即黏接失效、腐蚀破坏和磨蚀破坏的原因和特征。针对磨蚀现场监测技术研究的瓶颈,提出了新的解决方案。通过建立多相流模型进行数值模拟,定性预判磨蚀严重部位;提出了基于聚氨酯封装PVDF压电传感器的监测方法,现场布设传感器,能够在闸门过流时,实时采集磨蚀过程的冲击载荷。

    2023年03期 v.9;No.49 64-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1983K]

监控与自动化

  • 一种提升差阻式仪器关键性能的技术方法

    战晖;卢子恒;卢欣春;

    自20世纪30年代差动电阻仪器发明以来,凭借其防潮性能好、长期测量稳定性高、测量方法简单、可兼测温度等优点,在工程建筑物的监测中得到了广泛运用。但该类型仪器相较于振弦式仪器灵敏度偏低,精度也略低,这个缺陷严重制约着其后期的持续应用。为了提高该类型仪器的灵敏度,本文提出了一种差动电阻比的方法,将仪器的两个电阻差与两个电阻和的比值与外界物理量进行关联。采用该方法,可以将该类型仪器的灵敏度提高3~5倍,同时还提高了精度等其他性能,具有很好的推广价值。

    2023年03期 v.9;No.49 68-71+95页 [查看摘要][在线阅读][下载 2234K]
  • 映秀湾水力发电总厂集控中心计算机监控系统国产化改造设计和方案研究

    刘静;李小治;张东晓;章焕;

    映秀湾水力发电总厂集控中心计算机监控系统目前采用南瑞水电公司的SSJ-3000计算机监控系统产品。经过10年以上的运行,出现了硬件设备老化、软件功能不足等问题,系统的可靠性、稳定性和可扩展性已经不能满足集控中心生产运行的需求。对集控中心计算机监控系统的现状和存在的问题进行分析,研究并提出了计算机监控系统国产化改造方案,主要包括硬件和软件方面的改造内容,同时对水电厂信息化、智能化做了拓展。

    2023年03期 v.9;No.49 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2024K]

智能水电厂

  • 基于YOLO V5模型的水电站智能巡检系统设计

    吉俊杰;孟繁聪;薛小兵;姚航宇;潘伟峰;孙尔军;朱传古;

    及早发现水电站设备漏油、漏水、漏气、放电等异常并及时采取修复措施,是实现水电站安全运行的重要保障。本文基于计算机视觉和深度学习技术,设计了一种基于YOLO V5模型的水电站智能巡检系统,利用YOLO V5模型在图像识别的性能优势,训练后的模型经验证,对于跑冒滴漏的异常识别准确率可达到98%以上,能够满足水电厂安全监控的要求,具有较大推广应用价值。

    2023年03期 v.9;No.49 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 2486K]
  • 多类型基建现场大数据治理平台

    于显浩;邱伟;黄文龙;黄建榮;宋文志;

    随着物联网设备的不断普及和其功能的拓展,越来越多的数据被生产和采集。尤其是在抽水蓄能电站的基建现场,物联网感知设备的总量巨大且种类繁多,所相对应的,各类设备所生产和采集的数据量级开始不断地膨胀,数据种类增多,数据复杂度变高,这让基建现场的维护既面对了前所未有的挑战,同时也迎来了巨大的机遇。所以,如何能够低延时、高效率地收集和使用这些数据,成为当下广受关注的问题。本文提出了一套完整的技术方案,并搭建完成了负责抽水蓄能电站基建现场数据全生命周期管理的大数据平台。该平台能够进行标准化的数据采集、复杂协议的解析、数据的海量运算、数据分布式存储和深层知识生成,使抽水蓄能电站基建现场设备数据的存储和使用得到了充分保障,并为大数据分析、相关报表服务和数据建模等场景提供强有力的数据支撑。

    2023年03期 v.9;No.49 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2181K]

水工及其水力学

  • 桃源水电站机组甩负荷后闸门联动控制策略研究

    何哲文;江帆;曾作朋;罗云;

    桃源水电站为低水头径流式电站,无滞洪调洪库容。在机组甩负荷后,水轮机导叶迅速关闭,引水系统压力管道压力急剧变化并形成大的水击压力,发电渠水面突变并向周围传播,在坝区产生涌浪,导致水位迅速上升。在不弃水不开闸泄洪的情况下,9台机组全部甩负荷,短时间内水浪翻闸,并在涌浪翻闸后易形成稳定水流,对闸门本体金属结构产生损害。为此,设计了机组甩负荷闸门联动控制策略以缩短应急泄洪的反应时间。在机组甩负荷时,根据“机组出力—过机流量—出库流量—闸门开度”的关系,计算出闸门开度,并考虑当前闸门状态、坝体水力消散特性、坝用变压器容量等因素,以最优的起门数量和起门顺序,联动闸门监控系统,迅速控制对应闸门泄洪。

    2023年03期 v.9;No.49 90-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 2281K]
  • 沥青混凝土心墙坝下游坝体分区及排水优化方法研究

    陈志伟;史振华;黄勇;谢定松;严俊;

    阳江抽水蓄能下水库为沥青混凝土心墙坝,下游坝壳区拟部分使用全强风化料,以达到减少弃渣并节省工程投资的目的。为了优化心墙下游侧坝体分区及排水方案,本文主要探讨坝体分区及排水原则,采用有限元计算分析及参数敏感性分析进行下游坝体分区及排水优化研究。计算结果表明:下水库沥青混凝土心墙坝下游坝壳区可使用全强风化料,全强风化料下部设置下游堆石排水体;当大坝上下游边坡坡度为1:2.50时,该坝体分区断面在各种水位及地震组合下计算出的下游坝坡最小稳定安全系数满足规范要求;下游堆石料排水体厚度建议设置成5.9m,以便将心墙渗过来的水及时排走。

    2023年03期 v.9;No.49 96-100+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2497K]

继电保护

  • 抽水蓄能电站发电机变压器组差动保护配置探讨

    方军民;李辉亮;高迪军;沈惠良;

    抽水蓄能电站机组为一机双向运行,其运行工况复杂,相序切换、抽水方向启动、背靠背启动等特殊工况下,一次设备状态变化多样,机组及其出口变压器的继电保护配置随之变得非常复杂,既要考虑各种工况下机组与变压器要有完整的保护,又要考虑各种工况转换过程保护的正确投退,以满足保护配置的快速性、选择性与可靠性要求。本文通过几种典型的应用案例,简要地阐述了抽水蓄能电站发电机变压器组差动保护配置相关的几个重要环节,并给出了合理化的配置建议,供相关专业人员参考与研究。

    2023年03期 v.9;No.49 101-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 2062K]
  • 河南天池抽水蓄能电站接地网设计与实测分析

    罗胤;辛宁;王祖飞;马锋;郑智勇;朱佳定;

    由于抽水蓄能电站周边地势条件的限制,接地阻抗测量引线的布置路径较为单一,可选测试方法一般只有电流—电压表三极法中的直线法与夹角法。根据河南天池抽水蓄能电站现场接地阻抗的实测数据,分析了两种测试方法测试值之间以及测试值与计算值之间的误差因素。同时,对大型复合地网对角线长度的选取以及测试电流极辅助地网规模的估算方法提出了建议,具有一定的参考意义。

    2023年03期 v.9;No.49 106-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 3227K]

主机及其辅助设备

  • 水泵水轮机抽水断电飞逸过渡过程中转轮受力分析

    吴卫东;李磊;刘旭阳;刘珂;程永光;唐茂嘉;

    为防止水泵水轮机空化和尾水管水柱分离,高水头抽水蓄能电站吸出高下降至-100m量级,使得尾水管压强升高。在抽水断电导叶关闭过渡过程,尾水系统的正水锤波冲击在转轮低压侧,水锤波叠加尾水管初始压强可能导致机组旋转部件轴向力失衡;但导叶拒动情况下轴向力如何变化,尚待研究。本文以国内某600 m级水头抽水蓄能电站为研究对象,应用一维三维耦合过渡过程数值模拟技术,模拟了双机同时抽水断电导叶拒动飞逸工况,分析了转轮受力波动规律及机理。结果表明,尾水系统正水锤波对轴向力的冲击明显小于水泵水轮机进入水轮机区时的轴向力冲击,最大轴向力的冲击幅值增量约为200t,值得关注;径向力在水轮机制动区达到最大值,波动剧烈。

    2023年03期 v.9;No.49 114-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 3516K]

  • 中国心墙堆石坝的发展与展望

    湛正刚;

    <正>心墙堆石坝具有就地取材、安全经济以及适应性好等优点,在国际上建设的高坝大库工程中被广泛应用。20世纪80年代,苏联(今塔吉克斯坦境内)建成了当时世界上最高的努列克水库大坝,坝型为心墙堆石坝,最大坝高达300m,同期规划拟建的罗贡心墙堆石坝,大坝高度甚至达到了335m。我国高心墙堆石坝建设,走过引进吸收和持续创新发展的历程,20世纪80年代末,应用现代堆石坝筑坝技术,建成了石头河心墙堆石坝,

    2023年03期 v.9;No.49 2-3页 [查看摘要][在线阅读][下载 1100K]
  • 湖北白莲河抽水蓄能电站下水库

    <正>~~

    2023年03期 v.9;No.49 3页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
  • 水电和抽水蓄能金属结构安全评价

    赵毅锋;

    <正>“十四五”时期,随着“四个革命、一个合作”能源安全新战略深入推进,我国能源体系将继续向清洁低碳安全高效的方向转型,提升清洁能源消纳和存储能力。作为以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分,抽水蓄能电站为目前最为成熟的储能技术,是实现碳达峰、碳中和战略目标,构建以新能源为主体的新型电力系统转型发展的关键支撑。抽水蓄能电站开发建设的步伐不断加快,根据国家规划,至2025年,预计我国抽水蓄能机组投运超六千万千瓦。

    2023年03期 v.9;No.49 4页 [查看摘要][在线阅读][下载 1139K]
  • 湖北白莲河抽水蓄能电站上水库

    <正>~~

    2023年03期 v.9;No.49 121页 [查看摘要][在线阅读][下载 505K]
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