劉家峽水電站深孔弧門按雙向平面主框架分析計(jì)算

基于三維有限元法,對(duì)劉家峽水電站擴(kuò)機(jī)工程調(diào)壓井結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力、反應(yīng)譜分析及非線性有限元分析,評(píng)價(jià)了結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)。首先根據(jù)線彈性有限元分析結(jié)果,采用拉應(yīng)力圖法對(duì)調(diào)壓井襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了配筋;然后以考慮混凝土開裂的非線性有限元方法校核結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和裂縫寬度。通過調(diào)整配筋面積,提出了適合于該水電站擴(kuò)機(jī)工程調(diào)壓井結(jié)構(gòu)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)型式和配筋方案。

劉家峽水庫(kù)自1968年舌水到1991年底，庫(kù)內(nèi)共淤積泥沙12億m3，占總庫(kù)容的21％，威脅著電站的安全運(yùn)行．本交通過實(shí)測(cè)資料分析并結(jié)合數(shù)學(xué)模型計(jì)算，對(duì)劉家峽水庫(kù)的淤積發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析．分析結(jié)呆表明：水庫(kù)中泥沙的沖淤，取決于當(dāng)年的進(jìn)出庫(kù)水沙條件、高水位高低及前期淤積狀態(tài)等，其中洗河入庫(kù)流量的大小時(shí)排河庫(kù)區(qū)的沖淤起決定性作用．本文還就根本解決劉家峽水庫(kù)泥沙問題的措施，提出了建議．

劉家峽水庫(kù)自1968年蓄水到1991年底,庫(kù)內(nèi)共淤積泥沙12億m^3,占總庫(kù)容的21%,威脅著電站的安全運(yùn)行,本文通過實(shí)測(cè)資料分析并結(jié)合數(shù)學(xué)模型計(jì)算,對(duì)劉家峽水庫(kù)的淤積發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析,分析結(jié)果表明:水庫(kù)中泥沙的沖淤,取決于當(dāng)年的進(jìn)出庫(kù)水沙條件,高水位高低及前期淤積狀態(tài)等,其中兆河入庫(kù)流量的大小對(duì)兆河庫(kù)區(qū)的沖淤起決定性作用,本文還就根本解決劉家峽水庫(kù)泥沙問題的措施,提出了建議。

根據(jù)國(guó)家經(jīng)貿(mào)委[1999]14號(hào)文件精神,國(guó)家電力公司大壩安全監(jiān)察中心會(huì)同甘肅省電力局于1999年11月14～16日主持召開了劉家峽水電站泄水道2號(hào)孔修復(fù)工程可研報(bào)告審查會(huì).這是大壩中心首次主審大型水電站水下修復(fù)工程設(shè)計(jì).由于水下修復(fù)工程設(shè)計(jì)和施工缺乏成功經(jīng)驗(yàn),因此大壩中心十分重視這次審查,精心挑選專家組成專家組,并事先在杭州召開了預(yù)審會(huì)議.

劉家峽水電站泄水道2號(hào)孔經(jīng)多年運(yùn)行,進(jìn)水口及門槽段遭受泥沙嚴(yán)重磨蝕破壞,必須進(jìn)行修復(fù)處理。修復(fù)處理采用60m水深下用浮體門壩面擋水、旱地施工方案,該方案風(fēng)險(xiǎn)高、難度大、技術(shù)復(fù)雜,設(shè)計(jì)和施工中解決了一系列技術(shù)難題,成功地完成了修復(fù)任務(wù),其經(jīng)驗(yàn)可供類似修復(fù)工程借鑒

劉家峽水電站發(fā)電引水系統(tǒng)的引水鋼管、鋼襯和工作門槽經(jīng)過多年的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)有不同程度的損壞，如鋼襯失穩(wěn)、工作門主軌變形、鋼管與混凝土之間脫空等。檢查其原因有：設(shè)計(jì)方面，如外水壓力考慮欠妥；施工方面，混凝土振搗不實(shí)局部有蜂窩現(xiàn)象，鋼襯與混凝土粘接不良；管理方面，平常檢查不細(xì)，多是宏觀性質(zhì)的檢查，發(fā)現(xiàn)不了事故預(yù)兆等。對(duì)損壞部位的修復(fù)采取了挖除不合格混凝土、增設(shè)抗剪錨栓、化學(xué)灌漿、環(huán)氧砂漿封堵裂縫等措施，取得了良好的效果。

氧氣生態(tài)補(bǔ)償效益完善了水電對(duì)火電生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償效益計(jì)算.運(yùn)用cdm方法學(xué)得出水庫(kù)的二氧化碳減排量,然后計(jì)算出水電站代替火電發(fā)電時(shí)減少的氧氣的消耗量.黃河劉家峽水電站2020年調(diào)度計(jì)算結(jié)果顯示,劉家峽水電站在2020水平年的氧氣生態(tài)補(bǔ)償效益為5156萬元,為科學(xué)制定水電價(jià)格提供依據(jù).

?！比筰)n議 劉家峽水電站1機(jī)快速閘門槽的事故修復(fù) 西北院金結(jié)室_-rl／，歹 一 ，工程概況 劉家蛺水電站共裝機(jī)5臺(tái)，總?cè)萘?22．5萬kw。1機(jī)于1969年4月開始運(yùn)行發(fā)電，至今已 24年。進(jìn)水口依扶幣置有3．2m×20ra連通式攔污柵．一扇7131×10m一55m檢修閘門，一 扇7m×8m一551"1快速閘門。底坎高程v1680．0m．正常蓄水位v1735．0m?？焖匍T為膠 木滑道平板門，下游止水，利用水柱下門，門頂設(shè)充水閥充水平壓，用450t／300t液壓?jiǎn)㈤?機(jī)操作。門槽寬1．851"1，深0．6il，鋼門楣高2．2131．主反軌從底坎埋至v．1697．0131高程。 主軌護(hù)角寬260m1"1，下游接425131m寬封板，再下游接漸變段，漸變段起點(diǎn)樁號(hào)為fo+ 1o．33m，漸變段布置在斜坡角為13‘2015

劉家峽水電站尾水河床,在電站施工期及運(yùn)行初期因各種因素影響,造成河床內(nèi)堆渣、沖坑交替發(fā)生,局部河段河底高程已抬高了10m,水下地形已穩(wěn)定。若采取措施,在局部河段清渣,尾水位高程降低,發(fā)電量增加,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

2003年某水電站壩基承壓水水壓發(fā)生十分罕見的大范圍、大幅度異常突降,一夜之間承壓水水位下降23.8m,自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)記錄了突變?nèi)^程。文中根據(jù)自動(dòng)化觀測(cè)數(shù)據(jù),分析異常期間大壩變形、揚(yáng)壓力、滲流量的變化以及對(duì)大壩安全的影響;并根據(jù)形變場(chǎng)與滲流場(chǎng)相互作用,提出壩基承壓水水壓與基巖巖塊變形位移相互作用的機(jī)理關(guān)系,得到了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的支持和驗(yàn)證。壩基承壓水異常后,承壓水水位與庫(kù)水位的相關(guān)關(guān)系甚好,其相關(guān)系數(shù)大于0.997,標(biāo)準(zhǔn)差小于0.07m,回歸方程滿足真值方程的條件,對(duì)形變場(chǎng)與滲流場(chǎng)耦合作用和短時(shí)間形變回彈的研究具有重要的實(shí)際意義。

劉家峽水電站混凝土主、副壩和溢洪道、泄水道、泄洪洞、排沙洞已運(yùn)行40余年,對(duì)混凝土裂縫、表層碳化、滲漏溶蝕、凍融凍脹、水質(zhì)侵蝕、混凝土強(qiáng)度和沖磨空蝕等方面的全面檢測(cè)分析表明,這些混凝土建筑物耐久性較好。指出封閉滲漏入口以提高壩體防滲能力,是防止或減緩滲漏溶蝕、凍融凍脹破壞的有效措施,并應(yīng)密切關(guān)注壩前水沙動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì),對(duì)沖磨空蝕破壞及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)處理,以增強(qiáng)耐久性。

劉家峽水電站運(yùn)行已30多年,泄水建筑物長(zhǎng)期經(jīng)受高速水流挾帶泥沙的磨蝕,破壞嚴(yán)重。補(bǔ)強(qiáng)加固措施有渠身洞身抹環(huán)氧砂漿,原鋼襯表面貼新鋼板塞焊加固,采用水下封堵形成旱地修補(bǔ)條件;并對(duì)閘門開啟方式進(jìn)行優(yōu)化,取得了良好的效果。

劉家峽水電站地下廠房上游壁地下水位偏高，影響巖壁穩(wěn)定，雖然采取了多種措施，成效甚微，采用環(huán)境同位素探測(cè)發(fā)現(xiàn)了154號(hào)孔深層承壓水向上補(bǔ)給后，進(jìn)行處理，切斷了補(bǔ)給通道，地下水位大幅降低，同時(shí)又保證了觀測(cè)管的正常觀測(cè)。獲得了事半功倍的效果。

劉家峽水電站因洮河口處的黃河干流何段形成沙坎淤積,嚴(yán)重威脅著電站的安全運(yùn)行,本文著重對(duì)結(jié)合洮河口排沙洞擴(kuò)機(jī)的必要性、可行性和經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行了充分的論述。

一、問題的提出在劉家峽大壩安全定檢過程中,通過資料分析,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到觀測(cè)系統(tǒng)所存在的問題.根據(jù)定檢專家組的建議:“健全整個(gè)電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng),首先對(duì)整個(gè)壩區(qū)進(jìn)行地形測(cè)繪,反映工程及壩區(qū)現(xiàn)狀借以查明地表建筑物及植被分布情況對(duì)地下水的影響.其次建立完整的觀測(cè)控制點(diǎn),有計(jì)劃的完善和改造觀測(cè)系統(tǒng).”電廠擬定了大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造的“八五”規(guī)劃,在觀測(cè)系統(tǒng)改造前需對(duì)觀測(cè)項(xiàng)目作全面調(diào)整.

機(jī)敏是水輪發(fā)電機(jī)組的支承結(jié)構(gòu),它承受著機(jī)組的全部重量以及軸向水推力,同時(shí)還要承受質(zhì)量偏心、正常扭矩及短路扭矩等引起的水平推力.因而是廠房結(jié)構(gòu)中的要害部位,必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性,否則將直接影響到整個(gè)電站運(yùn)行的安全.本文對(duì)劉家峽水電站廠房機(jī)墩在初期運(yùn)行時(shí)所發(fā)現(xiàn)的裂縫情況以及運(yùn)行20年后的設(shè)計(jì)回訪加以評(píng)述.

劉家峽水電站是一座以發(fā)電為主,兼有防洪、灌溉、防凌、養(yǎng)殖等綜合利用效益的大型水利樞紐,設(shè)計(jì)裝機(jī)容量122.5萬kw,年發(fā)電量57億kw·h。樞紐布置設(shè)計(jì)時(shí)不僅要滿足發(fā)電要求,還要考慮解除下游蘭州市百年一遇以下洪水災(zāi)害;改善甘、寧、蒙等省(區(qū))1580萬畝農(nóng)田的灌溉條件和提高其灌溉保證率;利用劉家峽

“黃河之水天上來”。從海拔4,000多米的青藏高原巴顏喀拉山北麓伊始的我國(guó)第二大河,蜿蜒曲折,穿過草地,由涓涓細(xì)水匯成滔滔巨流,于“九曲黃河”第一灣進(jìn)入群峰高聳的一系列峽谷,奔騰至《禹貢》記載的大禹導(dǎo)河的積石山下,被一座40層樓高的混凝土大壩攔腰截?cái)?呈現(xiàn)出高峽平湖,這就是我國(guó)人民在征服黃河的偉大事業(yè)中,建成的第一座發(fā)電量超過百萬千瓦的大型水電工程——?jiǎng)⒓覎{水電站,它把世世代代白白流逝的河水化成電流,為祖國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)作出歷史性的奉獻(xiàn)。黃金河段的明珠黃河蘊(yùn)藏著豐富的水力資源,上中游河段有3,000公里的流程處于高山峽谷之中,可開發(fā)的水力

劉家峽水電站泄水建筑物補(bǔ)強(qiáng)加固措施研究及應(yīng)用——?jiǎng)⒓覎{水電站運(yùn)行已3o多年，泄水建筑物長(zhǎng)期經(jīng)受高速水流挾帶泥沙的磨蝕，破壞嚴(yán)重。補(bǔ)強(qiáng)加固措施有：渠身洞身抹環(huán)氧砂漿，原鋼襯表面貼新鋼板塞焊加固，采用水下封堵形成旱地修補(bǔ)條件；并對(duì)閘門開啟方式進(jìn)行優(yōu)...

在分析劉家峽水庫(kù)近年來壩前與洮河淤積同汛期水庫(kù)運(yùn)行水位關(guān)系、洮河與壩前水沙運(yùn)動(dòng)特性的基礎(chǔ)上，建立了包括能描述異重流運(yùn)動(dòng)的一維沖淤數(shù)學(xué)模型，經(jīng)驗(yàn)證該數(shù)學(xué)模型能較好地反映劉家峽水庫(kù)洮河與壩前段的水流泥沙運(yùn)動(dòng)過程．根據(jù)歷年的水沙資料找出洮河出現(xiàn)大、中、小三種不同來水來沙條件的三年為典型水沙年．又根據(jù)劉家峽多年實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，概括出當(dāng)黃河為豐、平、枯水年時(shí)的高、中、低三種庫(kù)水位調(diào)度方案．假設(shè)來年洮河可能出現(xiàn)的水沙條件都包括在這三種典型年之內(nèi)，加上三個(gè)不同的庫(kù)水位運(yùn)行條件，利用該數(shù)學(xué)模型就可對(duì)劉家峽水庫(kù)壩前及洮河淤積發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)，為水電站運(yùn)行水位的合理調(diào)度提供了重要參考．并以１９９５年實(shí)測(cè)地形為例，對(duì)１９９６年壩前與洮河可能發(fā)生的淤積情況及相應(yīng)的調(diào)度方案進(jìn)行了預(yù)測(cè)．

在分析劉家峽水庫(kù)近年來壩前與洮河淤積同汛期水庫(kù)運(yùn)行水位關(guān)系洮河與壩前水沙運(yùn)行特性的基礎(chǔ)上，建立了包括能描述異重流運(yùn)行的一維沖淤數(shù)學(xué)模型，經(jīng)驗(yàn)證該數(shù)學(xué)模型能較好地反映劉家峽水庫(kù)洮河與壩前段的水流泥沙運(yùn)行過程。根據(jù)歷年的水沙資料找出洮河出現(xiàn)大中，小三種不同來水來沙條件的三年為典型水沙年。

劉家峽電站近二十年來，泥沙問題給電站的安全發(fā)電和渡汛帶來了極其嚴(yán)重危害，經(jīng)對(duì)電站泥沙問題的研究與運(yùn)用實(shí)踐認(rèn)為：從發(fā)電與解決泥沙危害綜合考慮，電站采用高水位運(yùn)行異重流排沙和低水位拉沙，可有效解決電站近期泥沙問題。實(shí)踐證明：采用這些途徑取得了顯著的排沙減淤效果和經(jīng)濟(jì)效益，保證了電站安全運(yùn)行。