劉家峽水電站深孔弧門按雙向平面主框架分析計算

基于三維有限元法,對劉家峽水電站擴機工程調(diào)壓井結(jié)構(gòu)進行了靜力、反應(yīng)譜分析及非線性有限元分析,評價了結(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)力圖法對調(diào)壓井襯砌結(jié)構(gòu)進行了配筋;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機工程調(diào)壓井結(jié)構(gòu)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)型式和配筋方案。

劉家峽水庫自1968年舌水到1991年底，庫內(nèi)共淤積泥沙12億m3，占總庫容的21％，威脅著電站的安全運行．本交通過實測資料分析并結(jié)合數(shù)學(xué)模型計算，對劉家峽水庫的淤積發(fā)展趨勢進行了分析．分析結(jié)呆表明：水庫中泥沙的沖淤，取決于當(dāng)年的進出庫水沙條件、高水位高低及前期淤積狀態(tài)等，其中洗河入庫流量的大小時排河庫區(qū)的沖淤起決定性作用．本文還就根本解決劉家峽水庫泥沙問題的措施，提出了建議．

劉家峽水庫自1968年蓄水到1991年底,庫內(nèi)共淤積泥沙12億m^3,占總庫容的21%,威脅著電站的安全運行,本文通過實測資料分析并結(jié)合數(shù)學(xué)模型計算,對劉家峽水庫的淤積發(fā)展趨勢進行了分析,分析結(jié)果表明:水庫中泥沙的沖淤,取決于當(dāng)年的進出庫水沙條件,高水位高低及前期淤積狀態(tài)等,其中兆河入庫流量的大小對兆河庫區(qū)的沖淤起決定性作用,本文還就根本解決劉家峽水庫泥沙問題的措施,提出了建議。

根據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委[1999]14號文件精神,國家電力公司大壩安全監(jiān)察中心會同甘肅省電力局于1999年11月14～16日主持召開了劉家峽水電站泄水道2號孔修復(fù)工程可研報告審查會.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.由于水下修復(fù)工程設(shè)計和施工缺乏成功經(jīng)驗,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)審會議.

劉家峽水電站泄水道2號孔經(jīng)多年運行,進水口及門槽段遭受泥沙嚴(yán)重磨蝕破壞,必須進行修復(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)險高、難度大、技術(shù)復(fù)雜,設(shè)計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)計方面，如外水壓力考慮欠妥；施工方面，混凝土振搗不實局部有蜂窩現(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)補償效益完善了水電對火電生態(tài)環(huán)境補償效益計算.運用cdm方法學(xué)得出水庫的二氧化碳減排量,然后計算出水電站代替火電發(fā)電時減少的氧氣的消耗量.黃河劉家峽水電站2020年調(diào)度計算結(jié)果顯示,劉家峽水電站在2020水平年的氧氣生態(tài)補償效益為5156萬元,為科學(xué)制定水電價格提供依據(jù).

?！比筰)n議 劉家峽水電站1機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5臺，總?cè)萘?22．5萬kw。1機于1969年4月開始運行發(fā)電，至今已 24年。進水口依扶幣置有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。快速門為膠 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液壓啟閹 機操作。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。 主軌護角寬260m1"1，下游接425131m寬封板，再下游接漸變段，漸變段起點樁號為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,自動化監(jiān)測系統(tǒng)記錄了突變?nèi)^程。文中根據(jù)自動化觀測數(shù)據(jù),分析異常期間大壩變形、揚壓力、滲流量的變化以及對大壩安全的影響;并根據(jù)形變場與滲流場相互作用,提出壩基承壓水水壓與基巖巖塊變形位移相互作用的機理關(guān)系,得到了實測數(shù)據(jù)的支持和驗證。壩基承壓水異常后,承壓水水位與庫水位的相關(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,對形變場與滲流場耦合作用和短時間形變回彈的研究具有重要的實際意義。

劉家峽水電站混凝土主、副壩和溢洪道、泄水道、泄洪洞、排沙洞已運行40余年,對混凝土裂縫、表層碳化、滲漏溶蝕、凍融凍脹、水質(zhì)侵蝕、混凝土強度和沖磨空蝕等方面的全面檢測分析表明,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)注壩前水沙動態(tài)變化趨勢,對沖磨空蝕破壞及時進行修補處理,以增強耐久性。

劉家峽水電站運行已30多年,泄水建筑物長期經(jīng)受高速水流挾帶泥沙的磨蝕,破壞嚴(yán)重。補強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條件;并對閘門開啟方式進行優(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)境同位素探測發(fā)現(xiàn)了154號孔深層承壓水向上補給后，進行處理，切斷了補給通道，地下水位大幅降低，同時又保證了觀測管的正常觀測。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行,本文著重對結(jié)合洮河口排沙洞擴機的必要性、可行性和經(jīng)濟合理性進行了充分的論述。

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,進一步認(rèn)識到觀測系統(tǒng)所存在的問題.根據(jù)定檢專家組的建議:“健全整個電站監(jiān)測系統(tǒng),首先對整個壩區(qū)進行地形測繪,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地下水的影響.其次建立完整的觀測控制點,有計劃的完善和改造觀測系統(tǒng).”電廠擬定了大壩監(jiān)測系統(tǒng)改造的“八五”規(guī)劃,在觀測系統(tǒng)改造前需對觀測項目作全面調(diào)整.

機敏是水輪發(fā)電機組的支承結(jié)構(gòu),它承受著機組的全部重量以及軸向水推力,同時還要承受質(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,必須具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性,否則將直接影響到整個電站運行的安全.本文對劉家峽水電站廠房機墩在初期運行時所發(fā)現(xiàn)的裂縫情況以及運行20年后的設(shè)計回訪加以評述.

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)計裝機容量122.5萬kw,年發(fā)電量57億kw·h。樞紐布置設(shè)計時不僅要滿足發(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斷,呈現(xiàn)出高峽平湖,這就是我國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——劉家峽水電站,它把世世代代白白流逝的河水化成電流,為祖國的社會主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)作出歷史性的奉獻。黃金河段的明珠黃河蘊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強加固措施研究及應(yīng)用——劉家峽水電站運行已3o多年，泄水建筑物長期經(jīng)受高速水流挾帶泥沙的磨蝕，破壞嚴(yán)重。補強加固措施有：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條件；并對閘門開啟方式進行優(yōu)...

在分析劉家峽水庫近年來壩前與洮河淤積同汛期水庫運行水位關(guān)系、洮河與壩前水沙運動特性的基礎(chǔ)上，建立了包括能描述異重流運動的一維沖淤數(shù)學(xué)模型，經(jīng)驗證該數(shù)學(xué)模型能較好地反映劉家峽水庫洮河與壩前段的水流泥沙運動過程．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)劉家峽多年實際運行的經(jīng)驗，概括出當(dāng)黃河為豐、平、枯水年時的高、中、低三種庫水位調(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)，加上三個不同的庫水位運行條件，利用該數(shù)學(xué)模型就可對劉家峽水庫壩前及洮河淤積發(fā)展進行預(yù)測，為水電站運行水位的合理調(diào)度提供了重要參考．并以１９９５年實測地形為例，對１９９６年壩前與洮河可能發(fā)生的淤積情況及相應(yīng)的調(diào)度方案進行了預(yù)測．

在分析劉家峽水庫近年來壩前與洮河淤積同汛期水庫運行水位關(guān)系洮河與壩前水沙運行特性的基礎(chǔ)上，建立了包括能描述異重流運行的一維沖淤數(shù)學(xué)模型，經(jīng)驗證該數(shù)學(xué)模型能較好地反映劉家峽水庫洮河與壩前段的水流泥沙運行過程。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)對電站泥沙問題的研究與運用實踐認(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)濟效益，保證了電站安全運行。