某抽水蓄能电站下水库所处岩溶环境复杂,为此建立三维渗流分析有限元模型,对库区主要建筑物和岩溶通道进行模拟,采用“坝基防渗帷幕深度为0.5倍坝前水头、两岸防渗帷幕深度为3 Lu线以下3 m、右岸防渗帷幕长度为200 m、设置单排帷幕”作为初步渗控方案,对库区渗流场、渗透坡降及渗透量进行计算分析,发现初步渗控方案满足规范要求,但渗流量和渗透坡降接近临界值。为优化渗控方案,基于初步渗控方案,改变两岸帷幕深度、坝基帷幕深度、右岸帷幕长度、设置双排帷幕4项指标,研究各指标变化对库区渗透量的影响,提出优化渗控方案。分析结果表明,初步方案基础上,在坝基处布置双排帷幕,坝基渗透流量减少267.3 m3/d,库区渗控效果显著。
受水激振动等多种因素影响,闸门的启闭运行呈现多场耦合、复杂非线性动力学特征,造成设备安全性态辨识困难。闸门启闭运行的测试数据表明,人工神经网络算法可辨识水激振动病害特征和准确预测水激振动病害趋势。为此,通过BP神经网络和GA-BP神经网络,构建闸门水激振动病害辨识和预测模型,对卷筒振动有效值进行辨识与预测,并通过相对误差(RRE)、平均绝对误差率(MMAPE)、均方根误差(RRMSE)等指标评价模型辨识性能。结果表明,相对于BP神经网络的辨识模型,GA-BP神经网络模型的相对误差减少了20.77%,平均绝对误差率减少了4.74%,均方根误差减少了6.27%,GA-BP闸门水激振动病害辨识技术更好贴合实测样本集,且随预测时间增大表现更好稳定性,可为工程减害运行和防范重大险病提供关键技术支撑。
随着清洁能源一体化基地建设投产,多能源联合调度需求迫切。在梯级水电联合调度的基础上,嵌入通道弃电风险作为惩罚约束,将调度人员工作经验与滚动思想相融合,提出一种基于实际运行的多时间尺度梯级水光互补联合调度规则制定方法,提前识别可能存在的弃电风险并提出控制措施,选用水电发电与蓄能效益、光伏发电效益构建水光联合系统互补函数对调度规则进行评价,最后将所提方法应用于澜沧江小湾—漫湾水光互补系统中。结果表明,在不显著影响水电调节作用的同时实现了水光联合系统经济效益显著增加,具备推广至未来流域水风光储清洁能源一体化基地联合运行的可行性。
长距离高落差有压自流输水管线工程在西北地区日益增多,管线多数呈现出高低起伏形状,整条管线系统在运行调节过程中水力过渡过程也变得十分复杂,水锤防护设置的不合理严重时将导致爆管,严重威胁人民生命及财产安全。为了能使整个系统安全运行,采用特征线法,使用HAMMER V8i水锤分析软件研究分析某输水工程中较长高落差的倒虹吸水力过渡过程,通过在管线沿线设置隔断检修阀、淹没式消能阀及排气阀和在管线末端设调节阀后,管线在正常运行及关阀时管线系统的正压得到有效控制。通过模拟分析爆管后不同流量时管线系统水力过渡过程,设置的水锤防护设备将爆管所造成的危害降至最低,完全爆管后管线系统的流量并不连续。长距离高落差倒虹吸管线水锤防护设备的动作时间及运行规律在整个系统安全中起到关键作用。研究成果可为类似工程提供参考。
针对现有盾构掘进速度预测方法存在的模型算法单一、精度不高和泛化性较差等问题,为了提高盾构掘进速度预测精度,建立一种基于变分模态分解(VMD)、蜣螂优化算法(DBO)和Stacking(VMD-DBO-Stacking)集成学习的盾构掘进速度预测模型。首先,为了得到更有效的数据,采用VMD对原始数据进行分解重构得到去噪后的施工参数数据用于后续模型预测;其次,基于集成学习策略,选取支持向量回归(SVR)模型、随机森林(RF)模型、极端梯度提升(XGBoost)模型作为基学习器,高斯过程回归(GPR)模型作为元学习器,从而构建预测精度更高、泛化性更强的Stacking集成学习预测模型;然后,为了进一步提高预测精度,采用DBO对集成学习模型进行超参数优化;最后,将此预测模型用于河南某引水隧洞工程盾构施工中并与其他预测模型进行对比。结果表明,与其他单一模型(SVR、RF、XGBoost)相比,所建模型具有更高的预测精度,平均精度分别提升7.76%、6.70%、4.97%,为盾构掘进速度预测提供一种新思路。
为探究地震作用下纤维混凝土的损伤演化和失效机制,开展了一系列钢纤维混凝土单调和往复轴压试验,分析纤维掺入对混凝土应力应变行为的影响,重点探讨循环轴压下混凝土塑性应变、刚度退化及能量耗散等力学行为衰退与内部损伤累积的关系。结果表明,单调加载曲线接近于往复轴压曲线的包络线。钢纤维的掺入显著改善混凝土峰后延性,并提高残余应力。由于钢纤维的阻裂增韧作用,掺入纤维后混凝土破坏形态由单个竖向主裂缝的脆性破坏演变为多缝开裂的延性破坏模式。钢纤维还能有效改善混凝土抗震力学行为,掺入纤维后混凝土弹性刚度退化和塑性应变发展均得到有效控制,能量耗散性能增强。
水电站的尾水水位是计算机组出力的重要参数,当存在下游水库顶托影响时,电站尾水的设计曲线与实际观测值往往存在较大误差,增加了机组出力—流量的计算误差。为此,根据最新历史观测数据,分析了BHT水电站尾水水位与其出库流量及下游水库XLD顶托水位的关系,建立了基于多情景划分的贝叶斯优化-长短期记忆网络(BO-LSTM)预测模型,并分析了调峰和泄洪工况下模型的应用效果。结果表明,XLD水位高于585 m后对BHT电站的尾水水位有显著的顶托影响。相比于水位—流量曲线和非线性曲线拟合方法,基于多情景划分的BO-LSTM模型在精度上有显著提升,平均绝对误差(MMAE)降低了68.1%。BO-LSTM模型在多种工况下均能更准确地捕捉水位的起伏变化过程。研究结果对水电站精细化调度具有重要意义。
胶结砂砾石筑坝技术融合了土石坝和混凝土坝的优点,具有广阔的应用前景。以沙坪一级水电站为例,对C1806、C18010、C18020胶结砂砾石进行了生产性试验,并在180 d龄期时钻芯对其进行了抗压强度、劈拉强度、抗渗度及SEM电镜扫描试验。结果表明,在科学配比和合理的施工工艺下,C1806、C18010、C18020抗压强度分别达到了7.1、14.8、29.4 MPa,其中工程用量最多的C18010抗渗等级为W8,胶结砂砾石的性能可达到预期效果,验证了施工方案的可行性,可为后续施工提供技术支持,也为后续水电站建设提供了可借鉴的范例。
广东惠州中洞抽水蓄能电站高压岔管运行期最大水头约800 m,其高内水压下的围岩稳定性对电站安全运行至关重要。为此,开展现场地应力与高压压水试验,联合三维地应力场反演,分析了高压岔管部位的地应力场分布规律、渗透特性及抗劈裂能力,并优化岔管布置。结果表明,高压岔管段最大主应力为15.0~16.6 MPa,最小主应力为8.4~9.7 MPa;岩体渗透率介于0.01~0.19 Lu之间,呈极微—微透水;初设岔管位置满足抗抬和抗渗透要求,但岔管口7 m范围内Ⅲ类岩体洞段受断层影响,不满足工程抗水力劈裂要求;通过围岩条件和抗抬、抗劈裂及抗渗透等因素综合分析,将初设岔管位置向厂房方向平移10 m,平移后可满足抗抬、抗水力劈裂和抗渗透稳定要求。
黄河上游龙羊峡水库和刘家峡水库具有年调节能力,承担着黄河流域洪凌防治、供水灌溉、发电等综合利用任务,需通过构建梯级水库多目标优化调度来实现多目标的协调一致。构建了以最大削峰率、发电总量和平均排沙比最大为目标的龙羊峡—刘家峡梯级水库多目标调度模型,利用NSGA-Ⅲ算法进行了模型求解,并分析防洪、发电和排沙目标之间的竞争关系。基于构建的梯级水库多目标优化调度方案评价指标体系和TOPSIS法对调度方案集进行优选。结果表明,发电与防洪目标之间存在明显竞争关系;排沙与防洪目标无明显竞争关系;排沙与发电目标存在一定竞争关系。通过对比优选方案和实际调度相关数据可知,优选方案的防洪、发电和排沙效益较实际调度分别提高20.89%、16.02%、3.61%。