泰安抽水蓄能电站渗控系统的优化设计分析
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第２ 卷第２ ０ 期
２００２年 ６月
水
电
能
源
科
学
Ｖ ｏ１ ．２０ Ｎｏ．２
Ｉ ｔ ｒ ａｉｎ ｌ ｏ ｒ ａ ｎｅ ｎ ｔ ａ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｊ ＨＹＤＲＯＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＥＮＥＲＧＹ
Ｊ ｎ． ｕ ２ ００ ２
文 章 编 号 ：１ ０ — ７ ９ ２ ０ ） ２ ０ ２ － ４ ０ ０７ ０ （０ ２ ０ －０ ６０
摘 要 ：利 用 三 雏渗 流 分 析 模 型 和 排 水 孔 模 拟 新 方 法 ， 泰 安 抽 水 蓄 能 电站 工 程 区渗 控 系统 进 行 优 化 分 析 ， 对 结
果 表 明 ， 上 库 区 土 工 膜 覆 盖 面 的 大 小 对 上 库 的渗 漏 量 、 １断层 及 其 影 响 带 保 护 有 较 大 影 响 ； 下 洞 室 区 的 在 Ｆ 地
一
采 用等 效 连 续 各 向异 性 模 型 进行 渗 流 分 析 。 将达 西定 律代 人 渗流 的连 续性 方程 ＝０可得 ：
（ ． Ｗ 七ｊ ） ｈ． 一 （， Ｊ一 １ ２， ） ， ３ （） １
２ ｆ［ Ｌ＋２ １４ ／。 ） Ｒ（ｎ Ｌ ｒ一１ ］
式 中 ，。 ｋ 为渗 透 张 量 ； ｈ为 水 头 ； 为 恒 定 降雨 人 Ｗ 渗或 蒸发 量 ； 中逗号 为 Ｅ ｎ ｔｉ 和约 定 。 式 ｉｓｅｎ求
将 排 水 孔 段 ＡＢ视 为 一 系 列 的 点 汇 组 成 ， 经
１ 三维 渗 控 分 析 基 本 方 法
１ １ 岩 体 三维 渗流 有 限元基本 格 式 ．
数 学推 导 ， 即得到 单个 排水 孔 作用 下 的准 解析 式 ：
（ ＋ Ｂ Ｌ Ａ ）
‘ ） 一日
ｋ （ ＋ ＳＢ Ｒ Ａ ）
泰 安 抽 水 蓄 能 电站 渗 控 系统 的优 化 设 计 分 析
盛金 昌 詹美礼 张春生 侯 靖
（ ．河 海 大 学 水 利 水 电 工程 学 院 ， 苏 南 京 ２ ０ ９ ；２ １ 江 １ ０ ８ ．华 东 勘 测 设 计 院 ，浙 江 杭 州 ３ ０ １ ） １ ０ ４
为 渗流域 内任一 点 汇 的坐标 。
收 稿 日期 ：２ ０ — ９ ２ ０ １０— ０
８ ｎｋ ＬＳ０ ｎ Ｒ
， 、
一
同
Байду номын сангаас
）
式 中 ， 为 排水 孔 段 个 数 ； 为 影 响 半 径 ； 为 ， ｚ Ｒ Ｌ
个 排 水 孔 段平 均 长 度 之半 ； 。 Ｓ 为 个 排 水 孔 段 几
作 者 简 介 ：盛 金 昌（ ９ ９） 男 （ 族 ）安 徽 枞 阳人 ， １６ 一 ， 汉 ， 河海 大 学 博 士 后 、 师 。 讲
拟 既有 相 当高 的精 度 ， 又具 有 适 应各 种 变化 的灵 活性 ， 于开 展 渗控 系统 优化 布置 计算 的应 用 。 便 方
法 简述 如下 ：
对 于 密集型 排水 孔幕 ， 渗 控有 限元 分 析 时 ， 在
单 元 体尺 寸 常 较排 水 孔 间距 大 得 多 ， 个单 元 体 一 内常 包 含有 众 多 排水 孔 段 ， 以在 分 析 时 必 须 考 所 虑其 相 互干 扰效 应 。 一般 来说 ， 一 个单元 体 内的 在 排水 孔 段是 相互 平行 的 。 为简 化分 析 ， 将单 元 体 内
同时 ， 求 得 排 水 孔段 ＡＢ在 孔 段 端 点 降 深 可
为 Ａ 时的排 渗 流量 为 ： 、
一 ｑ Ｌ一 ２ ㈤
本 比较成熟 ， 体求 解 方法 见文 献 ［ ，］ 具 １２ 。
１ ２ 各 向异性 介质 密 集排 水孔 模拟 新方 法 ．
式 中， 、 为 排 水 孔 段 端 点 Ａ、 处 的 广 义 降 Ａ ５ Ｂ
根据 式 （ ）利 用最 小 位势原 理 可推 得有 限元 １， 基 本 方程 。 目前对 三维 渗 流有 限元 的求解 技术 基
Ｉ ｆ—兰 ＝＝一—— （ ｎ— —＝６＝二—６— ］ ３ Ｌ ｎ ＝Ｌ＋ ｆ＝ 坚 — Ｉ ） ｌ ＝＝ ２＝二＝（—ｃ一Ｊ 『＝ ＋＝ ＝Ｌ —＋— － ５ — 二＝ ＝ — Ｌ）
量之 间 的关系 。
ｎ
ｌ ｋ ｒ４ ＝ Ｉ
ｙ
ｋ ｘ ￣ ｋｋ ｙ ￣ ｋ ｋｚ ｚ ２ ，ｘ ２ ｘ ｙ ２
正
—
］ ． Ｊ
式 中 ， 为 域 内任 一 点 的广义 降 深 ； 为点 汇 的强 Ｑ 度 ；一正 为 主 向渗 透 系数 ； 正 正 正为等 效 各 向 同性 渗 透 系 数 ， 一 ［ ； 为 影 响 半 径 ； 、 、 正 正正正］ 。Ｒ ｚＹ２
１ ２ １ 各向异性 无限渗 流域 中单个排水孔基本解 ． ． 由各 向 同性 无 限 域 中 点汇 的基本 解 ， 过 坐 通 标 变换 可得 各 向异性 无 限域 中点 汇的基 本解 口 ： ］
的 个 排 水 孔 段 等 效 为 长 度 相 等 的 个 排 水 孔 段， 并假 定等 效后 个排 水孔 段 的排 渗流 量相 等 。 根 据 降深 迭加 原 理 ， 可推 得 个 排 水 孔段 联 合 作 用下 ， 于孔 段 群几 何 形 心 处 的 降 深 与 总体 排 渗 流
地 下 水 位 主 要 受 其 自身 的渗 控 系统 控 制 ， 计 方 案 满 足 工 程 安 全运 行 的要 求 。 设 关键 词 ： 控 系统 ； 化 分 析 ； 水 孔 模 拟 渗 优 排 中 图 分 类 号 ： Ｖ１ ９ １ ；Ｔ ４ Ｔ ３ ． ｌ Ｖ７ ３ 文献标识码 ： Ａ
深； Ｌ为孔 段长 度 ．０ ｒ 为孔径 ； 为影 响半 径 。 Ｒ １ ２ ２ 排 水孔 群 的相互 干 扰作 用分 析 ．．
排水孔 是 实际 工程 中一 种极 为重 要 的渗控 措
施 。 文在 文献 ［ ］ 本 ３ 的基 础上 开发 一种 解析 法 和有 限元 相结 合 的 近 似 方法 ， 得 对 排水 孔 作 用 的模 使
２００２年 ６月
水
电
能
源
科
学
Ｖ ｏ１ ．２０ Ｎｏ．２
Ｉ ｔ ｒ ａｉｎ ｌ ｏ ｒ ａ ｎｅ ｎ ｔ ａ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｊ ＨＹＤＲＯＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＥＮＥＲＧＹ
Ｊ ｎ． ｕ ２ ００ ２
文 章 编 号 ：１ ０ — ７ ９ ２ ０ ） ２ ０ ２ － ４ ０ ０７ ０ （０ ２ ０ －０ ６０
摘 要 ：利 用 三 雏渗 流 分 析 模 型 和 排 水 孔 模 拟 新 方 法 ， 泰 安 抽 水 蓄 能 电站 工 程 区渗 控 系统 进 行 优 化 分 析 ， 对 结
果 表 明 ， 上 库 区 土 工 膜 覆 盖 面 的 大 小 对 上 库 的渗 漏 量 、 １断层 及 其 影 响 带 保 护 有 较 大 影 响 ； 下 洞 室 区 的 在 Ｆ 地
一
采 用等 效 连 续 各 向异 性 模 型 进行 渗 流 分 析 。 将达 西定 律代 人 渗流 的连 续性 方程 ＝０可得 ：
（ ． Ｗ 七ｊ ） ｈ． 一 （， Ｊ一 １ ２， ） ， ３ （） １
２ ｆ［ Ｌ＋２ １４ ／。 ） Ｒ（ｎ Ｌ ｒ一１ ］
式 中 ，。 ｋ 为渗 透 张 量 ； ｈ为 水 头 ； 为 恒 定 降雨 人 Ｗ 渗或 蒸发 量 ； 中逗号 为 Ｅ ｎ ｔｉ 和约 定 。 式 ｉｓｅｎ求
将 排 水 孔 段 ＡＢ视 为 一 系 列 的 点 汇 组 成 ， 经
１ 三维 渗 控 分 析 基 本 方 法
１ １ 岩 体 三维 渗流 有 限元基本 格 式 ．
数 学推 导 ， 即得到 单个 排水 孔 作用 下 的准 解析 式 ：
（ ＋ Ｂ Ｌ Ａ ）
‘ ） 一日
ｋ （ ＋ ＳＢ Ｒ Ａ ）
泰 安 抽 水 蓄 能 电站 渗 控 系统 的优 化 设 计 分 析
盛金 昌 詹美礼 张春生 侯 靖
（ ．河 海 大 学 水 利 水 电 工程 学 院 ， 苏 南 京 ２ ０ ９ ；２ １ 江 １ ０ ８ ．华 东 勘 测 设 计 院 ，浙 江 杭 州 ３ ０ １ ） １ ０ ４
为 渗流域 内任一 点 汇 的坐标 。
收 稿 日期 ：２ ０ — ９ ２ ０ １０— ０
８ ｎｋ ＬＳ０ ｎ Ｒ
， 、
一
同
Байду номын сангаас
）
式 中 ， 为 排水 孔 段 个 数 ； 为 影 响 半 径 ； 为 ， ｚ Ｒ Ｌ
个 排 水 孔 段平 均 长 度 之半 ； 。 Ｓ 为 个 排 水 孔 段 几
作 者 简 介 ：盛 金 昌（ ９ ９） 男 （ 族 ）安 徽 枞 阳人 ， １６ 一 ， 汉 ， 河海 大 学 博 士 后 、 师 。 讲
拟 既有 相 当高 的精 度 ， 又具 有 适 应各 种 变化 的灵 活性 ， 于开 展 渗控 系统 优化 布置 计算 的应 用 。 便 方
法 简述 如下 ：
对 于 密集型 排水 孔幕 ， 渗 控有 限元 分 析 时 ， 在
单 元 体尺 寸 常 较排 水 孔 间距 大 得 多 ， 个单 元 体 一 内常 包 含有 众 多 排水 孔 段 ， 以在 分 析 时 必 须 考 所 虑其 相 互干 扰效 应 。 一般 来说 ， 一 个单元 体 内的 在 排水 孔 段是 相互 平行 的 。 为简 化分 析 ， 将单 元 体 内
同时 ， 求 得 排 水 孔段 ＡＢ在 孔 段 端 点 降 深 可
为 Ａ 时的排 渗 流量 为 ： 、
一 ｑ Ｌ一 ２ ㈤
本 比较成熟 ， 体求 解 方法 见文 献 ［ ，］ 具 １２ 。
１ ２ 各 向异性 介质 密 集排 水孔 模拟 新方 法 ．
式 中， 、 为 排 水 孔 段 端 点 Ａ、 处 的 广 义 降 Ａ ５ Ｂ
根据 式 （ ）利 用最 小 位势原 理 可推 得有 限元 １， 基 本 方程 。 目前对 三维 渗 流有 限元 的求解 技术 基
Ｉ ｆ—兰 ＝＝一—— （ ｎ— —＝６＝二—６— ］ ３ Ｌ ｎ ＝Ｌ＋ ｆ＝ 坚 — Ｉ ） ｌ ＝＝ ２＝二＝（—ｃ一Ｊ 『＝ ＋＝ ＝Ｌ —＋— － ５ — 二＝ ＝ — Ｌ）
量之 间 的关系 。
ｎ
ｌ ｋ ｒ４ ＝ Ｉ
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ｋ ｘ ￣ ｋｋ ｙ ￣ ｋ ｋｚ ｚ ２ ，ｘ ２ ｘ ｙ ２
正
—
］ ． Ｊ
式 中 ， 为 域 内任 一 点 的广义 降 深 ； 为点 汇 的强 Ｑ 度 ；一正 为 主 向渗 透 系数 ； 正 正 正为等 效 各 向 同性 渗 透 系 数 ， 一 ［ ； 为 影 响 半 径 ； 、 、 正 正正正］ 。Ｒ ｚＹ２
１ ２ １ 各向异性 无限渗 流域 中单个排水孔基本解 ． ． 由各 向 同性 无 限 域 中 点汇 的基本 解 ， 过 坐 通 标 变换 可得 各 向异性 无 限域 中点 汇的基 本解 口 ： ］
的 个 排 水 孔 段 等 效 为 长 度 相 等 的 个 排 水 孔 段， 并假 定等 效后 个排 水孔 段 的排 渗流 量相 等 。 根 据 降深 迭加 原 理 ， 可推 得 个 排 水 孔段 联 合 作 用下 ， 于孔 段 群几 何 形 心 处 的 降 深 与 总体 排 渗 流
地 下 水 位 主 要 受 其 自身 的渗 控 系统 控 制 ， 计 方 案 满 足 工 程 安 全运 行 的要 求 。 设 关键 词 ： 控 系统 ； 化 分 析 ； 水 孔 模 拟 渗 优 排 中 图 分 类 号 ： Ｖ１ ９ １ ；Ｔ ４ Ｔ ３ ． ｌ Ｖ７ ３ 文献标识码 ： Ａ
深； Ｌ为孔 段长 度 ．０ ｒ 为孔径 ； 为影 响半 径 。 Ｒ １ ２ ２ 排 水孔 群 的相互 干 扰作 用分 析 ．．
排水孔 是 实际 工程 中一 种极 为重 要 的渗控 措
施 。 文在 文献 ［ ］ 本 ３ 的基 础上 开发 一种 解析 法 和有 限元 相结 合 的 近 似 方法 ， 得 对 排水 孔 作 用 的模 使