張祥飛 余保文

摘 要：水電站泄水閘門在工程建設(shè)中具有非常重要的作用，關(guān)系著人們的生產(chǎn)與生活，為了更好地使水電站泄水閘門工作運(yùn)行，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化控制，本文首先對(duì)水電站大壩泄水閘門進(jìn)行預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)優(yōu)化控制，然后再?gòu)拈l門自身的性能分析與結(jié)構(gòu)等分析，達(dá)到水電站泄水閘門的優(yōu)化控制。

關(guān)鍵詞：水電站;泄水閘門;優(yōu)化控例

水電站的泄水閘門及建筑物是水電站的重要建筑設(shè)施，不僅能夠起到防洪作用、泄水閘門還關(guān)系著泄水建筑物的安全性，因此國(guó)家對(duì)水庫泄水閘門都非常重視，每年定期都會(huì)進(jìn)行檢查，預(yù)測(cè)水電站泄水閘門工作狀況，分析水電站泄水閘門自身的結(jié)構(gòu)性能，對(duì)水電站泄水閘門進(jìn)行安全檢測(cè)與鑒定是進(jìn)行優(yōu)化控制的兩個(gè)具體措施。

1 大壩泄水預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)優(yōu)化控制

水電站泄水閘門短時(shí)間內(nèi)的泄水情況需要非常精確的預(yù)測(cè)，這個(gè)精確的預(yù)測(cè)有利于水電站泄水閘門的后續(xù)運(yùn)行，預(yù)測(cè)時(shí)，需要考慮到以下幾方面的情況與內(nèi)容：水文、水力及環(huán)境系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)資料，從這些數(shù)據(jù)資料中分析出當(dāng)時(shí)河流的物理特性與狀況。收集來自河流的一些水文資料，如河水位、含鹽量等。為了更好地進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，這里應(yīng)該借助先進(jìn)的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)，使用嵌入水力模型及水質(zhì)模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)同化程序，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)來進(jìn)一步預(yù)測(cè)系統(tǒng)更新的數(shù)據(jù)資料，采用基于預(yù)定義的非時(shí)變?cè)鲆娉谈鲁绦颍軌虮ＷC將河流的水力、水質(zhì)狀況表現(xiàn)出來。這里更多采用了數(shù)學(xué)函數(shù)及數(shù)學(xué)模型的知識(shí)，根據(jù)河流狀況，假設(shè)需要3個(gè)增益函數(shù)，增益函數(shù)的數(shù)值與幅值能夠很好地反映比較數(shù)值的可信度，如果測(cè)量到的幅值與標(biāo)準(zhǔn)值相符，就認(rèn)定為測(cè)量是一種比較理想與完美的狀況，如果測(cè)量幅值越小，那么表明測(cè)量重視程度達(dá)不到模型的預(yù)測(cè)值[1]。函數(shù)的分布與具體范圍在一定程度上反映了相應(yīng)測(cè)量位置處的預(yù)測(cè)錯(cuò)誤及與附近網(wǎng)格點(diǎn)處的錯(cuò)誤，這個(gè)項(xiàng)目的增益函數(shù)幅值可以設(shè)置成1。

上面的這些數(shù)據(jù)的同化程序能夠用在預(yù)測(cè)過程中，這個(gè)過程中不需要考慮有無可以測(cè)量的數(shù)據(jù)可以使用，從而更新河系的狀態(tài)。數(shù)據(jù)丟失在程序更新過程中是很容易也是很經(jīng)常發(fā)生的事情，程序?qū)@些并不是非常敏感。預(yù)測(cè)時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)一旦被認(rèn)知與了解后，這時(shí)可以將仿真優(yōu)化的流程用在最佳的泄水時(shí)段。這個(gè)預(yù)測(cè)過程使用了多種不同的數(shù)據(jù)與技術(shù)，這些不同的數(shù)據(jù)與技術(shù)都能夠集成用在一個(gè)數(shù)據(jù)管理與預(yù)測(cè)模擬的流程中去。

2 水電站泄水閘門安全檢測(cè)與鑒定

2.1 閘門外觀及巡視檢查

對(duì)水電站泄水閘門的安全檢測(cè)與鑒定，應(yīng)該首先從閘門的外觀巡視與檢查做起，巡視與檢查內(nèi)容有：檢測(cè)閘門的外觀;檢測(cè)閘門止水外觀;然后就是閘門鎖定裝置的可靠性與操作便利性等;充水閥外觀狀態(tài)的完整性與否及閘門門槽外觀等也是檢測(cè)的內(nèi)容。

2.2 檢測(cè)閘門腐蝕度

閘門的具體腐蝕部位及分布范圍、腐蝕的深度、尺寸及密度等都需要檢測(cè);閘門上嚴(yán)重腐蝕面積在閘門及機(jī)構(gòu)件表面積中所占比例是需要重點(diǎn)檢測(cè)的;另外，腐蝕構(gòu)件腐蝕剩余部位截面尺寸等進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 檢測(cè)材料

水電站泄水工程建設(shè)過程中，材料也是非常重要的，工程管理中的相關(guān)單位出具的材料出廠牌號(hào)證明及質(zhì)量證明等文件，應(yīng)該證明水電站鋼閘門及啟閉機(jī)所使用的材料及性能應(yīng)該符合設(shè)計(jì)圖樣要求，因此不再需要檢測(cè)材料牌號(hào);如果不清楚或者是對(duì)主要材料牌號(hào)有疑問時(shí)，應(yīng)該檢測(cè)材質(zhì)來確定材料牌號(hào)[2]。

2.4 分析結(jié)構(gòu)有限元

閘門構(gòu)建需要遵循一定的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)及模型，這里主要分析水電站泄水閘門的結(jié)構(gòu)有限元，這里的分析需要按照《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》及一些安全評(píng)估技術(shù)，采用“結(jié)構(gòu)三維空間有限元數(shù)學(xué)計(jì)算模型”來構(gòu)建閘門，在這個(gè)數(shù)學(xué)模型下，復(fù)核計(jì)算閘門各個(gè)主要結(jié)構(gòu)的部件如主梁、面板及次梁等，閘門結(jié)構(gòu)的剛度也是需要校核。分析閘門有限元結(jié)構(gòu)時(shí)使用的軟件是Solidworks有限元分析軟件，在相應(yīng)的數(shù)學(xué)計(jì)算模型中開展結(jié)構(gòu)靜態(tài)有限元計(jì)算，對(duì)閘門的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度要仔細(xì)分析。這里需要將整扇閘門作為對(duì)象，構(gòu)建計(jì)算模型，閘門的結(jié)構(gòu)離散成板殼單元與梁?jiǎn)卧獦?gòu)成的彈性結(jié)構(gòu)，計(jì)算出節(jié)點(diǎn)總數(shù)及單元總數(shù)。

2.5 檢測(cè)無損探傷

閘門內(nèi)部可能因?yàn)槟承┰虺霈F(xiàn)裂縫或探傷，采用DL/T5018規(guī)定的一、二類焊縫，借助超聲波工具探測(cè)水工鋼閘門主要受力的焊縫中的內(nèi)部缺陷。

進(jìn)行閘門焊縫時(shí)應(yīng)該遵守以下標(biāo)準(zhǔn)：閘門焊縫依據(jù)一類焊縫進(jìn)行≥20%，二類焊縫應(yīng)該按照≥10%的抽探比例進(jìn)行，如果檢查到裂紋，應(yīng)該適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)探傷長(zhǎng)度至焊縫的全長(zhǎng)。

3 結(jié)語

為了使水電站更好地運(yùn)行，水電站泄水閘門應(yīng)該進(jìn)行優(yōu)化控制，使水電站更好更安全地運(yùn)行，降低發(fā)生事故的概率，讓水電工程造福于人民，提高工程建設(shè)質(zhì)量及效率，提高人民的生活質(zhì)量。水電站泄水閘門優(yōu)化控制工作，需要從以下兩個(gè)方面做起：實(shí)施預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)優(yōu)化控制、對(duì)水電站泄水閘門進(jìn)行安全檢測(cè)與鑒定，做好預(yù)測(cè)防范及安全檢測(cè)工作，優(yōu)化水電站泄水閘門工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊敏慧，趙一平，高承眾，等.劉家峽水電站溢洪道工作閘門的安全檢測(cè)與鑒定[J].甘肅水利水電技術(shù)，2012，48（11）：56-58.

[2]張廣江.基于水電站工程中閘門設(shè)計(jì)[J].黑龍江水利科技，2014（12）：47-50.