姜賀男 王樹東

吉林省農(nóng)安縣水利勘測設(shè)計中心

某水電站引水系統(tǒng)(暗河)堵頭結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定分析

姜賀男 王樹東

吉林省農(nóng)安縣水利勘測設(shè)計中心

應(yīng)用有限元分析軟件ABAQUS對某水電站暗河堵頭進行模擬和計算分析，結(jié)果表明，10m長度堵頭部分可以滿足初期封堵需要，16m長度可以滿足后期暗河蓄水和封堵需要，分段封堵分期擋水方案是可行的。

暗河；堵頭；有限單元法；安全系數(shù)

1 概況

某水電站工程規(guī)模為小(1)型，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，是從暗河中引水發(fā)電，堵頭位于暗河出口處上游約500m處，堵頭的級別為4級永久建筑物。

為了研究堵頭的應(yīng)力分布和穩(wěn)定性，本文應(yīng)用有限元分析軟件ABAQUS對堵頭進行模擬和計算分析，本文僅以一期堵頭為例。

2 堵頭結(jié)構(gòu)與計算參數(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)簡圖

結(jié)構(gòu)簡圖見圖2—1堵頭平面圖、圖2—2堵頭斷面圖。

水流方向

圖2-1 堵頭平面圖

圖2-2 堵頭斷面圖

2.3 計算參數(shù)

堵頭段圍巖巖性為灰?guī)r，類別為Ⅱ類，屬中等堅硬巖石，巖石強度較高，

①巖石

密度ρ=25kN/m3

彈性模量E=2.0×104MPa

泊松比v= 0.32

②堵頭混凝土

密度ρ=25 kN/m3

彈性模量 E=2.55×104MPa

泊松比v= 0.167

③巖石與堵頭混凝土交界面

抗剪斷摩擦系數(shù) f′ =1.10

抗剪斷凝聚力 c′=1.10MPa

3 計算模型及建模

運用ABAQUS軟件開展本項目工作。所采用的硬件設(shè)備及其配置如下：

HP ZX6000工作站，計算用：64位模式Itanium 1.3GHz雙CPU，12GB ECC內(nèi)存，146GB SCSI硬盤，19’純平面顯示器，64 MB顯示內(nèi)存。

3.1 建模依據(jù)

根據(jù)地形、地質(zhì)資料(參考設(shè)計方案)確定建模范圍。以堵頭為中心，分別向上下游、左右側(cè)及高程上下方向選取分析域的范圍，使分析域為一個250m×250m×250m的實體。

坐標系以堵頭軸線方向，即上下游為z軸，堵頭左右側(cè)方向為x軸，高程方向為y軸，為右手坐標系。

按照堵頭設(shè)計方案，此次計算復(fù)核按2期分步開挖模擬及分次澆筑模擬堵頭的施工。同時不考慮新老混凝土的結(jié)合問題。

由于地下暗河河道形成歷史悠久，圍巖已經(jīng)穩(wěn)定，開挖至堵頭形成間隔較長，且開挖的圍巖體積很小，對初始地應(yīng)力場影響很小，因此也不考慮初始地應(yīng)力場的作用。

3.2 建模成果

有限元建模用8節(jié)點六面體單元將計算模型離散化，單元總數(shù)為26159，節(jié)點總數(shù)為28144。

底面的位移邊界條件為全約束，頂面未施加位移邊界條件，四個側(cè)面的位移邊界條件均為法向約束。

4 計算結(jié)果

4.1.1 計算應(yīng)力。一期堵頭長度為10m，施加該期堵頭的重力荷載和94.6m水頭的水壓荷載，堵頭前水位為1031.00m。堵頭的拉應(yīng)力最大約為0.13MPa，最小拉應(yīng)力為0.15KPa。堵頭底面壓應(yīng)力約在76KPa～0.14MPa，頂面拉應(yīng)力約為73KPa～ 0.13MPa。堵頭左右側(cè)面上的剪應(yīng)力約在11KPa～82KPa。

4.1.2 計算抗滑穩(wěn)定系數(shù)。根據(jù)有限元計算結(jié)果，可得接觸面上的徑向壓應(yīng)力乘上相應(yīng)的接觸面積，并沿接觸面積分即得總法向力，然后根據(jù)抗剪斷計算理論，就可計算得到堵頭長度10m和上游水位為1031m時的堵頭穩(wěn)定安全系數(shù)。

水的壓力F壓按下式計算

式中：P頂和P底分別作用在堵頭體迎水面上的壓力的最小和最大值，AP為堵頭迎水面的面積。

堵頭的抗滑力F抗按下式計算

堵頭的抗滑安全系數(shù)為

堵頭抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的計算如下：

當堵頭長度10m、上游水位分別為1031m (水頭94.6m)，時的堵頭抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。

由(1)、(2)兩式分別求出

水的壓力F壓=1.05×108N

抗滑力 F抗=3.76×108N

抗滑安全系數(shù)為

5 計算結(jié)果分析

5.1 堵頭穩(wěn)定性分析

根據(jù)《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》(SL282-2003)，3級建筑物抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)在基本荷載組合時應(yīng)不小于最小安全系數(shù)3.0，在特殊荷載給合時應(yīng)不小于最小安全系數(shù)2.5。本堵頭為4級建筑物，可參照執(zhí)行。

堵頭一期滑動安全系數(shù)3.59，大于3.0，可以滿足穩(wěn)定性要求。

5.2 堵頭最大拉壓應(yīng)力分析

根據(jù)《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》(SL282-2003)，3級建筑物容許壓應(yīng)力等于混凝土的極限抗壓強度除以安全系數(shù)，基體荷載組合時安全系數(shù)采用3.5；特殊荷載組合時安全系數(shù)采用3.0，本堵頭為4級建筑物，可參照執(zhí)行，堵頭計算的最大壓應(yīng)力為0.14MPa，小于混凝土的容許壓應(yīng)力。

6 結(jié)語

計算分析表明，堵頭迎水面附近均出現(xiàn)較大的應(yīng)力，堵頭與圍巖接觸面是堵頭的潛在滑動面，堵頭施工時對這些接觸面進行鑿毛處理和適當布置插筋是必要的，而且必須做好固結(jié)灌漿和接縫灌漿。

[1]水利部長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院.《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》(SL319-2005)[ S].北京：中國水利水電出版社，2005.

[2]上?？睖y設(shè)計研究院，長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院，等.《 混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》( SL282--2003)[ S].北京：中國水利水電出版社，2003.

[3]《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》 DL/T5195-2004 中華人民共和國電力行業(yè)標準

[4]《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》(水利部SL279—2002)

上接(第6 3頁)出有預(yù)算;三是辦理日常收支和資金撥付業(yè)務(wù)，要嚴格按照預(yù)算和項目計劃進度執(zhí)行，并根據(jù)預(yù)算執(zhí)行的實際情況，及時調(diào)整支出明細預(yù)算。對確需調(diào)整總體收支預(yù)算規(guī)模的，應(yīng)按規(guī)定報批。

3.善會計管理制度建設(shè)

首先，除了不斷完善《事業(yè)單位會計制度》及相關(guān)會計規(guī)定，提高其科學(xué)性、實用性外，要注意完善相配套的法律規(guī)定建設(shè)，健全的監(jiān)督會計制度能夠使事業(yè)單位監(jiān)管部門有法可依，能夠依據(jù)相關(guān)規(guī)定對會計核算不規(guī)范的問題予以監(jiān)督和懲處，提高了會計核算不規(guī)范和違規(guī)操作的成本。其次，要完善事業(yè)單位的內(nèi)部控制制度，要根據(jù)事業(yè)單位的工作范圍、工作性質(zhì)和任務(wù)特點，建立起一整套的事業(yè)單位財務(wù)管理內(nèi)部控制系統(tǒng)，從建設(shè)內(nèi)控組織、完善內(nèi)部牽制著手建設(shè)事業(yè)單位內(nèi)部控制框架，包括：內(nèi)部稽核制度、內(nèi)部牽制、授權(quán)審批制度、責任中心劃分等基礎(chǔ)性工作。三是要堅持收支兩條線，要繼續(xù)深化以國庫集中支付、政府集中采購為主要內(nèi)容的公共財政制度改革，認真搞好“收支兩條線”制度的貫徹落實，規(guī)范行政事業(yè)單位的相關(guān)財務(wù)行為。

4.強財務(wù)監(jiān)管

根據(jù)事業(yè)單位的工作范圍、工作性質(zhì)和任務(wù)特點，建立起一整套的事業(yè)單位財務(wù)管理內(nèi)部控制系統(tǒng)。從組織和制度上對事業(yè)單位的財務(wù)實行內(nèi)部控制。同時還要規(guī)范事業(yè)單位財務(wù)會計的運作程序、科學(xué)合理地設(shè)計業(yè)務(wù)流程，明確各個崗位和控制點監(jiān)督控制的主要內(nèi)容等。各事業(yè)單位應(yīng)建立起全方位、全過程的財務(wù)監(jiān)控體系，要將財務(wù)管理完全融入業(yè)務(wù)流程管理，優(yōu)化改造業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)，使之與會計管理信息系統(tǒng)實行全面、動態(tài)對接，業(yè)務(wù)的各個環(huán)節(jié)的相關(guān)信息都要傳送到財務(wù)管理子系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)財務(wù)管理全過程跟蹤管理，并借助于計算機系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制功能，將大量的人力從瑣碎的體力事務(wù)中解脫出來，重點關(guān)注例外事件的處理和管理系統(tǒng)的更新改造。同時，各單位應(yīng)規(guī)范財務(wù)工作流程，全面落實收支兩條線管理，按照各項法律法規(guī)及財政系統(tǒng)的相關(guān)要求，結(jié)合本單位實際情況，建立健全各種財務(wù)與會計管理制度，包括會計人員崗位責任制度、賬務(wù)處理程序制度、內(nèi)部牽制制度、內(nèi)部稽核制度、原始記錄管理制度，財務(wù)收支審批制度和財務(wù)會計分析制度等。實現(xiàn)不相容職務(wù)的分離，推行規(guī)范的分級授權(quán)審批體系，同時實施相應(yīng)的內(nèi)部稽核機制和監(jiān)督檢查機制，將實施過程存在的問題反映出來，并及時加以解決。另外，各單位應(yīng)嚴格遵守收支兩條線的管理規(guī)定，維護財經(jīng)法紀，保護國有資產(chǎn)和財政資金的高效運行。一是加強對事業(yè)單位的日常收支業(yè)務(wù)進行重點調(diào)查；每季度有內(nèi)部審計，三方審計，進行核查，年末決算，需填列收支明細表等。二是將事業(yè)單位預(yù)算執(zhí)行情況與任期領(lǐng)導(dǎo)的離任專項審計相結(jié)合，提高任職領(lǐng)導(dǎo)對會計核算和財務(wù)狀況的重視程度；三是貫徹執(zhí)行財務(wù)狀況公開制度，實施財務(wù)民主監(jiān)督、大眾監(jiān)督的方式提高事業(yè)單位的會計核算水平。

結(jié)語：

我國事業(yè)單位處在深化改革的關(guān)鍵時期，結(jié)合事業(yè)單位的特殊性探討完善事業(yè)單位的會計核算措施有著重要的現(xiàn)實意義，盡管目前事業(yè)單位的會計核算工作普遍存在著上述甚至更嚴重的問題，只要不斷完善會計管理制度、加強財務(wù)監(jiān)督、不斷提高財務(wù)人員素質(zhì)和職業(yè)道德水平，才能真正發(fā)揮會計核算的作用，促進事業(yè)單位既快又好的發(fā)展。

參考文獻：

[1]寧松.淺談會計集中核算下學(xué)校財務(wù)管理.中國集體經(jīng)濟.2013(12).

[2]杜華.事業(yè)單位會計核算問題及對策.財會通訊.2014(12上).