緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇水電站市場分析范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

中圖分類號：F253文獻標識碼： A

引言

隨著社會經濟的發展，電力事業的快速發展對電力設施提出了更高的要求，許多工業廠房不斷涌現。然而廠房設計是建筑的基礎，由于水電站建設基礎要在具有一定規模的水域或者水源附近，因此，水電站廠房的設計成為影響水電站正常運行的重要因素。水電站廠房是將水能轉為電能的綜合工程設施，包括廠房建筑、水輪機、發電機、變壓器、開關站等，也是運行人員進行生產和活動的場所。水電站廠房的設計也應該走可持續發展的建筑設計道路。室內外設計應本著、經濟合理、技術先進的設計原則。

一、提高水電站質量管理水平的重要性

水電站在我國水利工程中發揮著極為重要的作用，而且水電站工程的建設具有施工要求低，對環境的破壞小，施工成本低，施工周期短等優點，所以是水利工程施工單位的首選。目前我國水電站建設過程中，還存在一些亟待解決的質量管理問題，例如，水電站施工材料和設備的選擇不當，施工技術不到位，施工人員的專業性和綜合素質缺乏等，這些都制約著水電站建設質量水準地提高。水電站施工的質量管理水平要想提高，就必須從全方位入手，水電站地施工要符合我國相關行業的基本質量標準，不能夠隨著使用者的意愿進行違規建設，對于國家明令禁止的影響工程質量的施工行為要嚴格予以制止，管理者要將水電站工程施工視為一個整體，各項管理環節和管理行為要系統開展，在質量管理前要制定明確的管理方案和具體目標，根據實際工程施工情況選擇適合的管理方案，在管理過程結束后要及時進行管理效果記錄和反饋，以保證管理的科學化和系統化。

二、水電站廠房的任務及其基本組成

水電站廠房的主要任務之一是將水電站的主要機電設備集中布置在一起，為運行人員提供良好的工作環境，并且方便時其安裝、運行、檢修以及管理；其次是提供布里各種輔助設備以及必要的值班的場所；此外，廠房還負責將水流平順地引進水輪機，使水能轉變成可供用戶使用的電能。對于水電站廠房的基本組成，按照設備布置和運行要求的空間來劃分，可以分為主廠房、副廠房、主變壓器場、高壓開關站、進水道、尾水道和交通道路等廠房樞紐。從設備組成的系統劃分，水電站廠房內的機械及水工建筑物共分五大系統，它們是水流系統、電流系統、電氣拉制設備系統、機械控制設備系統和輔助設備系統。水電站廠區樞紐建筑物主要有水電站主廠房、副廠房、主變壓器場和高壓開關站及廠區交通等，這些又統稱為廠區樞紐。從水電站廠房的結構組成劃分，分為平面上的主機室和安裝間，垂面上包括上部結構和下部結構(以發電機層樓板面為界)，主廠房從下到上分為：尾水管層、蝸殼層、水輪機層、發電機層、起重機層等。其中發電機層以下稱為下部結構，發電機層以上稱為上部結構。

三、提高水電站廠房施工質量管理水平的措施

（一）廠區的布置設計

廠區的布里方面，主廠房是廠區的核心，對廠區布里起決定性作用。其位里要綜合考慮地形、地質、水流條件、施工導流方案和場地布里、電站的運行管理等因素，注意廠區的協調配合。盡量減小壓力水管的長度。尾水梁盡量遠離溢洪道或泄洪洞出口，防止水位波動對機組運行不利。尾水梁與下游河道銜接要平順，主廠房的地基條件要好，對外交通和出線方便，并不受施工導流干擾。

引水道一般為正向引水，盡可能保證進、出水水流平順。尾水渠一般為明渠，正向將尾水導入下游河道，少數情況也可側向導入下游河道。公路、鐵路要直接通入主廠房的安裝間，臨近廠房一段應是水平，長度不小于20m，并有回車場地。會路的坡度不宜大于10~12%，轉彎半徑大于20m。

副廠房的組成、面積和內部布里取決于電站裝機容量、機組臺數、電站在電力系統中的作用等因素。副廠房的位置應緊靠主廠房，基本上布呈在主廠房的上游側，下游側和端部，可集中一處也可分兩處布里。

（二）保證水電站廠房施工質量的措施

為了保證水電站廠房施工質量，需要做好以下幾個方面的工作：1.保證施工材料的質量，相關的施工材料需要滿足國家建設的相關要求，把好材料進場關，進場時需要進行嚴格的檢查。2.嚴格的按照相關的技術章程施工，要滿足施工質量標準，進行全面的質量管理。質量施工主要以預防為主，嚴格的控制施工的質量。3.加強施工人員的技術培訓，全面的提升施工人員的綜合素養。4.在工程各個單項工程開工前，要有相關的技術人員做好技術交底工作，并明確施工技術標準、施工程序以及施工方法。5.提倡持證上崗，包括施工人員、施工管理人員、質檢人員、監理人員等。6.安排質檢人員，在施工過程中加強質量檢查工作，發現質量問題要及時的上報有關部門，進行及時的整改，確保施工的質量。

（三）水輪機測壓管路滲漏

水輪機測壓管路主要包括鋼管測壓管，蝸殼測壓管和尾水測壓管，這三種管路與水輪機過水部件直接相連，在鋼管通水情況下無法隔斷水源，因此不能采用以上隔絕水源方法檢查是否存在滲漏。本次采用間接的方法，第一步是機組備用時先用排水管依次接通各附屬測壓管路，依次打開測壓管上的閥門排水，檢查測壓管有水排出，說明各測壓管通暢，不存在堵塞情況。第二步是待機組檢修時，依次封堵各測壓管在鋼管，蝸殼，尾水管上的進水口，從水輪機層測壓管處接入手壓泵，用手壓泵向各測壓管內依次壓水，觀察各測壓管內水壓變化情況。經過檢查，各測壓管水壓保持30分鐘均無下降情況，說明測壓管不存在滲漏情況，因此由水輪機測壓管引起滲漏的可能性也可以排除。

（四）積極開展設備技術改造工作

長期運行的老水電站機組未改造前普遍存在轉輪及過流部件汽蝕嚴重，機組效率偏低，運行時振動偏大等缺陷現象。通過水輪機設備的技術改造，改善機組運行工況，降低部件的汽蝕和磨損，避免水輪機滲水現象的發生，保證水輪發電機組長期安全穩定運行。另一方面，投運時間長的水電站需對壓力水管路規格參數和運行情況進行統計和檢查，掌握壓力水管路的實際運行狀況，有計劃的進行改造，逐步淘汰老舊，存在安全隱患的管路，避免管路出現滲漏，保證壓力管路的安全運行。

（五）廠房土建工作

在機電安裝施工的同時，土建工作也有條不紊地進行。土建工作優先安排安裝間排架柱、吊車梁施工，為廠房橋機安裝爭取時間。因為安裝間與副廠房為整體結構設計，共用排架柱，按常規是副廠房樓板砼與安裝間排架柱砼一起澆筑，但副廠房樓板需搭設滿堂紅腳手架再安裝模板、鋼筋，工作量多，施工時間長，而排架柱施工簡單，工作量少，施工時間短。為了加快排架柱及吊車梁的施工，提出了將排架柱與副廠房樓板獨立分開施工的方案，經業主、設計、監理討論后同意，設計單位出修改通知單。同理，也對主機間和副廠房獨立分開施工，發電機層樓板與排架柱獨立分開施工，1#機組發電機層樓板獨立分開施工，廠房金屬拱形波紋鋼屋蓋分期安裝。這樣修改施工方案后，土建工作面多，工作好展開施工，施工干擾減少，加快了施工進度。

結束語

水電站廠房是水利設施中基礎部分，廠房施工具有工期短、工程量大、施工質量要求高等特點，針對這行特點，制定合理的施工方案以及施工管理制度。加強對水電站進度控制，但必須遵循相應的原則，并且不能以犧牲施工質量為前提。加強施工質量管理，首先要加強質量監督，做好技術交底工作，嚴格的按照施工方案施工。另外還需要加強施工安全管理，采取安全措施，保證施工的安全也是保證施工質量與進度的保障。

參考文獻：

[1]郭大平.水電站廠房土建施工過程仿真與可視化研究[D].天津大學,2009.

篇（2）

1 國內光伏發電市場發展狀況

2013年，受歐盟的“雙反”風波促動，光伏產業發展得到了政府前所未有的重視。“雙反”使得業內及政府重新思考，決心啟動更大規模國內市場。2013年被光伏業內人士定為“光伏政策元年”，國家出臺一系列促進光伏產業發展的政策措施，積極培育我國太陽能發電市場。

在政策的引導和推動下，2013年中國已成為全球最大光伏市場，地面電站與分布式發電并駕齊驅，裝機容量持續增加，截止2014年底，中國累計并網的光伏裝機容量已達26.52GW，而2014年全年，中國的新增光伏太陽能并網量為10.52GW，相比2013年同期增長了13%左右。2015年國家能源局制訂了國內光伏發電裝機15GW的規劃，集中式地面電站為8GW，分布式光伏裝機為7GW（其中屋頂式裝機為3.15GW）。計劃在全國建立30個光伏發電大型示范園區。

政策刺激開發商加快了光伏發電站的建設速度。政府也積極鼓勵和引導民間資本進一步擴大對光伏發電領域投資。

未來幾年中國將堅持集中式與分布式并舉，重點向分布式光伏發電傾斜的發展原則。大力開拓分布式光伏發電市場，鼓勵各類電力用戶按照“自發自用，余量上網，電網調節”的方式建設分布式光伏發電系統。優先支持在用電價格較高的工商業企業、工業園區建設規模化的分布式光伏發電系統。支持在學校、醫院、黨政機關、事業單位、居民社區建筑和構筑物等推廣小型分布式光伏發電系統。

中國計劃到2030年將非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右。截至2014年底，我國非化石能源占比為11.1%，要在2030年實現20%的目標，需要光伏發揮更大作用。

2 國家光伏發電支持政策

為積極培育我國光伏發電市場，國家制訂了光伏發電價格、稅收、金融信貸和建設用地等一系列配套政策。

明確了項目裝機容量6MW（不含）以下的太陽能發電項目豁免發電業務的電力業務許可，免收系統備用容量費和相關服務費用。

鼓勵銀行等金融機構，結合分布式光伏發電特點和融資需要，對分布式光伏發電實行優惠貸款利率，延長貸款期限。加大了財稅政策支持力度，對光伏發電企業所得稅減免。完善了土地支持政策和建設管理，降低工程的前期投入成本，還在項目申請、備案、并網和建設用地等多方面進行手續簡化。

國家電網公司2015年智能用電工作指導意見，將分布式電源接入及運營管理列為智能電網建設管理目標，提升分布式電源、微電網并網服務效率。

電網企業優先保障光伏發電運行，確保光伏發電項目及時并網，全額收購所發電量。對光伏電站，由電網企業按照國家規定或招標確定的光伏發電上網電價與發電企業按月全額結算；對分布式光伏發電，建立由電網企業按月轉付補貼資金的制度。中央財政按季度向電網企業預撥補貼資金，確保補貼資金及時足額到位。

3 光伏電站行業的參與者

一類是電網公司、全國性大型發電集團、地方發電集團等電力行業企業，目前是光伏電站行業的主流企業。二類是專業的光伏電站開發商，具有電力工程、建筑工程專業技術，從事光伏電站工程承包、BT業務、BOT業務。三類是分布式光伏電站業主。四類是上游光伏制造企業向下游電站行業拓展，此類客戶開發電站目的是消耗自身光伏制造產能。五類是致力于光伏電站資產證券化的信托公司、投資公司、基金公司等。

4 黑龍江省光伏發電發展狀況及運營效果

4.1 黑龍江省太陽能資源情況

黑龍江省屬利用太陽能資源條件較好地區，年日照時數在2242-2842小時之間，年均太陽輻射量4400-5028MJ/M2，其總輻射量的空間分布趨勢為西南部總輻射值最大，中東部和北部地區太陽總輻射較少。齊齊哈爾、綏化、黑河及哈爾濱的部分地區太陽能總輻射值最大，在4800MJ/M2以上，其中齊齊哈爾市和泰來縣總輻射值在5000MJ/M2以上。發電設備年均利用小時數1300小時左右，具有良好的光伏項目實施條件。2014年黑龍江省光伏發電標桿上網電價為0.95元，電價承諾期20年。

4.2 黑龍江省光伏發電發展情況

截止到2014年底，黑龍江省已申報光伏發電項目41個。已建成項目36個，其中大慶和泰來建成大型集中電站2個，分布式電站全省34個，總裝機容量72141KW。2015年黑龍江省光伏發電裝機配額為30萬KW，其中，集中式地面電站15萬KW，分布式電站15萬KW。

4.3 黑龍江省已并網運行電站運行效果

由中國三峽新能源公司投資建設的黑龍江泰來9.9MW光伏發電項目，是黑龍江省第一個運行發電的大型集中式地面光伏電站。2013年6月開工建設，2013年12月20日并網發電，2013年上網標桿電價為1元/千瓦時。項目總投資10797.06萬元，自有資金20%，銀行貸款80%。項目占地376849m2，土地購置成本1000萬元，預計25年年平均發電量為1342.6萬KWh，25年年平均利用小時數1319.38h，預期首年發電量為1490萬KWh，投資回收期為15年。

泰來光伏項目實際運行情況良好，各項指標達到設計要求，發電能力超過可研及設計水平，2014年全年發電1567萬KWh。光伏電站日常維護量很少，所以電站人工及運營成本很低。泰來光伏電站運行工作人員共6人，負責整個電廠日常運維管理工作。

5 利用云峰水電場地建設分布式光伏電站的優勢及規劃簡介

5.1 云峰水電分布式光伏發電項目的優勢

篇（3）

中圖分類號： TV74 文獻標識碼： A 文章編號：

正文：人類社會正處于不斷高速發展階段，我國不僅在低壓水電廠中有效的實現了無人值班，而且在高壓以及超高壓水電廠中，各種新型的自動化控制技術也不斷的得到廣泛運用。實踐運用當中，不僅將電網的建設水平在一定程度上也得以進一步提高，并且針對電網的調度以及其輸配電方面也得到了進一步的加大提升，使得其整體造價得到了有效的降低。當今社會全面發展，互聯網技術在現代社會新時期中更是得到了空前的發展，因此數字化技術在水電廠當中的全面應用，將會在未來的發展過程中有著勢不可擋的趨勢。

一、數字化系統的特點分析

（一）一次設備的智能化

使用光電技術和微處理技術設計一次設備被檢測的被控制的操作驅動回路和信號回路，這在一定程度上使控制回路以及常規機電式繼電器的結構得到簡化，傳統的導線連接逐漸被數字化公共信號網絡以及數字遙控器取代；

（二）二次設備的網絡化

在水電廠中比較常用的二次設備主要有在線檢測裝置、電壓無功控制、繼電保護裝置等，這些裝置都是基于模塊化、標準化的微處理機進行設計和制造的，使用高速的網絡通信進行設備之間的連接，過去使用的功能裝置，在數字化系統中轉變為邏輯的功能模塊。

（三）運行管理系統

數字化的水電廠自動化系統的運行管理自動化系統主要包含數字記錄電力生產運行設備狀態以及所產生的數據；分流交換以及數據信息分層自動化；在水電廠生產設備出現故障以后，能夠自動而且實時提供設備故障分析報告，自動判定設備故障出現的原因，同時提供相應的故障處理辦法等方面。

二、數字化系統的結構功能分析

（一）過程層的功能分析

二次設備和一次設備相互結合在一起的層面就是所謂的過程面，通常我們也將其稱之為智能化設備的一部分。在數字化系統的過程面中，筆者分析主要功能具有以下幾方面：電器設備在實際工作運行的過程中，針對電器量能夠有效的進行實時監測，而且而還能針對實際運行期間的各項參數進行有效的監測，有效的執行設備的操作指令。 首先，針對電器設備的電器量進行實施監測，其與傳統功能之間有著類似方面，在實際中主要是針對諧波的分量以及電壓和電流等各項進行有效的檢測，然而針對電能量以及無功和有功等方面的電器量，可以有效的通過間隔層的設備進行有力的執行。但是針對電器設備的電器量進行實施監測和傳統方式之間也存在較大的卻別，例如：光電電壓的互感器以及光電電流互感器，有效的取代了電壓互感器以及電磁式電流互感器等方面，與傳統方式之間的相互比較，總體來說在一定程度上，將抗飽和特性以及絕緣特性等進一步的給予了全面提升，相關設備的開關運行裝置有效的達到了緊湊話和小型化。

其次，水電廠在實際運行的過程當中，需要有效的進行狀態檢測的設備有存在很多，比如：直流電源系統和斷路器以及變壓器等設備。而且針對運行設備狀態檢測的主要內容也有以下幾點：工作狀態、機械特性、壓力以及溫度等諸多方面。

最后，執行過程層的操作控制以及驅動，主要包括直流電源充放控制以及變壓器分接頭調節等方面。然而在控制的驅動以及執行方面通常有大部分都是被動的受到進行。指令在執行期間應當具備智能型，由此可以對所發出的指令可以有效的判斷出奇合理性以及真實性，而且對于控制操作的精確度也能夠給予更好的控制，這樣就能夠使得斷路器有力的進行選相合閘以及定相合閘。

（二）間隔層的功能分析

邏輯結構中的間隔層的主要功能有：①對本間隔過程中的數據信息進行匯總；②對系統結構中的一次設備，實施控制和保護的功能；③對本間隔操作進行閉鎖的功能；④對操作同期以及與之相關的內容進行控制的功能；⑤對控制命令、統計運算、數據采集等優先級別進行控制；⑥對上下層之間實施通信功能，可以在一定程度上加大信息通道的冗余度，確保通信能夠正常進行。

（三）站控層的功能分析

邏輯結構中的站控層的主要功能有：①對整個系統的實施工作信息，通過兩級高速網絡繼續匯總的同時對原有數據庫進行更新，按照時間進行歷史數據庫的登錄；②根據預先制定好的約定，將相關的信息數據傳輸到控制或者調度中心；③接受由控制中心或者調度中心傳輸過來的命令，并將相關指令轉發到過程層、間隔層進行執行操作；④擁有人機聯系、站內監控的功能；⑤對過程層、間隔層的相關設備進行在線修改參數、在線維護等功能；⑥自動分析水電廠內出現的故障的功能。

三、數字化的網絡選型

對于數字化水電廠自動化系統來說，網絡系統是其命脈所在，其系統的可用性直接由信息傳輸的快速性與可靠性決定。在傳統的水電廠自動化系統中，通常是在單個CPU控制下運行單套保護裝置的保護算法與信息采集，使得簡潔、快速的進行控制命令輸出、運算、A/D轉換、同步采樣，但在數字化的系統中是由網絡上多個CPU相互配合共同完成控制命令的形成、保護算法以及信息的采樣，如何更好、更快的進行保護命令的輸出以及采用的同步成為較為復雜的問題，網絡的適應性也就是其中的一項基本條件，制定合適的通信協議以及提高網絡通信速度為其關鍵技術。使用傳統的現象總線技術不能完全滿足數字化的技術要求。

【總結】：總之，隨著現代社會的不斷高速發展，水電廠自動化發展趨勢將會朝著數字化網絡型發展，根據當今社會針對數字化方面進行相關的研究和開發，在后期的發展過程中數字化水電廠實行的自動化系統，將會有著廣闊的發展前景。

【參考文獻】：

[1] 王德寬,張毅,劉曉波,何飛躍,余江城,段振國. 智能水電廠自動化系統總體構想[J]. 水電自動化與大壩監測. 2011(01)

[2] 張靜芳. 利用健康、安全與環境管理體系進行變電站危險點預控的方法[J]. 廣東電力. 2007(01)

[3] 陳文博. 小水電站計算機監控系統的應用與事故處理實例分析——以楊墩水電廠為例[J]. 小水電. 2012(03)

篇（4）

2.4 結構動力問題的有限元法

動力學問題在國民經濟和科學技術的發展中有著廣泛的應用領域。最經常遇到的是結構動力學問題,它有兩類研究對象。一類是在運動狀態下工作的結構,另一類是承受動力荷載作用的工程結構。結構受載荷處于平衡狀態時,是靜止不動的;結構有變形,而位移是不隨時間而改變的,載荷和內部應力也不隨時間而變化,這是靜力問題。結構受載荷沒達到平衡狀態,或由于結構的彈性和慣性而圍繞平衡位置振動時,其位移、應力等都是時間的函數,各點有位移還有速度和加速度,這是一種動力問題。有限元方法可以用來分析連續結構的動力問題[70]。

2.4.1結構動力學方程[71]

對于動態結構而言,所受的外力(包括體力、面力、集中力、慣性力和阻尼力)和產生的位移都是時間的函數。應用達倫貝爾原理,把結構的慣性力加入平衡方程中,就可以將彈性的結構的動力問題轉化為靜力平衡問題來處理。

用有限元法求解彈性結構的動力問題,也是把結構離散成有限個單元的集合體,并取出任意單元,此時單元上任意點的位移都是時間的函數,以表示單元上的節點位移向量,再利用單元的位移插值公式,寫出單元的上任意點的位移函數:

(2-11)

其中,為形函數,是位移的插值函數,與時間無關。

則速度和加速度函數為:

(2-12)

(2-13)

其中,、為單元節點的速度和加速度列陣。

將單元內慣性力與阻力作為體積分布載荷分配到單元各節點上,分別記為、,有

將式(2-11)、(2-13)代入上式,有

令 (2-14)

稱為單元質量矩陣;

令 (2-15)

稱為單元阻尼矩陣。

按達倫貝爾原理,將慣性力、阻力作為載荷,單元疊加得到彈性結構的動力平衡方程:

(2-16)

令 、

則方程(2-16)改寫為:

(2-17)

彈性結構的振動本身是連續體的振動,位移是連續的,具有無限多個自由度。經有限元離散化后,單元內的位移按假定的位移形式來變動,可用節點位移插值表示。這樣,連續系統的運動就離散化為有限個自由度系統的運動。盡管如此,結構動力有限元計算量比靜力的大得多。為保證計算的方便、快捷并滿足一定計算精度的要求,可以采用合理的計算方法和計算程序;宜可從力學角度簡化動力方程,如通過集中質量矩陣、靜力縮聚、主副自由度、模態綜合等方法已達到降階和簡化方程的目的。

2.4.2 動力方程的求解方法[58,59,60,61]

一般的連續結構都可以用有限元方法化為有限自由度系統問題,并列出相應的動力方程。在給定的節點載荷作用下,求解動力方程,可歸納為兩種方法。一是通過求解大型的矩陣特征值問題確定結構的動力特性,經模態矩陣變換,化為互不耦合的N個單自由度問題,逐個求解并迭加,稱振型迭加法。這需要算出系統的各階振型,而且也僅適用于線性系統和簡單的阻尼情況。二是用數值計算直接積分多自由度系統的微分方程,寫成矩陣形式用計算機逐步求解,這可用于一般阻尼的情況,并且可按增量法,用逐段線性化的方法求解非線性系統問題。

(1)振型迭加法

對于多個自由度系統,結構的動力反應可以用各個振型動力反應的線性組合來表示,即

(2-18)

式中,為位移向量;為廣義的坐標向量;矩陣為振型矩陣,振型矩陣中第列向量即為系統的第個振型向量。將(2-18)式代入系統的動力方程式(2-17),并左乘振型向量后,可得

(2-19)

利用振型關于質量和剛度矩陣的正交性,并假定阻尼矩陣也滿足正交性條件,可以得到:

(2-20)

式中、分別為振型質量和振型剛度,為振型阻尼,根據假定也滿足正交性條件,即,當采用瑞利阻尼時,很明顯,,這個條件是自然滿足的;稱為振型節點荷載。

逐個求解(2-20)式,即可得到個廣義坐標,代入式(2-11),即將得到了結構系統的反應。用振型分解法求得的節點位移是時間的函數,由它插值的單元內部位移、應力、應變的計算與靜力計算一樣,不同的是這些量都是時間的函數。

用振型分解法求解結構系統的動力反應時有兩個明顯的優點:一是個相互耦連的方程利用振型正交性解耦后相互獨立,變成了個自由度方程,使計算過程大大簡化。二是只需按要求求解少數幾個振型的方程,就可以得到滿意的解答,因為在大多數情況下,結構的動力反應主要是前面幾個低階振型起控制作用。

(2)直接積分法

在結構動力計算中,常用的直接積分法有中心差分法、線性加速度法、法和法等等。

1)、中心差分法

中心差分法的基本思路是將動力方程式中的速度向量用位移的某種組合來表示,將微分方程組的求解問題轉化為代數方程組的求解問題,并在時間歷程內求出每個微小時段的遞推公式,進而逐步求的整個時程的反應。

對于動力方程(2-17)各階微分可以用中心差分表示為

(2-21)

(2-22)

式中為均勻的時間步長,、和分別為時刻及其前、后時刻的節點位移向量。將式b、c代入a式后可得到一個遞推公式如下:

(2-23)

上式即為中心差分法的計算公式,在求得結構的和后,就可以根據t時刻及t-Δt時刻的結點位移,按(2-23)式推算出t+Δt時刻的結點位移;并可逐步推出t+2Δt,t+3Δt,…,tend各時刻的結點位移。 式(2-23)對于t=0的時刻并不適用,因為一般運動的初始條件給出的是初始位移和初始速度,而難以給出前一個Δt時刻的位移,無法直接按式(2-23)進行第一步的計算,因此,這時就要利用其他條件建立中心差分的計算公式,

= (2-24)

(2-25)

再利用t=0時刻的動力方程:

(2-26)

由(2-24)、(2-25)、(2-26)三式,可以求得、和。求解的方程式如下:

(2-27)

這個方程式中的、和都是已知的,因此可以解出。而后就可以按式(2-24)解出和,…。這是一種將時間段劃分為若干個相同的時段后的逐步求解方法,求解出的量均是每個時刻結點的位移,因此,很適合于像有限元方法這樣以結點位移來計算單元內部位移、應力和應變的各種數值求解問題。

2) 線性加速度法

這個方法的基本思路是把整個振動時程分成很多個時間間隔,并假定在范圍內加速度按直線規律變化,在此基礎上計算出時刻內的增量位移、增量速度和增量加速度,一步一步地求得整個時程的反應。

將動力方程式寫成增量形式的方程:

(2-28)

用時刻的和表示和,代入(2-28)并整理后得

在求出后,及可按下式求出:

(2-30)

這樣,t時刻的位移、速度和加速度可按下式

求出:

(2-31)

重復上述步驟,可根據體系的初始條件,一步一步地求得各時刻(1,2,…,n)時系統的動力位移、速度和加速度反應。

3) Wilson-θ法

數值計算方法的一個基本要求是算法的收斂性好,上一節介紹的線性加速度法當體系自振周期較短而計算步長較大時,有可能出現計算過程發散的情況,即計算的反應數值越來越大,直至溢出(overflow),對于多自由度系統,其最小的自振周期可能很小,此時,計算步長Δt必須取得很小才能保證計算不發散。對于結構抗震分析來說,Δt需要選得比地面運動中高頻分量的周期以及結構的自振周期小很多(例如10倍以上),才能保證必要的精確度。因此,線性加速度法是一種條件收斂的算法。

Wilson-θ法是在線性加速度法基礎上改進得到的一種無條件收斂的數值方法,它的基本假定仍然是加速度按線性變化但其范圍延伸到時間步長為θΔt的區段,只要參數θ取得合適(θ≥1.37),就可以取得收斂的計算結果。當然,Δt取得較大時,計算誤差也將較大。

在時刻t+θΔt,多自由度系統的運動方程式為

[M]{(t+Δt)}+[C]{ (t+Δt)}+[K]{ (t+Δt)}={P(t+Δt)}

(2-32)

根據Wilson-θ法的基本假定,加速度反應在[t,t+θΔt]上線性變化,即在此區段上運用線性加速度法得到的公式,并將時間步長改為θΔt,即可求得時刻t+θΔt時的加速度反應為

{(t+Δt)}=

(2-33)

在[t,t+θΔt]時段內采用內插法,可以求得t+Δt時刻的加速度為

{(t+Δt)}={(t)}+

={(t+Δt)}+

= (2-34)

根據線性加速度法的基本關系式,利用{(t+Δt)}可得

(2-35)

{} (2-36)

式(2-35)、(2-36)即為用Wilson-θ法計算結構動力反應的公式。

4)Newmark-β法

Newmark-β法的基本假定是:

{δ(t+Δt)}={δ(t)}+ (2-37)

其中,γ和β是按積分的精度和穩定性要求而調整的參數。研究表明,當γ>=0.5,β>=0.25(0.5+γ)2時,Newmark-β法是無條件穩定的。

由式(2-37),可利用{:

{(t+t)}=

(2-38)

{}

(2-39)

考慮到t+Δt時刻的動力方程,有:

[M]{(t+Δt)}+[C] {(t+Δt)}+[K]{}={P(t+t)} (2-40)

將式(2-39)代入上式,可得:

(2-41)

式中

求解方程(2-41),可得{δ(t+Δt)},然后由式(2-39)可解出{}和{}。以此類推,可求出各時刻的位移、速度和加速度。

2.4.3結構體系自振周期、振型計算

結構的自由振動問題！可以歸納為求解廣義特征值問題[66,76],廣義特征值為1/ω2,廣義特征向量為結構的固有振型。

忽略結構的阻尼影響,結構的自由振動方程為:

(2-42)

假設位移向量,由上式得:

(2-43)

式中:[K]、[M]分別為結構的整體剛度矩陣、質量矩陣;

、分別為結構各質點的位移、加速度;

ω為結構自由振動的圓頻率。

一般地振型向量≠0,由齊次線性方程組解的理論得:

篇（5）

3廠房結構靜動力分析在ANSYS上的實現

3.1 ANSYS軟件介紹[77]

ANSYS是由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS公司設計開發的大型通用有限元分析軟件,是第一個通過IS09001質量認證的大型分析設計類軟件,被美國機械工程師協會(ASME )、美國核安全局(NOA)及近二十種專業技術協會認證的標準分析軟件,已在國務院十七個部委推廣使用。

3.1.1 ANSYS軟件簡介

ANSYS軟件融結構、熱、流體、電、磁、聲學多個領域為一體,能與多數CAD軟件接口(如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等)實現數據的共享和交換,是現代產品設計中的高級CAD工具之一。它具備功能強大、兼容性強、使用方便和計算速度快等優點,是目前最為流行的有限元軟件之一,廣泛應用于核工業、鐵道、石油化工、航空航天、機械制作、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、生物醫學、水利、日用家電等一般工業和科學研究領域,是目前世界上唯一可以進行禍合場運算的有限元分析軟件。

ANSYS軟件提供了不斷改進的功能清單,具體包括結構高度非線性分析、電磁分析、計算流體力學分析、設計優化、接觸分析、自適應網格劃分以及利用ANSYS參數設計語言擴展宏命令功能[77]。

軟件基本的模塊包括前處理模塊(PREP7)、分析計算模塊(SOLUTION)和后處理模塊(POSTl和POST26 )三個部分。前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網格劃分工具,用戶可以方便地構造有限元模型;分析計算模塊包括結構分析(可進行靜動力學分析、非線性分析和熱學分析等)、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的禍合分析,可模擬多種物理介質的相互作用,具有靈敏度分析及優化分析能力;后處理模塊可將計算結果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示(可看到結構內部)等圖形方式顯示出來,也可將計算結果以圖表、曲線形式顯示或輸出。

ANSYS構架分為兩層(圖3-1),一是起始層(Begin Level),二是處理層(Processor Level)。這兩個層的關系主要是使用命令輸入時,要通過起始層進入不同的處理器。

圖 3-1

ANSYS軟件的基本構成為:

(1)節點(Node):節點是構成有限元系統的基本對象,是整個工程系統中的最基本點,工程系統中的一個點的坐標位置。其具有物理稱義的自由度,該自由度為結構系統受到外力后系統的反應。

(2)單元(Element):單元是節點與節點相連而成,單元的組合由各節點相互連接。單元是構成有限元系統的基礎,在具有不同特性的材料和不同的結構當中,可選用不同種類的單元,單元中包含了物理對象的各種特性,ANSYS提供了100多種不同的單元類型,合適的單元選擇將可以大大提高計算精度和效率,故使用時必須慎重選擇單元型號。

(3)自由度(Degree Of Freedom):自由度在ANSYS中有重要意義,可以表示工程系統受到外力后的反應結果。其不僅有整體系統的自由度,要在分析中進行適當約束,而且每個節點也有自由度,都有各自的坐標系和對應的節點自由度,并且不同單元上的節點具有不同的自由度。因此在結構分析中選擇合適的單元顯得尤為重要。

ANSYS軟件主要技術特點有以下幾個方面:

(1)唯一能實現多場禍合分析的軟件;

(2)唯一實現前后處理、求解及多場分析統一數據庫的一體化大型FEA軟件;

(3)唯一具有多物理場優化功能的FEA軟件;

(4)唯一具有中文界面的大型通用有限元軟件;

(5)強大的非線性分析功能;

(6)多種求解器分別適用于不同的問題及不同的硬件配置;

(7)支持異種、異構平臺的網絡浮動,在異種、異構平臺上用戶界面統一、數據文件全部兼容;

(8)強大的并行計算功能支持分布式并行及共享內存式并行多種自動網格劃分技術;

(9)良好的用戶開發環境;

(10)支持的圖形傳遞標準,如SAT, Parasolid, STEP;

(11)與CAD軟件的接口,nigraphics, Pro/ENGINEER, I-Deas, Catia, CADDS, SolidEdge, SolidWorkso

3.1.2 ANSYS在土木工程中的應用

ANSYS在世界范圍內已經成為土木建筑行業分析軟件的主流,其在鋼結構和鋼筋混凝土房屋建筑、體育場館、橋梁、大壩、銅室、隧道以及地下建筑物等工程中得到了廣泛的應用,可以對這些結構在各種外載荷條件下的受力、變形、穩定性及各種動力特性做出全面分析,從力學計算、組合分析等方面提出了全面的解決方案,為土木工程師提供了功能強大且方便易用的分析手段。

ANSYS自身具有強大的實體建模技術和三維建模能力,可通過自頂向下或自底向上的方式和布爾運算、坐標變換等多種手段,建立起諸如體育場館、橋梁、大壩等真實地反映工程結構的復雜三維幾何模型。ANSYS提供了智能網格和映射網格兩種基本網格劃分技術和局部細分等多種網格劃分工具,可完成精確的有限元模型。其還具有與CAD軟件專用的數據接口,能實現與CAD軟件的無縫幾何模型傳遞,實現不同分析軟件之間的模型轉換,并可讀取多種格式的圖形標準文件。

ANSYS的計算結果不但可以直觀地用圖形顯示出來,為定性地判斷計算結果和和設計的合理性帶來了極大的方便,還可以把計算結果列表的形式輸出,并對結果數據進行多種計算處理,使用戶

定量地計算數據,準確地得出分析結論。提供了許多數據后處理工具,如數據排序、數據運算、單元表、路徑結果運算、誤差估計、響應譜生成、單點疲勞分析、支反力計算、時間相關數據處理、應力線性化等。ANSYS還提供有計算報告生成器,按用戶選定的報告模板或用戶申定義的模板生成一個圖文并茂的分析報告。

軟件可實現結構的靜力和動力分析,計算結構的整體和局部失穩;給出結構的自振頻率和振型;計算結構在水流、大風、運動車輛載荷和地震載荷等動載荷作用下的響應;結構構件與支撐部位間的接觸狀態;錨固鋼纜、預應力鋼筋、鋼支撐等鋼結構強度分析及其與巖土和混凝土之間的相互作用:斜拉橋、懸索橋等橋梁的鋼絲束靜動強度分析等等。可任意設定荷載工況,并可完成各種復雜的靜、動荷載以及溫度荷載工況組合,.能很方便地計算出結構所承受的彎矩、扭矩、軸力以及應力分布和變形情況,找出橋梁在各種運動車輛荷載作用下的最不利位置,ANSYS還可模擬混凝土對鋼筋的握裹約束作用以及素混凝土或鋼筋混凝土的壓碎與開裂、收縮與徐變,大體積混凝土在溫度和外力作用下裂隙的分布與擴展過程。可對各種施工過程進行模擬,如桿件的拼裝過程、斜拉橋的調索過程、預應力鋼筋的張拉過程、混凝土的澆筑過程;模擬地下洞室在高地應力和巖石流變作用下圍巖與襯砌的相互作用,以選擇最佳建造時間;模擬隧道和洞室在不同施工條件下、不同開挖順序下,邊幫及底板的回彈、錯動以及高地應力區巖爆發生的過程:隧道開挖過程仿真及優化開挖順序;爆破及地震應力波的傳播及其對結構的破壞作用;大壩和道路施工過程仿真。土壤在地震等載荷作用下對結構的作用:邊坡的穩定性分析;建筑物、支撐、深基、樁等的承載能力與沉陷分析;樁基與土體的禍合分析;在復雜巖基中,邊坡和洞室錨固效果分析:巖土節理、裂隙、斷裂、巖層等復雜地質特點的力學仿真。可對各種結構的參數和拓撲優化設計;對各種建筑物的加固與修補。此外,利用ANSYS提供的完善的、多層次的二次開發功能,以ANSYS已有程序為基礎平臺,可以開發出各種典型土木結構專用分析子程序、行業規范驗算程序、特殊處理工具等,從而形成自身的可長期持續應用和發展的分析系統。

軟件的結構分析功能包括非線性(材料非線性、幾何非線性和接觸非線性)、動力學(模態分析、瞬態動力分析、諧波響應分析、響應譜分析和隨機振動分析)、疲勞、斷裂力學及復合材料分析。其涉及結構、熱、流體力學、電磁場等學科,能有效地進行各種場的線性和非線性計算及多物理場相互影響的禍合分析。如在結構計算時考慮溫度的影響時,就要使用熱一結構禍合。多場禍合計算是此產品的突出特色。

此外,軟件還具有一些其他功能,如子模型,可以在不增加整個模型復雜性和計算量的前提下獲得結構定區域更為準確的結果,亦可用于研究局部結構的變化情況:子結構,把部分結構等效為一個獨立單元,可大大節省求解運算時間并提高建模效率:單元死活,可以用來模擬材料添加與去除過程,如山體開挖、大壩修筑、焊接問題等;優化(參數優化和拓樸優化),用來達到用戶預設的優化目標或在指定材料用量后確定結構剛度最大的拓撲形狀;隨機有限元,用概率統計的方法來研究多個不確定輸入數據導致的輸出數據的不確定性;二次開發,允許用戶用APD以ANSYS參數化設計語言)、用戶子程序、外部命令、UIDL(用戶界面設計語言)對軟件進行開發。

ANSYS對土木工程的一些熱點問題有其獨特的實現方法,如預應力施加及計算、施工過程模擬、空間動態載荷模擬等。

ANSYS在我國的很多大型土木工程中都立下了汗馬功勞,利用ANSYS進行土木工程分析的例子不勝枚舉,如:目前中國最高的建筑—88層樓的上海金茂大廈、上海浦東二十一世紀中心大廈、深圳南湖路花園大廈、國家大劇院、上海科技館太空城、南陽體育中心體育館、廣州市新體育館主場館、山東濰坊富華水上娛樂中心水上皇宮、重慶市標志建筑朝天、上海新國際博覽中心一期、黃河下游特大型公路斜拉橋、黃州大橋V形剛構的仿真、龍首電站大壩、九甸峽大壩、東深供水改造工程、南水北調工程、金沙江溪落渡電站、二灘電站、龍羊峽電站,三峽工程等等。此外,同濟大學橋梁系用ANSYS設計分析了各種橋梁、清華大學利用ANSYS研究和設計了新型“大跨度雙向拉索斜拉橋”和“大跨度雙向拉索懸索橋”(己獲專利)、西南交通大學土木工程學院用ANSYS模擬引水工程隧道的施工過程,武漢大學土木建筑工程學院用ANSYS研究和設計了拱壩、面板堆石壩、復雜地下洞室群、大型輸水結構,并模擬了其施工力學過程。

3.2 水電站廠房結構靜動力分析在ANSYS上的實現

3.2.1 水電站廠房結構靜力分析[78]

靜力分析計算在固定不變載荷作用下結構的響應,它不考慮慣性和阻尼影響--如結構受隨時間變化載荷作用的情況。可是,靜力分析可以計算那些固定不變的慣性載荷對結構的影響(如重力和離心力),以及那些可以近似為等價靜力作用的隨時間變化載荷(如通常在許多建筑規范中所定義的等價靜力風載和地震載荷)的作用。

水電站廠房三維有限元結構靜力分析主要是研究水電站廠房在自重、靜水壓力、發電設備自重、波浪壓力、泥沙壓力以及揚壓力共同作用下水電站廠房結構的應力、應變和變位。ANSYS軟件在計算結構靜力問題時主要遵循以下流程:

圖 3-2

3.2.2 水電站廠房結構動力分析

水電站廠房的動力分析主要研究廠房在地震、機組振動等動力荷載作用下的響應。廠房結構由于地震激發引起震動,從而使結構產生隨時間變化的位移、速度、加速度、內力和變形,這種作用在短時間內完成。ANSYS中對水電站廠房動力分析主要是對其進行抗震分析,譜分析是一種有效方法[77,79]。

譜分析是一種將模態分析結果和已知譜聯系起來,然后計算模型位移和應力的分析技術。在ANSYS軟件中,譜分析替代時間歷程分析,主要用于模型在確定荷載或隨機荷載作用下,獲取結構的響應情況。

反應譜代表單自由體系對歷時荷載函數的響應。它是響應與自振頻率的關系曲線,其中響應包括位移、速度、加速度和力。ANSYS中有兩種反應譜分析:單點反應譜分析(Single Pt Resp)和多點反應譜分析(Multi Pt Resp)。其中,單點反應譜分析表示只在模型的一個點集上定義一條或一族反應譜曲線,而多點反應譜分析可以在模型的不同點集上定義不同反應譜曲線。

ANSYS軟件在進行地震譜分析主要包括一下幾步,流程見圖3.3。

圖 3-3

(1)創建有限元模型

通過創建點、線、面、體建立水電站廠房的實體模型,選取適當的單元類型,設置單元實常數,定義材料類型,最后通過自由或者映射剖分方法劃分有限元模型。由于只有線在譜分析里面是有效的,所以在選取單元是非線性單元被當作線性單元來使用。

(2)獲得模態解

模態分析是一個線性分析,任何非線性分析選項,如塑性或著間隙單元,即使定義也將被忽略。在模態分析中,只可以施加零位移約束,如果在某個位置上指定了一個非零位移的約束,則程序將以零位移約束代替該約束。在未加位移約束的方向上,程序將計算剛體運動(零頻)以及高階(非零頻)自由體模態。如果指定了除 位移約束外的其他荷載,則這些荷載將在模態提取中被忽略。但是,程序會計算出相應于所加荷載的荷載矢量。模態的提取方法有Block Lanczos、子空間、縮減三種方法。

Block Lanczos:分塊Lanczos方法。該方法采用一組特征向量來實現Lanczos迭代計算。其內部自動采用稀疏矩陣直接求解器(即使指定了求解器)。這種方法的精確程度與子空間方法一樣,但速度更快。當知道系統的頻率范圍是,用分塊Lanczos法是不錯的選擇。此時,程序求解高頻部分的速度與求解低頻部分的速度幾乎一樣快。

子空間(Subspace):該方法采用子空間迭代技術,默認使用的求解器是雅可比共扼梯度求解器JCG。由于該方法采用完整的[K]和[M]矩陣,所以其計算精度很高,但是速度很慢。這種方法通常用于無法選擇主自由度(MDOF)的情況,特別是對大型對稱特征值求解時。

縮減法:該方法用主自由度(MDOF)來計算特征值和特征向量。主自由度方法在計算過程中盡管可以生成精確的[K]矩陣,但只能生成近似的[M]矩陣,這將導致一定的質量損失。因此,這種方法盡管速度非常快,但是精度卻不是很高。其計算精度取決于主自由度的數目和位置。

(3)獲得譜解

反應譜可以是位移、速度、加速度或力。除了力譜外,其他三種代表地震譜,也就是它們被假定施加在基礎上。力譜可以施加在模型的任何位置。

(4)擴展模態

模態分析中,所要求的主要是頻率和振形,這些內容被寫到輸出文件Jobname.OUT及振形文件Jobname.MODE中。但是,由于振形并沒有寫入到數據庫或者結果文件中,因此不能對結果進行后處理,要進行后處理,還需要對模態進行擴展。

所謂擴展,就是將振形寫入到結果文件中。如果想要在后處理中查看振形,必須首先將模態進行擴展。

(5)合并模態

反應譜分析首先得到的是系統各階模態下的位移反應譜,但是,這并不代表已經求得了系統在整個模態中的響應,這些模態響應之間存在耦合,并且,由于所有模態的最大值不可能同步出現,所以,直接把各階模態響應直接相加是不符合實際情況的。

ANSYS軟件中對模態響應譜組合的方法有:CQC方法(全二次組合)、GRP方法(分組組合)、DSUM方法(雙求和方法)、SRSS方法(先求平方和、再求平方根的組合方法)

(6)查看結果

在POST1中可以查看結構的變形,顯示應變、應力等值線圖。

【1】沙錫林.貫流式水電站[M].中國水利水電出版社,1999.12

【2】田樹棠.貫流式水輪發電機組及其選擇方法[M].中國電力出版社,2000.5

【3】翁映標.燈泡貫流式水電站設計中的幾點體會[J].人江,2003(3):29~31

【4】史濟民,王妍,鐘熳.燈泡式貫流機組在二道溝水電站的應用[J].東北水利水電, 2002(5):18~19

【5】彭澤元.國外燈泡式水輪機發展概況[J].河海科技進展,1991(6):34~45

【6】陳榮湘.燈泡貫流式水輪機組的應用與發展趨勢[J].水電站機電技術,1994(1):1~5

【7】樂漢卿.福建省燈泡貫流式機組技術發展的評述[J]. 大電機技術,2004(4):59~64

【8】田樹棠,苑連軍.從燈泡機組技術發展談電站設計優化措施[J].西北水電,2000 (2):37~40

【9】 J.K.Khanna and S.C Bansal.Cavitation Characteristics and selecting criteria for bomb turbines.Waterpower&Damconstruction.1979(5)

【10】 FramStrohrnerPeterMagauer.低水頭水輪機及其在美國水電站中的應用.珠江水電情報,1992.3,4

【11】彭澤元.國外燈泡水輪機發展概況.河海科技進展,1991.6

【12】天津發電設備廠.白垢電站IOMW燈泡貫流式水輪發電機組研制總結.水力機械技術.1988(2)

【13】戴能武譯.燈泡式水輪機設計的最新進展.水利水電快報,1989.5

【14】何國任.貫流式機組的國內外發展概況。水電站機電技術,1993.增刊

【15】陳萊洲,杜善秀.論燈泡貫流式機組的發展前景及特殊性.水電站機電技術,1993.增刊

【16】劉益祥.大型燈泡貫流式機組的應用與發展——淺析惡灘水電站擴建工程應用燈泡貫流式機組的可行性.紅水河,第19卷第2期:41~45

【17】田樹棠.大型燈泡貫流式機組在西北地區開發前景.陜西水力發電,1992(3):8~13

【18】吳祖揚.飛來峽水利樞紐電站.水輪機選擇及優化途徑.人江,1994.3

【19】馮衍祥.馬跡塘水電站壓縮空氣簡介.水力機械技術,1992.3

【20】楊德林.馬騮灘水電站水輪機結構設計介紹.廣西水電學會水力機械專業學 術討論會論文集,1996.6

【21】藍可華.燈泡貫流式機組進水口流道設計.廣西水電學會水力機械專業學術討論會論文集,1996.6

【22】聶啟蓉,劉益祥.百龍灘水電站水輪機模型驗收試驗.廣西水電學會水力機械專業學術討論會論文集,1996.6

【23】陳大慶.飛來峽大型燈泡貫流式機組國際招標小結.水電電氣,1997.1

【24】孫定茂.燈泡貫流式機組軸承油系統設計.水力機械技術,1993.2

篇（6）

前言

在砂卵石地基上進行引水式水電站廠房的建設，如果其地基出現不均勻或過大的沉降，都會給廠房的安全造成極大的影響，甚至對整個水電站的安全運行造成危害。而水電站在建設廠房的過程中，采取分機組段建設的一個重要因素就是考慮到了在各個機組段之間可能會發生不均勻的豎向沉降。因此，對引水式水電站廠房在砂卵石地基上進行建設發生的不均勻沉降問題進行研究，具有十分重要的意義。

1 砂卵石地基的地址特性

1.1 不均勻性

砂卵石地基通常位于河床軟弱地基，在砂卵石的沉積過程中，周圍的自然環境鍵位復雜，而且十分多變。砂卵石的內部層次結構、物質組成等都會發生較大的變化。在砂卵石當中，往往都會含有粘性土、細粉砂等工程性質較為不良的軟弱夾層。因此，砂卵石具有很大的不均勻性，砂卵石地基的不均勻性變發生機率也很大。

1.2 壓縮性

從砂卵石材料的內部機構構成及其主要組成成分等方面來看，砂卵石具有很大的壓縮變形特征。按照疏密程度來劃分，砂卵石通常分為密實、中密和稍密等形式。如果在其上建設引水式水電站廠房，砂卵石將會受到壓力而發生形變，進而導致不均勻沉降[1]。

1.3 抗剪性

砂卵石地基的承載力和抗剪強度會受到很多因素的影響。其中，砂卵石材料內部的結構、砂卵石當中的級配等因素產生的影響最大。通常情況下，級配良好、結構密實的地基才具有較高的承載能力，其抗剪性能也比較高。但是，砂卵石的特性決定了其密實程度十分有限，難以承載過重的廠房，因此其抗剪性能也十分有限。

1.4 滲透性

砂卵石作為一種軟弱地基，其滲透性很強。對于大多數砂卵石材料來說，其滲透系數都比較大。因此在砂卵石地基當中，時常會出現滲漏的情況，進而對地基的穩定性造成影響。如果穩定性降低到一定程度，將會導致水電站廠房發生不均勻沉降的情況。

2 砂卵石地基上引水式水電站廠房的不均勻沉降

砂卵石地基中存在的各種問題，對引水式水電站廠房的安全造成了很大的威脅，尤其是其沉降現象更為嚴重。砂卵石地基的沉降可能造成兩種情況，一種是過大的沉降量降低了建筑物的標高，使其正常運行和使用受到了影響。另一種是過大的不均勻沉降可能導致建筑物的傾斜、倒塌、混凝土部件的開裂等情況，不但會對建筑物的使用造成影響，對其結構安全造成威脅。嚴重時，還可能對人們的生命財產安全造成損害[2]。

對于以上情況，如果砂卵石的覆蓋層厚度較小，而且全部挖出較為方便，就可以將其全部挖出，然后換填性能更為良好的材料。如果砂卵石覆蓋層厚度較大，或者挖掘不易，將會導致施工難度和施工成本大增，因此不宜采用此種處理方法。所以，對于實際情況不同的砂卵石地基，通常要采取不同的方法進行處理。在相應處理完成之后，砂卵石地基的不均勻沉降現象將會得到一定的控制。但是如果砂卵石覆蓋層的厚度過大，或是不同地方的厚度差異過大，就不能單靠常規的地基處理方法對其進行處理。此外，進行地基處理還需要花費大量的資金，不利于施工成本的控制。

因此，在砂卵石地基上進行引水式水電站廠房建設的過程中，應當對不均勻沉降進行細致的研究，利用有限元模擬計算方法，對不均勻沉降值計算。根據計算結果，采用不同處理方案，對砂卵石地基上引水式水電站廠房不均勻沉降進行處理過程中的，不均勻沉降差值和沉降規律等信息進行研究和分析，從而選擇最為合理、經濟、有效的砂卵石地基處理方案。同時，在砂卵石地基處理的過程當中，要對各方面的細節和技巧加以重視。這樣，能夠對砂卵石地基上引水式水電站廠房的不均勻沉降情況進行有效的控制和降低，最大限度的確保水電站廠房的運行安全和質量安全，使其能夠正常的發揮作用，同時避免安全事故的發生[3]。

3 不均勻沉降的應對措施

砂卵石地基的材料強度較低，其結構也十分復雜，因此很容易發生不均勻沉降的情況。而在施工過程中，如果用其它性質較好的材料來替換砂卵石覆蓋層，又會極大的增加工程量，同時也會提高施工難度。因此，在引水式水電站廠房的建設過程中，應當采取適當的應對措施，對砂卵石地基進行處理，盡量降低或避免砂卵石地基造成的不均勻沉降現象[4]。

在實際施工過程中，采取的主要方法是部分清除、固結灌漿、振沖碎石樁、高壓旋噴樁等方式，對砂卵石地基進行處理，提高砂卵石材料的強度及其承載力，從而降低地基不均勻沉降現象。同時還能夠有效的將地基滲漏情況減小，防止砂卵石地基發生震動液化的情況，這樣對于引水式水電站廠房的安全運行具有十分良好的意義。另一方面，砂卵石地基還可能發生震動液化的情況。因此要對砂卵石地基進行仔細的檢查。如果其中存在可液化土體，應當及時進行清除，同時進行振動碾壓，使其中的孔隙率降低，提高土體的密度，增強土體強度和抗液化能力。

4 實際應用

四川省甘孜州九龍縣踏卡水電站廠址區采用的就是振沖碎石樁的方式處理基礎。前期勘探發現廠房持力層以下有厚度在5～15m的細砂夾粉土層。該土層主要由中細砂及粉土等細粒物質組成，物理力學性質較差，透水性微弱，如果遇到地震，則有液化可能。因此為了廠房建筑物的安全，經過方案對比，最后采用了振沖碎石樁對基礎進行處理。

5 結束語

對于一般的建筑物來說，地基的安全性和穩定性對建筑物的質量和結構安全具有十分重要的意義，也是建筑物功能正常發揮的重要保障。而在引水式水電站廠房的建設中，由于實際地形的限制，使得其只能選擇砂卵石作為地基。但是砂卵石的各種特性決定了其不適合作為地基使用，否則極易出現不均勻沉降的情況。對此，應當細致的分析和掌握沉降的具體原因，采取相應的措施進行處理，降低和避免不均勻沉降的發生，進而保障引水式水電站廠房的安全。

參考文獻

篇（7）

中圖分類號：TU755文獻標志碼：A文章編號：

1672-1683（2015）02-0362-04

Analysisofthermalstressesandcrackcontrolmeasuresinmassconcreteofhydropowerstationpowerhouse

DINGBing-yong1，YANGZhong-liang1，TANGYu-lian2，CHENShou-kai3，ANXiao-wei3

（1.HuadongEngineeringCorporation，Hangzhou310014，China;

2.ZhejiangWaterConservancyandHydroelectricpowerConsultingCenter，Hangzhou310020，China;

3.SchoolofWaterResources，NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower，Zhengzhou450045，China）

Abstract：Theconcretestructureofhydropowerstationpowerhousecaneasilycrackduringtheconstructionperiod.Inthispaper，three-dimensionalfiniteelementmethodwithunsteadytemperatureandstressfieldwasusedtosimulatethewholeconstructionprocessoftheunderpartconcretestructureofahydropowerstationpowerhouse.Thedevelopmentprocessanddistributionregularityofthetemperaturefieldandstressfieldwereobtained，andthefeasibletemperaturecontrolandcrackpreventionmethodswereproposedaccordingtothecomputationresults.Theanalysisshowedthatonthebasisoflowtemperaturebeforeconcretepouring，temperaturecontrolandcrackpreventionmeasureswithsurfaceheatpreservationandinternalheatconductioncaneffectivelydecreasethetemperaturedifferencebetweentheinternalandexternalearly-ageconcrete，andalsodecreasethetemperatureamplitudeoflater-ageconcrete，whichcanimprovethesafetyagainstcrackingofthepowerhouseconcrete.

Keywords：hydropowerstationpowerhouse;massconcrete;finiteelementmethod;thermalstresses;temperaturecontrolandcrackprevention

水電站廠房下部是一個形狀復雜、體積龐大的大跨度厚壁空腔混凝土結構，受其自身和周圍介質溫度、濕度變化的影響，以及基巖的約束作用，往往在不同部位產生較大的溫度應力，進而導致混凝土產生裂縫。如不有效控制混凝土裂縫的產生，將破壞廠房下部結構的整體性，縮短其使用壽命，甚至改變其結構的受力狀態，影響建筑物安全。

本文采用混凝土非穩定溫度場及應力場的有限元計算方法，依據混凝土材料熱力學性能試驗的研究成果，對某水電站廠房下部混凝土結構施工期的溫度場及應力場進行仿真計算分析，并基于分析成果提出切實可行的溫控防裂措施，進而有效控制混凝土溫度裂縫的產生，為水電站廠房下部結構混凝土的溫控設計和施工提供參考。

1計算原理及方法

1.1非穩定溫度場計算原理及方法

在混凝土計算域R內任意一點處，非穩定溫度場T（x，y，z，τ）需滿足熱傳導方程：

Tτ=a（2Tx2+2Ty2+2Tz2）+θτ（1）

式中：T為溫度（℃）;a為導溫系數（m2/h），θ為絕熱溫升（℃）;τ為時間（h）。溫度場有限元計算方法見文獻[1]。

1.2水管冷卻問題的處理

文獻[1]中給出了一套近似解法，即把冷卻水管看成負熱源，在平均意義上考慮水管冷卻效果，可得混凝土等效熱傳導方程：

Tτ=a（2Tx2+2Ty2+2Tz2）+（T0-TW）τ+θ0ψτ（2）

式中：T0為混凝土初溫（℃）;TW為冷卻水溫度（℃）;為考慮初始溫差影響的函數（℃）;ψ為考慮混凝土絕熱溫升影響的函數（℃）。

1.3應力場計算原理及方法

混凝土在復雜應力狀態下的應變增量包括彈性應變增量、徐變應變增量、溫度應變增量、干縮應變增量和自生體積應變增量，因此有

{Δεn}={Δεen}+{Δεcn}+{ΔεTn}+{ΔεSn}+{Δε0n}（3）

式中：{Δεen}為彈性應變增量;{Δεcn}為徐變應變增量;{ΔεTn}為溫度應變增量;{ΔεSn}為干縮應變增量;{Δε0n}為自生體積應變增量。應力場有限元計算方法見文獻[1]。

2計算模型和參數

2.1計算模型

本文選取某水電站廠房標準機組段的下部混凝土結構，上下游方向長85.4m，寬30m，高33.3m。有限元計算分析模型（圖1）中地基在上下游和深度方向各延伸一倍混凝土結構高度。模型總共設18個澆筑層，約束區層厚1～2m，非約束區層厚2～3m，每層內又劃分2～6個澆筑塊。

2.2主要計算參數

工程區多年月平均氣溫統計見表1。

基巖和混凝土的主要熱力學計算參數見表2和表3。

2.3邊界條件

溫度場計算時，計算模型中地基底面及四周側面取為絕熱邊界，機組段的上下游面及其它臨空面為固體散熱邊界，根據多年平均風速和覆蓋的保溫材料賦予相應的表面放熱系數。應力場計算時，地基底面及四周側面取為法向約束，其它臨空面為自由邊界。

3計算工況

工況1：6月1日開始第一層混凝土澆筑，按規范要求控制澆筑溫度不低于5℃，不高于28.0℃。

工況2：6月1日開始第一層混凝土澆筑，控制混凝土的澆筑溫度不高于18℃。混凝土表面保溫措施：3月-5月（春季）、9月-10月（秋季）澆筑的混凝土，澆完后立即對新澆混凝土的倉面及模板外側覆蓋1cm厚泡沫塑料板進行保溫，到齡期14d時拆除;12月-2月（冬季）澆筑的混凝土，澆完后立即對新澆混凝土的倉面及模板外側覆蓋2cm厚泡沫塑料板進行保溫，至冬季結束;在進入施工期第一個冬季前（11月份），對所有混凝土表面覆蓋2cm厚泡沫塑料板至冬季結束。混凝土內部冷卻水管通水措施：混凝土澆筑完畢后立即進行通水冷卻，水管間距1.5m×1.5m，4月-10月使用15℃制冷水，其它月份采用天然河水，流量1.5m3/h，通水時間10d，每24h換向一次。

4計算結果分析

4.1工況1計算結果分析

選取尾水管底板部位混凝土表面點和內部點作為特征點，繪制溫度及應力歷時曲線（圖2）;選取機組橫剖面作為典型剖面，繪制溫度及應力包絡圖（圖3），圖中拉應力為正，壓應力為負，Δ′t為允許應力曲線，由極限拉伸強度除以安全系數（為1.8）獲得。

對于澆筑初期的混凝土，表層混凝土的溫升幅度遠小于內部混凝土，從而產生較大的內外溫差。混凝土也因此產生了相應的內外變形約束。此時，外表面混凝土處于相對收縮變形的狀態，而內部混凝土則相反，處于相對體積膨脹的狀態，因而在表面相對受張拉的區域出現拉應力，而在結構內部相對受擠壓的區域就產生了壓應力。且當溫差足夠大時，混凝土表面的拉應力就能夠達到甚至超過混凝土的即時允許應力。如圖2中尾水管底板混凝土早期最大內外溫差達到12℃左右時，表面拉應力已超出即時允許應力，極易導致混凝土早期表面裂縫的產生，有必要采取溫控措施以降低早期混凝土過大的內外溫差。

混凝土溫度達到峰值以后就開始下降，但外表面降溫幅度遠小于內部的降溫幅度，相對而言，此時內部混凝土的體積收縮變形大，而結構近表面區處于相對被壓縮的變形狀態。在溫度變形作用下，表面拉應力和內部壓應力逐漸減小。如圖2所示，隨著內部混凝土溫度的進一步降低，混凝土內部的應力有可能從壓應力轉化為拉應力，從而表面混凝土逐漸表現為受壓狀態。當這種變形過大時，內部拉應力甚至會超過混凝土的允許抗拉強度。

若不考慮由內外溫降幅度不同而引起的混凝土自身的應力狀態變化，僅考慮受外界氣溫逐漸下降的影響（夏季高溫階段到冬季寒冷時刻），尾水管底板混凝土結構相對與下部地基來說，處于溫降收縮變形狀態，受地基約束作用影響，混凝土內外都呈現出拉應力增長或壓應力減小趨勢，并在環境氣溫最低時達到極值。由圖3可以看出，在遭遇寒冷冬季時，夏季澆筑的尾水管底板混凝土，由于后期溫降較大，再加上受地基強約束作用，后期混凝土的內外拉應力均已超出允許應力，此時極易造成混凝土開裂。可見，有必要采取溫控措施以降低混凝土后期溫降幅度。

4.2工況2計算結果分析

計算得出工況2的溫度及應力歷時曲線見圖4，溫度及應力包絡圖見圖5。

對比圖2和圖4可以看出，采取降低澆筑溫度和“外保內降相結合”的溫控措施后，一方面，混凝土早期內外溫差大大減小，僅為5℃左右（工況1約為12℃），相應地混凝土內外相對變形也減小，早期混凝土的表面拉應力狀態也隨之得到改善早期表面最大拉應力僅為0.3MPa（工況1為0.6MPa，小于混凝土的即時允許應力;另一方面，早期混凝土的溫升幅度得到降低，混凝土內部最高溫度僅為32℃左右（工況1約為39℃），相應地后期溫降幅度也明顯減小，從而使后期溫降所致的混凝土拉應力也明顯減小，混凝土的后期最大拉應力約為1.1MPa（工況1約為1.6MPa），小于混凝土的即時允許應力。

對比圖3和圖5可以看出，夏季澆筑的混凝土內部溫度峰值大幅降低，大部分區域的混凝土拉應力狀態均得到明顯改善，抗裂安全性大大提高。

5結論

（1）從應力歷時曲線看，混凝土開裂可能性較大的時刻（混凝土所承受的拉應力超過其即時允許應力），一是在新澆混凝土塊齡期較短時，二是在經歷冬季外界氣溫較低時。

（2）從有無采取溫控措施的工況1和2的計算結果對比來看，采取降低澆筑溫度和內部水管冷卻相結合的溫控措施，能顯著減小早期混凝土的溫升幅度和內外溫差以及后期的溫降幅度，對混凝土的溫控防裂有多重作用，十分有效。

（3）通過計算和分析發現，工況2中所提出的溫控方案，基本滿足本工程中混凝土抗裂安全系數達到1.8的要求，結構的抗裂安全得到保障。

參考文獻（References）：

[1]

朱伯芳.大體積混凝土溫度應力與溫度控制[M].北京：中國電力出版社，1998.（ZHUBo-fang.Thermalstressesandtemperaturecontrolofmassconcrete[M].Beijing：ChinaElectricPowerPress，1999.（inChinese））

[2]張超然.三峽水利樞紐混凝土工程溫度控制研究[M].中國水利水電出版社，2000.（ZHANGChao-ran.StudyoftemperaturecontrolfortheThreeGorgesProjectconcreteengineering[M].Beijing：ChinaWaterPowerPress，2001.（inChinese））

[3]GajdaJ.ControllingtemperatureinmassConcrete[J].ConcreteInternational，2002（1）：59-62.

[4]YuanY，WanZL.Predictionofcrackingwithinearly-ageconcreteduetothermal，dryingandcreepbehavior[J].CementandConcreteResearch，2002（32）：1053-1059.

[5]Kook-HanKim，Sang-EunJeon，Jin-KeunKim，etal.Anexperimentalstudyonthermalconductivityofconcrete[J].CementandConcreteResearch，2003（33）：363-371.

[6]SchutterGDe.Finiteelementsimulationofthermalcrackinginmassivehardeningconcreteelementsusingdegreeofhydrationbasedmateriallaws[J].ComputersandStructures，2002，80（27/30）：2035-2042.

[7]張子明，郭興文，杜榮強.水化熱引起的大體積混凝土墻應力與開裂分析[J].河海大學學報，2002，30（5）：12-16.（ZHANGZi-ming，GUOXing-wen，DURong-qiang.Analysisofhydrationheat-inducedstressesandcracksinmassiveconcretewalls[J].JournalofHohaiUniversity：NaturalSciences，2002，30（5）：12-16.（inChinese））

[8]馬躍峰，朱岳明，曹為民，等.閘墩內部水管冷卻和表面保溫措施的抗裂作用研究[J].水利學報，2006，37（8）：963-968.（MAYue-feng，ZHUYue-ming，CAOWei-min，etal.Effectofinternalcoolingpipesandexternalheatpreservationonpreventionfromconcretecrackingduringconstructionofsluicepier[J].JournalofHydraulicEngineering，2006，37（8）：963-968.（inChinese））

[9]曹為民，吳健，閃黎.水閘閘墩溫度場及應力場仿真分析[J].河海大學學報：自然科學版，2002，30（5）：48-52.（CAOWei-min，WUJian，SHANLi.Numericalsimulationoftemperaturefieldandstressfieldofsluicepiers[J].JournalofHohaiUniversity：NaturalSciences，2002，30（5）：48-52.（inChinese））

[10]彭景文.三峽電站廠房尾水管溫度應力仿真計算分析[J].長江科學院院報，1995，12（4）：26-31.（PENGJing-wen.AnalogcomputationsandanalysisoftemperaturestressofpowerhousedrafttubeofThreeGorgesProject[J].JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute，1995，12（4）：26-31.（inChinese））

[11]常曉林，程井，周偉.軟基上廠房大體積混凝土施工期溫度應力仿真[J].武漢大學學報：工學版，2007，40（2）：21-25.（CHANGXiao-lin，CHENGJing，ZHOUWei.Thermalstresssimulationforpowerhousesonsoftrockbaseduringconstructionperiod[J].EngineeringJournalofWuhanUniversity，2007，40（2）：21-25.（inChinese））

[12]張金凱，李守義，趙麗娟，等.某河床式水電站廠房壩段溫控計算分析[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2008，36（5）：211-218.（ZHANGJin-kai，LIShou-yi，ZHAOLi-juan，etal.Simulationanalysisoftemperaturecontrolonhydropowerhousemonolithofsomewaterpowerstationinriverchannel[J].JournalofNorthwestA&FUniversity：Nat.Sci.Ed.，2007，40（2）：21-25.（inChinese））

篇（8）

興隆水利樞紐位于漢江下游湖北省潛江、天門市境內，上距丹江口樞紐378.3km，下距河口273.7km，由泄水閘、船閘、電站廠房、魚道、兩岸灘地過流段及交通橋組成，正常蓄水位36.2m，水庫總庫容4.85億m3，灌溉面積327.6萬畝，規劃航道等級Ⅲ級，電站裝機容量40MW。興隆電站廠房基礎主要采用水泥土攪拌樁復合地基，水泥土攪拌樁樁徑800mm。攪拌樁與建基面間鋪設20cm水泥砂褥墊層。

二、試驗目的

1、為確定施工過程中各項指標，對水泥砂褥墊層進行生產性試驗。核實水泥砂褥墊層設計填筑標準的合理性。

2、根據現場生產性試驗確定各種施工參數，松鋪厚度、碾壓變數、碾壓設備等，以達到設計標準的夯填度、相對密度、滲透系數。

3、通過生產性試驗完善施工工藝及施工措施。

三、施工準備

1、試驗場地選擇，并對場地進行平整及壓實；對試驗區基面進行測量并形成記錄。

2、水泥及粉細砂等材料準備及壓路機等設備就位。

3、根據室內試驗成果，計算出各種材料（水泥、粉細砂、水）用量，并形成配料單，嚴格按照配料單進行拌料。

4、按照設計參數及室內試驗成果，確定拌合料的松鋪厚度；

四、施工參數

設計指標：

1．水泥摻量4.5%

2.夯填度＜0.87

3.相對密度≥0.7

4.滲透系數K3d≤i×10-4cm/s（i=1～9）

根據外委室內試驗結果，水泥砂的各種最小干密度和最大干密度如下表

表4-1

根據砂的最大干密度（dmax）、最小干密度（dmin）以及設計相對密度Dr，按照公式，反算得出，摻量4.5%水泥時，其要求干密度≥1.45，摻量為6%水泥時，其要求干密度≥1.46。

五、試驗場地選擇及試驗方案

1、試驗場地選擇在興隆電站廠房標拌和站左側的平地上，占地面積約81m2，將試驗場地劃10塊，總占地面積90*90m2。

2、碾壓設備采：用2.2kw平板夯及功率為4kw 的HZD-200手扶夯。

3、根據設計夯填度≤0.87及設計圖紙要求水泥砂褥墊層厚度20cm，反推出松鋪厚度23cm，碾壓試驗現場控制虛鋪厚度為25cm～26cm。

六、碾壓試驗方法

1、試驗前首先對粉細砂開采區進行含水率檢測。檢測結果表明：剝離覆蓋層以下100cm粉細砂料含水率在6.4%±0.2%，

2、水泥砂拌和據試驗室開具的料單準確控制粉細砂的含水率和水泥摻量

3、采用15t自卸汽車運輸，人工進行攤鋪、平整、找平。

3、現場層厚、平整度控制：用水準儀檢查鋪土平均松鋪厚度，2m工程檢尺檢查平整度，滿足要求后進行碾壓。

4、碾壓：每層按預定碾壓遍數進行碾壓。2.2kw平板振搗器夯實對水泥粉細砂分別進行3遍、5遍、7遍夯實；4kwHZD-200手扶夯夯實對水泥粉細砂分別進行4遍、6遍夯實。

5、質量檢測：將表面土層用鐵鍬清除和取樣，取樣深度為鋪土壓實層的1/4處，環刀法取樣。每塊檢測2個點，點位均勻地分布在試驗段的平面上，取樣完成后對試驗坑進行同類水泥砂回填、夯實并做標記，以避免試坑重復取樣。采用酒精燃燒法檢測含水率。對各試驗組合進行土樣測定采集數據、計算含水率、干密度和相對密度。

七、成果整理

粉細砂夯填度計算公式：夯填度=

粉細砂相對密度計算公式：

粉細砂注水滲透試驗計算公式：

Dr ----相對密度

----最大干密度，g/cm3

----最小干密度，g/cm3

----實測干密度，g/cm3

K----試驗土層滲透系數，cm/s

Q----注入流量，L/min

F----試環面積，cm2

八、數據分析

根據試驗成果對數據進行分析，結果如下描述：

1、2.2kw平板振搗器夯實

水泥摻量為4.5%、含水率12%±1%時，對水泥粉細砂分別進行3遍、5遍、7遍夯實，相對密度分別0.6、0.73、0.78；夯填度分別為0.92、0.82、0.76

水泥摻量為6%、含水率12%±1%時，對水泥粉細砂分別進行3遍、5遍、7遍夯實，相對密度分別0.59、0.71、0.74；夯填度分別為0.89、0.83、0.76

2.2kw平板振搗器夯實5遍、7遍均能達到設計要求，但夯實5遍的相對密度及夯填度偏低。

2、4kwHZD-200手扶夯夯實

水泥摻量為4.5%、含水率12%±1%時，對水泥粉細砂分別進行4遍、6遍夯實，相對密度分別0.76、0.82；夯填度分別為0.77、0.73

水泥摻量為6%、含水率12%±1%時，對水泥粉細砂分別進行4遍、6遍夯實，相對密度分別0.76、0.78；夯填度分別為0.79、0.77

4kwHZD-200手扶夯夯實4遍、6遍均能達到設計要求，夯實4遍完全能滿足設計要求

九、結論

選擇同樣碾壓遍數、設備，含水率12±1%時，4.5%水泥摻量粉細砂的相對密度優于6%水泥摻量粉細砂的相對密度

不同摻量的水泥粉細砂，選用4kwHZD-200手扶夯的壓實效果均優于2.2kw平板振搗器的壓實效果；試驗結果統計見下表

表9-1

篇（9）

尼泊爾電力局(NEA)是全國唯一負責電力生產和供應的機構，除自身規劃和開發建設運營電廠外，NEA還通過購電協議(PPA)的方式購入獨立電力生產商(IPP)的電力。此外，也負責通過尼泊爾電網與印度的電力交易。(1)電力供求現狀。2012/2013財政年度，尼泊爾電力系統最大負荷需求達到1094．62MW，比上年增長約9%，其中電網可提供電力719．6MW，其余335MW無法滿足。同時，尼泊爾電力系統電量需求達到5446．285GW·h，比上年增長約7．7%，其中，電網可提供電量為4260．45GW·h，其余的1185．835GW·h無法滿足，不得不輪流限電。尼泊爾供電量分類情況見表2及圖1。由表2及圖1可以看出，即使考慮從印度購電792．52GW·h后，尼泊爾仍缺電量約1185．835GW·h，缺電量占需電量比例達21．8%，電力供需矛盾非常突出。(2)電源現狀。尼泊爾電源基本上都來自水電站，僅有少量來自熱電(柴油發電)和太陽能電站。截止2012/2013財年底，全國總裝機容量為762．0MW，其中，NEA水電裝機容量477．9MW，IPP水電裝機容量230．6MW，熱電53．4MW，太陽能0．1MW。全國電網總裝機容量為757．5MW，未接入電網的獨立小水電站裝機容量為4．5MW。截止2012/2013財年底，尼泊爾在建水電站共6座，總裝機容量為732．0MW。(3)電網現狀。尼泊爾綜合電力系統(INPS)由7條循環傳輸線路組成，包括:全長1109．7km的132kV單循環線路，全長1020km的132kV雙循環線路，全長224．16km的66kV單循環線路，全長287km的66kV雙循環線路。132kV變電站有27座，總容量為1375．7MVA;66kV變電站有15座，總容量為463．75MVA。目前，在建1條400kV輸電線路，總長為570km;在建3條220kV輸電線路，總長為446km;在建9條132kV輸電線路，總長為793km。在建變電站12座，總容量為559MVA。

1．2電力發展規劃

(1)歷史用電情況。尼泊爾主要依靠水力發電，但由于水電站建設不足，電力供應仍十分緊張，全國僅40%的人口能用上電。尼泊爾近10a供電量及最大負荷需求見表3及圖2。(2)電力需求預測。結合歷史用電情況，NEA對工業、商業、居民及其他用電進行了分類預測。按推薦值，2025/2026財年，尼泊爾最大負荷將達到3176．7MW，需電量將達到14971．2GW·h。尼泊爾電力需求預測見表4和圖3。由表4可推算出，NEA預測的尼泊爾2013～2028年最大負荷及需電量年均增長率約8．0%，略低于前10a的負荷增長率8．7%。(3)電源建設規劃。尼泊爾政府在2001年出臺過水電發展政策，但進程緩慢。2007年4月水電開發重新提上議程，臨時政府也出臺了一些有關水電開發的優惠政策。截至2012/13財年底，總裝機容量為762．0MW，僅占其技術可開發量的1．8%，水電開發潛力巨大。根據電源建設安排，尼泊爾規劃建設水電站6座，總裝機容量達1892MW。(4)電網規劃。根據電網規劃，擬建400kV輸電線路4條，總長為1320km;擬建220kV輸電線路8條，總長為1309．8km;擬建132kV輸電線路15條，總長為1540km。擬建變電站44座，總容量為6818MVA。

2電力市場空間分析

2．1相關執照及許可證

尼泊爾水電項目管理程序透明、公開。對裝機1MW以上水電項目的開發，需要獲得以下4種執照或許可:①勘查許可證，針對研究項目;②發電許可證，針對建設和運營發電設施;③傳輸電許可證，針對建設和運營輸電設施;④配送電力許可證，針對建設和運營配電設施。根據尼泊爾電力開發署公布的數據，截止2013年12月31日，已簽發勘查許可證的水電工程共有305個，總裝機容量為8519．64MW;已簽發發電許可證的水電站共有78座，總裝機容量為2139．52MW。

2．2電力市場空間分析

根據尼泊爾電力系統負荷預測成果，2025年，尼泊爾最大負荷將為3176．7MW，考慮系統備用容量后，系統需要總裝機容量約為3970．88MW。截止2012/13財年底，接入尼泊爾電網的總裝機容量為757．5MW。其中，水電704MW、熱電53．4MW、太陽能發電0．1MW。目前，在建水電工程的總裝機容量大約為732MW，待建電站總裝機容量為1407．52MW。根據尼泊爾電網已建、在建及待建水電站裝機容量，結合考慮電力系統必需的檢修、事故、負荷備用容量，對其電力市場的空間分析結果列于表5。由表5可見，考慮已建、在建及待建電站裝機容量后，到2025年，電力系統有近1073．86MW的電力市場空間;其水電站大部分為徑流式，由于冬季河流來水減少，出力不足，工作容量如果按1/3考慮，則2025年大約可提供1432．34MW的電力，尚缺2538．54MW，電力市場空間較大。此外，尼泊爾可供開發的水電資源達42000MW，但其國內需求有限，按照NEA的負荷預測結果，即使考慮增長到2025年，總的負荷需求僅約3176．70MW，不到可開發水電裝機容量的10%。因此，具有極大的潛力向境外送電。而印度北部電力需求巨大，有望成為尼泊爾水電的主要供電市場。

3風險分析

(1)經濟風險。由于缺乏資金投入，政府鼓勵私人投資水電項目并給予優惠扶持政策。目前，NEA給私人投資的水電(25MW以下)上網電價為:旱季7盧比/kW·h(約合9．7美分/kW·h)，雨季4盧比/kW·h(約合5．5美分/kW·h)。在尼泊爾投資的獨立電力生產商都必須與NEA簽訂PPA。尼泊爾是聯合國確定的最不發達國家之一，其國家電力局處于虧損運營，雖然目前尚無違約不付記錄，但這種風險將隨著其不良運營狀態的持續而加大。(2)法律風險。尼泊爾是最早實施國際BOT項目的國家之一，因而相應的法規制度較為完備，吸引了國際上許多公司來開展BOT項目，包括水電站建設。(3)匯率風險。根據2000～2010年均匯率統計數據分析，尼泊爾匯率波動較為穩定，基本保持在65．00～77．90美元/盧比之間，并且盧比呈現小幅升值趨勢。(4)水文風險。尼泊爾近年來尤其注重吸引外國投資者參與其水電項目的建設運營。其境內大多數河流均有較長的實測水文系列，資料精度較為可靠，但河流徑流具有隨機性的特點，將造成發電量的不確定性，實際發電量可能偏離設計值，當遭遇枯水年時，將帶來項目發電收入降低的風險。因此，需要在發電收入計算時留有適當余地。(5)電力市場風險。電力市場分析以負荷預測為基礎，從目前預測情況看，其電力市場空間較大。但實際的電力負荷需求受到經濟社會發展情況等因素影響，從尼泊爾負荷特性初步分析結果來看，水電項目雨季電量消納存在一定困難，需要在發電收入計算時留有適當余地，并在購售電協議中取得對電量消納的承諾，以確保項目收入的實現。

篇（10）

我國輻照食品檢測技術與標準的發展

現代林業可持續發展探討

談汽車企業人才培養模式的核心競爭力

SLP技術在制造車間布局中的應用研究

“云計算”市場分析及應用展望

240kA普通平底電解槽低電壓生產探索

新民采油廠6～10kV配電網無功補償方案探討

一次直流系統接地故障分析

談直流發電機的基本工作原理、電樞反應及換向

CAE分析在某車型座椅滿足行李位移乘客防護強度改進中的應用

融合項目開發過程的圖文檔管理系統設計

泊松積分在概率論中的應用

費魯水電站廠房結構設計

金紫山風電場一期工程風機基礎設計

鐵路橋連續剛構邊跨現澆段的吊架設計及受力檢算

TJ165型架橋機架設大坡度小半徑橋梁的安全控制

談如何創新公路養護職工安全教育的新路子

縣級公路局職工教育現狀分析及其對策研究

《企業科技與發展》理事會

廣西生物農藥發展現狀及對策研究

推進信息進村入戶加快發展北海農村信息化

談《招標投標法》中不可誤讀的主要條款

清水混凝土樓板的施工質量控制

帶內筒立式大型壓力容器現場整體熱處理施工工法

深基坑支護技術在實際工程中的應用

常見混凝土工程事故的分析與處理

談非金屬骨料耐磨地面施工方法及質量保證措施

關于施工項目質量成本控制的幾點建議

對超厚鋼筋混凝土現澆樓板構件的模板支架控制要點及方法

在已建多年的大壩及壩后電站更新改造中水工混凝土建筑物的處理探討

關于人工挖孔灌注樁過程控制的探討

談房建混凝土澆筑的監理控制措施

談建筑施工企業QC小組活動的開展

淺析砌體工程質量問題及預防措施

論建筑企業項目實施階段的合同管理

政府投資項目的投資管控之拙見

對建筑安全事故的思考與建議

談施工企業如何發揮薪酬管理的激勵作用

廣西技術轉移的實踐及產學研服務方式探討

完善廣西公共科技政策實施效果評估的制度研究

創新思路打造全國性物流節點城市

廣西特色產業數據庫資源存貯與共享

企業專利信息分析與專利戰略工作

來賓市錳工業發展存在的問題與對策

務實與創新并舉,大力推進社會信息化建設

技術進步對農業經濟增長的作用——基于恭城主要水果樣本的實證研究

廣西政策性農業保險發展模式研究

DATUM面控制技術在包邊機設計中的應用

蒼梧縣倒水—長發35kV線路防雷改造研究

中小企業常用局域網的優化

論計算機病毒及防范的措施

鑲嵌鍍中金剛石粉的前處理、電鍍與回收

康居住宅電氣設計的探討

煤灰熔融性測定的影響因素探析

篇（11）

求一階非齊次線性微分方程特解的新方法

C─值悖論及其機制

技術轉移率初探

中、小型工業企業設備管理系統

大氣污染擴散（高斯）模式簡易推導法的研究

用有限元法對水壩的位移和應力分析

造紙廢水的處理

內存駐留程序及其實現

淺談單筋截面正截面的強度計算

論衛星電視接收設備的工作原理

智能化教學系統ISTS

物理學中的確定性原則

普通化學教學中的幾個問題

試談發球在排球比賽中的地位

淺析太極拳的教學特點與方法

體育·健康·健美──淺談女青年的身體鍛煉

1993年國際科技綜述

混合共軛梯度技巧

非交錯樹T(q1,q2,q3,q4)的優美性

引黃灌區泥沙處理對策確定的層次分析法

結合一般步長律的DFP算法

帶有自同態的相對投射模

模糊評判在房地產估價中的應用

試論數學的抽象性

數學爭論淺析

VisualC++中exit()和return的選擇和使用

鋅基合金中稀土、鈦的不分離測定

飽和粘性土的抗剪強度及應力路徑探討

小浪底水利樞紐水電站地下廠房巖壁吊車梁的施工

淺談建筑經濟事務所在控制工程造價中的作用

論加強工科數學的應用性與實踐性

大學數學思想方法教育淺析

淺談數學發現中的悖向思維及其美學價值和作用

開放式多媒體網絡教學系統的研究

《操作系統原理DOS篇》的實驗配置

計算梁柱穩定性的有限元法

同一參考系中不同坐標的等價性

幾類三階、四階非線性系統的不穩定性

有限內存BFGS算法的收斂性

不確定型AHP計算權重向量的一種新方法

關于四元數體上循環矩陣的幾個定理

攻防競爭中的市場分析

Lc1最優化問題的一個強二階充分條件

積分與積分和之間的誤差探討

凝華結霜現象的基本傳熱傳質規律

含鉻廢水的處理方法綜述