水庫(kù)大壩的案例
水庫(kù)大壩出現(xiàn)病害怎么整治？
2．2上下游壩坡的培厚加固設(shè)計(jì)
對(duì)于有放空底洞的水庫(kù)，在放干水后對(duì)灌溉等影響不大，且不會(huì)造成新的滑動(dòng)的情況下，可將水庫(kù)放空，對(duì)上下游壩坡進(jìn)行培厚加固。這樣可避免因上游削坡造成壩軸線下移而增加工程量，或者因削坡造成對(duì)原有防滲體的破壞，進(jìn)行防滲體的整治而增加投資；對(duì)于原大壩下游不存在穩(wěn)定問(wèn)題的壩體整治，這種方案也更經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)它可以和上游壩面的防滲設(shè)計(jì)相結(jié)合；對(duì)于淺透水地基，在壩腳設(shè)防滲齒墻，若透水層較深，可采用帷幕灌漿，壩體上游面鋪復(fù)合土工膜，并與周?chē)姆罎B帷幕形成封閉的防滲體系。
但是值得注意的是，這種上下游同時(shí)培厚加固的方案在實(shí)際的施工中可能會(huì)存在一定的困難。這是因?yàn)樵陂L(zhǎng)期的使用中，水庫(kù)底部會(huì)形成厚厚的淤積，若再進(jìn)行上游培厚加固，則水庫(kù)原來(lái)的土和施工中的棄渣都會(huì)被浸泡在水庫(kù)底部形成更厚的淤積，這不但會(huì)縮小水庫(kù)的容積，而且也不利于下游的培厚加固施工。
3 水庫(kù)大壩的防滲設(shè)計(jì)
水庫(kù)大壩的滲漏病害可能發(fā)生在壩基，也可能會(huì)發(fā)生在壩肩，更多的是發(fā)生在壩體。因此在進(jìn)行水庫(kù)大壩的防滲設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定大壩的滲漏部位，滲漏程度和滲漏特點(diǎn)，選擇合適的防滲設(shè)計(jì)方案。以下筆者結(jié)合自己的工程實(shí)踐，提出一些防滲設(shè)計(jì)方法，具體如下所示：
3．1壩基、壩肩部位的防滲施工設(shè)計(jì)
通常來(lái)講，在對(duì)水庫(kù)大壩的壩基和壩肩進(jìn)行防滲施工設(shè)計(jì)時(shí)，多是采用帷幕灌漿的方式進(jìn)行防滲處理，且最好為一排灌漿孔同時(shí)灌漿，通過(guò)改變漿液的密度來(lái)實(shí)現(xiàn)壩基或壩肩的修復(fù)，最終使帷幕和整個(gè)水庫(kù)大壩融為一體，實(shí)現(xiàn)防滲效果。
展開(kāi) VirtualFlow算例 | 水庫(kù)大壩潰壩數(shù)值模擬
為充分利用水資源,人們?cè)谔烊缓恿魃闲藿?em>水庫(kù)大壩,以達(dá)到調(diào)控洪水、發(fā)電、灌溉、供水、通航、旅游、漁業(yè)養(yǎng)殖等目的，水庫(kù)大壩對(duì)人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了極其重要的推動(dòng)作用，但是一旦由于某種原因發(fā)生潰壩失事，對(duì)下游所造成的生命和財(cái)產(chǎn)損失將無(wú)法估計(jì)。
潰壩問(wèn)題研究主要以歷史資料統(tǒng)計(jì)分析及數(shù)值模擬為主，而潰壩在數(shù)值分析領(lǐng)域也成為了一個(gè)十分經(jīng)典的案例，本文將使用積鼎 通用流體仿真軟件VirtualFlow 模擬二維的潰壩流動(dòng)。
案例描述
本案例的場(chǎng)景是一個(gè)長(zhǎng)方形液塊位于計(jì)算域一角，計(jì)算域頂部開(kāi)口，左右和底部邊界為壁面，在重力的作用下液塊流動(dòng)并沖擊到一側(cè)壁面，此過(guò)程中發(fā)生了復(fù)雜的流動(dòng)。
案例詳情
1. 幾何建模
本案例為二維算例，其中計(jì)算域的長(zhǎng)為3.22m，高1.8m，水相的長(zhǎng)為1.2m，高為0.6m，位于計(jì)算域左下角。同時(shí)在計(jì)算域底部距左端2.725m處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)H1監(jiān)測(cè)自由液面的高程，具體的幾何和計(jì)算域如圖 1.1所示。
圖 1.1幾何與計(jì)算域示意圖
2. 網(wǎng)格劃分
網(wǎng)格劃分現(xiàn)有一套網(wǎng)格，網(wǎng)格一在x方向劃分成161份，增長(zhǎng)率為1，尺寸上限為1，最小尺寸為0.02m；y方向劃分成90份，增長(zhǎng)率為1，尺寸上限為1，最小尺寸為0.02m；z方向劃分為1份，增長(zhǎng)率設(shè)為1，比尺上限設(shè)為1，最終網(wǎng)格總數(shù)為14490，具體參數(shù)可見(jiàn)表 1.1。網(wǎng)格一劃分的示意圖如圖 1.2所示。
表 1.1 網(wǎng)格信息表
注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字分別對(duì)應(yīng)網(wǎng)格劃分份數(shù)、增長(zhǎng)率和比尺上限
圖 1.2 網(wǎng)格劃分示意圖
3. 參數(shù)設(shè)置
其中材料屬性如表 1.2所示
表 1.2 材料屬性
對(duì)于各邊界的類(lèi)型和具體邊界條件如表 1.3所示。
表 1.3 邊界條件
求解過(guò)程的參數(shù)設(shè)置和停止條件見(jiàn)表 1.4。
展開(kāi) 智慧水利數(shù)字孿生
預(yù)演方面，集成水情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、降雨監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、三維地表、水下三維地形、水利設(shè)施數(shù)據(jù)、防洪對(duì)象資料，在三維場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)洪水預(yù)測(cè)演進(jìn)、洪水淹沒(méi)模型分析、洪水實(shí)時(shí)演進(jìn)、防洪應(yīng)急調(diào)度預(yù)演、河道水庫(kù)潰壩預(yù)演、堰塞湖模擬的實(shí)景化展示。
預(yù)案方面，集成各類(lèi)防洪方案、調(diào)度規(guī)則和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)等，實(shí)現(xiàn)各預(yù)案觸發(fā)條件與水情監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前洪水水情與洪水級(jí)別的準(zhǔn)確判斷，及時(shí)、準(zhǔn)確地觸發(fā)防汛應(yīng)急預(yù)案，提供客觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，幫助防汛指揮部門(mén)進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度決策。
05
N項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用
水雨情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：由監(jiān)測(cè)中心、通信網(wǎng)絡(luò)、水雨情監(jiān)測(cè)設(shè)備、水雨情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三部分組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水情等監(jiān)測(cè)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接收、解析、存儲(chǔ)、分析、處理以及可視化展示，通過(guò)系統(tǒng)可對(duì)流域內(nèi)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布、運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、視頻信息、預(yù)警信息、維護(hù)信息等管理與查看。
水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)：主要包括物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，無(wú)人機(jī)平臺(tái)以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)，其中物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)主要提供設(shè)備的快速接入和設(shè)備管理服務(wù)，無(wú)人機(jī)平臺(tái)主要負(fù)責(zé)水庫(kù)大壩三維模型構(gòu)建以及巡檢支撐，業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)小型水庫(kù)水雨情和大壩安全的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。
群閘聯(lián)控信息系統(tǒng)：通過(guò)控制水閘調(diào)水補(bǔ)水，實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)水資源的靈活調(diào)動(dòng)。在確保水庫(kù)群、區(qū)間及上、下游安全前提下，實(shí)現(xiàn)防洪抗旱以及水資源合理利用。
智慧防汛應(yīng)急指揮系統(tǒng)：基于數(shù)字孿生流域信息平臺(tái)，匯總雨水情數(shù)據(jù)信息，結(jié)合洪水“四預(yù)”模型，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)與多維信息的融合與集成，將各類(lèi)防汛信息進(jìn)行實(shí)時(shí)快速地收集、分析和處理，切實(shí)加強(qiáng)防汛指揮系統(tǒng)等非工程防洪措施建設(shè)，供各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和防汛部門(mén)科學(xué)地調(diào)度人力、物力、財(cái)力，進(jìn)行防汛調(diào)度指揮，能充分發(fā)揮防洪工程的整體防洪作用，最大限度地減輕災(zāi)害損失。
展開(kāi) 【方案介紹】極端天氣系列產(chǎn)品二：拱壩健康管理數(shù)字化平臺(tái)
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2020年5月美國(guó)密歇根州提塔巴瓦西河流域發(fā)生強(qiáng)降雨，5月19日，
Smallwood大壩與Edenville大壩潰壩，不久后沖垮下游Sanford大壩。此次
連續(xù)潰壩迫使密歇根州中部約10000人撤離，造成了無(wú)法估量的損失。
監(jiān)控拍攝到的Edenville大壩潰壩情況
下面是潰壩洪水沖淹下游Midland市，不知該說(shuō)公路脆還是洪水猛。
大壩是重要的能源基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)防洪、供水、生態(tài)、發(fā)電、航運(yùn)等至關(guān)重要。我國(guó)現(xiàn)有大壩水庫(kù)近10萬(wàn)座，其中大中型水庫(kù)4700多座，我國(guó)80%以上的大壩修建于上世紀(jì)50年代至70年代，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)比較突出，但是我國(guó)政府歷來(lái)高度重視水庫(kù)的除險(xiǎn)加固和維修養(yǎng)護(hù)，水庫(kù)大壩安全狀況總體可控。
然而，隨著近些年的氣候變化，極端天氣頻頻發(fā)生，國(guó)內(nèi)外水庫(kù)和大壩潰壩、泥石流堵江等事故逐漸增多，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和難以計(jì)量的財(cái)產(chǎn)損失，還有大壩設(shè)施損壞、環(huán)境破壞等其他影響，水庫(kù)大壩的運(yùn)行安全問(wèn)題成為擺在我們面前的一個(gè)更加重要的問(wèn)題。
如何有效預(yù)防和應(yīng)對(duì)事故災(zāi)難和突發(fā)事件？
大壩監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)目前已廣泛使用，但是監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量是有限的，位置都固定不變，不能全面監(jiān)測(cè)大壩的整體情況，并且隨著時(shí)間的推移，監(jiān)測(cè)設(shè)備逐漸損耗，而對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行修繕更換十分困難，因此導(dǎo)致傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的效用隨時(shí)間降低。此外，當(dāng)前面臨的最大的問(wèn)題是極端天氣出現(xiàn)的頻率愈來(lái)愈高，大壩事后管理卻只能應(yīng)對(duì)歷史上出現(xiàn)過(guò)的情況，已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)階段大壩健康管理的需求。而當(dāng)缺乏有效的評(píng)估手段時(shí)，運(yùn)行單位就無(wú)法對(duì)大壩的安全性做出合理的判斷，也就無(wú)法評(píng)估大壩的健康情況和可用時(shí)長(zhǎng)。
對(duì)此，我們推出我們的極端天氣系列產(chǎn)品二：拱壩健康管理數(shù)字化平臺(tái)。
展開(kāi) 
【方案介紹】極端天氣系列產(chǎn)品三：水庫(kù)資源調(diào)度與洪峰推演平臺(tái)
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上期提及的2020年美國(guó)密歇根州連續(xù)潰壩事件，大家還記得吧，大壩的健康問(wèn)題至關(guān)重要。
但是在頻頻出現(xiàn)的各種歷史罕見(jiàn)的極端天氣的摧殘下，可能出現(xiàn)大壩努力但無(wú)果的情況，而且上下游大壩小伙伴們之間車(chē)馬很慢書(shū)信很遠(yuǎn)，只有一壩獨(dú)自美麗，也容易遭受上游大壩異常泄洪的威脅。
所以?xún)H以歷史資料為依據(jù)進(jìn)行水資源調(diào)度是存在很大風(fēng)險(xiǎn)的。
當(dāng)水庫(kù)的水量接近警戒水位的時(shí)候，水庫(kù)自身安全受到威脅，此時(shí)需要開(kāi)閘放水，但是當(dāng)不能判斷水庫(kù)下游的降水情況和下游河段的水位情況時(shí)，貿(mào)然放水，會(huì)對(duì)下游城鎮(zhèn)產(chǎn)生威脅，此時(shí)水庫(kù)自身安全與下游防洪安全之間存在著矛盾。
其次，目前常用的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法做到預(yù)知泄洪之后的影響范圍，也無(wú)法評(píng)估造成的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)損失。
針對(duì)以上問(wèn)題，我們提出極端天氣系列產(chǎn)品三：水庫(kù)資源調(diào)度與洪峰推演平臺(tái)。
該平臺(tái)具備以下四個(gè)功能：
基礎(chǔ)信息模塊：周邊及下游流域的基礎(chǔ)地理信息、水文與調(diào)度資料，氣象數(shù)據(jù)；
水資源調(diào)度模塊：水資源調(diào)度方案的制定，調(diào)度前后水資源的分析；
自定義泄洪方案：通過(guò)精細(xì)化的參數(shù)設(shè)置，定義多套泄洪方案，對(duì)比預(yù)測(cè)結(jié)果；
洪峰推演模塊：預(yù)測(cè)生成洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，重點(diǎn)區(qū)域水位過(guò)程線，展示洪水分布區(qū)域、水位動(dòng)態(tài)和流速變化 ；
重要設(shè)施受淹評(píng)估：洪水沖淹范圍內(nèi)的重要設(shè)施，評(píng)估其受損程度。
這個(gè)方案可以預(yù)報(bào)下游的洪峰流量、出現(xiàn)時(shí)間、最高水位及洪水過(guò)程，為下游洪水預(yù)報(bào)及防洪提供依據(jù)。也可預(yù)判洪水在每個(gè)時(shí)間段、每個(gè)流經(jīng)區(qū)域的淹沒(méi)范圍、淹沒(méi)水深和最大流速，對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，從而為防洪會(huì)商決策提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的技術(shù)支持。
展開(kāi) 全球首款五驅(qū)微型水下機(jī)器人亮相云棲大會(huì)
水下機(jī)器人在之前多應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，船體碼頭巡檢，水庫(kù)大壩巡檢和市政管道巡檢等B端領(lǐng)域。但在楊洋看來(lái)，如今隨著消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，水下機(jī)器人在個(gè)人消費(fèi)娛樂(lè)方向的應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越豐富，如潛水?dāng)z影、游艇釣魚(yú)、海島旅游等。
目前，很多歐美國(guó)家潛水愛(ài)好者都很鐘情水下拍攝。水下機(jī)器人的自如操控和便捷，成為很多旅游達(dá)人的心儀之物。目前，潛行創(chuàng)新的水下機(jī)器人已銷(xiāo)往全球20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
這個(gè)領(lǐng)域的中國(guó)市場(chǎng)也逐漸興起。據(jù)了解，2020年，中國(guó)無(wú)人潛器的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到800億元級(jí)別。其中，面向個(gè)人的“潛水伴侶”類(lèi)無(wú)人潛器將擁有60億元的市場(chǎng)空間。
水工建筑物的分類(lèi)及特點(diǎn)
2.水文狀態(tài)變化：水庫(kù)蓄水上游淹沒(méi)、浸沒(méi)等，下游地下水位下降。
3.水質(zhì)的變化：水溫下降、水質(zhì)改善的。
4.氣候的變化：蒸發(fā)大，形成小氣候，降雨增加。
5.地震的影響：水庫(kù)誘發(fā)地震（大庫(kù)容）
6.對(duì)漁業(yè)影響：發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖，對(duì)野生魚(yú)的回游形成障礙，需專(zhuān)門(mén)考慮。
六、對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)影響巨大
投資巨大、影響國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展；防洪、供水、發(fā)電等關(guān)系到國(guó)計(jì)民生大事；水庫(kù)移民問(wèn)題復(fù)雜，影響深遠(yuǎn)；如規(guī)劃、設(shè)計(jì)不當(dāng)，很難改正；水庫(kù)大壩失事：對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、下游人民；群眾生命、財(cái)產(chǎn)造成極大損失；水庫(kù)形成避暑、旅游場(chǎng)所。
文章來(lái)源：水利工程質(zhì)量
展開(kāi) 【精彩回顧】國(guó)產(chǎn)可控?cái)?shù)值仿真賦能大壩安全智能運(yùn)維，遠(yuǎn)算參加中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)
2023年4月27日-28日，遠(yuǎn)算參加了由中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)主辦的2023學(xué)術(shù)年會(huì)，中國(guó)科學(xué)院陳祖煜院士、中國(guó)工程院王超院士、鈕新強(qiáng)院士等知名學(xué)者出席了本次會(huì)議，遠(yuǎn)算CAE專(zhuān)家兼高級(jí)副總裁閔皆昇閔博士受邀作《基于結(jié)構(gòu)有限元仿真的數(shù)字孿生技術(shù)助力大壩安全智能運(yùn)維》的主題報(bào)告。
閔博士在會(huì)議上先介紹了遠(yuǎn)算大壩健康管理數(shù)字孿生平臺(tái)。該平臺(tái)通過(guò)融合國(guó)產(chǎn)可控結(jié)構(gòu)有限元仿真模型，數(shù)據(jù)分析模型和監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)，搭建大壩狀態(tài)在線監(jiān)控和安全評(píng)估系統(tǒng)，借助高性能并行計(jì)算技術(shù)快速獲取大壩安全關(guān)鍵參數(shù)，并依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，全維度評(píng)估大壩健康狀態(tài)，利用三維可視化渲染技術(shù)，形成時(shí)間上由過(guò)去到未來(lái)、空間上由點(diǎn)及面的風(fēng)險(xiǎn)全要素信息一張圖，實(shí)現(xiàn)工程安全智能化運(yùn)維。
閔博士也介紹了遠(yuǎn)算大壩結(jié)構(gòu)有限元仿真組件的整體功能架構(gòu)和分析流程，即通過(guò)精確幾何網(wǎng)格建模和材料模型參數(shù)數(shù)據(jù)同化建立大壩孿生體，對(duì)混凝土拱壩、重力壩的位移、揚(yáng)壓力、應(yīng)力和地震響應(yīng)，以及土石壩和堆石壩的邊坡穩(wěn)定、滲流穩(wěn)定和抗震穩(wěn)定等重要安全評(píng)估指標(biāo)實(shí)現(xiàn)仿真預(yù)測(cè)預(yù)演。
閔博士對(duì)仿真組件中數(shù)據(jù)同化模型、非飽和-非穩(wěn)定滲流仿真模型、有限元強(qiáng)度折減法邊坡穩(wěn)定分析模型、基于網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)的剛體極限平衡法邊坡穩(wěn)定分析模型和大壩抗震動(dòng)力學(xué)分析模型也進(jìn)行了詳細(xì)闡述。
參會(huì)嘉賓對(duì)閔博士的報(bào)告內(nèi)容表現(xiàn)出強(qiáng)烈興趣，并在會(huì)后與遠(yuǎn)算進(jìn)行了深入探討。
一直以來(lái)，遠(yuǎn)算始終堅(jiān)持深耕行業(yè)，充分發(fā)揮自身數(shù)值仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)，積極推動(dòng)雙碳目標(biāo)下水庫(kù)大壩智慧化建設(shè)與高質(zhì)量發(fā)展。
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展開(kāi) 【精彩回顧】基于國(guó)產(chǎn)水利模型的數(shù)字孿生技術(shù)賦能智慧水利——遠(yuǎn)算參加首屆長(zhǎng)三角水論壇暨水利先進(jìn)技術(shù)（產(chǎn)品）推介會(huì)
在大會(huì)上，遠(yuǎn)算介紹了結(jié)合數(shù)值仿真技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，驅(qū)動(dòng)自有國(guó)產(chǎn)可控水利專(zhuān)業(yè)模型的數(shù)字孿生解決方案，通過(guò)構(gòu)建數(shù)字孿生工程、數(shù)字孿生流域、智慧城市防澇等水利數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)泄洪、洪峰推演、流域洪澇與城市內(nèi)澇的全流域數(shù)字孿生耦合聯(lián)動(dòng)。
接著，遠(yuǎn)算詳細(xì)介紹了大壩健康管理數(shù)字孿生平臺(tái)、流域洪澇風(fēng)險(xiǎn)管理數(shù)字孿生平臺(tái)等水利數(shù)字孿生產(chǎn)品及已落地應(yīng)用案例。
華光潭拱壩健康管理數(shù)字孿生平臺(tái)
大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失多、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析門(mén)檻高、突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理難等問(wèn)題給華光潭拱壩管理工作帶來(lái)較大壓力。
遠(yuǎn)算搭建的華光潭拱壩健康管理數(shù)字孿生平臺(tái)，融合監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)、數(shù)據(jù)建模分析和仿真建模分析技術(shù)，獲取大量虛擬測(cè)點(diǎn)，能夠有效擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍；同時(shí)固化行業(yè)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，幫助賦能運(yùn)維人員，提供智能專(zhuān)家系統(tǒng)，降低運(yùn)維成本；并且提供提前告警功能，事先預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)極值，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，幫助大壩實(shí)時(shí)健康“體檢”。
除了拱壩之外，重力壩、土石壩和面板堆石壩等不同類(lèi)型的水庫(kù)大壩也可以通過(guò)構(gòu)建考慮水利&電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、虛擬實(shí)體交互映射的數(shù)字孿生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程安全前瞻預(yù)演的智能化運(yùn)維。
千島湖小流域洪澇風(fēng)險(xiǎn)管理數(shù)字孿生平臺(tái)
淳安縣山丘區(qū)域面積廣，極端天氣頻繁，洪澇發(fā)生點(diǎn)多面廣，成災(zāi)快突發(fā)性強(qiáng)，災(zāi)害防御滯后被動(dòng)。每逢降雨時(shí)節(jié)，淳安上游縣內(nèi)排澇系統(tǒng)易受千島湖高水位頂托，從而產(chǎn)生“洪水倒灌”，進(jìn)一步加劇洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。
展開(kāi) 【CAE案例】抗震預(yù)測(cè)
案例介紹
水壩發(fā)生地震時(shí)，由于地震慣性力突然增加，水庫(kù)大壩在內(nèi)部（壩體結(jié)構(gòu)本身）與外部（庫(kù)水的動(dòng)水壓力）各種作用力的作用下，大壩壩體將發(fā)生變形、壩基也將產(chǎn)生相對(duì)位移或不同期位移。土壩可能產(chǎn)生的主要損壞有：裂縫、滑坡、防浪墻與混凝土建筑物的破壞等。在水庫(kù)水位較高的情況下，如果不及時(shí)搶護(hù)，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生潰壩，造成巨大損失。因此，掌握地震時(shí)水壩的壓力分布，對(duì)于評(píng)估水壩安全性、防止塌壩等災(zāi)害的發(fā)生具有重大意義。
02. 模擬過(guò)程
常規(guī)的模擬方法是將流體壓力計(jì)算入水壩的等效質(zhì)量中，同時(shí)將與水壩接觸的土地視為剛性物體，不考慮大地在地震時(shí)的位移。這樣計(jì)算方法簡(jiǎn)單，但結(jié)果往往較實(shí)際偏差較大。在本文中，我們利用SALOME_MECA，采取邊界元與有限元耦合法，考慮流體、水壩、土地之間的相互作用，模擬地震時(shí)三者的動(dòng)態(tài)變化、水壩壓力分布情況，并用實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)對(duì)比模擬結(jié)果，可以看出新型算法的模擬曲線很好的貼合了實(shí)際曲線，也再次檢驗(yàn)了SALOME_MECA強(qiáng)大而準(zhǔn)確的數(shù)值模擬能力。
建模幾何示意圖
建模網(wǎng)格示意圖
03. 模擬結(jié)果展示
模擬結(jié)果如下圖所示，藍(lán)色為模擬曲線，紅色為實(shí)際曲線。可以看到，常規(guī)算法的曲線在4到6赫茲區(qū)間時(shí)偏差很大，而新型算法的曲線始終保持與實(shí)際曲線較好的貼合度，結(jié)果更為真實(shí)、準(zhǔn)確。
圖一 常規(guī)算法與實(shí)際曲線對(duì)比
圖二 新型算法與實(shí)際曲線對(duì)比
將模擬的震時(shí)水壩最大承壓值（圖中紅色區(qū)域）與水壩極限承壓值相比較，即可預(yù)測(cè)地震時(shí)水壩的安全性，并為水壩的設(shè)計(jì)、改造提供理論依據(jù)。由下圖可知，使用常規(guī)算法，地震時(shí)水壩承壓值最大增加1.4兆帕，而新型算法算得只會(huì)增加0.57兆帕。因此使用常規(guī)法模擬并設(shè)計(jì)水壩時(shí)，對(duì)水壩的承壓能力要求過(guò)高，雖然保證水壩的安全性，但無(wú)疑增加了不必要的材料費(fèi)用。
展開(kāi) 儲(chǔ)能安全警鐘長(zhǎng)鳴：全球事故頻發(fā)，意大利電站爆炸敲響警鐘
事故發(fā)生時(shí)，電站并未正式運(yùn)行，因此電力供應(yīng)及水庫(kù)大壩未受影響，但事故仍造成了嚴(yán)重的人員傷亡。
此次事故并非孤例。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年至今，全球已發(fā)生儲(chǔ)能安全事故超過(guò)70起，其中韓國(guó)最多，達(dá)到30多起，美國(guó)緊隨其后，共發(fā)生了20起失火事件。這些事故不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也對(duì)人員安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，儲(chǔ)能電站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)范，確保技術(shù)和管理措施到位。質(zhì)量管理是產(chǎn)品安全的前提，儲(chǔ)能系統(tǒng)廠家需要在電芯原料、制造工藝、檢測(cè)使用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)建立專(zhuān)業(yè)的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)。此外，提前預(yù)警也是防止事故發(fā)生的重要手段，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)接入更有效的數(shù)字化監(jiān)測(cè)與運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)時(shí)捕捉潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患。
消防保護(hù)同樣不容忽視。儲(chǔ)能系統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)需要科學(xué)合理，包括煙感、溫感、可燃?xì)怏w等隱患的探測(cè)監(jiān)控，以及排風(fēng)泄壓、防爆等設(shè)計(jì)，以減少熱失控?cái)U(kuò)散帶來(lái)的損失。同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池、PCS、BMS、EMS等多個(gè)軟硬件部分之間的精細(xì)化管理、聯(lián)動(dòng)保護(hù)控制也十分重要，這需要廠家具備高度的系統(tǒng)集成能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平。
儲(chǔ)能電站早期預(yù)警很重要
提前預(yù)警是防止事故發(fā)生的重要手段。儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)接入更有效的數(shù)字化監(jiān)測(cè)與運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)時(shí)捕捉電芯內(nèi)部熱失控、電芯之間不一致性等潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患。針對(duì)電池安全進(jìn)行深度檢測(cè)，提前診斷預(yù)警，將預(yù)防做在消防前。
電化學(xué)儲(chǔ)能電站用火災(zāi)探測(cè)裝置采用高度集成的方式將氫氣、一氧化碳、VOC氣體、感煙、溫度等測(cè)量參數(shù)集于一身，對(duì)儲(chǔ)能電池?zé)崾Э靥卣髁窟M(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析。探測(cè)裝置采用小型化設(shè)計(jì)，可安裝于儲(chǔ)能集裝箱頂部、電池架頂部或外部以及電池箱內(nèi)部。鋰電池用復(fù)合探測(cè)器能夠探測(cè)熱失控早期信號(hào)，并做出相應(yīng)邏輯判斷。
采用高靈敏度傳感器，可以在火災(zāi)發(fā)生前探測(cè)到電池箱內(nèi)的CO、氫氣H2、VOC、光電煙霧和溫度。
展開(kāi) 
【精彩回顧】國(guó)產(chǎn)仿真模型+先進(jìn)智能算法，遠(yuǎn)算科技參加2023智慧水利建設(shè)論壇
在會(huì)上，遠(yuǎn)算科技分別在主論壇分論壇發(fā)表了題為《基于國(guó)產(chǎn)仿真模型的數(shù)字孿生技術(shù)賦能智慧水利——以杭州華光潭大壩、淳安千島湖流域和開(kāi)封城市內(nèi)澇為例》及《基于結(jié)構(gòu)有限元仿真的數(shù)字孿生技術(shù)助力大壩安全智能運(yùn)維》的演講報(bào)告，介紹了遠(yuǎn)算水利數(shù)字孿生解決方案，展示了遠(yuǎn)算先進(jìn)水利系列技術(shù)產(chǎn)品，獲得了在場(chǎng)嘉賓陣陣掌聲，也吸引了大量參會(huì)人員到訪展位進(jìn)行溝通交流。
遠(yuǎn)算科技基于數(shù)值仿真技術(shù)與高性能云計(jì)算技術(shù)，驅(qū)動(dòng)水文、水動(dòng)力、結(jié)構(gòu)有限元、泥沙輸移、水質(zhì)污染、地下管網(wǎng)、流體力學(xué)等多種自有國(guó)產(chǎn)可控專(zhuān)業(yè)模型，將數(shù)字孿生的虛實(shí)交互與融合靈活應(yīng)用于不同水利實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，打造數(shù)字孿生工程、數(shù)字孿生流域、智慧城市防澇等實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可靠的水利行業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)孿生對(duì)象健康狀態(tài)、快速研判預(yù)警水情工況緊急風(fēng)險(xiǎn)、低成本預(yù)演推算極端情況積累特殊運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)、共同支撐聯(lián)動(dòng)安全預(yù)案，實(shí)現(xiàn)全方位水利智能化數(shù)字運(yùn)維。
報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)
遠(yuǎn)算科技國(guó)產(chǎn)自有專(zhuān)業(yè)模型
交流現(xiàn)場(chǎng)
遠(yuǎn)算科技水利數(shù)字孿生：
【產(chǎn)品介紹】遠(yuǎn)算大壩健康管理數(shù)字孿生平臺(tái)
在水庫(kù)電站，遠(yuǎn)算科技大壩健康管理數(shù)字孿生平臺(tái)參照大壩行業(yè)監(jiān)管要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，發(fā)揮數(shù)值仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)，排布虛擬測(cè)點(diǎn)擴(kuò)大實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)范圍，調(diào)用專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行在線智能診斷，主動(dòng)模擬特殊情況多維度預(yù)測(cè)未知風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)一屏總覽全局風(fēng)險(xiǎn)，支撐安全運(yùn)維智能方案。
除了大型水庫(kù)，遠(yuǎn)算也新推出了區(qū)域壩安全管理數(shù)字孿生平臺(tái)，高效集約、輕量實(shí)用，讓每一座水庫(kù)大壩搭上數(shù)字孿生的時(shí)代列車(chē)！
展開(kāi) 雷宅 | 張雷聯(lián)合建筑事務(wù)所
項(xiàng)目的用地是村中的一處普通宅基地，200 ㎡大小背靠山坡臺(tái)地，面向山谷和山陰塢水庫(kù)大壩。功能的訴求是戶(hù)主自用住宅的翻
建，兼顧作為民宿接待的可能。房主雷女士作為成功的民宿品牌、桐廬縣唯一金宿級(jí)民宿“云夕戴家山”的創(chuàng)始人，顯然是具有一定影響力的“新鄉(xiāng)賢”，也迫切需要通過(guò)項(xiàng)目來(lái)展示一種有別于城鄉(xiāng)對(duì)峙的全新的價(jià)值觀，尋求鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境改善的樣板——這同樣應(yīng)該是所有村民期望看到的鄉(xiāng)村發(fā)展的新機(jī)遇。
新與舊的結(jié)合
工匠地位和作用的提高最終導(dǎo)致了“建筑師”的出現(xiàn)。但是伴隨著時(shí)代的發(fā)展，“建筑師”一詞最終成為一種審美而不是技術(shù)的范疇。其工作甚至更加糟糕的成為“簡(jiǎn)單而空洞的胡言亂語(yǔ)”而毀滅自身。面對(duì)鄉(xiāng)村住宅的命題，形式不應(yīng)成為單一標(biāo)準(zhǔn)使建筑成為更加有利于商業(yè)推銷(xiāo)的產(chǎn)品，建筑師應(yīng)該回到工匠的自然工作狀態(tài)，在當(dāng)代語(yǔ)境下重新找到實(shí)用性、情感和藝術(shù)概念的協(xié)調(diào)一致——即在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，有效表達(dá)在地化的對(duì)象認(rèn)知和建造維度，以及技術(shù)、材料的開(kāi)放性。
室外休息空間
面對(duì)普世價(jià)值的新技術(shù)，尤其是突如其來(lái)的優(yōu)勢(shì)性工業(yè)化產(chǎn)品，鄉(xiāng)土建造中個(gè)體因素或者說(shuō)與個(gè)體密切相關(guān)的傳統(tǒng)技藝，往往會(huì)失去自信。雷宅建筑圍墻和的景觀中大量出現(xiàn)的“砌塊”試圖重新建立一種技術(shù)和技藝的關(guān)聯(lián)，作為黏土磚的替代物，鄉(xiāng)村常見(jiàn)的混凝土空心砌塊在一般語(yǔ)境下是廉價(jià)的建筑材料，但當(dāng)建筑師和工匠們用100 年前對(duì)待混凝土“昂貴”的方式（比如1924年萊特設(shè)計(jì)的恩尼斯住宅）重新配置這種材料，其砌筑組合與空間的表現(xiàn)力并不遜色于任何精致的磚石。
建筑入口門(mén)廳
物的總和決定了一種環(huán)境的特性， 一種氛圍。這種“ 物”（things），其意義首先大于工業(yè)化商業(yè)化語(yǔ)境下的產(chǎn)品（products），其次任何“物”之所以能夠成為環(huán)境的一部分，而形成具有精神歸屬意義的場(chǎng)所，在于個(gè)體在群體中呈現(xiàn)的方式。
展開(kāi) 【中法合作】遠(yuǎn)算科技赴法國(guó)電力集團(tuán)研究院總部訪問(wèn)交流，開(kāi)啟中法技術(shù)創(chuàng)新新篇章
遠(yuǎn)算團(tuán)隊(duì)與法電研究院總部院長(zhǎng)Bernard SALHA和副院長(zhǎng)Jacques SACRESTE，在園區(qū)內(nèi)中法國(guó)旗下合照
壹科技合作璀璨光芒
遠(yuǎn)算CEO吳健明與法電研究院總部院長(zhǎng)Bernard SALHA交換紀(jì)念品
基于前期合作，遠(yuǎn)算科技在國(guó)內(nèi)通過(guò)云端化、國(guó)產(chǎn)化、場(chǎng)景化的工業(yè)仿真創(chuàng)新模式，打造了“格物云CAE、專(zhuān)業(yè)仿真軟件、數(shù)字孿生平臺(tái)”三大系列產(chǎn)品，其中，數(shù)字孿生平臺(tái)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)落地40+項(xiàng)目，深耕能源和水利行業(yè)，服務(wù)于核電、水電、風(fēng)電核心設(shè)施設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、流域洪澇風(fēng)險(xiǎn)管理、城市內(nèi)澇預(yù)測(cè)預(yù)警、水庫(kù)大壩健康管理、海上風(fēng)電沖刷運(yùn)維等業(yè)務(wù)。這些成果充分結(jié)合了中國(guó)能源和水利業(yè)務(wù)的實(shí)際需求和法國(guó)電力集團(tuán)利用數(shù)值仿真技術(shù)服務(wù)行業(yè)應(yīng)用的落地經(jīng)驗(yàn)。
貳技術(shù)交流擦出創(chuàng)新火花
此次訪問(wèn)，遠(yuǎn)算科技團(tuán)隊(duì)拜訪了法電研究院總部的多個(gè)核心技術(shù)部門(mén)，包括ERMES、MFEE、PERICLES、PRISME以及LNHE實(shí)驗(yàn)室和圣維南實(shí)驗(yàn)室，這些部門(mén)為法國(guó)電力集團(tuán)核電、水電以及新能源領(lǐng)域的工業(yè)數(shù)字化方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
訪問(wèn)期間，遠(yuǎn)算科技分別向各個(gè)核心部門(mén)與實(shí)驗(yàn)室分享了相關(guān)創(chuàng)新產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)情況，得到了各個(gè)部門(mén)的高度認(rèn)可。雙方就結(jié)構(gòu)力學(xué)有限元分析、流體力學(xué)仿真分析，水動(dòng)力學(xué)仿真分析、幾何劃分與網(wǎng)格生成算法、數(shù)據(jù)不確定性分析等技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行深入交流，后期將在溯源算法、氣動(dòng)載荷仿真、核電管道分析、巖土模型算法等課題上展開(kāi)進(jìn)一步合作。此外，雙方也將在數(shù)字孿生流域、核電專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件等具體業(yè)務(wù)層面展開(kāi)合作。此次會(huì)議，雙方希望進(jìn)一步加深技術(shù)合作，持續(xù)進(jìn)行周期性的溝通，以及相互派遣工程師進(jìn)行駐場(chǎng)交流。
展開(kāi) 水利水電工程等級(jí)劃分
2、水庫(kù)及水電工程永久性水工建筑級(jí)別
2.1 水庫(kù)及水電站工程的永久性水工建筑物的級(jí)別，應(yīng)根據(jù)其所在工程的等別和永久性水工建筑物的重要性，按表4.2.1確定。
2.2 水庫(kù)大壩按2.1條規(guī)定為2級(jí)、3級(jí)，如壩高超過(guò)表4.2.2規(guī)定的指標(biāo)時(shí)，其級(jí)別可提高一級(jí)，但洪水標(biāo)準(zhǔn)可不提高。
2.3 水庫(kù)工程中最大高度超過(guò)200m的大壩建筑物，其級(jí)別應(yīng)為1級(jí)，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)專(zhuān)門(mén)研究論證，并報(bào)上級(jí)主管部門(mén)審查批準(zhǔn)。
2.4 當(dāng)水電站廠房永久性水工建筑物與水庫(kù)工程擋水建筑物共同擋水時(shí)，其建筑物級(jí)別應(yīng)與擋水建筑物的級(jí)別一致按表4.2.1確定。當(dāng)水電站廠房永久性水工建筑物不承擔(dān)擋水任務(wù)、失事后不影響擋水建筑物安全時(shí)，其建筑物級(jí)別應(yīng)根據(jù)水電站裝機(jī)容量按表4.2.4確定。
3、攔河閘永久性水工建筑物級(jí)別
3.1 攔河閘永久性水工建筑物的級(jí)別，應(yīng)根據(jù)其所屬工程的等別按表4.2.1確定。
3.2 攔河閘永久性水工建筑物按表4.2.1規(guī)定為2級(jí)、3級(jí)，其校核洪水過(guò)閘流量分別大于5000m3/s、1000m3/s，其建筑物級(jí)別可提高一級(jí)，但洪水標(biāo)準(zhǔn)可不提高。
4、防洪工程永久性水工建筑物級(jí)別
4.1 防洪工程中堤防永久性水工建筑物的級(jí)別應(yīng)根據(jù)其保護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)按照表4.4.1確定。當(dāng)經(jīng)批準(zhǔn)的流域、區(qū)域防洪規(guī)劃另有規(guī)定時(shí)，應(yīng)按其規(guī)定執(zhí)行。
4.2 涉及保護(hù)堤防的河道整治工程永久性水工建筑物級(jí)別，應(yīng)根據(jù)堤防級(jí)別并考慮損毀后的影響程度綜合確定，但不宜高于其所影響的堤防級(jí)別。
4.3 蓄滯洪區(qū)圍堤永久性水工建筑物的級(jí)別，應(yīng)根據(jù)蓄滯洪區(qū)的類(lèi)別、堤防在防洪體系中的地位和堤段的具體情況，按批準(zhǔn)的流域防洪規(guī)劃、區(qū)域防洪規(guī)劃的要求確定。
4.4 蓄滯洪區(qū)安全區(qū)的堤防永久性水工建筑物級(jí)別宜為2級(jí)。對(duì)于安置人口大于10萬(wàn)人的安全區(qū)，經(jīng)論證后堤防永久性水工建筑物級(jí)別可提高為1級(jí)。
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