促淤浮帘绕流阻力特性及其计算

基于促淤浮帘的参数设计和稳定性考虑,需探明浮帘的绕流阻力特性及其计算方法。通过试验研究,分析了绕流阻力随浮帘密度、高度和弗汝德数3个参数的变化规律,得到了在河床未发生冲刷时绕流阻力最大且随浮帘趾冲刷及帘后淤积的发展逐步减小的结论。根据试验数据,利用回归分析得到浮帘绕流阻力系数的计算表达式。试验结果表明,在所研究的范围内,浮帘绕流阻力系数与浮帘雷诺数无关。     

浮帘群水流阻力特性试验研究

为探明含浮帘群水流的阻力特性和各阻力参数计算方法,对不同间距、不同高度浮帘群在不同恒定均匀明渠流中的阻力特性开展了92组水槽试验。通过拟合水面线获得水力坡降,探讨浮帘拖曳力系数、曼宁糙率和达西韦斯巴赫阻力系数的变化规律。研究结果表明:浮帘群布置存在临界间距,此时浮帘间的相互干扰作用几乎消失;浮帘群消能增阻作用明显,其拖曳力系数在不同水流条件下变化较小,取值介于1.60~2.05之间;曼宁糙率主要与浮帘相对高度及浮帘分布密度有关,并获得了曼宁糙率的修正计算方法;达西韦斯巴赫阻力系数可由浮帘相对高度、浮帘分布密度及浮帘雷诺数组成的拟合公式获得。     

基于土拱效应的遮帘桩合理桩间距分析

遮帘桩的合理桩间距分析是遮帘式板桩码头设计中需要重点关心的问题之一。基于平行墙理论及最不利荷载情况下的朗肯主动土压力理论,推导出遮帘桩后水平土拱拱前自由区及拱后稳定区土压力表达式,并在此基础上,根据拱脚水平静力平衡条件及三角形受压区强度条件得到了遮帘桩合理桩间距的计算式。结果表明:与已有土拱稳定分析方法相比,由于考虑了拱前自由区土压力的支撑作用,形成稳定土拱所需宽度有所增大,遮帘桩的合理桩间距因此也可以有所放大,并根据一算例进行了验证。     

遮帘式支挡结构的应用及数值分析

遮帘式支挡结构是由板桩、遮帘桩及拉杆组成,适用于山区道路、大型水利工程、城市深基坑开挖等.采用数值计算方法分析了遮帘式支挡结构与常规支挡结构的差别,遮帘桩与板桩墙间距对遮帘效果的影响及其荷载传递机理.     

遮帘桩工作性状影响因素分析

遮帘桩作为挡土桩在深水建港、深基坑开挖及护岸工程中应用越来越广泛.为了研究开挖过程中遮帘桩的工作性状,运用大型有限元软件建立三维有限元的遮帘桩结构模型,模拟某板桩码头港池开挖.分析港池开挖后遮帘桩的刚度、桩长、桩间距及遮帘桩与板桩墙距等对板桩墙结构的影响,从而提出控制板桩墙结构变形、保持港池开挖后稳定的遮帘桩布置方法.研究结果表明,增加遮帘桩桩长和刚度能有效减小板桩墙的变形、陆侧主动土压力和弯矩,而遮帘桩间距和墙桩距的变化对遮帘桩挡土效果的影响不明显.     

网帘防引水渠淤积试验

本文通过介绍网帘防淤的室内和野外试验情况,说明利用柔性网帘在引水口门缓流促淤,使泥沙在网前形成拦门沙坝,阻止浑水入渠,对黄河下游具有较好的效果。网帘防淤兼有材料来源广,造价低,施工简单等优点。     

不同布设方式的生态浮床对水流结构影响研究

生态浮床是一种应用广泛的水质净化水体修复技术。在河道中布设生态浮床会干扰水流结构,影响河道行洪排涝能力。本文区分低透水性浮床主体区和高透水性浮床根系区,运用两层式固定多孔介质域概化生态浮床,构建生态浮床不同布设方式的水槽三维水动力数学模型,对比分析无浮床、浮床不同间距串联或交错排列等14种工况的水槽水动力特性及其变化规律。布设浮床后浮床上游水面壅高、下游水面先局部降低后恢复,浮床段流速垂线分布呈“纺锤形”且平均流速和紊动能明显增大。相较于串联排列,交错排列方式对水流结构影响程度较大,且水位、流速、紊动能等水动力参数随浮床间距的变化趋势相异。因此,考虑对洪水位的壅高及增强水流紊动强度利于污染物扩散,实际应用中需结合研究成果合理选择生态浮床的布设方式。     

船舶进出闸室对系缆力的影响

船舶进、出闸室时,船行波在闸室内引起较大水面波动,造成闸室内系缆船舶的系缆力增大,影响闸室内的船舶停泊安全;大型船舶进、出闸室时,产生的船形波作用更强,对系缆船舶的系缆力影响更大。通过1∶36.3三峡船闸的物理模型和相同比尺5 000 t级典型大型船舶模型,采用系列物理模型试验,对船舶进出船闸时闸室内系缆船舶的系缆力进行了研究。研究结果表明,闸室内有系缆船舶时,船舶进、出闸的航行速度对系缆船舶的系缆力影响很大,进、出闸速度越快,其系缆力也越大。三峡船闸中,当水深5.5 m,闸室内有系缆船舶,大型船舶偏航进、出闸室时,为保证船舶停泊安全,航行船舶的进、出闸速度宜小于0.5 m/s。     

长江河口南汇嘴潮滩圈围工程前后水沙运动和冲淤演变研究

南汇嘴潮滩地处长江河口拦门沙地带,是上海陆沿海岸滩淤涨速度最快的滩地,也是促淤圈围土地最频繁的地带.在1994-2003年期间实施了大规模低滩筑堤促淤圈围工程,圈围土地约15 000hm2.由此,也必将对潮滩水沙过程和冲淤变化产生影响.工程实施期间,促淤坝田淤积速率明显增大,最大淤积区年淤积厚度在1.0m以上,一般淤积区年淤积厚度在0.3～0.8m,而促淤堤外侧浅滩受坝田外泄清水影响,滩面发生不规则的冲刷,一般冲刷深度0.3m左右,最大冲刷区达到1.0m左右,在水深大于3m的浅滩区仍以淤涨为主;圈围工程完成后,由于圈围工程堤线保持了原有格局,对水流流势影响较小,在流域来沙量出现锐减,而河口区再浮悬泥沙和海域来沙量有所增大的环境下,南汇嘴潮滩水体含沙量仍较高,大潮汛实测潮周期平均含沙量为1.67kg/m3左右,小潮汛为0.92kg/m3左右,而且浅滩水流输沙方式有利于促使潮滩淤涨发育过程.     

柔性系靠泊结构系缆力计算

针对外海轻型码头结构的特点,通过能量法建立了系泊船舶在承受各种外部荷载时系缆力的数学模型,并编制了计算程序,给出了在2种外荷载工况下系缆力与缆绳和系船墩刚度比之间的变化关系.结果表明,缆绳和系船墩的刚度比对系缆力的影响很大,并且使系缆力发生重分配,系缆力变幅约为10%.因此,对于外海的轻型码头结构,在计算系缆力时,建议考虑缆绳与系船墩之间的刚度比对系缆力的影响.     

Mitigation of cold‐water thermal pollution downstream of a large dam with the use of a novel thermal curtain

Hypolimnial releases from dams during periods of thermal stratification modify the downstream riverine thermal regime by decreasing water temperature and reducing natural diel thermal variability. This cold‐water thermal pollution in rivers can persist for hundreds of kilometres downstream of dams and impact important ecological processes such as fish spawning. To mitigate this problem, a first‐of‐its‐kind thermal curtain was fitted to the large bottom release Burrendong Dam on the Macquarie River, Australia. The thermal curtain acts by directing warmer, near‐surface epilimnial water to the low‐level hypolimnial offtake. This study aimed to test the efficacy of the thermal curtain by measuring temperatures before and after the curtains installation, quantifying the magnitude and extent of cold‐water thermal pollution along the Macquarie River downstream of Burrendong Dam. Epilimnial releases with use of the curtain increased diel temperature ranges and the mean monthly water temperature below the dam. Epilimnial releases with use of the curtain increased diel temperature ranges from 0.9°C to 2.5°C and reduced the difference between the mean monthly water temperature of an upstream control and a downstream site by up to 3.5°C. A comparison of the monthly temperature means along the river, indicated that thermal recovery, whereby temperatures returned to within the natural range of upstream temperatures occurred 45 km downstream of the dam during summer when the thermal curtain was deployed, compared with approximately 200 km prior to deployment of the curtain. Our study suggests that the use of thermal curtains can reduce cold‐water thermal pollution and improve ecological outcomes for river ecosystems downstream of dams.     

Phosphorus elimination by longitudinal subdivision of reservoirs and lakes

An epilimnetic volume of nearly 350,000 m³ was separated by the installation of an overflown, submerged flexible curtain (SFC, 160 m long, 6 m deep) perpendicular to the flow direction in the Haselbach mouth region of the Saidenbach Reservoir (Saxony, Germany). The SFC produced (i) an interruption of hydraulic short circuits between inlet and main reservoir basin, (ii) a longer retention time of the inflowing water, and (iii) a 30% to 40% increase of the elimination of soluble reactive phosphorus in the mouth region during summer stratification. It is conclusive that flexible curtains may be cost-effective substitutes for conventional pre-dams of thermally stratified lakes or reservoirs.     

基于垂直水力梯度的水封石油洞库补水控制研究

研究了水封石油洞库的补水控制,根据垂直水力梯度的判定准则,给出了洞库安全运行时的最小水幕超压。通过监测洞库周围由于施加人工水幕产生的水压,分别计算出不同地下水位和水幕巷道高度洞库周边的垂直水力梯度,找出洞库安全运行时的最小水幕超压,并研究水幕设计参数对最小水幕超压的影响,将其应用于某地下水封石油洞库工程。计算结果表明:当地下水位至洞库顶部的距离小于70 m时,需根据水幕钻孔的高度、间距设不等超压的水幕,该成果可为洞库安全运行提供重要依据。     

水库大坝帷幕防渗能力衰减问题之我见

根据对国内若干座大坝的防渗帷幕运行情况进行的工程实例调查和资料分析,讨论国内外热议的大坝帷幕防渗能力衰减问题。认为我国水库大坝防渗帷幕大部分运行正常或基本正常,不存在帷幕防渗能力普遍衰减的情况;少数帷幕防渗能力衰减的主要原因并非灌浆浆液太稀所致;影响防渗帷幕耐久性的主要因素有设计质量、施工质量、不良地质条件和浆材浆液等;欧洲一些水利工程发生帷幕防渗能力衰减现象较为普遍,有可能是灌浆方法简单和防渗标准较低所致。     

地质雷达在某止水帷幕质量检测中的应用

针对止水帷幕工程质量检测的特殊性,介绍地质雷达的系统构成和探测原理,并对仪器参数选取、测线布置、数据采集、数据处理和资料解释方法进行详细说明.通过工程实例,说明了地质雷达在止水帷幕工程质量检测中的应用效果.认为地质雷达可作为止水帷幕工程质量检测的重要手段.指出测线的布设除了沿帷幕走向布设长测线之外,还应在局部地段垂直帷幕走向布设短测线;必须把中频和高频天线配合使用;为满足横向分辨率的较高要求,应采用连续工作方式;介电常数应在工作现场通过实地测试并参考场地地质钻孔资料来确定,同时以此求取相应的速度参数,作为时深转换的依据.     

拉西瓦水电站坝基软弱断层的渗流及防渗

对岩体中存在许多软弱断层(如F172)的拉西瓦水电站坝基渗流场进行了研究,通过对断层、周围岩体及防渗帷幕等各种相关量性质变化,计算并比较其防渗措施前后坝体各部分渗透流量及帷幕内最大渗透坡降。结果表明:对于贯穿坝体上下游、处在坝基关键部位、渗透各向异性且有着强透水路径的断层应进行封堵,并且采取帷幕灌浆、排水反滤等有效措施以保证坝体的稳定性。     

重力坝坝体及坝基不同渗透系数对坝基扬压力的影响研究

建立在混凝土为透水材料的基础上,根据不同的防渗类型分别建立无帷幕无排水和有帷幕有排水的两种情况整体渗流分析模型,通过改变坝体和坝基的渗透系数及相对比值,利用有限元法进行稳定渗流分析,研究坝基扬压力的分布及大小,并与现行规范计算值比较。研究表明,考虑渗透系数之后坝基扬压力分布与规范建议值基本一致;在无帷幕、无排水的情况下,坝基扬压力随坝体与坝基岩体的渗透系数比值而变化,并沿建基面出现波动。在有帷幕、有排水的情况下,规范计算扬压力分布较按透水体计算结果偏小;坝基渗透系数越大,所得坝基各点扬压力与规范计算值越接近。     

Detection of defects in a grout curtain by geophysical methods

Conclusion The proposed method of detecting local defects in a cutoff curtain has a large radius of investigation and allows testing a 30-m-long section of the curtain during one experiment.Each experiment takes about 4 h. The area of use is limited to an evaluation of the quality of grout curtains constructed below the groundwater level. The method is intended for use together with other existing methods for increasing the details of checking grout curtains.In addition to a qualitative solution of the quality control problem (detection of local defects in the grout curtain), the method makes it possible to obtain a quantitative evaluation of the achieved effect based on solving the problem of the relation between the measured parameter and effect of grouting obtained for a homogeneous (porous) medium.The use of the described geophysical method of checking the quality of grout curtains makes it possible to increase the reliability of their work and to promptly introduce necessary changes into the grouting technology.Translated from Gidrotekhnickeskoe Stroitel'stvo, No. 7, pp. 23–27, July, 1986.