均质粘性土坝漫顶溃决过程试验研究

为研究均质粘性土坝不同几何断面对溃坝过程的影响,设计了四组物理模型试验,对比研究了不同坝坡比、坝高、坝顶宽度情况下均质粘性土坝溃坝的流量过程与溃口宽度的变化过程,同时通过理论计算验证模型的准确性。试验结果表明,整个溃决过程大致可分为冲刷沟形成阶段、冲刷沟扩展阶段、溃口坍塌阶段、溃口趋于稳定阶段4个阶段;坝坡比、坝体高度分别对下游坝坡的中下部和顶部的溃口宽度起主要作用,而坝顶宽度对溃口形状的影响不大。     

不同溃口演变过程下的溃决分洪计算

为较精确计算不同溃口演变过程下的溃决分洪过程,采用一维非恒定流水动力模型,以泗河白家店溃口为例分别对瞬间溃、纵向渐变溃、横向渐变溃及纵横向渐变溃共4种堤防溃决形式进行分洪计算。在既定的水文水力条件及溃口演变等假定下,计算结果表明,瞬间溃形式的溃决洪峰及洪量均为最大;纵横向渐变溃形式的溃口在纵向及横向为二维演变,较符合实际溃决演变过程,其溃决洪峰及洪量均为最小;纵向渐变溃与横向渐变溃形式的溃决流量及水位过程发展趋势基本一致。在计算结果差别不大的情况下,采用瞬间溃形式进行分洪计算有利于防洪安全。研究结果可为分洪计算提供参考。     

珊溪水库溃坝洪水预测分析

采用漫项渍坝计算模型分析了珊溪水库在设计洪水、500 a一遇洪水、1 000 a一遇洪水三种工况下突发渍坝洪水事件的过程,由水库调洪演算、溃口冲刷计算、溃口扩展计算耦合获得了各工况下的洪量大小及洪峰时间,通过水量平衡关系验证了该模型在珊溪水库混凝土面板堆石坝溃决计算中的合理性程度.计算结果可为编制珊溪水库防洪预案及面板堆石坝水库溃坝洪水计算提供参考.     

不同溃口位置及形式下小型圩区溃堤洪水风险分析

滁河流域中下游孟骆圩段洪涝灾害频发,历史上多次发生溃决。为分析孟骆圩溃堤后圩区洪水演进,采用MIKE FLOOD耦合模型,分析同一溃口位置在渐变溃、瞬溃、先瞬溃后渐变溃三种溃口形式下溃口处水位、流量等变化规律,并针对同一溃口形式,分析干流溃决、支流溃决、干流支流共同溃决方案下洪水演进。结果表明,溃堤后洪水过程与溃口形式、溃口位置、溃口数量有关,孟骆圩溃堤后圩区内最高水位为瞬溃先瞬溃后渐变溃渐变溃。     

一种模拟沥青混凝土心墙坝漫顶溃决的水沙耦合数学模型

为模拟沥青混凝土心墙坝漫顶溃决过程,建立了沥青混凝土心墙坝漫顶溃决水沙耦合数学模型,其中水动力学模型为固液两相湍流方程,考虑了泥沙运移与床面变形对水流运动的影响;自由面重构采用PLICVOF法使其精确重构自由表面;固壁边界使用基于离散力的浸入边界法模拟,能够更加准确地模拟含有刚体的流体运动;心墙的滑移破坏则通过力矩法进行判断。经室内水槽试验检验,模型能够较为细致地描述水流结构、泥沙运动、床面变形及心墙破坏四者之间的关系,预测的溃口流量过程与实测值也较为吻合,能够为进一步深入研究沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝机理提供一种可选工具。     

二维溃坝洪水模型在西丽水库中的应用

为分析西丽水库主坝历次除险加固效果及坝体现状,假定一种可能出现的溃坝工况,选取经验公式计算此时的溃坝形式、溃口形态及流量过程,建立MIKE11水动力模型,由断面插值生成二维地形,并采用分段模型法,以溃口流量过程线作为上边界条件,以深圳湾P=0.5%(3.03m)极端高潮位过程线作为下边界条件,搭建二维洪水演进模型,计算得下游洪水淹没历时、水深及淹没范围,分析溃坝对大沙河流域所产生的风险,最后采用水量平衡法对模型结果进行验证。结果表明,所建模型计算结果可靠,能较好反映溃坝洪水运动特性,为西丽水库应急预案提供参考。     

堆石坝溃口流量过程计算

基于已有堆石坝研究的理论分析和模型试验成果,综合水库调洪演算、渍口泥沙石料冲刷侵蚀计算和面板折断力学分析,构建了面板堆石坝漫顶溃口流量过程计算模型,以某面板堆石坝水库为例进行渍坝计算,并与其他渍坝计算结果做了对比.结果表明,该模型合理,计算精度较高,可为类似堆石坝的溃坝后果评估提供参考.     

上游土石围堰漫顶溃决对基坑淹没的影响

为分析上游土石围堰溃顶溃决对基坑淹没的影响,基于DAMBRK模型理论、结合相关经验公式,构建土石围堰漫顶溃决模型,通过演算漫顶溃决模型,获得溃口特征参数,从而分析溃堰洪水在基坑内的演进过程和基坑淹没程度;最后将该模型运用到实际围堰工程中,预测溃口形态、洪水演进过程及基坑淹没情况。通过预知基坑内洪水过程,采取预警防范措施,科学高效地安全转移基坑内人员及机械设备,从而起到防灾减灾的作用。结果表明,该研究对土石围堰遭遇超标洪水产生漫顶溃决时的紧急预案制定具有指导意义。     

碾压混凝土坝渗流数值分析的等效均化方法

针对碾压混凝土坝的渗流特性,深入探讨了碾压混凝土层面水力影响厚度、渗流系数的确定方法,推导了相应的计算公式。在此基础上,提出了碾压混凝土坝渗流数值分析的等效均化方法。实例表明,该方法能较有效地应用于碾压混凝土坝渗流的计算分析。     

扩展粗集模型在碾压混凝土坝变形分析中的应用

影响碾压混凝土坝变形的因素众多,影响程度也各不相同,为将扩展粗集模型应用到碾压混凝土坝变形分析中,以确定影响碾压混凝土坝变形的主要因素,提出扩展粗集模型在碾压混凝土坝变形中的计算步骤,并通过实例计算验证了该方法的有效可行性。     

基于Infoworks RS的新沭河溃堤洪水风险分析

为分析新沭河沿线堤防的溃堤洪水风险,基于Infoworks RS建立了新沭河片防洪保护区一、二维耦合水动力学模型,依据道路和堤防的实测高程更新地形数据,采用抽稀技术将道路和堤防节点均匀化、优化网格,提高了模型计算精度和效率。通过计算新沭河不同洪水量级和不同溃口位置的多种溃堤洪水方案,得到各类洪水的风险要素,并与空间地理关系进行叠加分析,统计得到不同洪水方案的洪灾损失。结果表明,新沭河溃堤洪水风险与溃口位置和洪水量级直接相关;新沭河中下游溃堤洪水风险明显高于上游;随着洪水量级增大,溃口流量增大,洪水影响程度增大。     

坝后背管承载性能研究进展

以理论分析法、模型试验与原型观测法、有限单元法为线索总结了近年来坝后背管承载性能的研究成果。重点评析了管道外包混凝土开裂前后应力状态的计算方法、外包混凝土裂缝宽度的计算方法、提高管道耐久性的措施、有限单元法在坝后背管中的应用。提出了需要进一步深入研究的问题,包括合理的钢材配置计算方法、钢衬外包混凝土裂缝控制研究、非线性承载性能和破坏机理研究、动力承载性能研究、温度控制和温度应力分析、新型材料和新型结构型式研究等。     

基于赋时Petri网大坝混凝土施工过程建模与实现

利用赋时Petri网描述系统组织、结构和状态的变化特点，建立了赋时Petri网的大坝混凝土施工过程模型,并利用面向对象分析方法建立了仿真程序。实例计算与分析表明，运用赋时Petri网对大坝混凝土施工过程进行系统建模是可行的．对于优化设计具有良好的指导作用。     

混凝土坝位移的季节周期趋势分析法

随着大坝变形观测技术的发展,人们越来越重视变形观测资料的分析研究。混凝土坝位移的季节周期趋势分析法是对大坝变形资料分析处理的新方法。这种方法对具有周期,趋势性变形混凝土坝的实测资料进行分析研究,建立季节周期趋势模型以后,再用新观测资料不断修正模型进行滑移式预测预报、精度较高、效果理想。     

溢流面板坝泄槽流激振动特性研究

针对溢流面板坝泄槽流激振动性能复杂的特征,基于ABAQUS建立了某溢流面板堆石坝的三维仿真模型,通过Matlab自编程序构造脉动压强时域激励荷载,采用时域分析法分析了不同流速条件流激振动作用下系统的模态和关键部位的应力应变情况。结果表明,在流激振动作用下,泄槽流速对溢流面板坝系统模态及泄槽底板接缝处的变形和关键部位的拉应力影响较大,特别是当流速大于40m/s时,系统基频下降速率较快,坝料弹模及泄槽板厚对系统基频影响较大,容易受水流激励影响诱发共振破坏,同时变形及拉应力明显增大,容易导致底板结构振动破坏,可通过提高坝料弹模及增大泄槽板厚来增强系统结构抵抗流激振动作用的稳定性。研究成果可为同类坝型泄流状态的安全评估及施工设计提供指导。     

基于AHP-GA的某混凝土面板堆石坝渗透参数反分析方法

针对仅以水头观测资料进行渗透系数反分析存在结果不唯一的问题,引入渗流量观测资料建立以水头和渗流量的误差加权平方和作为目标的函数,提出了基于层次分析法(AHP)和遗传算法(GA)的某混凝土面板堆石坝渗透参数反分析方法。先通过BP神经网络建立介质渗透系数及边界水位与计算水头和渗流量之间的隐式映射关系,将水头和渗流量等数据的各项误差归一化后构造目标函数;然后应用AHP计算目标函数中水头和渗流量测点误差项的权系数,利用GA进行全局寻优,求解带有约束条件的多目标优化问题;最后,应用提出的方法反演分析了某水电站面板坝的渗流场,得到了坝体和坝基材料的渗透系数。结果表明,该渗流反分析方法收敛快、计算效率高且拟合的测点水头和渗流量与实测值吻合好,渗透系数符合实际。     

考虑冻融作用的混凝土拱坝结构可靠度分析

混凝土拱坝在长期运行过程中,坝体材料受冻融作用易产生劣化效应,影响其结构可靠性和服役寿命。但目前考虑材料劣化作用的拱坝安全性态分析研究较少,不利于拱坝工程长效安全运行。对此,基于实测数据建立了混凝土材料力学性能冻融劣化模型,分析温度荷载、水荷载及材料强度等因素的不确定性,结合某混凝土拱坝实际工程,基于有限元等效应力法与一种改进收敛准则的响应面法,研究了冻融作用下拱坝结构可靠度时变过程。结果表明,随着劣化程度加深,受坝体材料"变软"影响,拱坝结构可靠度初期略微提升,后由于材料强度降低可靠度迅速降低,最终趋于平稳。多年运行后混凝土拱坝结构相对脆弱,日常运行中对两岸拱端等薄弱部位应加强监测与维护。     

基于动力子模型法的混凝土重力坝动力损伤分析

针对混凝土重力坝抗震分析中因工程结构、荷载复杂性所造成的建模、计算及后处理难的问题,将常规子模型法拓展应用于重力坝动力分析中,并结合混凝土塑性损伤模型进行多级子模型计算。应用算例验证了该方法的可靠性和精确性,以观音岩水电站工程为例,采用人工边界的初始全局模型后,将其坝基结果施加于坝体子模型上,根据坝体的损伤区域对顶部廊道部分进行二级子模型计算,得到了满足工程应用的分析结果。     

生死单元在拱坝施工仿真分析中的应用

以实际拱坝为例．利用生死单元对拱坝的施工过程作三维数值仿真分析。计算拱坝在考虑坝体分缝自重时,坝体的变形及应力情况,并与将拱坝自重整体考虑时的计算结果进行了对比分析。研究结果表明．考虑坝体分缝自重时的结果较为真实合理,能较好地模拟施工仿真过程。