底孔溢流堰设计与施工的几个关键技术探讨

本文探讨了浯溪口水利枢纽工程底孔溢流堰设计与施工中所采取几个的关键技术;其中基于物理模型试验进行底孔溢流堰设计。模型试验结果表明底孔溢流堰设计既能保证水流平顺,过流能力大,又能保证不出现导致堰面发生破坏的堰面负压。此外,底孔溢流堰施工通过采用倒弧面模板和混凝土分区等工程措施可保证堰体混凝土满足强度、抗冲、温控以及平整度等要求。这些技术可为类似工程溢流堰设计与施工提供重要参考。     

泄洪闸闸墩抗振加固措施研究

针对闸墩大幅振动问题,基于重力相似准则建立了闸墩整体水动力荷载测试模型,以试验所得水动力荷载作为输入,建立闸墩三维有限元模型,进行闸墩流激振动响应数值计算。比选了几种加固设计方案,以动位移作为控制指标研究加固减振效率与规律,最后得出一种既能保证加固效果又能降低工程造价的优化方案,可为同类加固减振工程提供参考。     

阀门特性对泵站水力过渡过程的影响

在泵站有压管道输水过程中,控制阀用于防止事故停泵时的水泵飞逸反转,但不可避免地引发关阀水锤,对输水管道不利。因此,何种阀门特性不但能够有效防止水泵飞逸反转,而且对于控制关阀水锤最为有利成为了研究重点。通过理论推导,建立了水泵出口控制阀门的相对流量系数与阀门相对开度的理想关系模型。继而,以实际工程为例,通过水力过渡过程数值模拟,对比分析了几种典型的阀门特性,评估了提出的理想阀门特性的水锤控制效果。结果表明,控制阀特性是泵站水力过渡过程的重要影响因素,理想的控制阀特性应为下凹形特性。当水泵出口控制阀门采用上凸特性时,阀门出口的最大水压很大,应避免选用;当水泵出口控制阀门具有下凹的理想特性时,同样的关阀条件下阀门出口的最大水压显著降低。此外,理想阀门特性对于提高管路沿线最小水压也是有利的,有效避免了负压的产生。提出的控制阀理想特性模型可为调水工程中水泵出口控制阀的选型提供重要的理论支撑。     

基于原型振动测试的泄洪闸闸墩动位移反演

泄洪闸闸墩振动的动位移均方差是评估其振动危害程度的控制指标之一。为获取闸墩泄洪振动的整体动位移场,从而对泄洪闸闸墩进行全面振动危害评价,以某水电站泄洪闸为工程实例,针对该工程泄洪闸闸墩在宣泄洪水期间发生强烈振动导致无法正常运行的情况,开展了闸墩泄洪振动原型测试,并基于所观测的有限测点动位移,提出了基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,简称POS)的闸墩整体动位移场反演方法。结果表明,仅利用闸墩顶部8个测点动位移响应就实现了该闸墩结构整体动位移场的反演,反演值与实测值拟合度较高。所提方法可为全面评价泄洪闸闸墩在宣泄洪水期间的振动安全提供有力支撑。     

蓄滞洪区洪水演进模拟及堤防溃决损失评估方法

堤防蓄滞洪区的经济社会发展和人口数量增长与防洪矛盾日益凸显,开展蓄滞洪区洪水灾害风险评估研究具有重要的工程价值,风险评估的关键一步是估算堤防溃决损失。为了准确估算堤防溃决造成的生命、经济、生态环境损失,发展了基于MIKE21 FM模型的洪水演进模拟方法,建立了基于蓄滞洪区洪水演进淹没数据的损失评估方法。以鄱阳湖康山大堤蓄滞洪区为例,模拟获得了历史最高水位下蓄滞洪区洪水演进过程,得到了切合工程实际的淹没数据(淹没面积、水深、流速)。在此基础上,划分了灾区内受灾等级,并将洪水演进与损失计算有机结合估算得到了蓄滞洪区的生命、经济和生态环境损失。研究成果为堤防溃决风险定量评估奠定基础,为蓄滞洪区防汛抢险决策方案的制定提供有效参考依据。     

重力坝可靠性分析的IPSO-Kriging模型

针对传统概率可靠性分析方法在重力坝可靠性分析方面因结构自身性能不确定性及功能函数高度非线性等影响,其解析过程中收敛性差、精度低且耗时较长等问题,结合改进粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)、Kriging模型提出一种基于IPSO-Kriging模型的重力坝可靠性分析方法。借助PSO全局寻优能力强和鲁棒性强等优点,通过对算法本身加以变异操作、惯性权重和高斯加权等诸多方面进行重构(improved PSO,IPSO),依靠IPSO算法的群体搜索能力克服模式搜索法寻得参数θ~*易陷入局部最优值和对初始值较敏感的缺点,确保在任意初始值条件下都能获得极大似然条件下搜索到的最优参数θ~*,进而改善传统PSO收敛速度慢和早熟等问题。通过构建融合IPSO算法IPSO-Kriging数学模型,建立基于IPSO-Kriging模型的重力坝可靠性优化模型。经实例考证所建方法既能合理考量参数变异性,又能在提升精度基础上减少仿真计算次数以实现重力坝工程可靠性的高效计算。     

降雨条件下临水岸坡失稳试验

为探究降雨条件下边坡坡度与坡体材料对临水岸坡失稳的影响,考虑不同边坡坡度和坡体材料2个变量,开展5组降雨条件下临水岸坡失稳模型试验,观察不同时刻岸坡变形特点并采用孔隙水压力计和土压力计监测坡体不同位置的孔隙水压力和土压力变化。试验结果表明:降雨对坡体表层结构稳定性影响显著,表层结构在降雨作用下迅速饱和,抗剪强度大幅降低,稳定性劣化,而内部结构因为水体较难渗入,影响较小;边坡坡度对边坡稳定影响较大,坡度越大降雨下渗越深入,下滑力增大,向下渗透力更强,对边坡稳定不利,即影响性坡度60°45°30°;坡体材料直接影响边坡稳定,不同材料的坡体渗透性能不同,当坡体含砂率为40%时渗透性能最好,坡体在5 min产生破坏且孔隙水压力响应较快,其发生失稳的概率更高;而坡体为纯黏土时渗透性最差,未产生明显破坏且坡内孔隙水压力响应较慢,降雨对边坡稳定性的影响有限。     

再生混凝土疲劳损伤机理的数值模拟

基于再生混凝土内部细观结构的数字图像,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型。首先,对弯折疲劳破坏后的再生混凝士弯折疲劳试件进行机械切割并对切割后的表面使用数码相机拍摄,获得截面数字图像。然后,对所获得的数字图像进行处理并对骨料和砂浆部分进行边缘检测,获得骨料和砂浆的边缘坐标,将其导入有限元分析软件,获得实体模型。最后,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型,研究了再生混凝土在疲劳荷载作用下的损伤分布和应力分布的变化规律。     

拱坝多传感器振动信号的数据级融合方法

针对高拱坝泄洪振动监测中振动传感器测试精度受水流等环境背景噪声及测点位置影响的问题,提出基于坝体结构振动响应方差贡献率的多传感器数据级融合方法,以提高振动数据的测量精度和坝体信息(频率)的完整性。该方法通过定义振动信号的方差贡献率,使振动信号的融合系数在不同时刻均随方差贡献率而动态变化,实现融合权重系数的动态分配。高拱坝数值模拟试验和原型振动测试信号数据融合结果表明,该方法可挖掘结构振动高频微弱信息,较全面地保留坝体结构的整体动力特性信息。与基于相关函数的融合方法相比,该方法在高拱坝等密频结构动力特性信息的完整性和精度提取方面具有更好的应用前景。