流量对单排插板透水丁坝促淤效果的影响

为研究流量对单排插板透水丁坝促淤效果的影响,确定插板透水丁坝促淤效果最优的流量条件,采用CCHE2D模型对单排插板透水丁坝坝后淤积区形状、坝后最大淤积长度、坝后最大淤积宽度、坝后最大淤积高度及坝后淤积面积随流量变化的规律进行数值模拟。结果表明,当流量为524~950 m3/s时,插板透水丁坝坝后淤积区平面及纵断面形状特点相似且促淤效果较其他流量条件较好;当流量在120.95~1 750 m3/s范围内,随着流量增大,坝后最大淤积长度、坝后最大淤积宽度、坝后淤积面积先增大后减小且均在流量为737 m3/s时达到最优。     

水力插板透水式双丁坝坝头局部冲刷优化试验

水力插板透水丁坝为一种新型丁坝,丁坝坝头局部冲刷严重危害丁坝的稳定性和安全性,而双丁坝是丁坝群的组成单元,合理的布置和设计双丁坝至关重要。在第一个丁坝布置的情况下,通过改变丁坝间距及第二个丁坝的挑角、透水率、长度进行单因素试验,获得各单因素与第二个丁坝坝头冲刷坑深度的回归方程,再从每组单因素试验结果中选择最佳试验水平,利用L9(34)正交试验设计表设计4因素3水平的正交试验。结果表明,4个单因素对第二个丁坝坝头冲刷坑深度的影响为丁坝间距丁坝长度丁坝透水率丁坝挑角。进而获得以减小丁坝坝头冲刷坑深度为目的的水力插板透水式双丁坝经济合理的设计参数和布置方案为丁坝间距90cm,第一、二个丁坝长度分别为30、25cm,第一、二个丁坝透水率为30%,第一、二个丁坝挑角为60°。     

广阳坝河段连续浅滩-深潭式仿自然生境修复技术研究

以长江上游广阳坝河段为例，通过构建物理模型分析连续浅滩—深潭式仿自然生境修复技术方案实施前后相应河段水深、流场的变化，讨论生境修复方案对鱼类产卵场、栖息地、越冬活动及航道的影响。研究表明，生境修复方案实施后，试验范围段缓流区的面积大幅增加，且在丁坝群之间形成了局部缓流，有利于鱼类的产卵与栖息；方案的实施对河段航道内船舶通行未造成不利影响。     

三角形河床形态对潜流交换作用的影响

为揭示交错三角形河床影响下的潜流交换机理,利用Fluent和COMSOL软件构建了三角形河床地形影响下的地表水-地下水流动的数学模型,并采用试验数据对模型模拟的地表水流速进行了验证,分析了水沙交界面的流速与压力分布和潜流交换区与缓流区的流速分布等。结果表明,河床几何形态促使水沙交界面形成了高低压交错分布的情况,强烈影响着水沙交界面和潜流带的流速分布及大小。波峰上游侧为下降流区域,波峰下游侧为上升流区域。潜流交换区的横向流速与纵向流速分量分别形成了一条"缓流带",其相交区域为潜流交换区的缓流区,缓流区的位置随着三角形河床波峰的位置而变化。研究成果可为三角形河床地带的工程建设提供参考。     

单个透水丁坝对溢洪道泄槽弯道水流流态影响试验研究

为了研究单个透水丁坝对溢洪道泄槽弯道水流流态的影响,采用PVC板制作试验模型,进行了溢洪道泄槽弯道凹岸3个位置(1/4、1/2、3/4弯道处)、3个角度(45°、60°、75°)布置单个透水丁坝的水力学试验。利用试验结果,分析了溢洪道泄槽弯道水面均匀度、弯道横断面最大水面横比降、壅水曲线等弯道水流特征。结果表明,与无透水丁坝相比,弯道内布置单个透水丁坝后的弯道水面均匀度均有增加;单个透水丁坝布置角度为60°或75°时,弯道横断面最大水面横比降减小。在布置角度相同、布置位置不同的条件下,单个透水丁坝在弯道1/4处引起的壅水曲线的长度最短;在弯道1/4处,当单个透水丁坝布置角度为60°或75°时,弯道内的壅水曲线长度最短;在弯道1/2或3/4处,当单个透水丁坝布置角度为75°时,弯道内的壅水曲线长度最短。     

淹没丁坝坝后水流结构PIV试验研究

为揭示淹没丁坝坝后区域的水流特性,在实验室水槽中,采用平面二维粒子图像测速技术(2D-PIV),测量了光滑固定底床上单个丁坝在完全淹没条件下的坝后水平流场及垂向流场。通过分析测量获得了原始粒子图像和淹没丁坝坝后不同位置的平面二维时均速度场和涡量场,并耦合水平面流场与铅垂面流场结果,给出了丁坝坝后流场的部分三维特性。结果表明,淹没丁坝坝后存在明显的回流区,且在回流区内同时存在尺度大致相同的竖轴漩涡和横轴漩涡。     

淹没式勾头丁坝水流特性研究

为研究过勾头丁坝的水流特性,选用Flow-3D中的RNGκ-ε紊流模型建立了勾头丁坝水流计算三维数学模型,并采用淹没式丁坝的物理模型试验验证了所建模型能较好地模拟过丁坝水流。基于所建数学模型分析了不同型式丁坝(上伸勾头丁坝、T型丁坝、下伸勾头丁坝)的过坝水流特性,结果表明上伸勾头丁坝对水流挑流影响最小;T型丁坝勾头对水流流向改变较大,坝头处水流流速最大;下伸勾头丁坝坝身后存在回流漩涡与方向不同的两个横轴漩涡。     

高拱坝蓄水水位对横缝开度的影响研究

研究了蓄水水位对横缝开度的影响．确定坝前允许最高水位以满足灌浆需要是工程上亟待解决的问题。推导了上游水压作用下横缝宽度变化量的计算公式．并采用模拟拱坝浇筑、灌浆和蓄水过程的有限元仿真方法.研究不同蓄水水位对横缝开度的影响。结果表明．当水位达到距灌浆区底部高程以下30～40m时．水压对缝宽的压紧闭合效果开始变得显著。     

小挑坎对某拟建大型水电站导流洞出口区消能与冲刷改善机理研究

山区河道导流隧洞出口区具有单宽流量大、流速高、河床覆盖层深且抗冲流速小等特点，多数隧洞出口区河床冲刷剧烈，而布置大型消能措施较困难，故提出在隧洞出口布置小挑坎的措施。在物理模型试验观测隧洞出口区水流流态和河床冲刷的基础上，采用数值模拟方法计算导流隧洞出口区水流流场，研究河床冲刷改善的内在机理。结果表明，导流洞出口增设小挑坎后，可增大出洞高速水流的横向扩散和减小单宽流量，增加局部消能率，从而降低河道岸边流速；高流速出洞水体占比明显减少，使高速水流无法直冲右岸滑坡体，减小滑坡体范围流速；出洞水流宽度增加，出洞水流方向变为斜向上出流，减弱对右岸滑坡体的冲击，并且使导流洞出口区及下游河道受到的冲刷明显减弱。研究成果可为工程实践提供参考。     

会人溪砌石拱坝局部加固研究

会人溪浆砌石拱坝坝底厚度远小于现行规范及同类工程要求,致使最大拉应力超标,结构安全评定不满足要求,需进行加固处理。为此,基于ANSYS有限元软件编制有限元等效应力计算程序,计算原坝体应力结果,提出了培厚加固、肋墩加固等4种局部加固方案。通过加固后坝体应力分布情况,找到了最优加固方案和加固实施条件。研究表明,在坝体下游侧采用培厚加固、肋墩加固等局部加固方案可显著降低加固区应力,但在初始加固条件下(加固前上游水位139 m),各方案均无法满足拉应力控制标准;坝体上游侧加固区顶部易出现拉应力集中,最大拉应力与加固体型及加固前上游水位相关;对加固前上游水位进行敏感性分析,发现低水位有利于降低坝踵处拉应力,但易导致加固区顶部附近拉应力偏大;在方案2条件下,控制加固前上游水位介于130～134 m时可满足拉应力控制标准,为推荐方案。     

天仙湖栏沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖即有坝顶加宽工程为例,采用Mohr Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。     

天仙湖拦沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖既有坝顶加宽工程为例,采用Mohr-Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。     

不同面板缺陷下面板堆石坝渗透稳定性数值模拟研究

为研究不同面板缺陷联合库水位变动(库水位高程、库水位骤降速率、缺陷高程、缺陷尺寸)对面板堆石坝渗透稳定性的影响,以浙江省临海市某面板堆石坝为例,利用岩土软件Geostudio的Seep/w与Slope/w模块对含不同缺陷及不同库水位情况下的面板堆石坝进行了有限元分析,得到了渗漏量、面板后浸润线高程及上下游坝坡的安全系数变化规律。计算结果表明,库水位高程越高,面板坝坝后浸润线高程越高,坝体的渗漏量越大,上游坝坡安全系数越大,下游坝坡安全系数越小;当库水位高程低于缺陷高程时,完整面板坝与含缺陷面板坝的渗透稳定特性一致,当库水位高程大于缺陷高程时,库水位水平越高,面板坝后的浸润线高程越高,同时渗漏量也越大;库水位骤降下面板坝内部浸润线呈现先疏后密的规律,在库水位骤降经过缺陷高程时,坝体内部浸润线有个突然下降的过程;一旦面板发生缺陷,面板坝后的浸润线及渗漏量会出现较大的增长,安全系数下降幅度也较大,缺陷高程越高,面板坝后浸润线高程及渗漏量越大,安全系数也越小;缺陷尺寸越大,面板后的浸润线高程及渗漏量也越大,安全系数越小,但变化幅度较小,同时,上游坝坡的安全系数整体上要大于下游坝坡。     

周边缝对U形河谷拱坝应力位移的影响

针对宽底的U形河谷拱坝坝踵常出现过大拉应力的问题,以某U形河谷拱坝为例,利用ANSYS三维有限元分析软件,通过设立5组不同的计算组合,分析研究了材料非线性、设置不同范围的周边缝对拱坝位移场、应力场及坝体可能存在开裂区的影响。结果表明,设缝后拱冠梁表现出顺河向的平移和倒向上游的转动两种刚体位移趋势,拱冠梁截面上游面的梁向拉应力减小甚至出现压应力,下游压应力也有所减小,周边缝设缝范围的改变对拱坝的应力及坝体可能存在的开裂状况影响不大。     

上游洲滩与橡胶坝之间相互影响关系的试验研究

鉴于江心洲或边滩在河道中具有塑造河槽、约束水流的作用,试验模拟了江心洲与橡胶坝（全坝和开口坝）的相互作用在不同流量下对坝址上游水位和流速的影响,并分析了含江心洲的河道中不同坝型在洪水期对泄流量的影响。结果表明,全坝与江心洲同时存在时对水力特性的影响比开口坝与江心洲同时存在时明显,在洪水期开口坝与江心洲同时存在时的泄流量大于全坝与江心洲同时存在时的泄流量。为此在河道整治过程中可充分利用橡胶坝与洲滩的相互影响,以达到防洪和生态兼顾的效果。     

库水位降落作用下均质土石坝渗流场及坝坡稳定性分析

为研究某水库均质土石坝库水位降落作用下均质土石坝瞬态流场特性及其对坝坡稳定性的影响,基于饱和-非饱和非稳定渗流理论及极限平衡法,应用GeoStudio有限元分析软件中的SEEP/W及SLOPE/W模块进行库水位降落作用下的瞬态渗流场及稳定性数值模拟分析,探讨了不同速率库水位降落作用下的坝体内部渗流场及坝坡稳定性变化规律。结果表明,考虑非饱和渗流时,在库水位降落作用下,坝体浸润线变化滞后于库水位降落,且库水位降落速率越大,滞后现象越严重,上游坝坡内部形成倒流现象,产生指向坝坡外部的渗透压力;库水位降落作用下,坝坡稳定性呈现"降低—回升—平缓"的变化趋势,库水位降落速率越大,坝坡稳定性系数最小值越低,对坝坡稳定性越不利。研究结果可为土石坝边坡稳定性评价提供参考。     

库水位变动及降雨共同作用下心墙坝坝坡稳定性研究

为研究库水位变动和降雨共同作用对心墙坝上下游坝坡稳定性的影响,考虑渗流场和应力场的耦合作用,基于非饱和渗流原理,考虑不同降雨强度、不同降雨类型（4种）及不同库水位升降速率,对心墙坝遭遇库水位变动和降雨时的渗流和坝坡稳定性情况进行有限元模拟。结果表明,水位变动速率主要影响上下游坝坡安全系数趋于稳定的时间;降雨类型和降雨强度是影响心墙坝下游坝坡安全系数的主要因素,但对上游坝坡的安全系数变化影响较小;在下游坝坡安全系数〖JP2〗趋于稳定时,各降雨类型的安全系数大小为前锋型≥中锋型＞〖JP〗平均型＞后锋型;无论是水位上升阶段还是水位下降阶段,降雨都会降低下游坝坡的安全系数。该研究结果为心墙坝遭遇极端工况条件时进行风险分析和应急管理提供了参考依据。     

非均匀布风对流化床密相床区燃烧温度的影响

由于采用非均匀布风，内旋流湍化床的移动区空气量不足，导致燃烧不充分，温度较低。当移动区未流化时，密相区内存在较明显的温度不均匀性。随着移动区流速的提高，温度差迅速减小。当移动区流速超过2.0umf后，密相区温度基本均匀一致。流动区流速对密相区温度均有一定的影响，流速越高，温度越均匀。     

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。     

各时段城陵矶水位变化特征及其成因分析

为进一步了解城陵矶水位的变化规律,采用线性回归法和原始资料观测法分析了城陵矶1955~2014年的水位流量变化规律及其成因。结果表明,年际间,城陵矶流量逐时段呈减小趋势,水位呈增加趋势,且流量变幅大于水位;年内,城陵矶水位逐时段出现了汛期5~10月流量大幅减小、水位小幅升高及枯季1~3月流量变幅小、水位显著升高的现象,前者主要是因为顶托作用加强和河床淤积共同造成,后者主要因河床淤积抬高水位所致;城陵矶极干旱年份(2006年)的水位较正常年份(2007年)出现了水位枯季不落、汛期不汛的现象,四水及区间汇流的增加是造成枯季不落的主要原因,而松滋、太平和藕池分流比的减小是引起8~9月城陵矶水位降低的主导因素。