考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟

现有数值模拟方法在模拟边坡降雨入渗时通常不能考虑径流流量补给对滑体渗流的影响,当滑床和滑带的渗透性相对于滑体极低时,会出现低估降雨入渗量、高估滑坡稳定性的现象。以Richards方程、运动波方程和有限元法为基础,提出了一种降雨时滑坡渗流数值模拟方法。该方法忽略滑床和滑带的渗流而只考虑滑体渗流过程,从而减小计算规模,也避免了因滑体与滑床(滑带)渗透性差异过大引起的数值计算困难;依据地形和滑体降雨入渗边界饱和情况,修正降雨入渗边界类型和流量,实现了考虑径流流量补给的滑坡降雨入渗简化数值模拟。对简单土质边坡降雨入渗进行数值模拟,从水量平衡与边坡渗流场两个角度,对比了考虑和不考虑径流流量补给的区别;结果表明,考虑径流流量补给时才能保证计算结果水量平衡,正确反映降雨入渗对基质吸力大幅降低的作用。     

边坡降雨入渗与坡面径流影响因素敏感性分析

影响边坡降雨入渗的因素很多,如雨强、土体渗透性、土体初始含水率、坡度、坡面糙率等。以非饱和降雨入渗与坡面径流有限元耦合模型为计算方法,应用正交试验设计数值试验,从坡面产流时间tp、坡脚径流水深h、坡体入渗量Q和入渗量与降雨量之比C的角度,对上述五种影响因素进行敏感性分析。结果表明,影响tp的主要因素是雨强、土体渗透性;影响h的主要因素依次是雨强、坡面糙率、土体渗透性;对Q影响较大的因素依次是土体渗透性、雨强、初始含水率;对C有较大影响的依次是土体渗透性、雨强、初始体积含水率。     

顺坡渗流联合坡面加载的坡积土模型试验分析

针对常规土工模型试验只能满足几何相似而不能满足应力相似的问题,提出了利用顺坡渗流力和坡面法向加载产生的法向应力以满足坡积土模型试验中自重应力相似的一种模型试验方法。对于很小厚度的坡积土模型,通过施加顺坡向渗流力满足切向应力的近似等效,施加垂直坡面荷载实现法向附加应力的近似等效,从而通过切向和法向应力的叠加来满足坡积土模型和现场原型边坡的自重应力相似。通过数值分析比较了厚为30 cm坡积土模型与厚为3 m坡积土原型。计算结果表明模型和原型的应力相似;模型和原型中的最大剪应变和剪应力水平在坡积体中的分布情况相似,数值误差在10%以内;数值分析结果验证了所建议方法的合理性和可行性。     

坡面径流的試驗研究

本文首先說明坡面径流研究的重要性。其次对于各种坡面流速公式,以及集流时間及退水时間公式作一簡单概述。文中对人工降雨坡面径流专門試驗給出簡要的描述。对于这些試驗結果进行經驗整理,得到下列形式的坡面流速公式: v=(K_q)~(1/2)I~(1/3)式中:v——断面平均流速(厘米/秒);I——坡面的坡度;q——单寬(1米)流量(升/分钟);K——系数,草地为3.0,光地为7.5。至于坡面集流时間,則因按稳定流或不稳定流計算而异。試驗表明,稳定流坡面集流时間对坡面洪峯传播时間(不稳定流)之比約等于2。文中对坡面退水时間理論公式与試驗数据进行厂比較,发現理論公式計算結果偏小,并提出了坡面退水时間經驗公式。     

红壤开挖面坡面径流特征研究

为了研究坡面径流特征,采用上方人工放水实验模拟坡面水流,研究不同放水流量强度、不同坡长及不同坡度条件下红壤坡面径流过程特征.结果表明:(1)不同放水流量强度条件下,坡面径流率随径流历时的变化总体上呈先逐渐增大,后趋于稳定的变化过程,且放水流量强度越小,坡面径流率的增长速度反而越大;(2)不同坡长条件下,坡面径流率随径流历时的变化过程总体上先逐渐增大,后趋于稳定,且随坡长的增大,坡面径流率越小;(3)不同坡度条件下,坡面径流率随径流历时大部分先逐渐增大,后趋于稳定,对于两个较陡坡(50°和65°)且放水流量较大的坡面,坡面径流率随历时先逐渐减小,后趋于稳定.     

坡面径流实时监测装置研究与应用

径流泥沙含量测量是准确计算土壤流失量、科学评估水土保持效益的关键工作,也是水土保持监测的主要技术瓶颈之一。研发实现径流泥沙含量的实时动态监测设备对提高水土保持监测工作效率、促进水土保持行业发展具有重要意义。本文介绍了"坡面径流实时监测装置"的测量原理及其核心构件,完成了"坡面径流实时监测装置"的室内清水检测试验,跟踪了系统修正后的野外应用效果。得到如下结论:(1)坡面径流实时监测装置以集流桶、超声波液位传感器、重量传感器、电动阀、下位机和上位机为核心组件组成,其部分测量误差来源包括液位测量误差、泥沙比重误差及水流冲击力误差;(2)液位测量误差与集流桶横截面半径d(m)密切相关,主要体现在对径流总体的测量偏差,最小偏差为0.196d2,通过减少集流桶横截面半径,能够有效减少液位测量误差;(3)泥沙比重误差随被测泥沙比重的增加而减少,当被测泥沙比重在2.0—2.4范围内且每偏差0.01时,对泥沙含量测量的偏差均小于0.01 (m_总—V_(总·ρ清));(4)水流冲击力误差会导致液位在较低水平时测量精度较差,通过降低径流跌落高度能够有效减少误差;(5)通过定型设计与理论公式的优化,坡面径流实时监测装置的最小测量偏差可达±6.7%。     

堤防三维渗流有限元计算分析

长江干堤对于长江地区的经济发展及人民生命财产安全起着非常重要的保障作用，通过有限元计算设计工况下堤防的渗流状态，得到了堤坝在三维条件下的等势线、漫润线、垂直及水平方向的水力梯度。通过对同等工程的类比，分析提出了本计算段存在着险情隐患，为大提的设计、安全加固和监测布点提供指导。     

混凝土重力坝坝基渗流与排水的三维渗流有限元分析

以北盘江光照水电站的坝基渗流与排水分析为例 ,简要介绍了三维渗流有限元法的应用 ,对拟订的渗控设计方案、不同的排水幕深度、部分排水设施失效等情况进行了工况组合分析计算 ,并结合分析过程和结果 ,对拟订的渗控设计方案作出了评价 ,提出了渗控设计中应注意的问题 ;对坝基中存在断层的情况 ,根据分析计算结果 ,提出了处理建议     

驳岸岸坡渗流及其稳定性有限元分析

为了研究河床清淤深度、驳岸渗透系数、河水位高低对驳岸岸坡渗流及稳定性的影响,采用有限元软件Plaxis进行了驳岸岸坡渗流场的模拟和稳定性计算,得出了渗流场及稳定性的变化规律。结果表明:清淤使驳岸岸坡整体稳定性降低;当驳岸坡脚河床最高点高于河水位时,地下水位线紧贴坡脚河床表面,驳岸岸坡稳定性几乎不受地下水渗流和河水位高低的影响;当河水位高于河床时,水对稳定性的提高是有利的,河水位越高,驳岸岸坡越稳定;当驳岸渗透系数小于粉质粘土的渗透系数时,驳岸内渗透力增大,对稳定性不利,需要提高驳岸的排水性。更多还原     

坡面径流阻力计算模式对比研究

坡面流是污染物迁移、土壤侵蚀、泥沙输移的主要动力因素,阻力系数是影响坡面流模拟的重要参数。为比较三种阻力计算模式(阻力系数为常数、以淹没度为变量的Lawrence模型和阻力分割模型)在裸坡、砾石覆盖坡面、植被覆盖坡面三种常见坡面上的适用程度,本文建立了坡面降雨径流模型,对不同类型坡面的产流进行了模拟。坡面径流模型采用扩散波模型,坡面降雨入渗模型采用考虑坡度影响的Green-Ampt模型,当存在植被时,考虑冠层降雨截留损失。结果表明:在裸坡上,三种阻力计算模式均适用;而在有砾石覆盖和植被覆盖的坡面上,考虑阻力系数时空变化的阻力分割模型模拟精度最高。阻力系数对坡面径流流量的影响在坡面汇流的涨水与退水阶段较大,而在稳定阶段很小。对有植被覆盖坡面,降雨强度存在阈值,大于阈值时,不同阻力模式对坡面流模拟结果影响甚微;反之,需选择合适的阻力计算模式,且坡长越长,坡度越缓,降雨强度阈值越大。     

三维复杂渗流场的并行求解

建立了基于水头和饱和度分布的双变量三维复杂渗流场饱和-非饱和计算模型,并通过分析数据执行时的相关性、算法固有的串行性及计算的耗时分布,在串行程序的基础上应用OpenMp并行编程接口实现了并行计算.分别对不同网格规模进行了并行数值模拟并测定了加速比,可以看出并行加速比与参与计算的处理器的个数呈线性分布,并且随着问题规模的增加而逐渐提高.同时也证明了数学模型的合理性.     

坡面径流小区径流桶搅拌取样法测量误差研究

坡面径流小区径流桶含沙量测量是坡面径流小区水土流失监测的关键。在1.05,5.25,10.49,52.46,104.92,524.58kg/m3六个含沙量水平,30,60,90cm三个水深,对径流桶含沙量进行人工搅拌法取样试验测量精度及其影响因素分析。结果表明：人工搅拌法观测红壤坡面径流小区径流桶的含沙量,其测量值均小于真实值,相对误差在-20.18%～-49.57%之间,平均相对误差为-34.79%;人工搅拌法测量精度与径流桶的含沙量相关,其测量相对误差随含沙量的增大而显著增大;人工搅拌法测量精度与径流桶的水深相关,其测量相对误差随水深的增大而显著增大;测量值与实际值存在极显著线性相关,通过线性修正方程修正可以减少相对误差,提高测量精度,水深在30,60,90cm条件下,修正方程率定后,相对误差绝对值平均数分别减小21.05%,27.53%,16.62%。     

坡面径流资源调控及高效利用

坡面径流资源的调控及利用技术是一条既控制水土流失，又解决农业干旱缺水问题的有效途径和方法，为改善农业环境，发展高效农业创建了显著的经济、社会、生态效益。     

坡面侵蚀中径流含沙量测量方法研究与展望

土壤侵蚀中的径流含沙量是衡量坡地水土流失的重要参数之一，只有合理测量坡地径流中的含沙量才能为水土保持提供有利的依据，同时为验证土壤侵蚀预报模型提供基本参数。本文从测量原理出发，对含沙量各种测量方法的适用环境、测量精度及其局限性进行了比较全面的分析，重点研究了坡面径流含沙量的测量方法。研究结果表明目前测量含沙量的方法在坡面侵蚀动态水流含沙量的测量中存在只能静态测量的问题。目前电解质脉冲法在测量坡面薄层水流流速中做出了有益的探索，研究发现水流速度、泥沙的弥散系数与含沙量之间存在着相关关系，用此方法测量含沙量将有可能实现含沙量的动态测量。     

降雨条件下边坡地下水渗流有限元分析

简要分析了多孔介质饱和—非饱和渗流数学模型,讨论了渗流有限元计算分析中的相关问题,同时模拟了降雨入渗情况下边坡内部的渗流场。模拟结果总体可靠,可作为边坡稳定性分析的参考依据。     

坡面径流防治措施的标准浅议

<正>我国水土保持工作在治理水土流失、减少泥沙下泄方面取得了显著成绩,特别是由我国独创的小流域综合治理理论与配套的技术体系及模式,在水土保持工作中起到了重要的科技支撑作用。     

坡面径流的快速测评技术研究

 长江上游地区土层薄,蓄水容量差,由于雨量集中,容易导致洪、旱灾害交替发生,进行坡面径流调控降低土壤含水量是流域治理的有效手段,坡面径流的快速测评可为径流调控提供数据支持。研究采用野外调查和取样分析的方法,得到长江上游不同土壤类型土层厚度和物理性质;统计分析长江上游不同地区 5 年一遇最大 24 h 降雨量,基于径流形成原理,计算得到长江上游地区径流系数为 0.53 ;不同地区壤中流占总径流量的比例均值为 30% ,研究结果可为坡面径流调控提供理论依据。     

复杂渗流场的三维有限元分析程序

本文介绍水工建筑物坝基复杂渗流场的三维有限元分析程序。主要包括：用非均匀各向异性模拟裂隙渗流和帷幕防渗效益，用半边界排水沟法模拟排水孔的作用，用变积分权数法逼近自由面的求解。该程序已成功地应用多座大坝的复杂渗流场分析，取得了与实测值较一致的良好效果。     

某尾矿坝三维有限元渗流分析

利用大型有限元软件SEEP-3D对某尾矿坝进行渗流稳定性计算,分别得出有无水平排渗管两种工况下的浸润面和水头等势线,并对此进行对比分析。计算结果表明,此尾矿坝在无任何排渗设施的情况下浸润面在坝坡溢流,而在加设水平排渗管后,浸润面明显下降到坝面以下,处于安全状态,故建议加设排渗设施。     

水布垭水利枢纽三维渗流场有限元分析

 通过数值模拟分析了心墙堆石坝坝体、坝基和两岸山体的渗流分布规律和防渗帷幕的作用效果，以及坝体、坝基渗透参数变化和不同运行工况等因素对渗流场的影响；结合有关渗透稳定性试验成果，对坝体及坝基的渗流状态作了初步的分析和评价，提出了相应的渗流控制措施。