新型装配式快速堵口装置堵口效果足尺试验研究

为检验新型装配式快速堵口装置堵口效果,在室内水槽模型试验基础上开展了足尺试验研究。结果表明:重型四面体堵口装置可在4 m/s及以下的水流流速中保持稳定,突破了传统堵口装置3. 5 m/s的适应流速,小型四面体堵口装置则可在2. 5 m/s及以下的水流流速中保持稳定,实际抢险作业中可根据溃口水流流速选择合适的装配式快速堵口装置;同时验证了模型试验得到的横向漂距预测公式的合理性,可为今后堵口装置设计提供参考。     

堤防决口的水力学试验研究

介绍堤防决口的水力学模型试验研究.在满足相似理论的前提下,对不同口门形状、几何尺度和水头的决口模型进行水力学试验.获得了决口口门附近的流场分布、流量、流速和水面线等重要水力学参数的变化规律,并给出了计算矩形、U形和V形口门流量的经验公式.试验分析表明,实施抛投堵口的最佳位置距堤脚线为8 m左右.试验研究成果为进行大型决口抢险提供重要的科学依据.     

装配式快速堵口装置水下运动特性试验研究

为了解新型装配式快速堵口装置的水动力特性,从而为堵口装置选型及抛投方案的制定提供依据,针对单件堵口装置开展了系统的室内水槽试验研究,对比分析了不同水流条件(水深、流速)及装置质量(不同填充物)等因素对其水下运动的影响。结果表明:装置触底横向漂距与装置质量有较好的负相关关系,水深及流速与装置触底横向漂距成正相关关系;基于量纲分析方法,建立了表征水流条件及装置质量的无量纲数,构建了装置触底横向漂距预测公式,并得到原型试验合理性验证。     

堤防决口水流水力学特性的三维数值模拟

堤防决口水流的水力学特性对于制定决口封堵方案至关重要。基于FLOW 3D建立了模拟堤防决口水流的三维数值模型,首先对局部瞬间溃决水流水位场分布进行了三维数值模拟,模拟计算结果与C. Biscarini等代表性文献介绍的研究结果吻合较好,印证了数值模型的可靠性和准确性。以某流域河流堤防为例,建立了不同决口口门形状（U形、V形、T1形和T2形）的决口水流三维数值模型,计算分析了4种口门形状下决口附近的水位场及流速场分布规律。结果表明:进入决口后水流发生急速的侧向收缩和纵向跌落,决口处水深和流速在垂直水流方向断面上呈两侧小中间大的近似拱形分布,决口进口附近水流最大流速出现在决口左侧堤脚。数值模型和模拟方法可为制定堤防决口的最佳堵口方案提供技术参考。     

黄河传统堵口技术分析研究

黄河传统堵口技术是无数次堵口实践的经验总结，是历史上众多治黄专家和广大劳动人民智慧的结晶。黄河传统堵口技术内容包括堵口方案，特点，施工步骤，工艺要点等。在对该技术进行全面地研究，总结后，提出传统堵口技术用于汛期堵口的适应性及其改进建议为：①合理确定堵口总体工程方案；②尽量采取护底措施；③使新材料和当地工程材料有机结合；④使用大型机械设备进行施工。     

粉砂土地基堵口设计方法的探讨

堵口工程是围垦工程的关键，堵口的成败，往往在于堵口设计的好坏，以往对深港堵口和软土地基堵口技术讨论较多，且积累了大量的实践经验，形成了一套完整的理论和方法，但对粉砂地基如何进行堵口设计讨论较少，结合慈溪市四灶浦西侧围涂工程堵口设计，探讨如何进行粉砂基础堵口设计，并对平立堵方案的选择条件进行分析研究，提出适合粉砂地基堵口的方法。     

二维堵口水力计算应用分析

堵口工程是围垦工程成败的关键,堵口工程施工中所遇到的技术问题,是整个围垦工程中最复杂和最困难的问题.分析了堵口一、二维水力计算原理与计算方法,并针对浙江省台州湾强潮河口椒江十一海塘围垦工程,在堵口方案相同条件下进行一维和二维堵口水力计算.一维和二维堵口水力计算的结果表明,两者各有优缺点,因此对于围垦堵口工程水力计算,应综合一、二维的优点,这样才能更准确地描述口门段流速特点,设计出安全可靠的截流堤.     

沉船堵口与贾鲁治河

在去年的大洪水中，九江长江大堤防洪墙出险，导致５０余米堤防溃决。经过４昼夜的紧张战斗，最后，解放军驻石家庄某部采用先进的“框架结构土石组合技术”堵复了防洪墙决口。据报载，在堵口的最初阶段，为了减缓决口处流速降低流量，堵口指挥部采用了沉船堵口的办法，将...     

堤防决口封堵材料应用分析

堤防决口突发性强、破坏力大,可造成重大人员伤亡和财产损失。本文通过计算分析决口水力学特性和堵口材料抗冲稳定性,正确选择堵口材料的粒径和堵口方法,系统分析论述传统和现代的各种堤防决口封堵材料的适用条件、应用形式和实践应用等,提出因地制宜、就地取材、多种组合、不断创新的现代抢险新模式。     

黄河堤防堵口进占技术研究

黄河堤防堵口进占技术是黄河下游防汛抢险的关键技术之一。随着社会和科学技术的发展，传统堤防堵口进占技术在很大程度上已不适应目前的要求。在认真分析传统埽工堵口进占技术适应性和改进途径的基础上，立足现代科学技术发展状况，黄河下游实际和社会经济发展要求，提出利用现有的自卸汽车等大型工程机械设备和土工合成材料，铅丝笼，当地石料，土料进行黄河汛期进占堵口的方案，研究表明，该堵口进占技术可行可靠，功效高，非常值得应用和推广。     

土坝溃坝模型在夹河子水库中的应用

根据平原水库溃坝的特点 ,运用土坝溃坝的水流理论 ,以坝址为研究对象 ,分别建立瞬时溃坝模型和逐渐溃坝模型 ,确定了溃口宽度、最大流量和坝址流量过程线 ,为二维溃坝洪水模拟提供上边界条件 ,为水情自动测报和水库防洪优化调度研究等提供科学依据 .以夹河子水库溃坝的实际情况为例 ,对两种模型进行分析比较 ,结果表明 ,两种模型均符合实际 .     

溃坝洪水对构筑物冲击荷载的数值模拟

洪水巨大的冲击力对坝区及堤岸构筑物造成很大的破坏,准确计算溃坝洪水对构筑物的冲击荷载对于建筑物的安全设计是十分必要的。采用有限体积法和中心迎风格式建立了二维数值模型,用于计算溃坝洪水对构筑物的作用力,并将该模型应用于全局溃坝和局部溃坝的物理模型试验。计算结果表明:该模型能够准确地模拟全局溃坝工况下洪水对构筑物冲击荷载的变化情况,而对于局部溃坝工况,本模型的计算结果较为平滑,无法模拟实际水流紊动的过程,但其最大冲击荷载的计算值与试验测量值相接近。相比于三维数值模型,本文所建立的二维数值模型程序简单、计算效率高、计算结果与实测结果总体吻合较好,能够有效地用于预测溃坝洪水对构筑物的冲击荷载。     

混凝土坝不同溃决方式下溃口水力学试验研究

混凝土坝溃决一般在极短时间内发生,以往研究很少考虑其溃决过程和溃决方式。根据混凝土坝结构特征和受力特点,假定了滑动式、倾倒式、开门式3种可能的溃决方式,通过物理模型试验研究了3种溃决方式的溃口水力学特征,并同经验瞬溃计算结果进行了比较。成果表明:溃口峰值流量试验值一般比计算值要小,3种溃决方式中,滑动式溃口峰值流量最大,危害最大。试验考虑了混凝土的溃决过程和溃决方式对溃口水流特征的作用,可为经验公式修订和溃坝机理研究提供指导。     

溃坝水流作用下急弯河道泥沙输移数值模拟

将有限元特征分裂算法(CBS)应用于二维浅水控制方程的求解中,建立了模拟溃坝水流泥沙输移的数学模型。CBS算法在计算对流主导的问题时具有很好的稳定性与较高的精度,适用于处理溃坝水流流速大,水位、床面变化剧烈等问题。应用该模型对90°急弯河道全溃所致的水流运动进行了数值计算,并与试验资料进行了比较,证实了该方法的可靠性。最后用该模型模拟了180°弯道中溃坝水流在缓坡、陡坡时的洪水演进与泥沙输移。结果表明:模型能够较好地模拟溃坝水流运动,模拟结果符合水流泥沙运动规律。     

土石坝溃坝离心模型试验系统研制及应用

研制成功了一套土石坝离心模型溃坝试验系统，采用旋转接水环，确保了高加速度条件下溃坝试验过程中能持续提供足够的对坝体进行冲蚀的水量；先进的数据量测方法和图像采集系统能多角度捕捉和摄取土石坝的溃坝全过程，且该系统在高加速度和泥石流条件下能正常工作，利用该试验系统对最大坝高达32m的三种不同坝高均质土石坝开展了漫顶溃坝离心模型试验，清楚揭示了其溃决机理，研究了坝高对均质坝溃口发展规律和溃坝洪水流量过程的影响，结果发现：随着坝高的增加，溃口的纵向下切与溃口边坡的失稳坍塌速度明显加快，溃口流量过程线更为陡峭，峰值流量增大，且峰值流量出现时间更早，溃坝历时更短，因此，溃坝致灾后果将更为严重。     

土石坝溃坝离心模型试验系统研制及应用

研制成功了一套土石坝离心模型溃坝试验系统,采用旋转接水环,确保了高加速度条件下溃坝试验过程中能持续提供足够的对坝体进行冲蚀的水量;采用先进的数据量测方法和图像采集系统能多角度捕捉和摄取土石坝的溃坝全过程,且该系统在高加速度和泥石流条件下能正常工作。利用该离心试验系统以32cm坝高的模型对最大坝高达32m 的3 种不同坝高均质土石坝进行了漫顶溃坝模型试验,研究了坝高对均质坝溃口发展规律和溃坝洪水流量过程的影响。结果发现：随着坝高的增加,溃口的纵向下切与溃口边坡的失稳坍塌速度明显加快,溃口流量过程线更为陡峭,峰值流量增大,且峰值流量出现时间更早,溃坝历时更短,因此,溃坝致灾后果将更为严重。     

溃坝典型水流水力特性试验研究

黏性土坝漫顶溃决是一个水、土二相耦合逐渐发展的过程,涉及水流冲蚀主动力和坝体材料被动抗力的综合作用。立足当今世界溃坝研究的前沿理论,借鉴以往现场原型试验相关成果,对土坝溃决过程进行了宏观阶段划分,并在此基础上开展专门的水槽试验,采用PIV技术对表面冲刷水流和陡坎冲射水流的精细水流结构进行了详细研究。试验获得了两种典型水流的几何特性及相关水力特性,总结分析了各水流结构对坝体的冲蚀作用机制。相关成果的获取可从本质上对黏性土坝陡坎溯源冲蚀机理进行理解和掌握,亦可为数值模拟及其他溃坝研究工作提供技术参考。     

土石坝漫顶破坏溃口发展数值模型研究

我国已溃决土石坝中由于漫顶破坏而造成的比例高达50%以上,因此,开展土石坝漫顶溃决机理和溃口发展过程研究,正确预测溃口流量过程线及溃坝致灾后果很有必要.本文首先根据现场溃坝调查资料和大型溃坝试验结果,研究分析了土石坝的溃决机理和溃决过程,在此基础上提出了一个描述土石坝漫顶破坏溃口发展过程的数值模型.该模型采用高速水流泥沙输移公式来计算溃坝水流对溃口纵横向的连续冲蚀;采用溃口边坡稳定性分析来模拟边坡失稳坍塌所引起的间歇性横向扩展;通过楔块体力的平衡计算来模拟坝体突发性崩塌所引起的溃口增大现象;通过下游坝体冲槽和坝顶溃口流量平衡来建立两者发展过程的相互影响.最后利用该模型计算分析了板桥水库土石坝发生漫顶溃决的溃口发展过程及溃口流量过程线,模拟结果与实测资料基本一致,从而证实了该模型的合理性.     

基于正交试验法的梯级水库连溃分析模型参数敏感性分析

建设梯级水库是目前江河水电开发的主要方式,连溃分析模型参数的合理选择,对保障梯级水电工程的安全运行具有重要的意义。基于正交试验法,以我国西南某流域上虚拟的"下庄(1)—达里—双屯子"三级梯级水库系统为例,进行梯级水库连溃分析模型参数对下庄(1)水库溃决流量Q、达里水库最高水位H1和双屯子水库最高水位H2三个试验指标的敏感性分析。研究结果表明:梯级水库连溃分析模型中参数侵蚀率b、双屯子水库起调水位H*对各指标计算结果影响显著,参数敏感性高;而洪水频率P对各指标计算结果影响较小,参数敏感性较低。因此,在梯级水库溃坝参数反演分析实际工程中,应该将b和H*作为参数反演分析选取的重点。本文的研究方法及成果可以为梯级水库连溃分析模型参数反演分析时合理选择模型参数提供参考。     

ONE-AND TWO-DIMENSIONAL COUPLED HYDRODYNAMICS MODEL FOR DAM BREAK FLOW

1-D and 2-D mathematical models for dam break flow were established and verified with the measured data in laboratory. The 1-D and 2-D models were then coupled, and used to simulate the dam break flow from the reservoir tail to the dam site, the propagation of dam break waves in the downstream channel, and the submergence of dam break flow in the downstream town with the hydrodynamics method. As a numerical example, the presented model was employed to simulate dam break flow of a hydropower station under construction. In simulation, different dam-break durations, upstream flows and water levels in front of dam were considered, and these influencing factors of dam break flow were analyzed, which could be referenced in planning and designing hydropower stations.