基于矢量和法的库水位下降边坡稳定性研究

为了研究库水位的下降对高陡边坡稳定性及变形的影响,以锦屏一级水电站左岸边坡为例,基于饱和渗流理论,以左岸坝头滑移破坏模式为研究对象,利用矢量和稳定性评价方法研究不同库水位下降速度对锦屏一级电站左岸边坡的稳定性影响规律。研究表明:当库水位以1 m/d的速度由1 880 m高程下降至1 800 m高程时,左岸坝头滑移破坏模式的安全系数由1.214降低到1.147,且安全系随着库水位下降趋于稳定,而当库水位下降速度达到2 m/d时,安全系数的降低速度随着库水位的下降逐渐加剧,当库水位达到1 800 m高程时,安全系数降至1.052,左岸坝头滑移破坏模式接近临界状态;库水位下降条件下坡体最大位移处发生在坝头滑移破坏模式潜在滑动面的剪出口位置。     

土-水特征曲线在雨后基坑边坡稳定性评价中的应用

为研究雨型和基坑坡顶硬化长度对非饱和土基坑稳定性的影响,采用GeoStudio中SEEP/W模块进行降雨模拟,得到雨后坡体孔隙水压力和体积含水率的分布特征。然后将降雨模拟结果导入到SLOPE/W模块中,结合固结快剪试验得到的抗剪强度参数进行数值计算,并对基坑边坡的稳定性进行评价。结果表明:瞬时强降雨入渗深度小,长时普通降雨的入渗深度大;坡顶硬化有利于限制雨水入渗,可减少入渗至滑面内的量,有利于基坑稳定;当坡顶硬化长度为3 m时,降雨对基坑稳定性影响不明显,长度为5 m时,基坑稳定性基本不受降雨的影响;基坑边坡土体初始含水率较低时,前期降雨对基坑稳定性不仅没有不良影响,反而有利于基坑稳定。最后,以实际滑坡为例,对模拟结果进行了验证并说明了坡顶硬化对基坑边坡稳定性的重要性。     

含浅层强透水层堤基的上覆砂层管涌破坏试验研究

堤基中往往存在局部浅层强透水层并形成渗流优先通道,该通道不能大幅度削减流体的水头势能,易引起堤基管涌破坏,此类堤基管涌破坏机理的研究尚不明朗,仍需进一步研究。采用砂槽试验模拟堤基渗流,试验中通过抬升水箱水位,观察砂土中细颗粒流失现象,并分析渗流量、渗透坡降、测压管水头、砂土颗粒级配、锥头阻力、沉降量等关键参数。试验结果表明,水箱水位增大至48 cm,浅层强透水层上覆砂层被“击穿”发生管涌破坏,管涌破坏分为稳定渗流阶段、细颗粒流失阶段（0.05 < d ≤ 0.075粒级砂土流失）、较细颗粒流失阶段（0.075 < d ≤ 0.1粒级砂土流失）、管涌破坏扩大阶段（0.1 < d ≤ 0.25粒级砂土流失）。管涌破坏过程中,细颗粒砂土流失,锥头阻力降低,砂土层发生沉降,且较细颗粒流失阶段的沉降较为突出。细颗粒砂土流失导致砂土层孔隙率和渗透系数上升,渗流量和渗透坡降随之增大。     

降雨条件下土体边坡稳定性分析

通过GeoStudio软件中SEEP/W模块和SLOPE/W模块分别对非饱和土采用有限元法和极限平衡法进行降雨条件下的二维渗流和边坡稳定性计算。结合算例,分析了不同降雨强度、不同降雨持时对边坡稳定性的影响,以及降雨后不同持时的边坡安全系数的变化,并且在特大暴雨条件和产生存水边界条件下边坡安全系数的变化情况。结果表明:降雨强度和降雨持续时间对边坡稳定性有很大影响,雨后边坡安全系数变化过程随时间的增长而下降并趋于稳定;特大暴雨及存水边界条件下安全系数则呈现先减小后骤增再骤降再缓升,最后趋于稳定的过程。     

太阳能光伏-燃料电池联合发电系统蓄电池和燃料电池的配置研究

建立了联合系统的太阳能光伏阵列、燃料电池、电解槽、蓄电池等模块的数学模型,并对每个模块进行matlab/simulink仿真模拟,重点模拟了在1 kW光伏条件下,蓄电池、燃料电池以不同功率(0 W/1000 W,200 W/800W,500 W/500 W,800 W/200 W,1000 W/0 W)分配时,输出功率特性以及各个情况下的费用问题,并通过实验进行验证,可知蓄电池、燃料电池按照200 W/800 W功率分配时,其效率、费用总体优于其他方案。     

渠道降排水方案优化设计

依据研究区水文地质条件及经验公式计算结果,对温博Ⅱ标渠道采取渠道一侧设计管井降排水并提出3种设计方案.方案1:井间距25 m,单井抽水量480 m3/d;方案2:井间距35 m,单井抽水量600 m3/d;方案3:井间距50 m,单井抽水量720 m3/d.运用Visual MODFLOW进行模拟计算,通过对3种设计方案的模拟结果进行分析,在方案2的基础上对渠道降排水方案进行优化设计,得出最优降排水方案为:渠道断面C和断面D之间井间距调整为18 m,仍采用左侧单边抽水,渠道其他各处抽水井间距仍为35 m,所有抽水井单井抽水量均为600 m3/d,总井数357口,抽水30 d后渠道水位低于控制水位98.6 m.该降排水设计方案可满足施工要求且经济合理,为指导工程施工提供了重要依据.     

柴河水库防洪预报调度规划方式

对柴河水库雨、水情况自动测报系统运行状况进行了分析,对洪水资料、设计洪水、可能最大降雨进行了复核。然后依据库水位和累积净雨作判据,通过调节各种设计频率洪水过程,确定柴河水库防洪预报调度规划方式及其规则。     

降雨条件下含有球状微塑料的非饱和黄绵土入渗特性研究

为研究降雨条件下含有不同含量、不同粒径的球状微塑料黄绵土的非饱和入渗特性,开发了一套模拟降雨条件下土柱垂直入渗模型试验研究装置,对含有微塑料的非饱和黄绵土进行了七组降雨入渗试验。结果表明:(1)在降雨强度为20 mm/h、微塑料粒径为5 μm时,微塑料含量为0.05%时促进雨水入渗,其他微塑料含量阻滞雨水入渗,且随着微塑料含量的增加,积水点和饱和点出现的时刻越早。(2)在降雨强度为20 mm/h,微塑料含量为0.25%时,微塑料粒径为3 μm时显著促进雨水入渗,整个试验阶段不产生积水,微塑料粒径为5 μm和8 μm时产生较多积水,阻滞雨水入渗。(3)微塑料的疏水作用显著影响雨水入渗过程,但是其对峰值含水率的影响较微弱,峰值含水率随着微塑料含量的增加而逐渐减小,随着微塑料粒径的增大而逐渐增大。     

蓄水作用下的滑坡破坏机理研究

三峡水库处于正常蓄水运行初期时,库水位将涨落于145～175m水位间,在库水位升降引起的剧烈变动下,将会对滑坡产生一系列不良作用,影响到库区滑坡稳定性,诱发滑坡变形。确定卡子湾滑坡的浸润线分布,分别计算降雨和不同蓄水位下的稳定性系数。计算结果表明:随库水位上升,滑坡体浸润线分布也随之上升,在降雨条件下的滑体后缘浸润线分布会受到一定影响;滑坡整体稳定性随库水位上升逐渐减小,联合降雨条件下,滑坡的稳定性系数相对减小。     

降雨和库水位耦合作用下滑坡的模型试验研究

降雨和库水位上升是滑坡失稳的重要因素之一,为探究滑坡变形过程和失稳条件,选取千将坪滑坡为实体对象,制作相似比为1:190的物理模型,在降雨和库水位耦合作用下,通过不同模型倾角角度并辅以监测手段进行试验研究。试验结果表明:滑面倾角越大,在同样诱发因素下越容易失稳;在降雨和库水位耦合作用下,位移基本存在于滑坡前缘,滑坡后缘波动较弱,表现出牵引式滑坡特征;滑坡土压力与位移变化存在一定的对应关系,土压力随着滑坡的缓慢变形逐渐增加,滑坡破坏前瞬间土压力急剧增大达到峰值,破坏失稳时土压力急剧减小,呈现出应力重分布现象。     

短期降雨预报精度的模糊风险评价方法研究

为更好地提高洪水资源利用率,探讨利用短期降雨预报信息来指导水库的实时调度,在总结常规的短期降雨预报精度分析方法存在问题的基础上,引入可能性-概率风险的方法进行短期降雨预报精度分析,以白龟山水库的短期降雨预报精度分析为例说明该方法的具体应用.可能性-概率风险概念简单,数学逻辑清晰,计算简便,特别适合于因历史数据少而形成的小样本问题.     

堤基侵蚀型管涌的砂槽试验研究

堤基侵蚀型管涌是汛期堤防工程中常见的一种渗透变形现象,其发生完全位于堤基或坝体内部,通常不易被发现,难以及时采取相应措施予以控制。同时,随着侵蚀型管涌的发展,堤基进一步会产生不均匀沉降,最终威胁大坝的安全,因而其发展机理和破坏特性的研究一直是国内外研究的热点和难点。为探究堤基侵蚀型管涌的发生发展过程及破坏规律,通过引入多色填充砂示踪方法实现了对土样中填充细料颗粒运移的顺序和方向进行判别,从而更直观地揭示管涌发展过程。根据不同管涌土判别方法选取了三种间断级配的土样进行侵蚀型管涌双层堤基砂槽模型试验,并对现有管涌土判别方法的有效性进行了比较。同时考虑变水头条件和土料级配两种因素对管涌侵蚀结果的影响,分析“扰动”作用与管涌发展的关系。通过研究表明：侵蚀型管涌破坏始于管涌口周围的细料流失,随着渗透侵蚀的发展,细料起动和流失位置均逐渐向上游发展;侵蚀过程中细料的流失具有明显的渐进性,而细料起动可以发生在侵蚀范围之外;外部因素或渗流稳定因素造成的“扰动”作用对侵蚀型管涌过程具有促进作用。     

浅层排水系统降雨过程氮磷垂直迁移数值仿真

浅层排水系统是一种快速排出农田积水的有效设施,但其同时也改变了水分及面源污染物如氮磷在农田系统迁移的速度和途径.为了对浅层排水农田系统中的氮磷垂直迁移过程有全面了解,利用有限元分析技术对已监测的浅层排水系统单元土壤柱进行数值仿真.结果表明,在5 h 4 mm/h降雨结束后,降雨量没有达到使地表到排水管道之间土壤层完全饱和,从而使随之溶解的氮磷污染物不足以渗透到排水管,导致没有氮磷的流失.降雨时间延长至10 h后,降雨量使土壤层达到饱和,从而使溶解的污染物产生流失,其中硝酸盐的流失量明显大于磷酸盐,硝酸盐流失量为9~10 mg/L,磷酸盐流失量为0.05~0.1 mg/L.在24 h降雨事件后,排水管中硝酸盐质量分数达最大值.在降雨时间不断增加的过程中,硝酸盐流失呈指数增长,而磷酸盐只是线性增长,形成该现象的原因与污染物的本身性质有关.     

试论水库功能调整和调蓄水面在城市防洪排涝中的重要性

城市是各地政治,经济,文化和交通的中心,城市防洪规划中除了重视河道拓滩,堤防等防洪工程措施外;还应对现有水库的防汛优化调度进行研究;以节省工程投资,降低防洪风险,另外,为有利于城区排涝。除了城区内部的河道整治外,还应重视城区河网水面率的研究。     

水库汛限水位调整风险评估系统设计与开发

采用风险率增量法、可能最大风险率方法两种汛限水位调整风险评估计算模型,利用Java语言、JSP、Flex技术、Hibernate数据库访问技术、SSH系统架构、ExtJs等目前较为先进的计算机技术设计并开发了标准、通用的水库汛限水位调整风险评估系统.主要介绍了系统的体系结构、功能模块和关键技术.     

钱塘江流域“2011—06”暴雨洪水分析

2011年6月上、中旬,钱塘江流域连降暴雨,形成降雨总量大、影响范围广的特点,致使该流域发生流域性的洪水,钱塘江干流各主要控制站洪水位仍然普遍超过保证水位,其中钱塘江干流兰溪站出现1955年以来最高洪水位,分析认为,导致兰溪站“小流量高水位”的原因与洪水本身量级、降雨雨型、河道行洪能力以及近年来堤防等的建设有关．     

水库分期汛限水位动态控制研究

给出了分期设计暴雨、分期汛限水位和汛限水位动态控制的概念和确定方法 ,利用多变量AR(1 )模型随机展延理论 ,以门楼水库为例 ,展延了分期降水量序列 ,确定了各分期发生设计暴雨的频率及其组合频率 ,进而对汛限水位动态控制方法进行了说明 .     

水库滑坡灾害致灾机理及防控技术研究与展望

随着中国高坝大库水利水电工程的相继运行,水库滑坡灾害已成为影响工程运行稳定和威胁沿岸人民生命财产安全的重大隐患,提升其综合防控能力是国家重大需求。水库滑坡是一个复杂的地质综合体,其变形破坏过程不仅与滑坡所在区域的地质条件特性相关,更取决于诱发因素如降雨、库水位变动等动态作用的影响,从开始孕育变形到最终失稳破坏一般需经历较长的历时,是一个不断累积发展的过程,不仅涉及降雨入渗与库水影响的时空叠加作用,更涉及多因素耦合下的渐进破坏机制,其致灾机理与防控难度极高。本文结合大量现场调查、室内外试验和数值模拟,总结了库区地质、水文等条件对于滑坡易感性及空间分布的影响规律,揭示了强降雨、库水位变动及多因素叠加作用下水库滑坡的累积灾变失稳机理;建立了离散元模型与流体力学模型（DEM-SPH）耦合的滑坡-涌浪模拟技术,能够较好地揭示高速滑坡体入河与水流的强碰撞及涌浪的非线性传播过程,可为滑坡致灾影响范围及应急避险方案制定提供科学依据;构建了无人机-3维激光扫描空地数据融合的大范围水库滑坡3维变形演化监测技术,并归纳总结了水库滑坡的综合治理技术。此外,针对多因素驱动下水库滑坡复杂致灾机理及防控技术方面的研究不足和局限性,展望了水库滑坡在灾变累积失稳与稳定评价、多源融合监测与智能预警、滑坡-涌浪流固耦合模拟与致灾影响评估、生态措施-支护结构联合治理技术方面的未来发展方向,期望为水库滑坡灾害防控减灾研究提供借鉴。     

850农场地下水资源可持续开采利用研究

850农场是三江平原地下水开采强度最大农场之一,井灌面积占平原面积57.7%,现地下水埋深约5 m,处理想埋深中,地下水用量约405 m^3/hm^2·a,产量还略高于本场渠灌稻。本地区井灌面积达2.07×104hm^2,只要在节水灌溉上下功夫,可达采补平衡。若在雨洪资源化上下功夫,“西水东调”和建河滩“漏水库”,还可发展水田,水田比例由现0.577上升到0.60以上,故此850农场地下水可持续开采利用。     

Research on stability of the accumulated rock-soil body of reservoir bank under rainfall condition

The shear strength parameters property of rock-soil aggregates in embankment slope of reservoir, that is, the relationship between cohesion and gravel content, between friction angle and gravel content, and the relationship between cohesion and water content, between friction angle and water content, is studied based on the direct shear test results, the shear strength change law of the rock-soil aggregates is given, and the unsaturated shear strength formulation of rock-soil aggregates that could consider suction and saturation degree influence is put forward in this paper, through which the sliding or failure physical mechanism of this type of slope under the condition of rainfall infiltration is studied. Also the 3D unsteady saturated-unsaturated seepage field and its FEM resolving mode are established based on the analysis of the slope rainfall infiltration process. Case study with this method indicates that the minimum safety factor of the accumulated rock-soil aggregates dose not arrive at the moment of rainfall cessation, but appears several hours after the rainfall cessation, this phenomenon is in accordance with the practical slope engineering’s failure process and could explain appropriately the slope failure caused by rainfall infiltration. Research results in this paper have an important reference value for the research on stability of the accumulated rock-soil aggregates in embankment slope of reservoir, and can enrich the stability analysis method and relevant theory of reservoir embankment slope. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50539010, 50539110, 50809025, 50539030-1-3), National Science and Technology Support Plan of China (Grant Nos. 2006BAC14B03, 2008BAB29B06, 2008BAB29B03), Opening Fund of Geotechnical Mechanic and Engineering Key Laboratory of the Ministry of Water Recourses of China (Grant No. G07-03), Science and Technology Support Project of China Hydropower Engineering Consulting Group Co. (Grant No. CHC-KJ-2007-02), Special Scientific Research Fund of Doctor Subjects of Colleges and Universities: Research on Diagnosis Method of Concrete Dam Crack Transferring