乌梁素海湖泊冰生长过程的现场观测

为了研究湖泊结冰过程中特有的水文特性对冰封期水环境的影响,以乌梁素海湖泊为研究对象,对湖泊冰生长过程中气温、冰温和水温进行在线观测,以分析冰温和水温对气温的响应关系。用冰钻钻取冰厚依次为9.5、21.0、31.0、41.0、59.0 cm时的冰柱样品,对其表观密度进行测定,并从冰的透明度、冰晶体类型、气泡数量和冰柱底面纹理四方面分析每段冰柱的形态结构。结果表明:冰温和气温有相同的变化趋势,冰温的变化滞后于气温的;冰下水的温度不受气温的影响,稳定在-0.25~-0.50℃;湖冰生长期冰的表观密度为895.2~903.3 kg/m3,冰柱下层的表观密度小于上层的,这与冰生长速率和气泡的数量及体积有关;湖冰生长过程中不同深度冰柱的透明度、晶体类型、气泡含量和底面纹理有较大差异。     

平原水库冰温和冰压力观测

介绍用电阻应变温度计和钢弦压力计进行平原水库冰温、冰压力观测的方法和初步成果 ,可供从事水库工程设计、管理的工程技术人员参考。     

湖冰侧、底部融化现场观测与热力学分析

为深入了解湖冰在弱水动力条件下消融的热力学过程,在融冰期对乌梁素海湖开敞水域处冰层开展侧、底部消融的原位测量,并观测了太阳辐射、气/冰/水/泥温和风等气象及水文要素。观测结果表明冰层侧壁随深度增加逐渐向内侧倾斜融化,冰层厚度逐渐减薄;开敞水域处水温和冰温均呈分层变化,上层水温和冰温日变化幅度较大。通过分析冰层侧、底部融化速率与气象及水文要素之间的变化关系,建立了用净太阳辐照度和水温来表达融化速率的参数化模型。冰底热通量是一项重要的热力学参数,基于冰底薄层的能量平衡,利用观测数据确定了开敞水域处冰层的平均冰底热通量,为11.47~135.61W·m~(-2),表明冰下水体不断向冰层传递热量。     

于桥水库混凝土防渗墙应变观测资料分析

介绍了于桥水库混凝土防渗墙监测仪器的布设,监测资料的处理,监测资料的计算,防渗墙混凝土应力的计算。最后得出以下结论：防渗墙混凝土产生的应变中包括了应力应变和自生体积应变。自生体积变形在总变形中占有一定比重,特别是施工初期更明显。防渗墙采用的膨胀混凝土有利于防渗作用。混凝土防渗墙主要承受压应力,应力数值不在,受力条件较好,因而防渗墙工作是安全,正常的。     

水库淡水冰的晶体和气泡及密度特征分析

对黑龙江红旗泡水库的淡水冰生消过程实施现场观测。分别在冰快速生长期、稳定生长期和融冰期取样,观测其冰晶体、冰内气泡形态及尺寸,并测试冰表观密度,获得了3个冰阶段冰样由表至底的冰晶类型、晶体等效直径、冰内气泡宏观形态、气泡尺寸及百分含量和冰密度。结果表明,冰上层为粒状晶体,中下层为柱状晶体,平均粒径随冰深度增加而增大,但冰晶体不随时间变化;冰生长时冰内上层气泡呈球体,百分含量较高,中下层呈圆柱体,百分含量较低;伴随冰的生长和消融,冰内气泡的尺寸和百分含量呈“变化”势态,而冰密度随冰内气泡百分含量的增加而降低。     

关于水库冰盖板静冰压力的设计取值的探讨

冰结力是一种界面力，影响因素很多，但主要取决于界面条件，如温度、糙率、结冻的紧密性等。冰压力主要发生在升温天气，冰盖板温度高于－１０℃，尾冬冰温平均在－２．５～５℃，从图５可查出相应温度条件的冻结强度τ，再乘以强度折减系数０．５５，这样就近似解决了冰压力的设计取值问题。     

水库冰压力观测分析

胜利水库位于黑龙江省青冈县通肯河支流泉眼沟下游,是一座是以灌溉为主、兼顾防洪除涝、养鱼发电等综合利用的中型水库。土坝全长2,750米,坝坡为渣油混凝土护面,总库容4,020万立米。这座水库地处松嫩平原中部,冬季寒冷,多西北风,最低气温可达零下30℃。结冰期达180天左右,冰层厚度约110厘米,水库长期处在冰封状态     

鸭河口水库大坝变形观测资料分析

对鸭河口水库土坝３０多年来变形观测资料进行了数理统计分析，分析表明，大坝沉降及固结变化符合一般规律，无异常现象，大坝运行正常。     

冰模拟实验与水利工程

冰及冰凌的威胁是与人民生命财产安全密切相关的重大问题。由于冰问题的复杂性,可靠地确定冰荷载的方法应该是：理论（包括公式计算）的方法与室内模型实验或现场观测密切结合,因此冰模拟实验已成为工程设计及工程论证不可缺少的工具。通过对冰模拟实验以及低温冷冻模型冰特性的论述和水工结构物冰荷载模拟实验的实例,阐述了冰模拟实验技术对水工建筑物冰问题研究的必要性和适用性。     

红旗泡水库破冰开槽作用的现场观测

寒区平原水库在春季融化初期,冰层膨胀会对库岸护坡造成严重破坏.通过2008.12-2009.4及2009.11-2010.4两个完整冬季在黑龙江省红旗泡水库利用固定点对冰槽前后两侧的测量点位移变化的现场测量,对传统破冰开槽的保护作用进行了分析,发现冰槽与坡脚的距离及冰槽的形状是影响破冰开槽效果的关键.在此基础上,提出2...     

基于温度-应力试验的混凝土早龄期应变分离及热膨胀系数计算

针对采用标准试验方法难以测试早龄期混凝土热膨胀系数、难以分离温度应变与自生体积应变问题,本文利用温度-应力试验的特点,引入第一零应力时间作为有效应变测试的起测点;建立了以等效龄期作为时间尺度并考虑温度影响的混凝土自生体积应变的数学模型,实现了自生体积应变与温度应变的分离;提出分两阶段考虑早龄期混凝土的热膨胀系数,在升温阶段和降温阶段混凝土的热膨胀系数均为常数。     

天然淡水冰温度对冰热扩散系数影响的研究

对于天然淡水冰而言,冰温是决定其性质的关键因素。基于对黑龙江红旗泡水库淡水冰现场实测冰温、辐射等数据的分析,利用冰温数据探讨天然淡水冰热扩散系数受冰温度的影响情况。借鉴文献中淡水冰热传导系数、比热和密度等的研究成果,通过建立最优控制模型的方法,从数学角度上说明了水库天然淡水冰温度对热扩散系数的影响：在相对高冰温区域热扩散系数变化显著,随冰温升高明显降低,并趋于水的热扩散系数值;在相对低冰温区域热扩散系数变化缓慢,随冰温降低逐渐趋于稳定。所证明的高温区域热扩散系数的剧烈变化趋势的存在性为天然淡水冰热扩散系数与淡水热扩散系数之间的过渡赋予了较为合理的物理解释。最后,对辨识的天然水库淡水冰热扩散系数的变化做了简单讨论。     

大颗粒柱状淡水冰无侧限剪切强度及其影响因素分析

针对大颗粒柱状冰无侧限剪切强度同加载方向、加载应变速率和冰样温度有关,在加载应变速率5.00×10-5/s~5.00×10-2/s区间内、试验温度分别为-0.5℃、-2℃、-5℃和-10℃、进行两个加载方向分别为垂直加载(加载力平行于晶体生长方向)和水平加载(加载力垂直于晶体生长方向)的无侧限剪切试验。结果发现,在既定试验条件下,剪切强度随着温度和应变速率的减小有增大趋势;比较两个加载方向剪切强度可知,在-5℃和-10℃条件下力学性质的各向异性更为明显,而在-0.5℃和-2℃时两个加载方向剪切强度相差不大;另外在气泡含量小于8.65%情况下,冰内气泡含量对大颗粒柱状冰剪切强度影响不大。     

乌梁素海湖冰单轴压缩强度特征试验研究

为积累有关纯热力生长淡水柱状冰单轴压缩强度的实际资料,选择黄河河迹湖-乌梁素海的柱状冰制备试样。利用具有严格恒温控温和位移速度控制的电子万能试验机,对垂直冰面加载和平行冰面加载的二类试样进行-2℃、-5℃、-7℃、-10℃和-15℃下不同恒位移速度的试验,研究了应变速率、加载方向及温度对单轴压缩强度的影响。试验结果得到:相应温度下试样的单轴压缩强度随着应变速率的增加,存在先增高到峰值,之后再降低,最后趋于平稳的特征;冰样存在3种破坏形式:鼓胀破坏、剪切破坏和劈裂破坏;在试验温度范围内,冰强度随温度降低有着明显提高;试样单轴压缩强度随温度和应变速率的影响由一个二元统计关系表达;垂直冰面方向加载的试样强度比平行冰面方向加载试样强度大。对于乌梁素海的柱状冰,垂直冰面方向加载的试样峰值单轴压缩强度是平行冰面加载试样的2.1倍;出现峰值强度的应变速率随温度升高而增加;峰值强度随温度的变化能够采用对数函数表达。     

黄河冰单轴压缩强度的试验与影响因素探究

为进行黄河冰单轴压缩强度的试验,在黄河头道拐水文站附近取冰坯,加工成单轴压缩试验冰样,在实验室测试了其单轴压缩强度。试验温度分别为-3℃、-5℃、-7℃、-10℃、-15℃,应变速率范围10-7s~(-1)~10-2s~(-1)。试样按加载方向分为垂直冰面方向和平行冰面方向,分别测试75个和212个。试验得到250组有效数据,分析结果验证了单轴压缩强度的应变速率效应,建立了单轴压缩强度随应变速率变化的拟合公式;给出不同力学行为下的单轴压缩强度与温度和应变速率的统计关系,进而得到了宽应变速率范围下单轴压缩强度随温度变化的统计关系曲面。此外,试验还推断出河流流向与黄河冰单轴压缩强度之间不存在相关关系,垂直冰面方向加载试样的峰值强度比平行冰面方向加载试样的峰值强度高。     

大庆水库冰表面温度特征及其在冰工程实践应用方法探讨

根据冰面热平衡方程并以大庆红旗泡水库冰面观测的气温、太阳辐射、风速、相对湿度、冰厚数据以及水库附近安达气象站记录的云量、湿度和海平面气压数据,求解了2009/2010年度冬季的冰表面温度,并分析了冰表面温度特征及其同太阳辐射之间的关系、同气温、风速之间的响应关系。在此基础上,就传统考虑的抗冰工程设计所需的设计冰表面温度进行了评估;就日益增加的安全用冰工程设计所需冰表面温度取值也给予定量讨论;对气候变化下的冰内和冰下水体生态适应问题所需的冰面温度日内变化速率和开河期冰凌爆破所需冰表面温度的取值也进行探索。尽管受国际气象资料观测规定的限制,历史资料的应用存在利用接近观测时刻资料的事实,但仍然期望这些分析和讨论能够推动科学地、更广阔地应用冰表面温度。     

向家坝水电站左岸坝体分缝温度控制研究

 混凝土坝由于坝体体积较大,内部水化热不易散发,易造成坝体裂缝。为避免坝体裂缝的发生,通过对坝体施工基本资料进行分析,用三维有限单元法计算坝体稳定温度场。对典型坝段施工全过程采用仿真进行数值分析计算,分析不同分缝方案下坝体内部温度场与温度应力,确定合适的坝体分缝施工方案,可有效减少裂缝的发生。     

混凝土内钢弦式应变计温度影响探讨

通过对比分析钢弦式应变计和差阻式的工作原理,澄清了长期以来水电工程人员对钢弦式应变计监测钢结构应力应变和混凝土结构应力应变测值计算方法的误解;提出了钢弦式应变计监测混凝土总应变的概念和计算方法;强调混凝土内埋设无应力计的重要性,以及混凝土内应力应变的计算方法.     

新疆山口碾压混凝土重力坝温度应力的计算分析

为了解寒冷地区碾压混凝土坝体的温度变化和应力状态,根据热传导原理,仿照实际边界条件和影响因素,采用三维有限元法对坝体混凝土的温度分布和应力应变进行了分析,掌握了坝体温度和应力的分布特点和变化规律,为验证设计和分析混凝土坝的实际运行状况提供了可靠的依据。     

重力坝运行期年变化温度场引起的应力

气温和水温的年变化在重力坝内会引起相当大的拉应力,是重力坝在运行期产生裂缝的重要原因,但目前还缺乏一套实用的计算方法,笔者提出了一套计算公式,可用以计算不同表面保温条件下气温和水温年变化在重力坝内引起的应力并从而计算表面保温的效果。