基于NGA衰减关系的坝址设定地震研究

开发了地震危险性概率分析程序RISKNEW,在输入数据相同的情况下,采用本文编制的程序与中国地震局地球物理研究所的标准程序计算得到的不同概率水准下的加速度值具有较好的一致性。提出结合潜源区内主干断裂和历史地震,依据地震危险性概率分析结果,即以场地相应设防概率水平的地震动峰值加速度为前提确定设定地震的方法。根据设定地震确定场地相关设计反应谱时,建议直接使用针对美国西部基岩强震记录统计得到的加速度反应谱衰减关系。将充分考虑大震近场特性且针对美国西部浅源地震建立的NGA衰减关系引入到我国水利水电工程设定地震研究。     

设定地震场地相关设计反应谱的研究

我国现行国家标准《水工建筑物抗震设计标准》（GB 51247—2018）规定,场地相关设计反应谱宜釆用与基于《工程场地地震安全性评价》（GB 17741—2005）的设计地震动峰值加速度相应的“设定地震”确定。为便于工程技术人员理解和应用,本文进行了确定设定地震内涵和步骤的高级科普性阐述,将按《〈水电工程水工建筑物抗震设计规范〉（NB 35047—2015）设定地震确定场地相关设计反应谱补充说明》,以“最大发生概率原则”的确定方法加以说明。我国缺乏直接由强震记录统计的加速度反应谱衰减关系,权且采用美国“下一代衰减关系（NGA）”,其中涉及到震中距和断层距的转换,本文对转换过程进行了进一步论述,以期形成共识。此外,考虑到不同“NGA”衰减关系给出的加速度反应谱差异较大,提出确定设定地震反应谱的新思路。建议汇集已有岩基上较近距离的实测强震记录的反应谱资料,对其按震级和距离进行适当分档,然后插值确定设定地震的场地相关设计反应谱,这样既可以免除当前我国缺乏反应谱衰减关系的困难,还能使确定场地相关设计反应谱的过程大为简化和合理。     

超声衰减谱法测量泥沙粒度分布

利用超声衰减谱的测量,可以获得泥沙中颗粒粒度分布信息。采用超声耦合相模型和Bouguer-Lambert-Beer-Law散射模型的叠加描述河流泥沙中超声衰减行为,宽频超声换能器测量得到2MHZ至7MHZ间泥沙声衰减谱,结合独立模式的最优正则化反演算法,获得了体积浓度4.5%,12.4%,15.8%下泥沙的颗粒粒度分布。结果表明,超声衰减谱法能在体积浓度直至15.8%的高浓度条件下获得泥沙颗粒粒度分布,并且测量得到的平均粒度受浓度变化影响较小。将超声法测量结果与光学图像法测量结果相比较,两种测量方法得到的结果较为吻合。     

750kV超高压变压器噪声的现场测量与分析

通过测量凤凰——乌鲁木齐——吐鲁番——哈密750kV输电线路I号和II号超高压变电站三相变压器的倍频程A计权声压级(d B(A))、1/3倍频程频谱特性,得到了正常运行条件下变压器近场噪声的测量结果。测量I号和II号超高压变电站三相变压器噪声随距离衰减特性,得到正常运行条件下变压器远场噪声的测量结果。结果表明,750kV超高压变压器整体噪声以100~5000 Hz的中低频为主,不同测点的A计权声压级(d B(A))受冷却风扇影响较大;此外,750kV超高压变压器整体噪声随着与变压器基准面的距离增大而减小,衰减较平缓且三相衰减情况基本一致。     

沙牌坝址的最大可信地震研究

如何给出能够反映近场大震特点的坝址的最大可信地震是在我国西部修建高坝时需要考虑的重要问题。以我国西部重大水电工程沙牌拱坝为例,结合有限断层模型和地震学随机方法,将震源视为三维的空间面源,进行坝址在近场大震条件下的最大可信地震研究。选择茂县地办台站(051MXT)记录,对汶川地震的震源模型和参数进行校核,作为本文研究的模型和参数依据。确定对沙牌坝址区域影响最大的发震构造为龙门山断裂带。(1)假定龙门山中央断裂未来再次发生Ms8.0级地震,设置不同高危险的震源模型,比较结果显示,对沙牌坝址而言汶川地震不是最大潜在地震,最大凹凸体的能量中心距坝址最近的震源形式最危险,坝址的峰值加速度一般不超过380 cm/s2。(2)若发震能力稍弱的龙门山后山断裂未来发生Mw7.5级地震,遵循两种思路考虑震源的不确定性,即设置最危险震源和随机设定大量震源模型,且均计入关键参数的不确定性。两种思路合成的沙牌坝址的峰值加速度非常接近,根据工程重要性取较大值,得到沙牌坝址的峰值加速度为735 cm/s2。     

拉哇高面板堆石坝极限抗震能力分析

拉哇面板堆石坝位于金沙江上游基本烈度达Ⅷ度的强震区,为评价其极限抗震能力,采用堆石体地震残余变形、坝坡动力稳定、面板应力以及面板脱空等指标,研究了规范反应谱、坝址一致概率反应谱以及设定地震反应谱等不同反应谱在不同峰值加速度下大坝的地震动反应。结果表明:在同一反应谱下随着峰值加速度的提高,大坝的动力反应逐渐增大;不同反应谱在相同峰值加速度下大坝的动力反应呈现较大差异。一致概率反应谱条件下大坝的加速度反应、面板脱空量、堆石体残余变形和下游坝坡的滑动都明显大于规范谱和设定地震谱;设定地震谱下的大坝动力反应则略高于规范反应谱。结合反应谱的生成方式,宜选取设定地震反应谱对拉哇面板堆石坝的极限抗震能力进行评价。计算得到拉哇面板坝的极限抗震能力在0.55g~0.6g。     

能量等效速度谱衰减分析及在设定地震中的应用

利用我国大陆与北美大陆在地震构造、地震成因、地震活动特点等方面的相似性,依据美国西部基岩强震记录资料,建立了适用于我国大陆的能量等效速度谱衰减关系,分析了震级、震中距对能量等效速度谱的影响规律。分析表明,水平和竖向分量能量等效速度谱随震级的增加和距离的减小而增加;谱的卓越周期随震级的增加而增加。同时,将能量等效速度谱应用于设定地震的确定,提出了按02s周期点能量等效速度谱确定工程场址设定地震的方法,并将该方法应用于新疆克孜尔坝址地震动参数的确定,得到了坝址100年超越概率为2%的设定地震M=6.75、R=9.70km及相应的设计反应谱。由于基于能量等效速度谱的设定地震方法同时考虑了地震动幅值、频谱和持时的影响,根据该方法确定的设计反应谱介于一致概率反应谱和规范反应谱之间,克服了一致概率反应谱在中长周期处明显偏大的缺点,从而验证了本文设定地震方法的合理性。     

非平稳地震动的广义演变谱模型及在水工抗震中的应用

在平稳地震动过程的功率谱密度函数基础上,发展了一类时-频全非平稳地震动过程的广义演变谱模型。广义演变谱模型可以全面地反映地震动的时域特性和频域特性,如强度非平稳性、持续时间、地震动峰值加速度以及频率非平稳性、场地特性和反应谱。结合我国现行的水工建筑物抗震设计规范,确立了广义演变谱模型的参数取值。同时,应用非平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法,建立了4类场地条件下的水工建筑物抗震设计所用地震动的代表性时程。最后,通过代表性时程的二阶统计值与目标值的比较,以及代表性时程的平均反应谱与规范反应谱的拟合误差,验证了广义演变谱模型的合理性和优越性。     

刚性植物对波高衰减和水流结构的影响

为了研究植物的消浪能力及对水流紊流特性的影响,开展室内水槽试验,用木棒模拟刚性植物,分析了5组植物区布置方案和4组波要素条件下的波高衰减和水流结构。结果表明:植物密度对波高衰减具有显著影响;波浪通过植物区时波高衰减的速率逐渐减小;在同等植物特征条件下,短波比长波衰减幅度更大;植物区内的拖曳力系数CD与低科勒冈-卡朋特(Keulegan-Carpenter)数KC之间存在二次函数关系,CD随着KC的增大而减小,且变化速率呈变缓的趋势;波高和植物密度的增大会引起植物区内部紊动能量ETK的增大;完全淹没植物条件下的ETK大于不完全淹没条件下的ETK;在完全淹没植物的影响下,从底面至水面ETK呈先增大后减小的规律,并在植物冠层处达到最大值。     

基于设定地震场地相关反应谱的面板堆石坝动力计算

结合NB 35047-2015《水电工程水工建筑物抗震设计规范》,重点研究了基于规范标准设计反应谱、场地反应谱及设定地震的场地相关反应谱确定的动参数下面板堆石坝坝体的动力响应。依托于某面板堆石坝,计算了在上述三种反应谱下坝体的加速度响应、动位移、永久变形、坝坡塑性累计滑移量等指标。计算结果表明:采用设定地震的场地相关反应谱得到的坝体抗震各项指标均高于规范标准设计反应谱和场地反应谱,采用规范标准设计反应谱和场地反应谱确定的动参数进行面板堆石坝的抗震计算结果偏于保守,为面板堆石坝的抗震计算及设计提供参考。     

软交换在水利通信网中的应用

软交换技术用于解决现代通信中不同网络、设备、技术间的互通问题,是传统电信网络向下一代网络（NGN）演变的核心技术。分析软交换网络主要技术和特点,介绍水利部软交换系统的网络架构及系统组成,阐述软交换系统多媒体业务及增值业务在水利部的应用情况,分析应用前景和发展方向。     

遗传模拟退火和小生境遗传算法在水库优化调度中的比较

根据溪洛渡水库的具体情况,建立了以发电量最大为目标的水库优化调度非线性数学模型,并利用遗传模拟退火算法(GSA)和小生境遗传算法(NGA)分别求解模型.结果表明,GSA和NGA的收敛速度和计算结果都明显优于基本遗传算法;且两者相比,GSA的收敛性更强,但计算时间较长.而在求解水库长系列优化调度问题时,各遗传算法占用机时太多,且收敛能力较差.     

高拱坝抗震安全研究

我国是多地震国家,高坝大库多建于西部强震区,其中坝高超过200 m的大坝多为混凝土拱坝,其抗震安全至关重要。结合2018年11月颁布实施的《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)的编制工作,在高拱坝抗震方面取得的主要研究成果,包括大坝抗震设防水准框架、大坝地震动参数的合理确定、大坝地震动输入机制、大坝—地基系统整体抗震稳定分析和大坝坝体强震损伤破坏机理分析,据此提出了最大可信地震下高拱坝抗震安全定量评价指标。     

高地震烈度地区悬吊式换流阀抗震性能及限位措施研究

悬吊式换流阀在我国西南高烈度地震区特高压输电工程中得到了广泛的应用,其抗震性能研究的重要性不言而喻。本文以滇西北至广东特高压直流输变电工程项目为背景,建立了换流阀-阀厅整体结构的三维模型,利用模态分析和时程积分法对送端换流站的悬吊换流阀的抗震性能和限位措施进行了研究。考虑自重效应的模态分析发现,换流阀-阀厅系统的低阶振型较好地避开了地震和厂房的峰值频率。在基于逐步积分法的动力时程分析中分别考虑了3条地震波(2条自然波和1条人工波)的作用,结果表明,悬吊式换流阀具有低频、大位移、低应力的动力响应特点,因而具有优越的抗震性能。为避免大位移引起相邻连接设备的损坏,本文还进一步针对悬吊式换流阀开展了限制位移措施的研究,分析结果表明:在设备底部施加弹簧拉索装置能够有效地限制换流阀在强地震作用下的位移响应。     

Long-Term Stochastic Reservoir Operation Using a Noisy Genetic Algorithm

To deal with stochastic characteristics of inflow in reservoir operation, a noisy genetic algorithm (NGA), based on simple genetic algorithms (GAs), is proposed. Using operation of a single reservoir as an example, the results of NGA and Monte Carlo method which is another way to optimize stochastic reservoir operation were compared. It was found that the noisy GA was a better alternative than Monte Carlo method for stochastic reservoir operation.     

我国中小学钢筋混凝土框架结构性能指标的量化

在"中震可修"水准上我国抗震规范没有给出具体量化的性能指标.针对我国现行抗震规范中,地震作用水平从多遇地震到罕遇地震的超越概率相差较大的现状,提出中小震的地震作用水平.通过分析结构变形与损伤的关系,本文选取层间位移角作为中小学钢筋混凝土框架的性能指标,将"中震可修"性态目标划分为"轻微破坏"和"中等破坏"两个阶段,建立...     

沥青混凝土心墙堆石坝地震变形评价方法及其可靠度分析

沥青混凝土心墙堆石坝可就地取材,工程造价低,在我国西部强震区被广泛应用。因其工作条件复杂,且筑坝材料具有非线性特性,故其地震安全评价问题一直受到工程界的关注。因此开展地震作用下沥青混凝土心墙堆石坝的可靠度分析具有理论意义和工程应用价值。本文以坝体裂缝作为坝体地震变形破坏的判断依据,将坝体地震变形倾度作为地震安全的控制指标,建立了基于倾度法和中心点法的沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法。以某98 m高的沥青混凝土心墙堆石坝为例,进行了地震变形的可靠度分析。结果表明:基于本文沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法,获得的大坝设计基准期内的年计地震变形失效概率py=2.156×10~(-6),对应的可靠指标β=4.6,满足规范要求;采用倾度法和中心点法相结合,可以考虑坝体材料分区的影响,获得较为准确的土石坝地震变形失效概率结果,对土石坝具有普遍适用性。本文提出的土石坝坝体地震变形可靠度分析方法,可为沥青混凝土心墙堆石坝抗震设计、地震风险分析以及风险等级的建立提供依据。     

国内外不同规范对弯剪破坏钢筋混凝土墩柱的受剪承载力计算比较

弯剪破坏作为地震作用下会发生的一种破坏方式,破坏过程较为复杂,各国对塑性铰区域受剪 承载的研究也相对较少,针对此问题,借助美国ＰＥＥＲ柱抗震性能试验数据库,统计分析了其中16根矩 形截面发生弯剪破坏的拟静力试验墩柱的数据,对我国水利行业标准《水工混凝土结构设计规范》（ＳＬ／ Ｔ191－96）、《水工混凝土结构设计规范》（ＳＬ191－2008）、电力行业标准《水工混凝土结构设计规范》（ＤＬ／ Ｔ5057－2009）及中国《混凝土结构设计规范》（ＧＢ50010－2010）中受剪承载力设计的可靠性进行了评价, 并与欧、美相关设计规范进行对比分析。研究表明,轴压比在0．1～0．3之间的弯剪破坏墩柱,规范基本 可满足承载力要求;而轴压比小于0．1或大于0．3的墩柱,在抗震设计时应予以注意。     

地震波曲线在有限元分析计算中的应用

"十一五"规划中中国的大型水电站将进一步向西北、西南发展,山高坡陡,地质条件越来越复杂,工程抗震的研究显得尤为重要.文章将地震波时程曲线和有限元软件数值模拟有机地结合在一起,并采用数值模拟的方法研究了算例中所涉及的岸堤开挖锚固工程在地震波作用下的稳定性以及安全系数.     

考虑冲刷深度的海上风机地震易损性研究

在地震和波浪等复杂环境荷载作用下,海上风机的桩周冲刷和地震动水压力会显著影响海上风机的动力响应。建立了考虑地震动水压力及桩周冲刷效应的海上风机非线性动力计算模型,首先基于场地相关反应谱选取了34条地震动记录,通过多条带分析方法获取了不同工况下海上风机的地震易损性曲线,进一步讨论了地震动水压力和冲刷深度对海上风机地震易损性的影响。研究表明：在一般设防烈度下,冲刷深度对海上风机受到地震荷载作用时能否正常工作有显著影响,对风机发生永久性破坏概率的影响较小;而动水压力对海上风机4种极限状态下的地震易损性的影响均较小。海上风机易损性分析可为海上风机的抗震设计提供一定的理论指导,并具工程应用价值。