渡槽排架结构环境激励模态试验

为获得渡槽排架结构动力特性,开展渡槽排架单向单输入多输出(SIMO)法、双向多输入多输出(MIMO)法环境激励模态试验,选用增强频域分解法识别纵向、横向、双向模态参数。结果表明,SIMO法纵向模态绝大多数谱峰明显、识别效果较好,纵向模态比横向模态丰富;MIMO法纵向或以纵向为主的谱峰大多数明显,横向或以横向为主、双向模态除双向第2阶(即横向第1阶)谱峰明显外,其他较小,甚至未能识别;排架柱以弯曲振动为主,纵向低阶、高阶模态横梁分别以平动或转动刚体振动、弯曲振动为主,横向模态横梁为平动或不动刚体振动;两种方法识别出的模态频率误差较小,SIMO法结果更为可靠,尤其是低阶模态。从低阶识别精度、试验工作量及操作便捷性而言,排架结构环境激励模态试验选择单向SIMO法优于双向MIMO法。     

基于地震实测记录的二滩拱坝模态参数识别

结合二滩拱坝强震观测台阵在四川普格地震中的记录资料,利用频谱分析和时间序列分析,对二滩拱坝的频率、阻尼、振型等模态参数进行了识别.在识别结果的基础上,通过动力有限元计算的频率和实测频率相逼近的原则,建立了相应的有限元模型.识别结果表明,考虑地震时的水位条件,二滩拱坝的一阶振型为对称振型,二阶为反对称振型,特征频率分别为1.58 Hz和1.63 Hz,相应的阻尼比分别为1.5%和2.2%,拱坝的高阶阻尼比稍高,但一般不超过5%.     

基于HHT方法的结构模态参数识别

基于Hilbert-Huang变换和自然激励技术,结合振动台试验对模型拱坝的频率、阻尼比等参数进行识别,并对破坏试验过程中模态参数的变化规律进行分析。在数值实现上,发展了先对信号进行带通滤波再对滤波结果求解互相关函数的方法,可避免模态分解中的频率混杂,提高参数识别精度。与传递函数法识别结果的比较表明,该方法可以有效地识别出结构的频率、阻尼比等模态参数。对破坏试验的分析发现,随着裂缝的扩展,模型的自振频率逐渐降低,阻尼比相应增加。     

基于模态观测的混凝土坝反演分析

本文研究了使用不完全模态观测数据识别混凝土坝分区弹模的问题，建立了材料参数识别的优化反演模型和求解方法。利用数据误差条件下的不完全模态观测数据，将先验知识作为经验约束引入参数反演计算，在正则化意义下提出了大坝振动参数反演的计算模型。根据已建立的材料参数反演模型，引入具有全局收敛特性的模拟退火-单纯形法进行混凝土坝分区弹模反演求解。数值模拟结果显示，利用结构的一阶不完全模态数据，采用本文方法进行混凝土坝反演计算，即使在数据误差的条件下，仍然可以在一定噪声水平下得到满足工程要求的反演解答。     

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。     

一种拱坝泄流振动响应降噪与特征提取方法

基于高拱坝在泄流激励下的实测振动响应,提出了一种基于经验模态分解和固有模态函数小波降噪的信号处理和模态特征提取方法。首先,利用经验模式分解将含有噪声的高拱坝泄洪振动响应信号分解成一系列的固有模态函数;然后,基于对每个固有模态函数的特性分析选取相应的小波基对固有模态函数进行降噪;最后,利用Hilbert-Huang变换识别降噪后的各阶拱坝模态特征参数。通过拱坝室内模型试验验证了该方法识别模态参数的可靠性,并应用于某原型拱坝的实测振动响应降噪和模态特征提取中。该方法可避免传统原始信号先降噪带来的部分高阶模态信息丢失问题,有效降低了噪声对固有模态函数的影响,提高了高拱坝实时模态参数识别的阶次和精度。     

黄河万家寨水库上游段水动力特性研究

为深入研究万家寨水库上游河段冰期的冰情特征与演变规律,并为该河段的防凌减灾工作提供科学依据,依据实测的水位、流量、河道地形资料,通过HEC-RAS软件建立黄河干流万家寨水库上游坝址至头道拐段的水动力模型,模拟研究河段2013年4月—2014年3月的水动力变化过程,探究各典型时期水动力参数的时空分布特性。结果表明:(1)基于实测水位数据对模拟结果进行对比验证,模拟水位与实测水位的相对误差13%,吻合度较高,可以较好地模拟研究河段的水力要素随时间、空间的演变过程。(2)研究区域枯水期、汛期、流凌期、开河期模拟水位空间分布存在差异性。结合流量特征分析,各典型时期上下游河段的水位差与流量呈正相关关系。(3)通过分析各典型断面处的水深和流速变化过程,曹家湾河段在冰期易卡冰结坝、诱发冰凌灾害的主要原因为:该河段过水断面相对较小且水流经过此处流速明显降低。     

西江中上游型洪水影响下龙滩水库调度特性初探

为探讨龙滩水库对西江中上游型洪水的防洪削峰作用,选取"96·7"中上游型洪水作为典型洪水,拟定4种龙滩水库调度方案,采用率定和验证后的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型,分别对典型洪水及频率为0.2%、1%和2%水文条件下的4种梯级水库调度方案进行了模拟计算和分析。结果显示,该水动力学模型能很好地模拟洪水特性参数的时间变化规律以及水库的运行调度过程;对于"96·7"典型中上游型洪水,由于红水河洪水较小,梧州断面流量以柳江来水为主,龙滩水库调度对梧州断面削峰效果有限;但针对中上游型不同频率的大洪水,采用提前启用龙滩水库的调度方案能有效削减梧州断面的洪峰值;其中,龙滩水库采用发电流量控泄的方案可以达到防洪和发电效益的统一。     

黄河河口平原多闸坝河道水流数学模型

针对黄河下游河口平原区河流的特点,在充分考虑多闸坝及潮汐作用的影响下,采用MIKE11软件构建多闸坝河道水动力模型,同时利用实测资料进行参数率定及模型检验。结果表明:广利河河网下游水位变化趋势受上游来水流量的变化趋势影响较大,水流状况受人工调控明显;大部分典型断面的模拟结果较好,所确定的参数基本可以反映河道及流域特征。模型可以为下一步进行水量水质耦合模拟及河网库群与闸坝调度方案研究提供较为准确的水动力条件。     

双王城水库出入库涵洞合并优化设计探讨

通过南水北调东线双王城水库工程设计实例,介绍了出、入库涵洞等建筑物合并的优化布置新思路,分析了穿坝涵洞合并的优缺点,为平原水库的设计及管理提供参考。     

三峡水库动库容特性分析

三峡水库在175 m蓄水位下属于河道型水库,为研究动库容对防洪调度的影响,以三峡水库蓄水后2007~2010年汛期运行观测资料为基础,从水面线分析、典型洪水过程的动库容计算及动库容关系曲线3个方面初步分析了三峡水库的动库容特性。结果表明：2007~2010年期间不同实测洪水的三峡水库的动库容水量在5.94亿~53.33亿m3之间,占总库容的比例为2.24%~19.28%。考虑动库容与否对三峡水库洪水过程的拦蓄量计算影响较大,动库容在三峡水库调洪中起到正、负两种作用;三峡水库的动库容大小受坝前水位、入库流量和出库流量影响较大。     

基于调度线的水库多目标可供水量计算方法与应用

针对我国水源工程功能转换这一趋势,提出以水库供水调度线为控制,采用长系列等流量调节计算,建立以满足不同用户保证率为目标的可供水量计算分析方法。以三亚市赤田水库为例,通过长系列操作计算,确定同时满足生态环境需水、城镇供水、农业灌溉等多目标多保证率要求的水库最大可供水量,并分析城镇可供水量与用户保证率的变化关系和水源功能变化对设计供水能力的影响。该方法具有一定实用性和通用性,可为水库可供水量的计算提供参考。     

Modal parameter identification for a roof overflow powerhouse under ambient excitation

Modal parameter identification is a core issue in health monitoring and damage detection for hydraulic structures. For a roof overflow hydropower station with a bulb tubular unit under ambient excitation, a complex unit-powerhouse-dam coupling vibration system increases the difficulties of modal parameter identification. In this study, in view of the difficulties of modal order determination and the noise jamming caused by ambient excitation, along with false mode identification and elimination problems, the ensemble empirical mode decomposition(EEMD)method was used to decrease noise, the singular entropy increment spectrum was used to determine system order, and multiple criteria were used to eliminate false modes. The eigensystem realization algorithm(ERA) and stochastic subspace identification(SSI) method were then used to identify modal parameters. The results show that the relative errors of frequencies in the first four modes were within 10% for the ERA method,while those of SSI were over 10% in the second and third modes. Therefore, the ERA method is more appropriate for identifying the structural modal parameters for this particular powerhouse layout.     

佛子岭连拱坝动力试验及模态参数识别

佛子岭大坝是一座结构复杂的连拱坝，坝址地震基本烈度为7度，设防烈度为8度，2000年8月，对佛子岭连拱坝进行了原型动力试验，取得了大坝的动力特性，即频率，振型，阻尼比和传递函数，此次原型试验采用爆破，起震机，随机脉动三种试验手段，先后进行了坝顶动力试验和#11支墩的动力试验，试验结束后，利用起振机激振的试验数据和快速傅立叶变换（FFT）的方法，得到传递函数的试验值，同时根据理论推导的传递函数，在频域应用由最小二乘迭代法编制的阻尼最小二乘法识别程序，选择目标函数进行优化计算，得到了解耦的佛子岭连拱坝的模态参数值，可以作为该坝抗震加固计算的依据。     

新疆山区水库参与调度后平原水库废弃可行性分析

新疆山区水库参与调度后部分平原水库可不再承担原有任务,使平原水库废弃成为可能。以玛纳斯河灌区夹河子水库为例,对比分析夹河子水库废弃前后灌区种植业与水库群联合调度方案的变化,确定平原水库废弃的可行性及对灌区种植业与水库群联合调度等的影响。结果表明:夹河子水库废弃可以降低水库群年蒸发(980.9万~1 884.0万m³)与渗漏(135.7万~878.2万m³)损失;丰水年与平水年增加水库群弃水量(分别增加3 474.4万,1 360.1万m³),枯水年减少弃水量(2 140.1万m³);显著提高灌区种植业产值(30.8%~43.9%)与种植面积(17.4%~29.9%)。故山区水库参与调度后夹河子水库废弃可行,而新疆其他类似地区也可以有选择地废弃部分水深浅、库容小、安全状态差的平原水库。     

强夯法在耿庄水库地基处理中应用

耿庄水库属半挖半填平原围封水库,大坝为碾压均质土坝,因坝基土具有湿陷性,故采用强夯法处理。根据工程实践,采用强夯处理后湿陷地基效果明显,地基承载力得到了有效的加强。     

三峡水库干流动防洪库容简化算法

基于三峡水库实测水文、地形资料,采用一维水流数学模型对三峡水库干流动库容进行了计算,在综合分析的基础上对水库各特征段动库容进行了拟合。结果表明,三峡水库干流动库容可通过其与各代表水文站水位的关系来近似简单表达,且具有良好精度;在坝前水位一定的情况下,三峡水库干流的动防洪库容随流量的增大而减小,动、静防洪库容差随着流量的增大而增大。     

水库汛限水位实时动态控制方案优选研究

水库汛限水位动态控制方案优选属多阶段多目标群决策过程,在水库调度中具有重要作用。针对水库汛限水位动态控制多目标的矛盾性,本文将基于协商对策的多目标群决策模型,应用于水库汛限水位实时动态控制方案优选,选取洪水资源利用率、保证率可靠度、调洪最高水位和最大下泄流量作为优选指标,并采用基于博弈论的组合赋权法将经验权重与数学权重融合,确定各指标权重。以大伙房水库为例,分析其汛限水位实时动态控制时,决策者不同偏好时的最优值。结果表明,采用该模型优选出的方案可以为决策者提供较为直观和合理的决策依据。     

平原围封水库的进、出水设计

围封水库在平原地区运用较多,由于其功能和结构的特殊性需要专门设置进、出水口与上、下游来水衔接,因此,水库的进、出水口布置显得尤为重要。文中以耿庄水库实际工程为对象,对水库的进、出水布置设计进行了详细的论述,并进行了模型试验,印证了设计的合理性,取得一些有益的平原围封水库设计经验。     

基于环境激励的砖砌体弹性模量识别

弹性模量是砌体结构安全性的重要指标。通过对6个砖砌体试件分别进行500组环境激励与35组人工激励的动力测试,获得砌体试件的基本频率,并将其计算值进行对比,验证环境激励识别砌体试件基本频率的可行性。根据砌体试件弹性模量与基本频率的关系,计算了环境激励下砌体试件的弹性模量,计算结果与试验结果和我国现行规范取值吻合较好,为进一步研究砌体结构损伤识别及进行有限元分析提供了基础资料。