石门拱坝下游岩石河床冲刷模拟研究

泄洪建筑物下游岩石河床的冲刷问题,至今尚未得到满意的解决,关键是河床基岩模拟方法的准确、可靠性。本文采用松散碎石、松散节理块、放大岩块及加大岩块容重等模拟方法进行研究。试验结果表明,用加大岩块容重模拟基岩的方法,较好地复演了原体的冲刷过程。该法从岩块“拔出”岩体瞬时动力相似条件出发,保持岩块的几何相似,并考虑岩块节理面间的粘结力。在此基础上,分析了河床岩石的抗冲能力,推荐两种护坦加固措施以供设计、施工部门选用。     

江垭溢流坝岩石冲刷的模拟

文中对江垭溢流坝历次岩石冲刷的模型试验成果做了利比分析。比较国内一些工程的原、模型资料，采用抗冲流速或岩块粒径放大的办法模拟比单纯按岩块粒径几何尺寸缩小模拟接近实际。江垭工程与凤滩工程有许多类似之处，文中引用了凤滩的一些原、模型资料，做了类比，因之认为江垭的冲刷不致危及大坝的安全，采用的消能防冲方案是可行的。     

小湾水电站拱坝下游冲刷平衡深度研究

针对小湾工程特点，采用理论分析和试验相结合，建立基岩冲刷平衡深度预报公式；用改进的能量指标法估算；采用放大岩块法进行断面模型试验等三种方法对小湾水电站拱坝下游冲刷平衡深度问题进行综合论证研究。三种方法预报的最大冲刷平衡深度均小于１５ｍ，而且能相互验证，大大提高了成果的可信度。     

三峡水利枢纽溢流坝挑流基岩冲刷研究

本文介绍了作者采用能量计算法,放大岩块模拟试验法,以及量测冲坑底部脉动压强来估测冲坑稳定等三种方法,通过综合论证,求得了三峡大坝下游岩基冲刷极限深度值。结果表明:前两种方法所得各典型水位下的冲深值能相互验证,第三种方法能佐证第二种方法,因而说明所得的极限冲深值有较高的可信度。此外,本文在岩基冲刷问题研究方法上也具有较高的学术价值。     

三峡水利枢纽溢流坝挑流基岩冲刷研究

 本文介绍了作者采用能量计算法,放大岩块模拟试验法,以及量测冲坑底部脉动压强来估测冲坑稳定等三种方法,通过综合论证,求得了三峡大坝下游岩基冲刷极限深度值。结果表明:前两种方法所得各典型水位下的冲深值能相互验证,第三种方法能佐证第二种方法,因而说明所得的极限冲深值有较高的可信度。此外,本文在岩基冲刷问题研究方法上也具有较高的学术价值。     

应用随机振动理论分析岩块的起动过程

本文利用随机振动理论分析了岩块的起动过程，建立了岩块振动过程和脉动上举力之间的统计联系，并在此基础上探讨了岩块的起动条件，导出平衡冲刷时间和冲刷深度发展过程的公式。     

小湾工程水垫塘优化布置的试验研究

运用紊流射流理论、基层冲刷平衡深度理论和放大岩块法，对“九五”科技攻关子题：“小湾工程水垫塘优化布置动床模型试验研究”进行了详细、深入和系统的试验研究，认为小湾水电站水垫塘在现有泄洪布置和基岩抗冲流速１０￣１２ｍ／ｓ的前提下，采用“护坡不护底”方案不仅是可行的，而且将产生显著的经济效益。通过基岩冲刷，改变二道坝高度和水垫塘边坡的系统试验研究，并结合水力计算和分析，提出了一种优化水垫塘体型－勺型水垫     

有关岩基冲刷机理的探讨

本文从节理岩块的起动过程、起动条件及缝间水体的压强特性等方面进行了实验研究,对岩基冲刷机理进行了探讨。岩块起动过程可分为晃动、振动和上升出穴三个阶段,据之提出岩块起动的概念,分析了上举力的成因,提出了节理块的起动条件。运用正交试验法研究了一些参数对缝间水体压强特性的影响,接缝坎高△、缝深l和缝底泄漏流速v是影响较大的参数。试验表明非恒定泄流对冲刷影响很大。     

深窄峡谷岩块覆盖层中高坝挑流消能冲刷的实验研究

本文通过水力学模型试验研究了深窄峡谷岩块覆盖层中挑流冲刷的机制和过程。研究表明冲刷过程大致可分为扰动、冲走、强翻动和回淤四个阶段,其中扰动作用对于冲刷的发展十分重要。在估算冲坑的深度时,必须区分扰动深度和回淤深度两个不同的含义。本文还介绍了确定抗扰动冲刷系数的方法,并用以分析了不同泄流状态下不同组成的岩块覆盖层中的冲刷状态,取得了与试验结果的良好一致。     

2001年1～6期中、英文分类总目次

1 .水工水力学用岩块放大法模拟岩基冲刷的试验研究陈忠儒　陈义东　程子兵 (第 1期 )…………………………………弱可压缩流体流动模型及数值求解于　波 (第 1期 )……………………………………………………………水垫塘的水流特征和消能规律研究吕阳泉　李永祥　冬俊瑞 (第 1期 )………………………………………对三峡工程三期截流的几点认识刘力中　杨文俊　郭红民 (第 2期 )…………………………………………江河堤防防洪能力的风险分析梁在潮　李泰来 (第 2期 )………………………………………………………用附加动量理论分析齿墩与消…     

基于二维裂隙网络模拟的岩块搜索与岩层追踪方法

脉动压力在岩石河床裂隙中的传播是导致大坝下游基岩冲刷破坏的主要原因之一。岩体裂隙网络作为水体的赋存空间,其结构特性决定了水流脉动压力波的传播规律。应用蒙特卡洛模拟方法,编译Fortran程序语言,模拟得出与天然岩体裂隙网络在统计上完全等效的、具有相似结构特性的仿真裂隙网络,实现管网线元和节点的自动编号存储。借助矩阵理论定义了衔接矩阵和回路矩阵,从数学意义上精确描述裂隙网络。提出了基岩冲刷破坏过程中,孤立岩块的自动搜索和逐层追踪的新方法。文中以10 m×10 m范围内的两组裂隙为例,依据裂隙网络的统计分布规律,通过蒙特卡洛模拟,给出由两组裂隙组成裂隙网络的模拟结构图以及块体逐层自动追踪的结果。研究结果为高坝下游基岩冲刷过程的模拟研究奠定基础。     

丹江口工程下游岩性与冲坑变化的探讨

通过丹江口枢纽泄洪深孔下游基岩多年冲刷实例，以及大理的原型观测，收集了冲刷坑的形成、发展等有关资料，与水工模型冲刷试验成果得到相互验证。同时结合河床地质条件、基岩节理块形状、岩石的性质、断层的破碎带、裂隙发育、缓倾角等因素与冲刷坑形成过程进行综合分析，总结出挑流下游基岩冲刷模拟方法，为今后挑流下游基岩冲刷预报提供了科学依据。     

用岩块放大法模拟岩基冲刷的试验研究

丹江口堰顶流坝下游河床，由于受基岩构造特性的影响，产生了较大冲刷，为论证原型观测 成果，模型利用岩块放大法，采用４种不同粒松散碎石的动床试验，对泄洪能力和坝下游河床的冲刷，进行了复演试验，还在预挖冲坑底板上游测了水舌区的动水压力。     

基于振动法的岩块纵波波速测试

评价岩体完整性的定量指标K_v取决于岩体与岩块的纵波波速,因此准确地测得岩块纵波波速是评价岩体完整性的关键环节之一。提出了利用振动法测量岩块纵波波速即利用布设在岩块两端横截面中心的两个振动加速度传感器采集振动信号,通过互相关函数计算到时差,从而求得纵波波速。通过振动法和超声波法对不同岩性、尺寸、风化程度的8个岩块进行波速测试,分析了各因素对岩块纵波波速测试结果的影响。结果表明:振动法与超声波法测得的岩块纵波波速最大相对误差为-8.57%。采用振动法测试岩块纵波波速能有效减少频散效应对波速的影响,提高了测试精度。     

双重裂隙系统断裂损伤渗流张量研究

针对双重裂隙系统渗流，提出断裂损伤渗流张量模型，该模型将主干裂隙网络模拟为非连续介质模型，将裂隙岩块模拟为具有一定开度的扁平圆盘裂纹，由裂隙统计分析和Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ法产生随机网络系统。根据断裂力学理论，按照裂隙的断裂扩展过程建立起渗流张量的演化方程。     

动网格技术数值模拟挑流冲刷过程

实际挑流泄洪消能时冲坑及堆丘的形成是一动态过程，已有对挑流冲刷的数值模拟多考虑平衡冲刷坑情况，本文采用动网格技术模拟挑流冲刷的时因河床边界变化引起的流场变化过程，控制方程组由非正交同位网格有限体积法求解，计算结果表明，本文方法是有效的，正确地反映了挑流冲刷过程中流场结构衣速度，压力等参数的变化。     

在冲坑底部岩块上脉动上举力的实验研究

本文以瞬变流模型为基础，在三峡溢流坝断面模型冲坑底部，详细地量测了不同尺寸岩块上的脉动上举力，获得脉动上举力的统计资料，验证了瞬变流理论的分析成果，为探讨基岩的冲刷机理和水垫塘内混凝土底板块的设计提供了科学依据。     

基于SWMM的不同降水量对城市降雨径流TSS的影响分析

受物理、化学、生物等多重因素的影响,城市降雨径流水质的模拟研究比较模糊。以TSS(总悬浮固体量)为例,利用SWMM的污染物模块及其土地利用模块、污染物累积模块和污染物冲刷模块进行城市雨水径流水质模拟;考虑了不同土地利用情况对污染物的累积及冲刷的影响,针对不同的降水量,利用EMC法(平均浓度法)以及指数方程法进行污染物的冲刷模拟,指数方程法的模拟精度大于EMC法的模拟精度,与监测值更接近。指数方程法的模拟结果表明:当降水量小于2.5mm时,其TSS冲刷量增长幅度较缓;而当降水量大于3.5mm时,其TSS冲刷量呈显著线性增加关系,从而表明,降水量较大的降水事件对于TSS的冲刷量影响更为显著。     

三峡工程泄洪坝段下游动床冲刷形态演变过程研究

为验证模型试验坝下动床冲刷坑形态与原型之间的差异,探讨下游冲刷演变过程,用散粒料模拟冲刷岩基,选取3组典型工况复演三峡枢纽蓄水以来泄洪坝段下游冲刷情况。研究表明不同阶段的典型试验工况与相对应条件的原型实测地形整体形态基本相似,说明冲坑形态演变与岩基地质特性有关。     

稳定流态下海底管线局部冲刷有限元数值模型

为了获得海底管线局部冲刷发展过程中不同时刻的床面形态,建立了一个有限元数值模型来模拟稳定水流下海底管线的局部冲刷。采用非定常雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型模拟水流流动,通过求解Exner方程计算床面变化,利用动网格技术展现床面变化历程,分别采用特征线法和有限元法对方程进行时间和空间离散。通过二维方形钝体绕流和Mao的清水冲刷试验对模型进行了验证。结果表明,模拟结果与试验数据吻合较好,所建模型可用于模拟海底管线局部冲刷。