基于粒子群优化算法的温度示踪渗漏探测应用研究

集中渗漏是堤坝发生破坏的主要形式之一,岩土体发生渗漏时,渗漏通道内的流体与附近的土体发生热交换,形成稳定的异常温度区。文中基于已有的渗漏通道温度场解析式,通过六参数Bursa-Wolf模型进行坐标变换,建立基于温度场探测渗漏多个集中渗漏通道的目标函数,利用粒子群优化算法,通过迭代的方式,对目标函数中的参数进行优化计算,找到最优解。最后运用该模型定量地找出内蒙古某水库的渗漏位置,并与同位素示踪结果相对比,两者结论一致,证明了粒子群优化算法在堤坝渗漏通道反演中的可行性。     

堤坝管状渗漏温度场示踪模型研究

从渗流和渗漏情况下堤坝温度场特征、温度场示踪基本原理，分析了影响钻孔温度分布的因素。对实际问题进行合理假设和科学简化，运用稳定热传导理论，把集中渗漏通道简化为圆管状并作为模型边界条件．建立了二维堤坝管状渗漏温度场示踪模型。利用测井温度曲线的最大异常温度，该模型可以计算渗漏通道的位置、渗漏通道大小、流速等参数．工程实例表明，对于垂向流速较小的地下水渗漏进行温度场示踪是有效的方法。     

温度场反分析法确定大坝渗漏通道位置

岩土体发生渗漏时,渗漏通道内的流体与岩土体会发生热量交换,造成渗流通道附近地层温度发生改变。温度示踪方法是运用温度场研究堤坝渗漏的普遍方法,但目前大多进行的是定性分析,只有确定渗漏通道的确切位置及大小,才可有效整治渗漏问题。基于多个集中渗漏通道温度场探漏模型,编写优化程序,针对具体工程进行渗漏通道的测线优化反演,定量地计算出渗漏的位置,并与钻孔实测温度的分析结果进行对比,两者结论一致,证明了该方法的可行性。     

堤坝渗漏瞬态温度场模型

为研究堤坝渗漏初期渗漏通道周围的温度场分布,结合集中渗漏通道自身特点假定渗漏通道为圆柱状,考虑到渗漏通道周围岩土体介质同时存在热对流与热传导两种热量交换形式,建立渗漏流体流动的瞬态温度场模型。根据确定的边界条件和初始条件,用分离变量推导出渗漏通道中的温度分布公式。将该模型应用于北江大堤石角段管涌地区,将实测的温度数据代入模型,反演出渗漏流速。计算结果表明:采用温度场模型反演得到的渗漏流速与同位素示踪法得到的渗透流速结果相近,验证了所建立的模型是可行的。     

利用温度场计算渗透流速的数学模型

通过温度场探测堤坝渗漏的技术已经得到了广泛应用,利用温度场求解相关渗流参数的理论也得到快速发展。利用温度场计算渗流参数时通常假定存在一条或多条集中的渗漏通道,并在此基础上建立数学模型,计算渗漏通道的渗透流速及渗漏流量,但这种处理方式仅对渗漏通道进行研究,得到的近似结果并不一定符合工程实际。部分学者利用热传导理论及渗流理论建立数学模型,但由于其边界条件假定过于理想,模型在应用过程中存在局限性。在总结前人研究成果的基础上,设定了更符合实际情况的边界条件,建立有限空间内基于渗流问题的二维温度场数学模型,并在一定初始条件和边界条件下解出模型的解析解,最后以西藏某水库为例,验证了该数学模型的合理性。     

利用稳定温度场探测堤坝面状集中渗漏

分析了水利工程易发生集中渗漏的部位和渗漏通道的主要形式.把稳定温度场探测面状集中渗漏分为正分析和反分析两部分.通过对集中渗漏土体的简化和假设,提出一维和二维热传导探漏模型.利用优化或回归的方法建立了实现温度探漏的反问题模型.为了验证模型的正确性,选取一维模型进行了数值实验,结果表明:勘探数据的分布时探测结果会产生影响;利用稳定温度场探测集中渗漏是有效的.     

天然示踪法在贮灰场土坝渗漏探测中的应用

简述天然示踪法的概念、地下水温度场和电导场分布特征、热源法原理及电导渗漏测试原理.分析某贮灰场土坝垂向和水平温度分布特征、电导水平分布特征,并利用渗漏探测虚拟热源法模型,计算出该土坝的集中渗漏通道的空间位置、展布特点、范围大小和渗漏强度,为堤坝渗漏治理提供科学依据.     

基于温度场和电阻率成像的土石坝渗漏诊断试验研究

通过对3种不同类型的土石坝模型进行温度场试验和电阻率成像试验,把不同的反演结果同模型实际渗漏通道进行对比,对结果的精度进行评价,比较两种方法各自的优缺点,为实际土石坝渗漏隐患探测提供一定的参考。温度场试验能够比较准确的表示出渗漏方向但还不能准确表示出渗漏通道的位置。电阻率成像试验能够准确的表现出渗漏通道的位置,同时试验结果非常直观。通过对比分析表明,在土石坝渗漏诊断方面电阻率成像方法明显优于温度场法,电阻率成像法比温度场法试验过程更方便、精度更高。     

基于热传导的坝体渗漏模型与工程应用

坝体发生渗漏时,渗漏通道与附近的介质岩体产生热传递,使渗漏通道与岩体温度有规律地改变。利用热传导理论对抽象的线热源模型进行定量分析,确定坝体渗漏水体流速,从而准确地掌握渗漏程度,有效防范坝体安全事故的发生。基于坝体渗漏抽象化模型,运用热流体知识对关键参数进行分析求解。依据工程实测数据定量地计算出渗漏通道的水体流速和通道半径,并与钻孔实测通道流速进行对比,两者结果基本一致,证明了该方法的准确性和有效性。     

温度场探测堤坝集中渗漏研究综述

将堤坝渗漏温度场探测问题研究过程分为4个阶段:①完全定性分析阶段;②原理模型定性分析阶段;③理论模型初步应用阶段;④系统化理论模型阶段。总结了各阶段的主要成果和研究特征,揭示了这一研究领域的发展规律。据此,探讨了温度场探测堤坝集中渗漏的研究方向,初步建立了正分析模型,指出了模型分析方法和实现反分析的途径。     

柴河水库大坝坝基渗流监测数据研究

柴河水库大坝右坝段坝基存在渗漏问题,为了水库大坝的安全建设和运行对大坝监测数据进行研究非常重要。采用逐步回归分析法对大坝坝基测压管多年监测数据建立了统计回归分析模型,计算结果表明,观测值与拟合值统计复相关系数较大,估计标准误差较小,模型有效地反映了坝基渗流的变化规律和发展趋势。为了监控大坝的安全运行和辅助决策,利用小波神经网络建立了有效的坝基渗流量预测模型,计算结果表明,该预测模型收敛速度较快、预测精度较高,能正确地模拟和预测大坝的渗流量。     

东谷水库大坝渗流监测资料分析

根据东谷水库大坝渗流监测资料,定性分析了测压管水位变化过程、位势过程、渗漏量过程等.建立了测压管水位、渗漏量回归统计模型,定量分析了测压管水位的影响因素.结果表明,回归拟合效果较好,大坝浸润线趋于升高,渗漏量趋于减小,坝体整体渗透性降低,大坝渗流运行正常,分析结论可为东谷水库大坝渗流安全评价提供技术支持.     

恰甫其海粘土心墙坝体渗流监测资料分析

为了有效地掌握土石坝的渗流状态,根据大坝渗流监测资料,结合工程实际,考虑库水位、降雨量、温度及时效等因素的影响,建立了土石坝坝体和坝基测点的统计分析模型,通过实测值与模型值之间的对比来判断大坝的渗流性态。分析结果表明,大坝渗流性态正常,分析模型的应用效果良好。     

用"探索性数据"分析优选预测模型的研究

 为了从三峡工程大量安全监测数据中,找出内在变化规律,建立一个能客观预测键建筑部位变形及应力、应变情况的数学模型,采用"探索性数据"分析法即类比优选法对预测模型的构建进行了研究。以三峡二期上游围堰第一道防渗墙为例,用多元回归、灰色模型、时间序列统计方法构造了3种预测模型,通过对预测模型的计算值及实测值进行对比分析,可以看出：多元非线性回归模型的残差较小,计算结果的拟合程度及模型反映的规律性均较好;时间序列模型次之;灰色模型的拟合程度及残差均偏离较大。实测数据检验表明,回归模型预测效果较好,其测值在预报范围内的可能性为95%,为此,选定多元非线性回归模型为预测模型。     

特高拱坝施工及初次蓄水期变形回归模型研究

针对特高拱坝施工及初次蓄水期间的变形特点,在传统模型基础上,增加了初次蓄水坝高因子、初蓄温度因子和初蓄渗流因子,建立了施工及初次蓄水作用下的大坝变形回归模型。通过对某高拱坝初次蓄水期间大坝回归分析可知,新模型拟合精度高,各测点相关系数均在0.99以上。水压分量、温度分量、坝高分量、初蓄及时效分量变化趋势以及在整个径向位移中所占比例符合实际规律,考虑了施工及初次蓄水期间坝体上升、外界温度影响、坝体自身温度变化、初次蓄水及渗流作用、时效等影响,反映了初蓄期间坝体的变形特性。总之,新的大坝变形回归模型能够较好地反映施工及初次蓄水期的各种影响因素,便于分析施工及初次蓄水期坝体的工作性态。     

某大坝局部坝基扬压力异常成因分析

通过对某水电站工程区渗流场的大量模拟分析研究，结合实际观测资料，建立了较为贴近实际的水文地质模型，反演了各分区材料的渗透参数。同时，在多工况、多渗控组合计算模拟的基础上，分析出该水电站大坝局部坝基扬压力异常的物理成因，对采取工程措施进行处理具有一定的指导意义。     

Seepage simulation of high concrete-faced rockfill dams based on generalized equivalent continuum model

This research focused on the three-dimensional (3D) seepage field simulation of a high concrete-faced rockfill dam (CFRD) under complex hydraulic conditions. A generalized equivalent continuum model of fractured rock mass was used for equivalent continuous seepage field analysis based on the improved node virtual flow method. Using a high CFRD as an example, the generalized equivalent continuum range was determined, and a finite element model was established based on the terrain and geological conditions, as well as structural face characteristics of the dam area. The equivalent seepage coefficients of different material zones or positions in the dam foundation were calculated with the Snow model or inverse analysis. Then, the 3D seepage field in the dam area was calculated under the normal water storage conditions, and the corresponding water head distribution, seepage flow, seepage gradient, and seepage characteristics in the dam area were analyzed. The results show that the generalized equivalent continuum model can effectively simulate overall seepage patterns of the CFRD under complex hydraulic conditions and provide a reference for seepage analysis of similar CFRDs.     

渗流反分析在土石坝安全评价中的应用

以土石坝渗流场中各测点水位的实测值与计算值的最优化拟合准则，建立渗透系数的反演模型，并以青山水库主坝渗流分析为例，根据多个渗流观测点数据，反演出大坝各个区域的渗透系数．在渗流反演优化过程中利用对数变换将有约束优化转为无约束优化．根据反分析的结果对大坝的渗透安全进行分析评价，取得了良好的效果，为大坝的安全评价提供了重要依据．     

垂向入渗与河渠边界影响下潜水非稳定流参数的求解

在受垂向入渗影响及河渠边界控制的半无限含水层中，利用作者已推导出的潜水非稳定渗流模型的新Laplace解，建立不同水文地质条件下的模型参数求解方法。在垂向渗流和河渠水位变幅都不可忽略时，利用潜水位变动速度随时间变化曲线的拐点，给出参数求解的计算公式；在河渠水位变幅可忽略时，提出利用实测曲线与理论曲线进行配线的求解方法，并给出理论曲线的建立方法。以安徽省淮北平原中部的一个河渠-潜水含水层系统为例，阐述上述方法的求解过程与步骤。计算结果表明,关于导压系数计算,依据模型新解所提出的拐点法和配线法，计算结果与实际比较吻合，两方法之间的相对误差为5.3％。