乐昌峡水利枢纽工程右岸坝肩边坡渗流场边界反演分析

以确定乐昌峡水电站右岸坝肩边坡地下水位边界为目的,首先以现场监测资料为基础,通过非线性方法拟合各类地下水位边界条件,其次建立三维有限元边坡模型并结合遗传神经网络对地下水边界条件进行反演,最后通过有限元方法计算得到边坡渗流场。计算结果与实测水头较为接近,表明构造的非线性地下水位边界与遗传神经网络反演相结合的方法能够解决复杂渗流场边界水头的确定问题,研究成果对乐昌峡工程的渗流分析以及类似工程具有一定的指导意义。     

基于神经网络的中线工程高边坡土体渗透参数反演研究

基于神经网络的非线性映射特性,在渗流有限元计算的基础上,结合水头和流量等实测资料提出了边坡渗透参数的反演方法.将该方法应用到南水北调中线工程高边坡渗流反演分析中,得到了能够反应工程实际的边坡土体的综合渗透参数.同时利用反演出的渗透参数进行渗流计算,结果表明,该方法对高边坡的渗透参数反演具有较高的识别精度,反演结果可靠.     

基于神经网络的土体渗透参数反演研究

基于神经网络的非线性映射特性,在渗流有限元计算的基础上,结合水头和流量等实测资料提出了边坡渗透参数的反演方法.对南水北调中线穿黄工程高边坡渗流反演进行了分析,得到了边坡土体的渗透参数为3.97×10-4cm/s,综合给水度为0.027,并进行了渗流计算.结果表明,采用反演的渗透参数所计算的各观测井的水位值与实测值基本相同,误差较小.     

广义Bayes法在裂隙岩体渗透系数随机反演中的应用

工程中由于存在各种随机因素,采用确定性的渗流分析方法进行渗透系数的反演必然会导致结果的不确定性.本文基于渗流场的随机有限元分析方法,结合变尺度优化算法和广义Bayes法,建立了一种渗透系数的随机反演方法,推导了详细的计算公式.该方法不仅考虑量测水头、渗透系数的随机性,还考虑了边界水头的随机性,不仅可以获得渗透系数的均值反演结果,还可以得到标准差的反演结果.最后将该法应用于重力坝坝基渗流算例分析中,以渗流有限元正分析计算结果作为"假想"的实测点水头值,通过随机反演,同时获得渗透系数均值与标准差的反演结果,将输入信息与反演结果对比分析,验证了渗透系数和标准差反演结果的正确性.     

黄河大堤渗透系数的反演分析

应用求解反演问题的间接方法，将渗流计算的有限元法与数学规划中的复合形法结合起来，根据黄河大堤花园口断面的测压管观测资料反求该断面各土层较符合实际的渗透系数，为较好地进行了大堤渗流动态报提供参数。     

高心墙土石坝三向渗流问题研究

渗流与渗透稳定问题是土石坝的关键技术问题,随着计算技术的发展和大量应用,三向渗流数值计算结合土体材料的渗透稳定性试验,已成为分析高土石坝渗流问题有效和可靠的方法之一.结合黑河引水工程金盆枢纽坝区1.2 km×1.2 km范围内的三向渗流数值计算结果,探讨了高心墙土石坝三向渗流的特点, 与二向渗流计算结果比较分析,指出土石坝的渗流研究不应该只局限于坝体区域,而应该将坝体、坝肩以及一定范围内的库区按整体一并研究才能得到符合实际的结果.     

基于降阶投影的初始渗流场反演方法

为了解决传统基于降阶模型的参数反演方法的高耗时问题,提出了一种改进的降阶反演方法(IterROM),用于执行快速参数反演任务。不同于传统降阶反演方法先训练后反演的流程,该方法将参数反演与降阶模型训练紧密融合,使用训练中的降阶模型代替原始模型进行参数反演,同时将反演结果应用于降阶模型的训练。该方法在参数反演阶段使用观测资料和后验误差共同组成目标函数,并使用降阶模型解与全阶模型解的最大节点误差作为迭代终止精度。经过某工程初始渗流场反演模型的测试,发现IterROM相比传统方法精度高、计算成本低,可用于快速执行初始渗流场的反演任务。     

基于并行遗传算法和温度荷载的隧洞参数反演研究

针对隧洞工程运行期反演计算中温度荷载容易被忽视的问题,以西南地区一个大型水电站的深埋地下隧洞为研究对象,将其运行期钢筋应力、围岩参数增量的实测值作为反演的基础数据,考虑应力场和渗流场的耦合作用,采用并行遗传算法对运行期隧洞围岩参数和外水头进行反演。计算结果和实测结果对比表明,温度荷载对反演得到的隧洞参数值影响较大,误差由未考虑温度时的38.73%降到考虑后的3.90%,而围岩参数中弹性模量误差也由7.35%降为3.90%,内摩擦角误差也由7.45%降为5.76%。并行遗传算法可以应用到隧洞参数的反演中,将计算效率提高了4倍左右。温度荷载的施加也使反演得到的计算结果更加接近实测值,反演结果更加准确。研究成果可为类似的工程提供参考。     

基于RF-GWO的水利工程地质渗透系数智能反演分析

地质渗透系数是准确分析水利工程渗流的关键参数。针对传统反演方法计算效率低、精度差的问题,采用有限元正演模型和正交试验设计构建渗透系数反演样本集,建立了基于随机森林(RF)算法的渗流计算代理模型;在此基础上,引入灰狼优化(GWO)算法,提出了基于RF-GWO的渗透系数智能反演方法,并以Z抽水蓄能电站为研究案例进行了验证。结果表明：RF模型对各钻孔水位预测结果均接近实测值,性能优于CART和BP模型;GWO可搜寻到地质最佳渗透系数,钻孔水位反演结果合理,相对误差最大为0.42%,精度满足工程要求,计算的天然渗流场分布形态也符合一般山体渗流场分布规律。建立的反演模型能够快速准确地推断工程区地层渗透系数,具有实际工程应用价值。     

基于RVM-CS的工程区地层渗透系数反演分析

为了准确确定工程区各地层渗透系数,基于相关向量机(RVM)与布谷鸟算法(CS)建立反演分析模型,对研究区域内各地层的渗透系数进行反演分析。首先,基于均匀设计法构造渗透系数组合,利用有限元计算测点水位值并生成RVM学习样本;随后,通过训练RVM构建渗透系数与水头之间的映射关系,使其能够代替有限元方法快速地完成渗流计算;最后,根据工程区钻孔的实测水位值,利用CS算法搜索确定区域内各地层的渗透系数。将建立的渗流反演模型应用于某大型抽水蓄能电站工程区的初始渗流场中,结果表明:所建立的渗流反演模型能够考虑多地层渗透系数和钻孔水头间的非线性,RVM能代替有限元模型,可快速、精确地确定渗透系数;此渗流反演模型在大型抽水蓄能电站工程区反演结果合理,精度满足工程要求。     

无限深透水坝基悬挂式垂直防渗体保角变换-边界元渗流计算

无限深透水坝基轮廓复杂,透水层深度大,其渗流计算精度难以保证。本文提出用保角变换-边界元法计算含有无限域渗流计算问题。保角变换将复杂的坝基轮廓线边值问题变换为水平线边值问题,使渗流计算边界问题大大简化;边界元法在求解边界简单的无限域渗流方面优势明显,两种方法联合使用进行求解,能充分发挥保角变换和边界元法各自优点。通过组合法计算结果表明：联合法计算更加快捷、简单,计算结果更加符合无限域的实际情况,可为解决无限域渗流问题提供一条途径。     

基于水文地球化学的坝基帷幕防渗性能分析

充分考虑水溶液中络合物的影响,计算坝址库区水环境中方解石、白云石、石膏的饱和指数;结合化学热力学、化学动力学、水文地球化学、水文地质学和矿物溶解动力学理论基础,采用据此推导出的由水化学指标表示的达西定律解析式,计算水电站复合坝基帷幕地质体的渗透系数。将计算结果与现场压水试验和灌浆帷幕防渗控制值、幕后渗排水量、水压、析出现象等指标进行对比,分析该计算方法在帷幕地质体上的适用性及合理性,并据此分析评价水电站防渗帷幕的运行现状。结果表明,用水质指标计算的渗透系数能很好地说明灌浆帷幕地质体的渗透现状,对评价帷幕防渗性能有指示作用,可为其他类似工程的帷幕性能评价提供参考。     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和－非饱和渗流有限元模拟研究

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和－非饱和渗流理论和Galerkin有限元法，建立了该试验的三维有限元数值计算模型，对试验工况进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性，选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型，详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中不断发展的过程，并计算了稳定渗漏量。分析比较了数值模型计算成果与物理模型试验结果，两者变化规律一致。可见提出的数值模拟方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场，计算缺陷渗漏量。     

Slide软件在水闸渗流计算中的应用及分析

土质地基上水闸基底渗透压力计算对水闸的防渗排水设计较为关键,改进阻力系数法作为一种近似计算方法,由于精度较好已被推广采用,但地下轮廓复杂时计算过程十分繁琐,技术规范要求复杂土质地基上的重要水闸采用数值计算法求解。结合工程实例,采用Rocsciencee公司研发的Slide有限元软件对闸基渗流问题进行计算,并与改进阻力系数法和Autobank有限元分析法的计算成果进行对比,相同工况下3种计算结果表明:Slide软件可较好的解决水闸渗流计算问题,成果可靠、计算高效;数值计算法得到的渗透坡降较改进阻力系数法偏安全,获得的渗流要素更为全面、直观。     

基于Level-Set法的有限元非饱和渗流方法在黄壁庄水库中的应用

针对传统非饱和渗流分析方法中忽略气相作用而导致无法处理气相参与的含自由面渗流这一问题,建立了一种耦合Level-Set法的有限元非饱和渗流分析方法。该方法基于有限元非饱和渗流分析理论,利用Level-Set方法隐式地捕捉自由界面,考虑了入渗过程中的气相可压缩性,能够反映多孔介质中水气两相界面的运动与融合,可以用来求解常规方法无法处理的气相参与的含自由面渗流问题,同时具有自由面构造简单、计算稳定性好、收敛速度快等优点。本文将该方法应用于黄壁庄水库在库水位骤升后出现坝前水面冒泡现象的原因分析中,模拟了该水库坝前水-气两相运移过程,揭示了冒泡现象发生的原因。计算结果表明,此方法可简单、直观地描述水气界面在多孔介质中的运动过程,模拟结果与实际情况较为符合。研究表明,黄壁庄水库坝前水面出现冒泡现象是由水位骤升将铺盖内的空气封住,并随水体入渗压缩空气,出现憋气现象,最后气体释放所致。     

不确定性地基水荷载的智能识别初探

实际地基水荷载存在不确定性,地基水荷载作用方式不同,引起的效应量差异较大,如果人为地将地基水荷载作为面荷载或作为稳定渗流体荷载进行数值计算,参与优化反分析,反演获得的参数值得商榷.将监测点相对位移作为输入,坝体混凝土、岩基材料参数和坝基面一定深度测点水头作为输出,建立了不确定性地基水荷载识别神经网络模型,采用均匀设计原理进行材料参数组合,采用饱和地基非稳定渗流分析获得不同渗流体荷载分布,获得样本进行学习,以此训练好的网络模型描述大坝混凝土、岩基材料参数及地基水荷载和坝体变形的非线性关系.将大坝实测位移分离出的水压分量输入训练好的网络模型,可自动识别出大坝混凝土和岩基的材料参数以及地基水荷载.算例分析表明,本文建立的不确定性地基水荷载识别神经网络模型是可行的.