土工离心模型试验大流量供水系统设计研究

当前的土工离心模型试验的几种供水方式存在流量小、不稳定、测不准、造价高等问题,针对这些问题,研发了一套离心机大流量供水及控制系统。系统主要包括：上层供水系统、下层储水和供水系统、排水系统以及流量量测控制系统。系统采用环形水箱作为二级储水、供水箱,利用离心机旋转产生的巨大离心力驱动水流向模型试验箱内供水,同时采用离心实验专用孔隙水压力传感器来辅助监测流量,通过计算机控制布置在重力场与低离心力侧的电控阀门来实现流量的分级控制。该系统当前管路在50g离心力场下持续供水最大流量可达8 L/s, 100g离心力场下理论最大供水流量可达100 L/s,结合不同的模型试验箱布置,系统可开展降雨、库水位变动导致的滑坡、溃坝、枢纽泄洪消能等需水离心模型试验研究。     

地震堰塞湖风险影响评价定性分析

"5·12"汶川特大地震形成了上百处堰塞湖。文章主要以绵远河堰塞湖群排险工程为例,定性分析堰塞湖群溃决的风险影响因素。影响因素包括上游堰塞体溃决断面距坝前河道距离、河道特性、堰塞体组成成分、上游堰塞体的溃决水量、溃决高度和宽度、下游堰塞体形态等。针对这些因素,对绵远河堰塞湖群的排险治理提出建议。     

上游洪峰流量对堰塞坝漫顶溃决影响试验研究

考虑堰塞湖上游洪峰流量对堰塞坝溃决过程的影响,以4种不同上游洪峰流量为变量进行8组水槽试验,观测溃坝过程和溃口的变化,总结堰塞坝漫顶溃决的4个阶段,即漫顶下渗阶段、大通道形成阶段、大通道快速冲刷阶段和稳定阶段。结果表明:最大溃口流量随上游洪峰流量的增大呈对数型增长趋势,上游洪峰流量的增大对溃坝过程影响明显,具体表现为上游洪峰流量越大,快速冲刷时间越短,溃口发展和二次垮塌的平均速率和规模越大,且溃口洪水过程由单一的水位涨落变为持续性高水位过程。     

堰塞坝溃决特征和机理的试验研究

汶川震区泥石流沟道内存在大量地震诱发堰塞坝,溃决后极易形成泥石流,为研究其溃决特征和机理,通过松散堆积堰塞体的临界溃决试验,研究了在不同颗粒级配条件下,堰塞体溃决的临界溃决流量以及堰塞体溃决后的流量,得出:1堰塞体的临界溃决流量随颗粒中值粒径的增大而增大,在相同颗粒中值粒径条件下,临界溃决流量随颗粒的不均匀系数Cu的增大而减小,Cu50则临界溃决流量趋于固定值;2在上游来水流量较小时,增大来水流量后,下泄洪峰流量略有增加,堰塞体溃决产生的流量占洪峰流量比重较大,而来水流量较小,对溃决后洪峰流量的贡献也较小。     

堰塞坝溃决洪水的三维视景模拟关键技术

我国是地震多发区,地震形成的堰塞坝一旦溃决,对下游城市和保护区将产生严重影响。由于堰塞坝溃决的复杂性和不可重复性,因此单一的数值模拟和物理模型试验均无法全面展现其变化特征。而三维视景模拟可在虚拟环境中精确地提供堰塞坝溃决及洪水演进的动态演变过程,具有显著的优势。本文重点阐述了堰塞坝溃决洪水三维视景模拟的基本原理和关键技术,基于堰塞坝溃决洪水计算模型和三维视景仿真技术之间的耦合,对堰塞坝溃决洪水进行三维分析和仿真,实现堰塞坝溃决洪水的三维视景模拟仿真与应用。相比传统的一维或者二维水动力学计算和展示,三维视景模拟更为准确和直观,它为堰塞坝溃决洪水问题的深入研究提供了一条行之有效的途径,可为提前制订应对方案和降低堰塞坝溃决所带来的损失提供参考依据。     

唐家山堰塞坝溃坝可能性及冲刷形式初步分析

结合已有资料和研究成果，统计分析了堰塞坝可能的溃坝方式，分析表明，洪水漫坝和坝体渗透破坏或基础渗透破坏是造成堰塞坝溃坝的主要原因。进一步对唐家山堰塞坝堰体物质抗冲能力、突溃与渐溃可能性和堰塞坝渐溃的可能模式等逐一进行了分析。分析认为，由于该堰塞坝规模巨大，且上游坝坡较缓、下部结构较密实、整体稳定性较好，不存在整体溃决的危险，溃决过程是逐步渐变的，不会发生瞬时溃决。     

唐家山堰塞湖成功排险综述

1 概况 唐家山堰塞湖位于四川省北川县城上游6 km处."5.12"汶川地震造成的唐家山滑坡堰塞体,将湔江拦腰截断形成了堰塞湖,上游集水面积约3 550 km2,其最大蓄水量约3.2亿m3.该湖虽与北川县城近在咫尺,但因地震造成的多处桥梁垮塌、路段被毁和沿河规模不等的堰寨体,致使陆路、水路不通,又加之地处深山峡谷、气候多变,直升机飞行难度大,唐家山堰塞体简直成了孤岛,其风险程度高、处置难度大.截至到5月21日,堰塞湖的水位为711.0 m,蓄水量约7 250万m3,上下游水头差为42.0 m.蓄水位还在不断地上升,随着汛期的到来,来水流量正在逐渐加大,堰塞体的安全隐患越来越严重,数百万人的生命、财产安全受到极大的威胁.一但溃决,灾难是巨大的,损失是不可估量的.     

堰塞坝的形成机理与溃决风险

基于多座溃决堰塞坝案例的调查,对堰塞坝的形成机制、溃决风险及其影响因素进行分析总结,认为堰塞坝主要是由地震或降雨或火山喷发引起的山体滑坡、崩塌、泥石流所形成,形成方式可概括为滑坡、崩塌、泥石流以及碎屑流,其中滑坡是形成堰塞坝最主要的形式。堰塞坝的工作条件、坝体几何特征以及坝体物质组成和内部结构都与人工土石坝存在明显差别,其溃决的可能性远高于人工土石坝。指出堰塞坝的溃决风险主要取决于上游来水量、坝的拦蓄水量、坝的几何尺寸和坝的结构与物质组成,并讨论了降低堰塞坝溃决风险的应对措施。鉴于堰塞坝极高的溃决可能性与严重的致灾后果,建议今后加强堰塞坝溃决机理、溃坝过程的试验与数值模拟研究工作,提出能合理反映堰塞坝溃口发展规律、溃坝洪水流量过程的数值模型与相应计算方法,为科学预测堰塞坝溃决致灾后果,制定堰塞坝溃决应急预案提供技术支撑。     

苗尾水电站施工期溃堰洪水计算分析

苗尾水电站施工期临时围堰挡水度汛期间,若因上游超标洪水导致围堰溃决,将引起围堰库区水体骤然下泄,形成较大溃坝洪峰向下游传播,严重威胁下游两岸村镇及功果桥梯级电站的安全。根据溃坝洪水传播和运动的特点,建立了一个包括围堰溃决过程和洪水演进的溃堰洪水数学模型。利用该模型,合理假定围堰溃决模式,拟定不同的计算方案,对苗尾水电站施工期围堰溃决及溃堰洪水演进过程进行了模拟计算。通过模型计算可以得到各特征断面的最高水位和最大流量值,并可以得到溃堰洪水传至各特征断面的演进时间。因此,可以利用溃堰洪水数学模型,为围堰溃决时下游河道两岸的洪灾分析及溃堰应急预案制定提供科学依据。     

高危堰塞湖引流槽结构形式优化试验研究

针对高危堰塞湖溃决早期泄洪效率低下以及溃决洪峰难以控制等工程难题,通过室内物理模型试验优化调整引流槽横、纵断面结构形式,对比研究了常规梯形断面、复式断面以及垂直陡坎式引流槽条件下堰塞湖溃决洪水的特点。研究结果表明：不同结构形式引流槽堰塞湖溃决洪水过程普遍可划分为溃决初始阶段、溯源冲刷阶段、快速发展阶段以及恢复稳定阶段。相比于常规梯形断面引流槽,复式断面引流槽可明显降低堰塞体过水高程,加速溃决初始阶段发展,缩短堰塞湖蓄水时间,降低最大壅高水位,可减小最大溃决洪峰约17%。垂直陡坎可增大溃决水流局部流速,加速溯源陡坎回溯冲刷,明显加速堰塞湖溃决发展,缩短堰塞湖蓄水时间,降低堰塞湖最大壅高水位,且削减溃决洪峰最低仍能达到11.4%。     

深圳抽水蓄能电站引水系统充水进水阀关键设备试验研究

深圳抽水蓄能电站引水系统在进行阶段性验收及完成下游尾水隧洞充水试验后,为确保调试工作顺利进行,开展上游水道充水试验.试验采用静态法,检验在上游水道充水过程中压力钢管、球阀进水接管、球阀本体、球阀相对支墩的滑动机构、伸缩节、蜗壳上游延伸段压力钢管的静态应力和位移,结果表明,设备制造、安装满足设计要求,各部件工作正常,为后...     

桂林市防洪及漓江补水枢纽工程建设的必要性

桂林市防洪及漓江补水枢纽工程既是桂林市漓江上游的控制性防洪工程，又是实施漓江生态环境补水的重要水源工程，工程的兴建可从根本上解决长期制约桂林市社会经济发展的城市防洪和漓江生态环境补水问题，从防洪、补水、城市供水、电力供应等方面论述了工程建设的必要性，是桂林市社会经济可持续发展的迫切需要。     

双沟水电站施工期过冰及渡凌措施

松江河梯级双沟水电站大坝导流采取一次拦断河床,隧洞导流的方式,工程施工期间,大量冰块将通过导流洞排泄。通过模型试验及吸收有关工程成功经验,采取措施,保证了施工期导流建筑物安全行凌渡汛。     

海底输水管道中气阻及水击问题研究进展

针对海底输水管道工程中存在的对输水目标不利的驼峰气阻和水击问题,引入气泡理论和流态分析方法计算分析跨海输水管道中驼峰气阻的形成过程,采用特征线法建立输水管道中加压泵事故断电引发的水击计算模型,介绍了海底输水管道中的水击防护措施,指出空气罐在海底输水系统中有特殊的优势,和管道一体化后可实现海底封闭式供水,描述了空气罐的数学模型。认为海底管线布置应尽量保证地形平缓,应充分重视空气罐防护技术,它们是实现海底输水管道安全运行的关键。     

土石坝溃坝离心模型试验系统研制及应用

研制成功了一套土石坝离心模型溃坝试验系统,采用旋转接水环,确保了高加速度条件下溃坝试验过程中能持续提供足够的对坝体进行冲蚀的水量;采用先进的数据量测方法和图像采集系统能多角度捕捉和摄取土石坝的溃坝全过程,且该系统在高加速度和泥石流条件下能正常工作。利用该离心试验系统以32cm坝高的模型对最大坝高达32m 的3 种不同坝高均质土石坝进行了漫顶溃坝模型试验,研究了坝高对均质坝溃口发展规律和溃坝洪水流量过程的影响。结果发现：随着坝高的增加,溃口的纵向下切与溃口边坡的失稳坍塌速度明显加快,溃口流量过程线更为陡峭,峰值流量增大,且峰值流量出现时间更早,溃坝历时更短,因此,溃坝致灾后果将更为严重。     

金沟河引水枢纽分水排沙试验研究

对金沟河引水枢纽设计方案进行了系列模型输沙试验,观察了泥沙在上游河段、泄洪闸、冲沙闸及进水闸前后的淤积情况及泄洪闸、冲沙闸的闸门运行方式。结果表明:金沟河引水枢纽总体布置基本合理,主要存在闸墩、上游冲沙槽及导流堤高程不够,进水闸和冲沙闸底板相对高差偏大,上游冲沙槽内淤积严重,下游冲沙槽边墙高度不够等问题。经过分析,对模型进行了相应修改,取得了满意的效果,满足了引水、防沙及泄洪的要求。     

表孔溢流堰体型优化设计及模型试验验证

溢流表孔在水库汛期泄洪中作用显著,成功的表孔溢流堰体型设计是保证其功能有效发挥的重要前提。以浯溪口水利枢纽工程溢流表孔堰面为例,论述了堰面曲线设计及因结构布置需要对WES实用堰体型所作的一些改进,同时通过物理模型试验从泄流能力和堰面动水压力两方面验证了表孔溢流堰体型改进设计的合理性。研究成果对类似工程溢流堰体型优化设计具有一定的借鉴和参考价值。     

悬挂式防渗墙渗流试验方法与技术改进

悬挂式防渗墙的主要作用有限制管涌通道的发展和改变渗流场的流态,目前关于悬挂式防渗墙的试验研究较多,试验方法和技术也在不断改进。该文详细介绍了悬挂式防渗墙模型试验方法和试验过程,并提出了试验技术改进。比如采用压力水袋作为覆盖层的模拟材料,有效阻止覆盖层和砂样接触面出现间隙,防止覆盖层边沿发生漏水;砂槽上游供水设计成“二级供水”模式,使上游水位更稳定;使用透明纱布消除排水液面“张力”对下游排水顺畅性的影响;改进供水箱,消除进水边界水头损失。     

皖北地区水利基础设施建设探讨与建议

为从水利基础设施建设方面对支撑皖北地区加快发展提出政策建议,以地区发展实际结合防洪减灾、供水保障等需求综合分析的方法,介绍了皖北地区经济社会和水利基础设施概况,从水旱灾害防御、水资源保障、水生态环境、水利信息化等方面分析了皖北地区水利基础设施存在的问题与不足,提出了畅通骨干防洪通道,增强洪水调蓄能力,提升城市防洪排涝能力,提高重点涝区排涝能力,建设重大引调水工程和区域水资源配置工程,保障乡村振兴用水需求,实施水生态环境和地下水超采治理,保障河湖生态环境需水,完善水网信息基础设施,构建数字孪生流域等工程措施建议,为皖北地区高质量发展提供坚实的水安全保障。     

不同库水消落方式下动水压力型滑坡变形与稳定性响应研究

水库滑坡灾害是大型水库运行调度工作中备受关注的问题.为了科学指导汛期水库运行调度中的滑坡灾害风险防控,基于库水动力作用效应及类型分析,通过大型离心模型试验和数值模拟研究了库水下降诱发滑坡变形破坏机理,重点分析了库水持续性下降、不同间歇期下降、相同间歇期多阶段下降三种消落方式下的滑坡稳定性响应规律.研究表明:在库水下降末...