补偿中华鲟产卵场水动力环境的梯级水库联合生态调度研究

三峡—葛洲坝梯级水利枢纽工程的建设和运行阻隔了长江部分洄游鱼类的洄游通道,梯级水库的联合调度运行改变了坝下河道天然径流过程,对被迫在坝下形成新产卵场的珍稀水生物中华鲟的产卵繁殖产生一定影响。为有效保护中华鲟资源,在明确梯级水库调度运行与中华鲟产卵场产卵适合度相关性分析的基础上,提出优化三峡下泄流量和葛洲坝运行方式相结合的三峡—葛洲坝梯级水库生态调度方式,以补偿中华鲟产卵栖息所需的河流生境。通过以三峡水库的实际来流过程输入水库生态调度模型,得出中华鲟产卵期(每年10—12月)补偿其产卵栖息水环境的梯级水库联合生态调度方式。根据梯级水库生态调度与现有调度结果进行分析比较结果表明:梯级水库联合生态调度可在满足三峡水库常规调度目标的基础上同时满足中华鲟产卵所需的生态流量,配合葛洲坝电厂优化调度运行方式,可有效增加坝下中华鲟产卵场水动力环境产卵适合度,补偿梯级水库运行对中华鲟产卵生境造成的不利影响。     

风荷载作用下施工栈道钢管桩施工稳定性分析

针对钢管桩上下部剪力撑不同施工次序所引起的风荷载响应问题,为了揭示施工过程中风荷载对钢管桩稳定性的影响规律,以黄河大桥施工栈道钢管桩施工过程为背景,采用谐波叠加法合成了风荷载,对钢管桩不同施工次序中风荷载的影响进行了分析研究。结果表明:钢管桩施工过程中,风荷载的作用会使钢管桩产生位移;当下部剪力撑焊接完毕而上部剪力撑未焊接时,风荷载作用下桩顶平均位移为0.337 m,最大位移为0.384 m;当上部剪力撑焊接完毕而下部剪力撑未焊接时,风荷载作用下桩顶平均位移为0.704 m,最大位移为0.767 m;当上部剪力撑和下部剪力撑焊接完毕后,风荷载作用下桩顶平均位移为0.344 7 m,最大位移为0.404 2 m;同一时刻,风荷载作用下,钢管桩位移随着钢管桩高度位置的增大而增大,钢管桩的最大米塞斯应力随着桩顶位移的增大而增大,钢管桩最大米塞斯应力位于钢管桩中下部。研究成果对钢管桩剪力撑的施工次序设计具有参考价值。     

水库施工期间坝前滑坡稳定性研究

为了更好地研究水库建设阶段的坝前滑坡问题,以甘肃省九甸峡库区燕子坪滑坡为例,采用GPS对库岸滑坡表面的位移和变形进行了高精度、连续性监测,完成了水库建设阶段的滑坡演化全过程的位移变化监测。结合滑坡区的工程地质条件,对滑坡的变形特征、诱发因素及形成机理进行了分析,从力学变形机制方面研究施工期坝前滑坡诱发机理。结果表明:水库施工期坝前滑坡失稳分为两个阶段(施工围堰建成前后),并且两个阶段坝前滑坡失稳主要影响因素不同;施工围堰建成前坝前滑坡主要是在受降雨影响,施工围堰建成后库水位上升是坝前滑坡失稳的主要诱因,整个施工期间施工围堰建成后的滑坡变形占较大比重,并且两个阶段滑坡失稳形式均表现为中、后部推移前缘滑动。     

梯田坎墙土压力及墙后膨胀土降雨增湿膨胀效应评价

非饱和膨胀土地区的梯田埂坎稳定性差以及垮坎是农业坡改梯工程建设中最棘手的问题。本文基于 BISHOP 的非饱和土抗剪强度理论,首先,计算了天然非饱和状态下 PP 织物袋坎墙土压力; 然后,分析在雨水逐层入渗条件下墙后膨胀土自由完全膨胀时坎墙的稳定性;最后,基于温度场的热胀作用等效模拟膨胀土的吸水膨胀作用的方式,对降雨作用下 PP 织物袋坎墙及墙后填土膨胀特性进行了数值模拟与评价,并对比分析了数值结果及理论解析结果的异同。研究结果表明: 在天然非饱和状态下,墙后膨胀土拉张区深度大于坎墙高度,坎墙未受到土压力作用。雨水逐层入渗、墙后膨胀土水平自由完全膨胀条件下,当雨水入渗至临界饱和深度时,膨胀变形释放导致坎墙因发生过大的位移而破坏。理论解析中未考虑墙后膨胀土的竖向膨胀效应,而数值模拟中充分考虑了墙后膨胀土的多向膨胀效应,数值模拟分析得出坎墙破坏时的临界饱和深度明显大于理论解析的结果,因此数值模拟结果比理论解析结果更接近实际情况。     

乌东德金坪子滑坡地表变形特征与地下排水效果

为了保障乌东德大坝的安全运行,有必要研究近坝滑坡体金坪子滑坡的地表变形特性并分析其地下排水效果.为此,基于表面变形观测成果和地质资料,分析了滑坡体表面变形的增量、空间分布和时变特性.结果表明:金坪子滑坡体Ⅱ区变形最大且处于蠕滑变形状态,Ⅰ区次之,其他区变形较小,滑坡体具有牵引式变形特点;Ⅱ区前缘变形大后缘变形小,年同期...     

混凝土面板堆石坝垂直缝止水劣化过程量水堰监测分析

为研究混凝土面板堆石坝垂直缝接缝止水劣化引起的渗漏量和渗透坡降的变化规律,以某面板堆石坝为例,采用有限元计算方法,模拟了面板左岸垂直缝、面板中间垂直缝、面板中间垂直缝不同高程分别发生止水劣化过程中的渗流,计算了不同工况下通过面板渗漏量、量水堰渗漏量测值、浸润面分布,分析渗透坡降和量水堰测值的关系。计算结果表明,量水堰测值能够反映出面板垂直缝止水劣化程度及垫层区渗透坡降是否超出允许值;随面板止水劣化,面板中间垂直缝较面板左岸垂直缝引起的渗漏量更大、浸润线上升更为明显;面板中间垂直缝随高程降低,引起的渗漏量增加、浸润线上升更为明显。     

旋转网筒过滤器转速变化规律及影响因素研究

为了探索网筒转动对延缓过滤器堵塞问题的影响以及转速的影响因素,分别在不同流量和含沙量条件下进行室内物理模型试验,分析了转速随过滤时间的变化规律及其影响因素。试验结果表明：浑水条件下转速随流量的增大幅度低于清水条件,含沙量对网筒转速有重要影响;网筒转速随流量的增大而增大,流量增大的初始时刻网筒转速加快,网筒转动持续时间延长;相反,网筒转速随含沙量的增大而减小,含沙量越大,初始时刻网筒转速越低,网筒转速下降越快,网筒停止转动时间提前。分析认为,进水流量和含沙量的共同作用导致了网筒转速的变化。通过对过滤池内泥沙质量对比分析可知,网筒转动有利于延缓堵塞、提高过滤效率。因此,在实际工程中可以考虑利用网筒转动来达到延缓堵塞的目的。     

级配缩尺对堆石压缩特性影响试验研究

选用两项工程筑坝堆石材料,将原级配堆石料按不同的缩尺方法和不同最大控制粒径进行缩尺,并对同种堆石材料选取相同的相对密度控制指标,研究了缩尺后堆石材料压缩特性的变化规律和级配特征对压缩特性影响规律。结果表明:缩尺后堆石材料的压缩模量随缩尺后最大粒径和各特征粒径的增大而减小,粒径增大约3倍,压缩模量减小幅度可达约1/2,随原级配最大粒径的增加,缩尺后材料的控制粒径对压缩模量的影响更为显著;缩尺后材料级配的不均匀系数越大,压缩模量越小,曲率系数越大,压缩模量越高,采用等量替代法缩尺获得的堆石材料压缩模量随粒径增大的减小幅度大于采用相似级配法后的值。对于不同的堆石材料,由于母岩岩性以及材料原级配等方面存在差异,研究成果有待更多验证。     

分流式调压室水力特性研究

结合佛子岭抽水蓄能电站的尾水调压室,通过数值模拟和水工模型试验相结合的方法对尾水调压室的分流比进行了计算和分析,得出了分流比与佛子岭水库坝前水位的关系.对调压室在发电和抽水各工况下的过流特性进行了观测和分析,得到了堰流系数与相对淹没度的变化关系.此外,详细观测和分析了调压室安全水深与电站抽水流量的关系,提出了确定调压室安全水深的具体方法.按照该方法确定调压室安全水深,将使调压室和水轮发电机组的运行更加安全.     

基于刚体极限平衡法的反拱底板 稳定性研究

基于两个反拱水垫塘工程实例模型试验研究,在运用刚体极限平衡法定量研究拱座稳定性的基础上,结合有限元分析方法定量研究反拱底板局部稳定性,相对于以往假定拱端推力进而研究反拱底板局部稳定性更加合理,并得出以下结论：在相同运行工况下反拱底板极限抗力大于平底板的1.7~3.3倍;系数β（弦长和反拱半径的比值）越大,边缘板块抗力减小,中间板块抗力增大。在相同或相近β的情况下,极限抗力随板块数增多有增大的趋势。     

三峡水库蓄水后湘江长沙段低水位变化规律研究

湘江下游长沙段受湘江来水、长江来水以及洞庭湖区顶托多重影响,水文特征非常复杂。自2003年三峡水库蓄水以来,长沙段干旱严重,水位不断刷新历史最低水位。为了解三峡水库蓄水运行对湘江长沙段低水位的影响,从湘江长沙段水位流量关系、月均水位变化规律以及长沙站出现年最低水位时的水文情势多个方面进行分析研究。研究结果表明,近20年来,长沙站同流量下水位、月均水位和最低水位均呈下降趋势。三峡水库蓄水后,城陵矶站枯水位略呈抬高趋势,湖区出口水位抬高对缓解长沙段的旱情是有利的,因此长沙站水位连创新低与三峡水库蓄水运行无直接关系,湘江干流枢纽运行以及长沙段人为采沙引起河床下切是长沙站最低水位连创新低的主要原因。     

高压旋喷锚杆在软土深基坑支护设计中的应用研究

以三门核电二期泵房软土基坑支护工程为背景,对基坑支护结构体系进行介绍,并通过现场试验对高压旋喷锚杆的应用效果进行了研究。结果表明,(1)采用重力挡墙和桩锚联合支护体系,能够确保基坑施工过程中的安全稳定;(2)高压旋喷锚杆能够有效地提高锚固体截面面积,提高抗拔力是影响基坑支护结构安全稳定的关键;(3)旋喷锚杆施工过程中,喷射压力、钻进速度、喷嘴孔径是确保锚固段直径的关键参数,喷射压力越大、钻进速度越慢、喷嘴孔径越大,锚固体直径越大。     

Air entrainment of hydraulic jump aeration basin

In order to avoid the cavitation damage and the decrease of the energy dissipation of the stepped spillways with a large unit discharge, the air entrainments of the hydraulic jump aeration basin(HJAB) are theoretically and experimentally investigated for the hydraulic-jump-stepped spillway developed by the authors. It is shown that the submerged degree of the hydraulic jump and the air concentration in the measuring section are all functions of the dimensionless discharge, the length and the end sill height of the HJAB. The submerged degree s decreases with the increase of the dimensionless discharge or the dimensionless length of the HJAB, but increases with the increase of the dimensionless height of the end sill of the HJAB. The flow regimes near the critical hydraulic jump, namely, at s = 1.0, have the best effect of the air entrainment for the flow at the measuring section and then that of the stepped spillway.     

小湾水电站导流洞混凝土施工技术

小湾水电站工程在导流洞混凝土衬砌施工中,边顶拱混凝土采用整体式钢模台车一次衬砌成形,大幅提高了施工进度.同时通过提高开挖表面质量,以及调整粉煤灰掺量以降低水化热温升等措施,有效地解决了混凝土裂缝问题.在混凝土浇筑过程中,通过对混凝土振捣参数进行试验研究,取得了最佳参数,有效地控制了混凝土表面气泡问题.最后对导流洞混凝土施工技术进行归纳总结,可供类似工程参考.     

节理岩体冻融力学特性试验研究

对两种含水率状态下不同连通率的预制节理岩体进行了冻融循环试验,测定了试件冻融后的质量、波速,然后进行了三轴压缩试验,分析了冻融循环作用对节理岩体三轴抗压特性的影响以及损伤变化规律。研究表明:(1)由于含水率不同,冻融损伤后,饱和组节理试件的质量损失和波速衰减较天然组严重,且饱和组试件节理结构面附近劣化程度随着连通率的增加而增大;(2)三轴压缩试验中,两组节理试件三轴抗压特性的冻融效应具有相同的规律,采用二次多项式能很好地拟合峰值强度与冻融循环次数之间的关系;(3)随着冻融循环次数的增加,两组试件冻融损伤变量逐渐增大,且天然组试件抗冻性比饱和组试件强,其中连通率对饱和组试件冻融效应影响显著。     

红黏土地区深基坑变形特性的时空效应研究

为消除地下空间施工安全隐患,针对人为诱导作用下深基坑施工过程中产生的沉降变形问题,研究红黏土地区深基坑施工监测与变形特性的规律.通过在深基坑开挖和拆撑施工过程中对支护结构水平、竖向位移,深层水平位移、内支撑轴力、地下水位和孔隙水压力等进行监测,对高层建筑深基坑变形监测的工作流程、监测方法及监测数据等进行研究.结果 表明...     

前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面消能特性的影响

将掺气坎布置在宽尾墩出口和阶梯溢流坝首级台阶的中间位置,能有效减小高坝泄水建筑物在高速水流作用下发生空蚀和冲刷破坏的概率。利用水气两相流模型并联合RNG k-ε模型,模拟计算不同前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面掺气浓度和消能特性的影响,前置掺气坎角度依次取8°,10°和11.3°。其中模型采用VOF方法对自由水面进行处理,利用几何重建方式对水气面附近进行插值,采用PISO算法和非定常流算法进行计算。模拟计算结果表明,在不同前置掺气坎角度下,阶梯面平均掺气浓度沿程变化趋势为总体减小并在后几级台阶处保持不变;在靠近掺气空腔后的台阶处,沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为先减后增,而沿阶梯面垂直近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为先增后减,且同一断面的掺气浓度随前置掺气坎角度的增加而逐渐增加;在靠近反弧段的阶梯上,沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为逐渐增大,而沿阶梯面垂直近壁面凸角到凹角方向,掺气浓度的变化趋势为逐渐减小,随着前置掺气坎角度的增加,同一断面掺气浓度随着增大,且泄水建筑物消能率随之增大。     

局部破坏对内撑式排桩支护基坑影响的模型试验

为降低实际工程基坑失稳事故发生率,通过室内模型试验研究了支撑失效、土体渗漏等局部破坏对内撑式排桩支护基坑的影响机理。试验结果表明：支撑轴力随基坑开挖加深而增大,靠近基坑中部的支撑轴力增量最大,坑角附近最小;支撑局部失效时,一部分荷载通过围檩传递到邻近支撑,另一部分荷载转换为支护结构的位移协调。当支撑全部失效后,支护结构整体刚度降低,支护体系变为悬臂排桩支护,支护桩位移、弯矩及坑外土体沉降量较支撑全部失效前明显增大;桩后局部土体发生渗漏时,土体迅速垮塌流进坑底形成土堆,同时坑外产生大范围的塌陷区,对周边环境及施工影响较大。     

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。     

高耸进水塔结构塔背回填高度抗震研究

为了得到高耸进水塔结构塔背回填高度的合理值以降低塔体应力,在保证塔体安全运行的基础上降低成本,减少投资,以某工程为例,使用反应谱法计算了进水塔结构在地震作用下的动力响应并分析了塔体的动力特性,采用单因子变量法研究了回填高度对进水塔结构自振频率、变形和应力的影响。结果表明:随着回填高度的增加,塔体自振频率增大,塔体在地震作用下顺水流向和垂直水流向的位移峰值逐渐减小,塔体关键部位拉应力峰值先减小后增大。回填高度在某一高程下,塔体拉应力可达到最小值,同时塔体位移也较合理。综合应力和位移的分析成果,此算例推荐塔体既经济又合理的回填高度为0. 64倍的塔高,即塔背回填高度为35 m。