堤坝管涌渗漏有限长线热源模拟与试验

堤坝管涌水渗漏改变渗径周围岩土体的原始温度场分布,由此将管涌通道虚拟为一个有限长线热源,引入热传导理论中的热源函数描述这种温度响应,通过虚拟热源法与映像法建立管涌水传热模型。由于渗漏水流速、水温决定了线热源的发热率,据此可以依据实测温度数据、地层介质热物性参数以及测量点空间位置,确定出发热率并反推求出渗漏流速。通过室内试验,在不同工况下模拟渗漏水对岩土介质温度场的影响,模型计算值与试验设定值吻合较好。     

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。     

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.     

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。     

堤坝渗漏线热源传热模型优化分析

为了利用堤坝温度监测得到的温度场信息反演出渗漏通道的流速,对线热源传热模型进行了优化,并利用室内试验进行了验证。结果表明:优化后的线热源模型在各试验工况下的误差均较小,最大误差为4.975%,能够模拟堤坝的实际传热状态。     

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。     

基于温度示踪原理的水库渗漏探测研究

土石坝工程的渗漏问题一直受到关注,为了有效治理土石坝渗漏,首先必须查明其渗漏的形式、位置、渗漏强度以及渗漏范围,因此长期以来,土石渗漏探测研究已经成为水利工程和岩土工程的一个重要研究课题。文章以某水电站工程为例,采用温度示踪法,对探测区域的地下水渗漏水来源、渗漏通道等问题进行了研究,确定了渗漏水的补给源,对坝体渗流分布状况进行了评估,相关研究方法可为类似工程提供参考。     

基于多孔介质平板传热模型的堤坝渗漏模型

当岩土体发生渗漏时,渗漏通道内的流体与岩土体会发生热量交换,造成渗漏通道附近地层温度发生改变。基于饱和多孔介质能量方程,在局部热平衡假设的前提下,考虑固相骨架与孔隙流体之间作用的能量耗散和流体流动方向的传热效应,建立了流体在多孔介质平板通道中的传热模型,根据确定的边界条件,利用分离变量法求得模型的解析解。将该模型应用于某水库大坝的一个渗漏通道渗漏速度反演分析,结果表明:所建立的传热模型用于研究堤坝渗漏是可靠的。     

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。     

螺旋型埋管能源桩传热模型的适用性及其试验验证

传热模型的精确性直接关系到能源桩换热效率的计算精度,进而影响能源桩设计。以螺旋型埋管能源桩为研究对象,在信阳地区开展了一项现场原位试验,实测获得了螺旋型埋管能源桩换热过程中的桩周温度场数据,并分别与圆柱面热源模型和线圈热源模型的计算成果进行了对比分析。研究成果显示有限长热源模型较无限长热源模型具有更高的计算精度,有限长线圈热源模型较有限长圆柱面热源模型具有更高的计算精度,采用有限长线圈热源模型计算的桩壁温度误差<1.5%,桩周温度场计算误差<2.5%,地埋管进出口水温计算误差<2.2%,故将其推荐为螺旋型埋管能源桩桩周温度场的计算模型。最后,探索了不同传热模型针对螺旋型埋管能源桩的适用性,为指导螺旋型埋管能源桩设计提供了科学依据。     

考虑岩体与裂隙水流热量交换作用的温度场有限元数值分析

裂隙岩体的温度场是岩体多场耦合中重要的研究内容之一,也是国内外研究的热点和难点问题之一。基于热传导方程的基础上,建立考虑岩体与裂隙水流热量交换作用的温度场数学模型,采用有限单元法进行了数值求解。研究结果表明:当岩块温度与水流温度存在温度差值时,二者之间会有一定的热量传递,并最终稳定于二者之间的某一温度。所建立的裂隙岩体温度场数学模型为裂隙岩体多场耦合分析奠定了一定的基础。     

平面热源法在北江石角段堤基渗漏分析中的应用

应用平面热源法分析江水位升降期北江石角段堤基内地下水实测温度场，以判断基岩中断层的位置，产状和渗透性，并认为断层的强透水通道，是造成洪水期堤基渗漏的重要原因。     

自然通风湿式冷却塔热力特性数值研究

基于CFD软件和自然通风湿式冷却塔相关理论，对气流运动采用标准 湍流模型，喷淋区和雨区采用离散相模型计算，对填料区建立了基于Poppe理论的数值求解模型，并通过添加自定义源项，实现其在FLUENT中的求解。基于该模型，在不考虑自然风情况下，对某300MW机组自然通风冷却塔的气水流动与热质交换进行数值模拟，分析了淋水密度、进塔水温、喷嘴数和环境条件对冷却塔热力特性的影响。计算结果表明：基于CFD软件的冷却塔数值求解模型有很好的适用性，淋水密度和环境条件对出塔水温影响很大，为进一步完善冷却塔的设计与运行提供了理论依据。     

流场拟合法在堤坝渗漏管涌探测中的应用

水灾发生较频繁,危害极大.由渗漏发展形成管涌,往往导致堤垸溃决,造成不可估量的损失.流场拟合法作为一种特别适合汛期探查堤坝渗漏管涌等险情隐患的物理探测高新技术,其基本原理是用电流场比拟水流场,通过测量电流场的分布来确定堤坝管涌渗漏所产生的微弱水流场,进而确定渗漏入水口.用此方法在近几年的防汛抗洪中,在数十个堤段,查找出上百个渗漏管涌入水口,为护堤堵漏防止溃决提供了科学的依据.     

双层堤基的井涌破坏与无害管涌

双层堤基水文地质结构特殊，堤基承压水常具独特的“渗而不流”特征。在“不流”条件下，堤后盖层薄弱处受超高承压水头顶裂破坏，产生的局部冒水孔实属承压自流井，由此形成的管涌实质为井涌。底部进水的承压井流影响范围不大，井涌的破坏范围更小，据此可区分出有害管涌与无害管涌。前者局限于堤脚附近，小范围压渗为首选方案；对后者，既无需专门防治，更不必追求根治。     

水面散热的焓差公式及其应用

我国现在所用的水面散热公式，包括蒸发散热、对流散热、辐射散热三部分，以此为基础建立的计算蒸发系数的通用公式是有缺陷的，其中不应包含水气温差。因为水气温差是对流散热的推动力，而蒸发散热只传质，不传热，只产生汽化潜热，所以不应有对流散热的成分。产生上述问题的原因是在实验中蒸发散热和对流散热是不可分的，本文将蒸发散热和对流散热合为一个公式，提出用焓差公式来整理试验资料，给出了以焓差为推动力的散热公式，使原有计算公式得到简化,更符合实际。     

颗粒级配对管涌发展的影响试验研究

自行设计模型槽进行垂直渗流下砂土管涌试验,通过精细化量测手段获取管涌发展中土体几何、水力学参数及颗粒运动特点,研究颗粒级配对管涌发生发展的影响,揭示管涌细观机理。管涌型砂土可动颗粒本身级配影响流失颗粒最大粒径及颗粒流失量在渗流方向上的分布情况,但对最终颗粒流失量影响不大;可动颗粒含量对砂土是否发生渗透破坏及潜蚀发展过程影响密切,临界细颗粒含量及存在的自滤过程是要考虑的。通过体视显微镜,从细观尺度揭示临界细颗粒含量的砂土在管涌过程中,可能产生自滤反滤现象而使系统自稳定,进一步揭示该机制是由于砂土在复杂的水土相互作用过程中形成层间系数D15/d85值符合自稳定的级配特点所致。研究表明,对级配分布较广,缺失中间粒径的管涌型砂土,要判别砂土是否会发生渗透破坏及其临界水力梯度大小,在采用经典公式或经验曲线判断的基础上,有必要针对实际工程土体的级配特性与实际水力学条件,开展复杂水土作用过程的试验论证。