300m级特高土石坝施工期心墙沉降监控模型研究

心墙沉降是两河口高土石坝的控制性安全监测项目,结合室内试验、监测、施工进度等资料,研究了心墙砾石土的沉降特性,建立了施工期沉降监控模型。研究表明:沉降变形的发展呈明显的阶段性,即沉降环埋设初期的快速沉降期、填筑进度平缓进行的匀速沉降期以及填筑高峰期的加速沉降期;以填筑因子与时效因子为组合的监控模型具有良好的解析力与拟合度,计算实例4个测点判定系数R 2在0.938~0.972;施工期沉降产生的主导因素是填土层上覆的外压荷载,就已填筑高程1/2~2/3区段而言,施工期沉降变形所占的填筑分量与时效分量分别约占95%与5%;监控模型具有良好的外延性,在近1个月外延区间中预测误差不超过9.04 mm,通过不断延长建模时序以修正模型参数,可提高预测精度进而指导施工。     

水电站坝下尾水渠集鱼流场模拟研究

为减缓大坝阻隔对鱼类洄游的不利影响,水电工程需要建设有效的过鱼设施疏通其洄游通道。高寒区高坝大库工程过鱼设施建设是一个极其复杂的技术问题,目前国内类似工程尚无成功运用经验。实际过鱼设施内流场条件十分复杂,会产生不利于鱼类上溯的水流形态。基于此原因,对某水电站工程坝下尾水流场进行了数值模拟。研究表明,在机组运行时,电站尾水渠左右两侧发电尾水主流的边缘是明显具有流速梯度分布的区域,符合鱼类聚集的水流特征,具备布置鱼道进口条件。这样可根据尾水位的变化开启两侧不同进口诱鱼,且在机组停运时,可开启左侧进口诱鱼。     

土石坝工程领域的若干创新与发展

我国高土石坝数量居世界之首,保证高坝大库建设与长期运行安全是国家经济和公共安全保障的重大需求。系统总结了长江科学院近年来在土石坝工程领域的若干创新与发展。提出了基于“旁压模量当量密度法”的粗粒料级配相似理论试验方法;介绍了研发的系列CT三轴仪,实现了粗粒料组构要素的定量测量;提出了三轴试验中加载板与试样之间由滑动摩擦变为滚动摩擦、整体式接触变为分散式接触的减摩新方法,研发了相关减摩装置;研制了大尺寸、高压力、微摩擦、刚柔复合加载的土工真三轴仪;揭示了粗粒料真实三维应力条件下的强度与变形变化规律、湿化与蠕变变形特性;构建了粗粒料三参量非线性K-K-G剪胀模型、六参数湿化模型、九参数蠕变数学模型及相应的参数确定方法;基于当量密度法的原创思想,提出了利用旁压试验间接确定超百米级深厚覆盖层现场密度的试验方法。上述研究成果可为高土石坝工程建设提供重要科技支撑。     

基于多尺度自回归模型体系的混凝土坝位移预报及工程应用

针对混凝土坝位移监测数据的时频非线性特征严重影响到数值模型预报精度的难题,通过小波技术解析原型数据中多重交叉环境驱动的效应实况,有机结合非线性自回归模型(Nonlinear Autoregressive Model with Exogenous Input, NARX)和差分整合移动平均自回归模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model, ARIMA),建立了多尺度组合机制下的自回归模型体系,解决了内蕴复杂混沌特性的监测序列的信息挖掘难点。工程实例分析表明,所建模型的拟合精度及预测能力均得以提升,相比于传统模型具有较好的抗噪性和鲁棒性。此外,所建立的计算模型经一定的优化和拓展,亦可推广应用于其它水工建筑物的效应预报分析。     

大坝安全监测智能感知与智慧管理技术研究及应用

水库大坝安全监测是工程安全的重要保障措施,亟需结合新一代信息技术,提升大坝安全监测能力。系统总结了长江科学院近年来在大坝安全监测智能感知与智慧管理技术方面的研究及应用工作,通过研发系列化智能传感器、智能采集单元和物联网感知平台,建设统一的大坝安全监测数据资源池,开发通用化安全监测云服务系统,搭建专业数据挖掘平台和综合可视化应用,实现了大坝安全监测数据感知、传输、管理、分析及展示全链路应用,形成了大坝安全监测全生命周期智慧解决方案。研究成果已在乌东德、溪洛渡、向家坝、大藤峡等100余项水利水电工程中成功应用,为保障工程建设及运行安全发挥了重要的支撑作用,具有很好的推广应用前景。     

某上游式尾矿坝抗震有限元分析

为了分析某上游式尾矿坝的抗震安全性,采用等价黏弹性理论、Seed液化理论和Newmark滑动变形理论,对尾矿坝的地震动位移、加速度、液化区域、坝坡抗震稳定性及地震永久变形进行计算分析。结果表明：尾矿坝在Ⅶ度设防地震作用下,坝体动位移和加速度分布规律合理,其中水平向和竖向动位移极值分别为6.39和0.72 cm,水平向和竖向动加速度极值分别为4.06和2.64 m/s²;地震液化区域出现在尾水覆盖的滩面浅表层,未影响到整个坝体;地震时坝坡抗滑稳定安全系数最小值为1.09,地震结束后累计永久变形为11.95 cm。除远离坝坡的浅表层坝体出现小范围液化区外,大坝整体抗震安全性能较好,不会出现重大安全问题。     

A factor mining model with optimized random forest for concrete dam deformation monitoring

The unique structure of a dam complicates safety monitoring. Deformation can provide important information about dam evolution. In contrast to model prediction, actual dam response monitoring data can be used for diagnosis and early warning. Given the poor data mining ability of the conventional methods, it is essential to develop a method for extracting the factors influencing a dam. In this study, a data mining method and a model for evaluation of concrete dam deformation were developed using the evidence theory and a random forest. The model has the advantages of being easily understood, visualization with low complexity of training time, and accurate prediction. The model was applied to an actual concrete dam. The results indicated that the proposed random forest model could be used in analysis of concrete dams.     

基于关键闸坝优选的区域水网水量调控

为实现区域水网水量的高效调控,从水量、水生态、水质和闸坝管理等4个方面构建包含10个指标的闸坝优选评价指标体系,以廊坊市凤河-永定河区域水网为研究对象,计算区域内32座闸坝的综合关键指数并给出影响程度排序,采用水动力数学模型验证关键闸坝选取的合理性。结果表明：优选出的永丰闸和东张务闸是区域水网的关键闸坝,通过调节这两座闸坝的开度即可满足区域水网的生态需水和防洪排涝调度目标,保持区域水网较优的水力连通能力,提高区域水网水量调控效率。     

大采高采煤机挡矸装置的改进设计

分析了传统的大采高采煤机挡矸装置的结构原理、技术特点及存在的问题,提出了改进设计并进行了仿真分析。通过增加油缸数量、加强加厚顶护板、将刚性连接改为柔性连接、增设分流集流阀等手段,实现了对挡板的动态调节和支护,有效地提高了挡矸装置的可靠性和采煤机的开采效率。仿真结果表明,改进后的挡矸装置受力更均匀,挡板能承受的力更大。     

一种新的无线电高度表原位检测的高度模拟方法

针对目前对高度表进行原位检测的需求,设计了一种新的高度模拟方法;该方法的实现以ARM为核心,通过高度模拟电路产生各种需要的高度电压信号,从而达到高度模拟的目的,并且无需对机载高度表进行拆装,操作简单、快捷、可靠性较高;实验结果表明,这种方法的高度模拟精度较高,具有一定的实用价值和经济效益.