Mathcad在不同频率波高换算中的应用

利用Mathcad软件的数学求解功能,计算波浪要素,从不同频率波高分布函数角度出发,对不同频率下的波高进行换算,并与规范方法进行对比,两种方法结果一致,相对误差很小。采用Mathcad进行波浪要素计算及波高换算,值得在工程中加以借鉴和推广。     

滩地刚性植物消浪作用特性研究

滩地植物有利于保障沿海地区的水安全,量化成熟期植物消浪作用是提升生态海岸韧性的基础。本文基于一般试验规律和两种波高消减模型,分析提出了新的滩地植物消浪系数计算方法,结合波高条件可计算林带消浪后波高,相关表达式由大量试验数据进行了验证,最后对比了由本文方法与规范方法计算的林带后波高。结果表明,阻尼因数及消浪系数能直观体现植物消浪作用特性,波浪传播方向上植物面积占横截面比例是影响植物消浪机理的关键无量纲参数。植物非淹没时,本文方法得到的林带后波高与规范方法接近;植物淹没时,本文方法能更准确描述植物消浪作用。相较于规范方法,本文方法考虑了植物淹没情况,直观揭示了林带密度、宽度、高度,植物平均直径,水深等参数的影响,适用于更多工况。基于植物消浪作用的模型可快速研判相关参数变化对植物消浪效果的影响,为生态海堤滩地刚性植物规划设计及数模研究提供科学和技术支撑。     

极值波高Weibull分布参数的贝叶斯估计

为了研究波浪的分布规律,常常采用统计方法选择合适的分布函数以及参数估计方法进行计算分析。利用Weibull分布对极值波高进行统计分析,选取贝叶斯方法和最大似然法分别估计其中的未知参数,从对样本的拟合效果和设计波高计算两个角度来评价这两种不同思想的估计方法效果。利用广西涠洲岛和白龙尾测站6组年极值波高资料进行案例分析。结果表明:两种方法均表现出对样本良好的拟合效果,Jeffreys先验下的贝叶斯估算结果的离差平方和总体小于最大似然法,计算得到的50 a一遇和100 a一遇设计波高比最大似然法略大。先验信息能保证样本不足时计算结果的可靠性,在无先验信息时,贝叶斯方法结合Jeffreys先验能很好地应用于极值波高的统计分析。     

丘陵和平原地区表孔水工闸门波浪要素计算方法

围绕表孔水工闸门波浪要素的计算,在依据《混凝土重力坝设计规范》给出的鹤地水库计算公式,分析了现行采用假设、逐步逼近、迭代等计算方法计算平均波高h_m时存在的计算繁琐、误差大的问题,利用MathCAD软件给出了计算简便、结果准确的平均波高的计算方法,提出了波浪压力作用点位置的计算公式,并进行了具体的算例分析。结果表明,该方法较文献[4]提出的《土石坝规范》方法、《荷载规范方法》,计算得出的平均波高h_m的精度分别提高了75,10 mm。计算波浪压力时综合考虑了其大小和作用点位置,更为真实地反应了表孔闸门的荷载。     

大七孔电站压力钢管应力与稳定分析

荔波大七孔水电站压力钢管为地下埋藏式。管壁应力以开挖后的地质情况和岩石力学参数复核结果为基础，按照规范公式进行计算。外压稳定分析采用了规范中的两种计算方法，并对两种计算结果进行了比较，以阿氏公式作为评价标准。     

台风风浪对长江口航道影响的模拟分析

针对台风风浪对长江口航道淤积的影响,运用Delft-SWAN建立了长江口波浪场数值模型,并以9912号台风对模型进行了验证。根据统计资料,选取两个代表性风速,分别计算长江口在夏季普通风作用下和台风风暴作用下波浪要素,根据计算结果,分析波高在两种级别风速影响下分布的差异,以及对航道通航的影响。特别计算了台风作用下波浪水质点近底运动速度与长江口口门床面泥沙起动速度之差,从而对台风产生淤积的机理进行了分析。计算结果表明：台风不仅引起长江口航道波高剧增,而且巨大的波能冲刷滩地掀起大量的泥沙进入航道淤塞水道,直接影响了通航。     

杭州湾内台风浪模拟研究

杭州湾自然地理条件特殊、社会经济发达,研究杭州湾内台风浪特征对该地区的防灾减灾具有重要的现实意义.现选用藤田台风模型模拟台风场,采用基于动谱能量平衡方程的SWAN模型模拟台风浪,计算了台风Winnie过程中杭州湾内的波浪情况.通过分析台风过程中不同时刻杭州湾内波高分布图,得到波高的空间分布变化规律;并将波高数据进行回归分析,得到了杭州湾内波高与风速和水深的相关关系.     

波浪荷载作用下桥墩码头动力响应分析

采用数学理论推导了规则波浪荷载与随机波浪荷载的计算表达式,并应用仿真数值模拟对波浪荷载作用下桥墩码头结构的动力响应进行了分析,研究了波浪的波高、周期、入射角、水深四个波浪参数对桥墩码头动力响应的影响。通过施加两种不同形式的极限波浪荷载,确定了桥墩主应力的分布规律以及危险区域。计算结果表明:波高和水深对桥墩码头的影响较大,但是波高的变化对桥墩的影响更为显著;周期对桥墩的影响有一定的局限性;入射角对桥墩码头影响最小;桥墩的最大主应力没有超过混凝土的抗拉设计强度,并富有一定的安全储备,桥墩是安全的。     

水工建筑物波浪要素计算探讨

围绕水工建筑物波浪计算中存在的问题,分析了《水工建筑物荷载设计规范》、《混凝土重力坝设计规范》、《碾压式土石坝设计规范》等规范波浪计算中存在的问题,探讨了莆田试验站公式、鹤地水库公式、官厅水库公式3种不同经验计算公式的适用条件。给出了平均波长、平均波高的简化计算公式,并进行了具体的算例分析,结果表明,该简化计算公式简单方便。     

长江口海域风浪场的计算与特征分析

以ECMWF数据资料为输入风场,以ETOPO1地形数据和实测水深资料相结合得到计算水深,通过WAVEWATCH III和SWAN模型嵌套数值模拟了长江口海域1996—2015年连续20年的风浪场。为了在保证计算精度的同时提高计算效率,通过台风和寒潮期间显著波高的比较进行敏感性分析,选取合适的计算范围和计算网格。与观测数据进行比较,发现显著波高计算值的变化趋势与观测结果一致,两者的相关系数为0.82。为了使模拟结果更接近实际,基于观测的波高,给出了具有代表性点位显著波高的修正式。根据风场数据资料和修正后的显著波高进行了风场和风浪场的特征统计分析,风浪特性分析的结果既体现了季节的影响,又体现了地形的影响。     

段家峡大坝扩建工程渗流计算

以段家峡均质土坝扩建工程为例,探讨大坝扩建后其渗流计算方法.对不同库水位情况下的坝体稳定渗流、坝基渗流以及库水位骤降情况下的坝体非稳定渗流进行了计算.所提出的简化计算方法有较强的适用性,对土坝扩建工程的渗流计算有较好的参考价值.     

库区滑坡涌浪三维数值模拟分析

针对某水库库区的3#变形体滑坡涌浪问题,采用三维数值模拟方法分析库区滑坡涌浪传播过程,研究网格尺寸对数值分析计算精度的影响,同时建立1∶280的水工物理模型进行验证,并与潘家铮法计算的涌浪高度进行对比。结果表明:数值分析计算精度与模拟网格尺寸、涌浪剧烈程度及涌浪传播距离有关;三维数值分析和物理模型试验得到的涌浪高度变化曲线的趋势基本一致,涌浪传播至坝前时,各种方法得到的坝前涌浪高度误差较小,数值分析结果可作为大坝安全影响的评价依据。3#变形体形成的涌浪在第4次波峰（t=151 s）时超过坝顶超高约8.37 m,仅占最大坝高的3.3%,且过流量有限,不会对大坝安全构成威胁。     

重力坝坝踵应力控制标准的研究

重力坝坝踵应力控制标准问题一直是个难于解决的问题,为了研究这个问题,采用有限元线弹性模型对4种不同高度的重力坝、3种坝体下游边坡、3种地基和坝体弹模比、28组不同网格尺寸进行了计算分析,得出了不同高度、下游边坡、地基与坝体弹模比、网格尺寸情况下重力坝坝踵应力的分布规律,并且得出重力坝采用有限元计算分析的情况下,主拉应力...     

特高拱坝体形适应性分析研究

以西北地区某240 m特高拱坝为例,采用拱梁分载法,选择对拱坝体形设计影响较大且具有一定不确定性的参数,即地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数等进行敏感性分析,研究拱坝体形设计的合理性和适应性。经体形优化设计调整,对得到的拱坝体形进行关键参数的敏感性分析计算。由计算成果可知,当地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数在一定范围内浮动时,坝体应力、位移均满足设计要求,说明拱坝体形适应性较好。此研究方法将影响拱坝设计的不确定因素提前考虑,既可以减轻后续设计阶段体形优化调整的工作量,又可以保证拱坝建成后保持良好的工作状态,对类似工程设计具有重要的参考意义。     

基于FLUENT的库区涌浪数值模拟

基于流体计算软件FLUENT,模拟某水电站库区近坝变形体可能失稳后下滑引起库区水面变化过程,分析初始涌浪形成以及涌浪在对岸爬坡和涌浪沿岸传播的过程;研究挡水建筑物对库区涌浪沿岸传播的影响,得出初始涌浪高度,以及对岸、沿岸、坝址处的最大浪高,并与潘家铮法估算结果进行对比分析。分析结果表明,数值模拟能较好反映波浪爬坡和沿岸传播过程,真实模拟库区水体相互作用;由于库区涌浪运动受大坝建筑物阻挡作用,库区水面的反复震荡和涌浪叠加,会形成更高的涌浪。计算的初始涌浪及库区各处的最大涌高更符合实际情况,可为近坝库区的工程设计及涌浪灾害的预防提供参考。     

中小型水库土石坝设计规范浅析

通过比较分析《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)、《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)坝顶宽度、坝高计算、渗流计算、稳定计算等方面的异同点,阐述了中小型水库设计工作中对不同工程等别的水库工程要区别对待,使设计成果符合客观实际。     

公伯峡水电站面板堆石坝应力应变计算

公伯峡水电站面板堆石坝经过多次的应力、应变计算，对坝体填筑临时渡汛断面、坝体平起填筑、面板一次施工和面板分期施工分别做了计算，初步揭示了不同施工方案对坝体及面板应力、应变的影响。通过有限元计算分析，可以看出公伯峡水电站面板堆石坝是安全、可靠的。     

红水河桥巩水电站左岸接头坝设计

介绍了红水河桥巩水电站左岸接头土坝及其防渗体系的结构形式设计，经过渗流计算、坝坡抗滑稳定计算以及坝体应力及沉降计算论证，成果表明：各项指标均能满足相关设计规范要求，并已通过了工程实际运行的检验。     

大型车辆荷载在公路挡土墙设计中的换算

针对中国在大型水电站场内外公路挡土墙设计过程中,对大型车辆荷载换算等代土层厚度的方法进行计算分析,通过计算示例对不同计算方法产生的计算误差进行比较,阐明几种基本计算方法中车辆布载方式的区别与联系,提出大型车辆荷载的土柱高度换算公式,供设计人员在挡土墙设计应用中参考使用。