面板堆石坝填筑仿真及堆石料参数影响研究

本文以堆石体变位来评价仿真计算模型是否满足工程借鉴要求,进一步减小有限元的计算结果与实际观测值之间目前存在的较大差距。根据百米级面板堆石坝应力变形的特点,结合坝体变形原型观测数据,对数值分析中坝体分区填筑的碾压分层问题进行探讨,解决了坝体分期施工中网格简化的问题,提出了仿真分析中面板堆石坝坝体的有效分层厚度与坝高的比例,极大地提高了计算效率,有效地预测了面板堆石坝坝体的变形。同时通过研究面板堆石坝堆石填筑参数对坝体变形的影响,得到堆石材料参数的影响范围,为面板坝设计、试验研究提供依据。     

溢流拱坝反拱型水垫塘性能的原型观测与模型试验研究

对长潭岗水电站反拱型水垫塘的动水荷载、底板扬压力、锚固钢筋应力、拱端推力等进行了原体观测,并与水工模型试验结果相验证。结果表明反拱型水垫塘可较好地协调地形、结构和水流条件,曲线形状可使水流平顺;由于采用了拱型结构,底板由抗浮稳定转为抗轴向力,从而改善了底板的受力条件。为了预估不同工况条件下水垫塘的工作特性和进一步完善反拱水垫塘设计理论,还对反拱型水垫塘三维流场进行了数值模拟和进一步的水工模型试验。     

强震后基于泄流激励的映秀湾水电站拦河闸动态检测与损伤评估研究

以泄流荷载作为激励源,基于泄流激励对结构产生的动力响应,在模态参数识别的频域分解法的基础上,提出模态一致性函数(MCF),解决通过CMIF指示函数拾取峰值是结构真实模态频率还是噪声引起的虚假模态频率(如水流噪声频率)的主观性难题,有效地提高了泄流激励下结构模态识别精度;在此基础上,对遭受汶川大地震的映秀湾水电站拦河闸结构进行了泄流激励条件下的现场动力测试与模态识别,同时对拦河闸结构在不同部位和不同损伤程度条件下的耦合动力特性进行了数值模拟,建立了拦河闸结构损伤评估样本库,最后进行了拦河闸结构损伤评估;通过拦河闸现场围堰检查结论与本检测结果的比较,两者吻合较好.所提出的方法可为泄流结构的灾后检测与评估提供一种新的便捷手段.     

水电站厂房结构地震响应非线性分析

以三峡左岸水电站厂房为例,依托现行的抗震设计规范考虑混凝土材料的开裂,采用人工地震波生成技术和时程分析方法对整个地震过程中的厂房结构地震响应进行研究.结果表明,采用地震非线性时程分析,可较好地反映厂房结构在整个地震过程中的响应情况,包括应力、应变、加速度及裂缝的发展等,具有全过程仿真的特点.     

平面闸门垂向自激振动机理和稳定性研究

通过分析平面闸门垂向振动机理将平面闸门垂向自激振动分为两类:流量系数及流体惯性引发振动与驰振引发振动,并对两种自激振动的机理与振动稳定性进行研究,重点考察Scruton数对闸门振动稳定性的影响,提出关于Scruton数的稳定性指标,实验结果与稳定性指标相吻合。     

黄河下游复航的生态建设方案探讨

泥沙淤积、河势游荡、涉水工程碍航等是制约黄河下游生态航道建设的关键问题。采用实测资料分析、数学模型计算、综合分析等方法，分析得出小浪底水库运用以来，黄河下游最小平滩流量已达到4 300 m3/s，最小通航流量相应水面宽度达到120~200 m，水深达到1.0~2.5 m；未来通过水沙调控体系的完善和联合运用，可在较长时间内维持下游4 000 m3/s左右的中水河槽，具备一定的复航条件。研究提出随着古贤、东庄等水库建成生效和黄河下游生态廊道建设，通过中水河槽和通航河槽的生态疏浚、游荡性河段整治及碍航建筑物生态改造，可打造长约800 km、航道标准达到整体Ⅳ级局部Ⅲ级的生态航道。建议按照“统筹部署、先易后难、先通后畅、逐步提高”的原则，加快推进黄河下游生态航道建设。     

基于暴雨潮位联合作用的沿海城市洪涝致灾因子风险评估

基于不同标准下的暴雨潮位组合,采用排水数学概化模型和城市水系数值模拟模型计算了各种组合工况下沿海城市不同区域的淹没范围,提出了识别、量化不同区域暴雨和潮位致灾作用度的方法,并进行了暴雨和潮位致灾风险区划,给出了适应各个区域的防涝措施。实例应用表明,对海口市主城区而言,暴雨为内陆区域的主要致灾因子,潮位为岛屿区域主要致灾因子,其他区域多为暴雨、潮位联合致灾。在暴雨为主要致灾因子的区域,加大管网排水能力可有效减轻洪涝灾害;而在潮位为主要致灾因子的区域,新建下游泵站为有效治理措施。     

基于克隆选择和粒子群混合算法的导墙结构损伤识别

导墙结构长期受到水流和风等交变荷载作用,容易产生结构损伤。由于环境激励输入的未知性以及测试条件和精度的限制,使得环境激励下大型水工结构的损伤诊断遇到了很大困难。基于此,提出一种利用实数编码克隆选择和粒子群混合算法优化模态频率指标的导墙结构损伤诊断方法。该方法仅需可测性强的低阶模态频率,非常适合于环境激励条件下的大型水工结构的无损动态损伤检测。将该诊断方法应用于某导墙的损伤识别中,证明该方法在算法全局寻优性能和识别准确性上均有较大优势,可尝试在各类水工结构的损伤诊断中推广应用。     

官地水垫塘底板泄洪振动响应特性研究

利用官地水垫塘底板泄洪振动响应原型观测成果,分析了不同泄洪工况下底板振动强度的分布特征,同时应用现代谱分析方法,从频域的角度分析了底板泄洪振动的频域特征,并研究了不同泄洪工况及流量对底板振动特性的影响,以及各测点的相关性。结果表明,在官地水电站底流消能的情况下,位于消力池内前段(坝前0+149m)这一区域的板块振动响应最为剧烈,之后沿程减弱。水流的不对称流动和摆动,引起底板不同区域的板块振动强度分布规律产生显著差别。正常运行下的水垫塘底板是在水流荷载作用下的随机受迫振动,各测点的振动相关性较好,底板整体性也较好,且优势频率非常稳定地分布在0.6～1.7Hz之间。水垫塘内涡旋尺度较大,底板振动本身有着很好的相似性和明显的同步性。随着泄洪流量的增大,正常运行下的底板振动强度平稳增强,优势频率缓慢下降,且当泄流量高于1 500m3/s后,优势频率随泄流量增大而下降的速度趋于缓慢,并最终趋于稳定。     

高坝泄流诱发事故闸门的爬行振动研究

事故闸门承担着上/下游发生事故时在动水中紧急落门,以封堵水流、防止事故扩大的重要任务,然而闸门无法完全落门并伴随爬行振动的工程问题屡屡发生,不仅导致无法封堵水流,在紧急情况下可能造成严重损失,而且使相关结构受到强烈的冲击荷载,对启闭设备及闸门的长期安全运行极为不利。从系统控制理论的基本观点出发,将由动/静摩擦力转换导致的非线性摩擦特性从闸门动水落门过程中剥离出来作为一个单独的环节,并合理选取被控量与参据量,构建了负反馈控制系统模型以描述上述工程问题。通过理论模型与工程问题互相印证、闸门爬振位移时程模拟和闭门持住力反演,表明理论模型是合理有效的。基于所提出的理论模型,阐明了闸门无法完全落门并伴随爬行振动工程问题的发生机制,为旨在避免上述工程问题的闸门改造方案提供了理论指导。