寒冷地区闸门防冰方法研究及其应用

通过对不同直径气泡在水中的运动速度特性研究,得出能够对水体产生高效扰动的气泡群,在气泡群的扰动下水体产生流场,使其不能生成冰核,通过工程应用验证,是一种先进、有效的防冰方法。     

多种技术方法在佛湾水库工程勘测中的应用

为了解和掌握拟建佛湾水库的工程水文地质状况,采用地面测量与测绘、工程物探、工程钻探、现场水文地质试验、室内工程性质试验等手段,对拟建坝址地层剖面进行了反演分析。结果表明:佛湾水库蓄水后不存在严重的库岸稳定、浸没和淤积问题,也不存在严重的库盆渗漏问题;坝址地质条件较好;建坝时河床段的卵石层应清除,并应对左坝肩、右坝肩弱风化灰岩进行处理。     

加冰预冷施工技术在乐昌峡工程中的应用

为满足混凝土设计温度要求和保证乐昌峡水利枢纽拦河坝碾压混凝土重力坝在高温时段需不停仓连续施工时混凝土质量,防止产生混凝土温度裂缝,经专家论证和实际施工证明,采取加冰预冷控制混凝土出机温度措施控制混凝土的施工温度,取得了良好的温控效果.     

冰推力作用对泥河水库工程的影响

阐述了泥河水库泄洪闸的上游翼墙与大坝护坡,在冬季冻胀及冰压力作用下,水库建筑物工程破坏成因及防止冻害措施.     

宿鸭湖水库除险加固工程实践与探讨

本文阐述了宿鸭湖水库除险加固工程基本概况,分析了宿鸭湖水库运行中存在的主要问题,对宿鸭湖水库除险加固工程实践进行了深入探讨。     

塑料布"V"形铺设法在水库引冰爬坡中的应用

通过塑料布“Ｖ”形铺设法在胜利水库引冰爬坡的应用与实践，证明了此法与传统贴坡式塑料布铺设法相 比，大大削减了冰推力对坝坡的破坏，减少了坝坡的修复费用，起到了良好的效果。     

复合土工膜在三仙洞水库除险加固工程中的应用

1工程概况三仙洞水库位于新沂市,国家4A级马陵山风景区,建于1956年,是一座集防洪、灌溉、旅游、生态养殖为一体的综合性山丘区小Ⅱ型水库。建库时,受技术和施工条件限制,坝体填筑土质不均,经检测坝体疏松不密实,多为红砂岩粉状物,渗透性强;背水坝坡、     

彰武南海水库工程管理考核的实践与探讨

水库工程管理考核是河南省水利厅组织的对大型及重点中型水库工程管理单位进行的常规工作考核,通过两年一次的水库工程管理考核,可有效地监督和评价水库管理状况,促使水库工程管理单位及时发现问题并进行整改,达到提高水库管理水平的目的。文章总结了彰武南海水库工程管理考核的主要做法,找出了存在的突出问题,并从培养和引进人才、实行目标管理责任制、做好日常维修维护工程、积极解决重点难点问题等方面提出了进一步做好水库工程管理考核工作的对策。     

LiDAR在水库工程测绘中的应用

水利建设工程测绘服务于工程勘察、设计、施工、维护、监测等方面,水库工程复杂环境的地形勘测已由传统的测绘手段转向机载LiDAR、倾斜摄影及遥感技术等新的测量方式,可以在短时间内,规模大、效率高的完成目标区内的测绘任务,LiDAR技术最显著的优势,是具有极强的穿透性、极高的获得激光点云点位精度,尤其是在水利工程的测绘作业中效率更突出,成果精度更高,拥有其他方式难以比拟的应用价值。具体来说,机载LiDAR系统可以迅速获取3D点云以及相应的影像数据,从而生成3D、DOM、DEM等模型。通过该系统在水库工程测绘中的应用案例,分析探索了操作技术过程,对地形图精度进行了有效验证,为今后的水库工程测绘提供宝贵的技术借鉴。     

吉奥加筋生态挡墙在陆埠水库除险加固工程中的应用

为解决陆埠水库除险加固工程中防汛抢险道路的承载力问题、路基沉降问题和生态环保等问题,经过一系列分析论证,该工程防汛抢险道路采用吉奥加筋生态挡墙技术。详细介绍吉奥加筋生态挡墙在该工程中的设计要点和施工控制要素,结果表明吉奥加筋生态挡墙具有造价低、生态效益好的优势,可以适应不同沉降的柔性地基结构,值得推广应用。     

人工淡水冰单轴压缩强度试验研究

利用高精度控温的低温冰压力试验机,进行了-5、-10、-15、-20和-30℃ 5种温度、应变速率变化范围为10-8～10-2s-1的人工淡水冰单轴压缩强度试验,加载方向垂直于冰的晶轴方向。结果表明,人工淡水冰压缩强度随着应变速率有较明显的变化。冰极限压缩强度在韧-脆转变过渡区达到最大值,且随着温度的降低其过渡区逐渐向低应变速率偏移,主要发生在1×10-5～3×10-3s-1范围内;在其相对应的韧性区范围内,冰的极限压缩强度与应变速率呈幂函数关系。在相同的应变速率下,冰的破坏应力随着试验温度的降低而增大。     

天然淡水冰温度对冰热扩散系数影响的研究

对于天然淡水冰而言,冰温是决定其性质的关键因素。基于对黑龙江红旗泡水库淡水冰现场实测冰温、辐射等数据的分析,利用冰温数据探讨天然淡水冰热扩散系数受冰温度的影响情况。借鉴文献中淡水冰热传导系数、比热和密度等的研究成果,通过建立最优控制模型的方法,从数学角度上说明了水库天然淡水冰温度对热扩散系数的影响：在相对高冰温区域热扩散系数变化显著,随冰温升高明显降低,并趋于水的热扩散系数值;在相对低冰温区域热扩散系数变化缓慢,随冰温降低逐渐趋于稳定。所证明的高温区域热扩散系数的剧烈变化趋势的存在性为天然淡水冰热扩散系数与淡水热扩散系数之间的过渡赋予了较为合理的物理解释。最后,对辨识的天然水库淡水冰热扩散系数的变化做了简单讨论。     

太阳辐射和地温对冰盖下水温的影响

太阳辐射可以透射穿过雪盖和冰盖与地温一起影响冰下水温的变化,加剧冰盖底部的融解和冲蚀,使得冰盖更易于崩溃开河。基于现有理论和原型观测研究成果,建立了描述太阳辐射在雪盖、冰盖和水体中的透射和吸收规律的数学模型;利用观测数据回归分析的方法,提出了太阳辐射可见光在水体中消光系数的参数化模型;然后研究了冰下水温的变化与太阳辐射和地温的函数关系。研究证实,冰下水温随太阳净辐射和地温的增加而升高,随雪厚和冰厚的增加而下降,并且与水体与冰盖的热交换系数成反比。此外,太阳辐射的透射可能使得开河期冰盖糙率不是减小,而是增大。     

水塘静水冰生消过程及冰盖演变的原型试验

为研究静水冰生消过程及冰盖演变规律,于2014年11月中旬至2015年3月中旬对内蒙古自治区托克托县南湖水塘的冰情变化进行原型试验,研究不同时段气温、不同水深对静水冰生消过程、冰盖演变及水温分布、冰面温度的影响。试验结果表明:气温是影响静水冰情的主要因素,在冰盖增长期,冰厚与累积日均负气温线性相关;冰盖不稳定变化期和消融后期,冰厚及冰盖增长率主要受时段气温影响;水深对最大冰厚和冰融化消失时间有影响,对冰盖演变过程的影响不明显;气温变化对表层水温的影响较大,对深层水温的影响相对较小;冰面温度与气温变化同步。     

水库冰表层形变的现场观测与分析

冰层应变是决定静冰压力的主导因素。以红旗泡水库冰为例,开展不同方向上冰表形变的原位观测,改进现有冰温度应力计算模型来预测表层应力和评价边界约束、冰裂缝、风等环境因素对冰应力的影响。分析发现:冰层在边界约束下仍随冰温改变而伸长或收缩,日收缩量与膨胀量不等导致冰面产生残余形变,且呈各向异性;冰表层实际应变应由温度应变与环境调整应变组成,且第一主应变方向受寒潮和强风共同作用会发生偏转;冰应力模型表明环境调整应变可释放少量温度应力,但在冰温快速升高时,环境调整应变致使主应力明显高于温度应力。因此,静冰力计算模型不考虑因边界位移、冰层裂缝发展等引起的冰层形变(即环境调整应变)会产生较大误差。     

乌梁素海湖冰单轴压缩强度特征试验研究

为积累有关纯热力生长淡水柱状冰单轴压缩强度的实际资料,选择黄河河迹湖-乌梁素海的柱状冰制备试样。利用具有严格恒温控温和位移速度控制的电子万能试验机,对垂直冰面加载和平行冰面加载的二类试样进行-2℃、-5℃、-7℃、-10℃和-15℃下不同恒位移速度的试验,研究了应变速率、加载方向及温度对单轴压缩强度的影响。试验结果得到:相应温度下试样的单轴压缩强度随着应变速率的增加,存在先增高到峰值,之后再降低,最后趋于平稳的特征;冰样存在3种破坏形式:鼓胀破坏、剪切破坏和劈裂破坏;在试验温度范围内,冰强度随温度降低有着明显提高;试样单轴压缩强度随温度和应变速率的影响由一个二元统计关系表达;垂直冰面方向加载的试样强度比平行冰面方向加载试样强度大。对于乌梁素海的柱状冰,垂直冰面方向加载的试样峰值单轴压缩强度是平行冰面加载试样的2.1倍;出现峰值强度的应变速率随温度升高而增加;峰值强度随温度的变化能够采用对数函数表达。     

渡槽水体的热交换及水温和含冰率的时空变化

渡槽是一种高架空中的输水建筑物,冰期易于形成产冰场,可能导致下游发生冰塞灾害。考虑渡槽外壁与大气的热交换,包括太阳辐射、外壁和大气的长波辐射、地表的长波辐射和反射及对流等因素,提出了渡槽外壁温度及水体与渡槽热交换的计算模型。建立了冰期渡槽水温时空变化的一维数学模型,采用特征线方法得出水温随时间和离开渡槽进口距离的增加呈指数规律变化的重要结论。在此基础上,导出了渡槽含冰率与负水温成正比的理论公式。算例表明,如果忽视水体与渡槽的热交换,则可能导致计算冰情远远偏离实际情况的结果。     

水塘静水冰生消原型研究与数值模拟

为研究静水冰生长消融规律,2014年11月中旬至2015年3月中旬在内蒙古托克托县南湖水塘进行不同时段、不同水深静水冰生消的原型试验,通过试验观测得到冰盖厚度、水温和冰温随时间及气温变化过程。根据对水塘静水水体结冰和融化物理过程的分析,建立水温及冰盖生长、消融相互作用的耦合模型。结果表明:气温是静水冰盖生消的主要影响因素;在冰盖演变过程中,水深对其影响较小,仅对结冰后期冰厚及冰盖完全消融时间有所影响;表层水温受气温影响明显,深层水温受影响较小;冰面温度与气温变化同步。基于已有的数学模型,加入野外观测边界条件及气-冰-水三态热交换公式,模拟水温及冰盖生长和消融过程,发现冰厚和水温的计算值与实测值基本吻合,差值在波动允许范围内,此结果深化了对静态水域冰盖生效机理的认识。     

不同喷雾角度对混凝土仓面环境气温影响试验研究

喷雾是高温季节混凝土浇筑仓面重要的温控措施之一,但是喷雾角度对高温季节环境气温影响规律尚不明确。基于喷雾机不同喷雾角度（15°、20°、25°）采集到的试验数据,分析不同工况下雾化区域点、线、面的温度分布规律,对比不同喷雾角度下温度降幅、仓面降雨量、喷雾区低于喷雾水温区域面积占比。试验表明：喷雾开始时段雾化区域温度会快速下降,随着雾化区域水雾量饱和且蒸发量逐渐稳定,雾化区域温度也逐渐达到稳定状态;喷雾角度 25°时仓面降雨量最小低于喷雾水温的区域面积占比最大,说明 25°喷雾角度是相对最佳的。     

Modeling of thermodynamics of ice and water in seasonal ice-covered reservoir

A width-averaged 2-D numerical model for simulating vertical distributions of flow and water temperature in reservoirs with an ice cover is developed. In this model, the 2-D flow and water temperature distributions are solved by the finite volume method with the k-? turbulent model. The heat conduction in the ice cover is modeled by the vertical heat transfer and the heat exchanges through the air-ice and ice-water interfaces. The model is applied to a 153 km long reservoir in Songhua River and the simulated results are in a good agreement with the field data of both the vertical water temperature and the ice thickness. The simulated results show that the ice cover thickness in the reservoir is not uniform, the maximum thickness appears in the middle reach, the outflow temperature has an obvious variation as compared with the natural temperature, and a buoyant flow occurs in the reservoir surface at the freeze-up and break-up periods. The model can effectively simulate the water temperature and the ice conditions of large reservoirs in cold regions.