水口电站尾水位下降治理技术及壅土堰设计

针对水口水电站无序采沙活动相耦合导致河床明显下切、致使水口电站尾水位降低危及电站机组的安全运行,提出了增加电站下泄流量、修建反调节坝和修建尾水壅水堰三种尾水位病害治理措施,并从理论分析与模型试验验证了修建尾水壅水堰工程措施的可行性,投资省、见效快、不淹没移民、不破坏环境,是理想的病害治理措施。

三峡水库港口岸坡排水方案优化研究

分析了三峡库区库岸的渗流自由面随库水位升降的变化规律,根据库区岸坡不同地层构造,提出了以网络盲沟、虹吸排水技术为代表的排水技术措施,明确了虹吸排水最大吸水高度8.0m的工程应用界限,创建的多级串联虹吸排水技术首次应用于库区港口岸坡稳定性方案设计,解决了库水位陡降条件下的岸坡同步排水降压和稳定安全的难题,对三峡库区岸坡失稳破坏等地质灾害防治和港口同步排水降压具有指导性意义。

水电站尾水壅水堰堰体水下施工关键技术

针对闽江水口水电站尾水位因河流下切和坝下无序采砂降低约4.4 m,已严重威胁发电机组正常运行与电网供电安全这一情况,为治理该水电站尾水位病害,提出尾水壅水堰治理措施,并对其有效性进行了模型试验验证。为了实现在不停机的条件下完成尾水雍水堰工程的水下施工作业,提出了半圆柱壳体水下缓流施工平台技术、缆索吊装、水平牵引就位施工新方法,以及翻转刚性托板、就位钢丝笼施工新工艺等施工关键技术。

库区连续急弯段的通航水流条件研究

根据水力学原理和弯道河床特性分析,并通过整体水工模型试验,研究库区连续急弯段的通航水流条件及其改善措施。针对急弯河段存在的水流集中、流速峰值大、涡流、螺旋流同时出现,水流条件不能满足通航要求的问题,研究提出了填潭、河道扩挖和切除凸嘴的综合整治措施,可以消除旋流、降低航道内流速峰值,从而改善通航水流条件,提升通航流量。

闽江水口水电站尾水壅水堰模型试验研究

尾水壅水堰是电站尾水位下降整治中一种全新的工程措施。根据模型试验观测结果,研究了在闽江水口水电站尾水渠修建壅水堰后尾水渠水位变化及近坝河段的水流条件变化。结合地形、地貌、尾水渠的特点对原方案堰轴线进行旋转得到了3个修改方案并进行了优化,其模型试验结果分析表明:优化方案的各项水力要素满足工程要求。

三峡水库岸坡渗流自由面求解方法及应用

根据三峡岸坡地形地貌特点、地质结构分布规律,利用物质守恒原理、变量分离数学解析手段,建立了计算结果稳定、模型实验验证可靠的渗流自由面计算方法,使得渗流自由面计算工作变得更加简单,计算结果更加合理可靠,并已将该渗流自由面计算方法用在了库区新建或复建港口岸坡的稳定性设计计算中。

公路泥石流防治结构冲磨性能优化研究

作为山区公路一种典型地质灾害的泥石流是液相泥浆与固相岩土的二相混合流,对防治结构的磨蚀破坏极其严重,使防治结构的有效使用寿命缩短35%～50%,降低了防治结构安全性能,严重威胁公路交通的正常运营。为增强防治结构耐久性、提高公路交通的安全性能,作者通过泥石流与防治结构的偶合作用、流体力学理论与固体磨蚀原理,从结构设计和构造材料两方面对防治结构的抗磨性能进行了研究,创建了既能避免泥石流直接冲撞、又能降低泥石流磨损的防治结构轴线方程。根据磨蚀量计算理论,对四川西昌平川泥石流防治结构的磨蚀量进行对比计算,优化后的磨蚀计算量约为优化前的36%,抗御泥石流冲击磨蚀的能力得到显著地增强,显示了优化防治结构的优越性。研究成果为合理设计速、排结构与拦渣坝等防治结构提供了理论依据。但是,作为2相流的泥石流,对防治结构的粘滞、摩擦作用是一个非常复杂的过程,也是正确计算磨蚀量的关键参数之一。因此,进一步展开泥石流体物性研究具有重要价值。

天山公路沟谷型泥石流动力学研究

泥石流是天山公路沿线发育最典型的地质灾害,是道路路基、路面、桥涵结构强烈的毁损动力。为了掌握泥石流运动变化规律,正确设置公路泥石流防治结构,提高防治结构防治公路泥石流病害的可靠性,作者开展了泥石流动力学研究。将泥石流体视为均匀介质,基于动量定理,建立了沟槽内泥石流体对沟槽土埂法向冲击力计算方法;基于土质力学、摩擦静力学原理建立了土埂稳定效应计算方法;创建了沟谷泥石流流通沟槽发生改道运动的判断标准。研究成果为合理设置公路泥石流防治结构提供了理论依据、增强了工程结构防治泥石流地质灾害的可靠性,进而提高了道路运输的安全性。

公路泥石流防治结构内泥石流体运动规律研究

泥石流是一种典型的公路水毁病害,也是公路水毁时主要破坏动荷载,遵循泥石流的运动规律和道路破坏特点,建立泥石流防治技术是治理公路水毁病害的关键。文章通过分析泥石流体的运动特点,提出了合理的速流槽泥石流防治结构剖面形状,根据能量守恒原理建立的泥石流体运动方程和根据平抛理论建立的泥石流体抛程计算公式,解决了泥石流防治结构受泥石流体作用力大小的计算和泥石流防治与公路水毁病害治理效果的理论判断问题,为同类型的特大型公路泥石流防治结构设计与公路水毁病害治理提供了理论依据。

山区河流两岸泥石流形成的机理和力学条件

泥石流是山区沟谷的主要地质灾害类型之一,对其开展研究是很有价值的,但目前对其进行的针对性研究很少。本文重点研究山区沟谷泥石流形成的机理和力学条件。根据地形地貌、气候环境条件与土质学原理,研究了山区河流泥石流的形成机理及影响因素。河流两岸山坡岩土结构、人为活动与持续降雨或暴雨是山区河流泥石流形成的主要影响因素,不同土质结构与组成的土层的滑移破坏机理也不相同。山区河流泥石流的物源可概化为粘性土块体与松散砂砾两种典型固相物质。基于剪切破坏理论,建立了粘性土块的失稳滑动平衡条件;基于动量理论与重力分解原理,提出了松散砂砾启动的力学计算公式和失稳条件。

山区河流泥石流灾害防治技术研究

为改善通航条件、提高航道等级,对山区河流泥石流灾害防治技术进行了研究。根据形成机理、运动规律、成灾机制、岸坡的地形地貌特点,把山区河流型泥石流分为坡面流和沟谷流;基于土质结构原理与岩土稳定理论,提出了修复植被、规范人类行为与截流排水、拦粗排细、转向导流等工程防治技术相结合的山区河流泥石流灾害的综合防治技术。结果表明,该技术能有效防治坡面泥石流或沟道泥石流对河流的破坏,确保航运畅通。

水口坝下水位治理工程施工期通航研究

水口坝下水位治理工程施工期为3.5 a。为了解决施工期通航问题,针对施工河段的通航条件和水位治理枢纽布置情况,通过理论分析和模型试验,提出了航道疏浚清淤、炸礁除障与电站科学调度相结合的通航确保措施。结果表明,二期围堰与四期围堰施工期间,两个枯水季节的部分时段的通航保证率较低;其余施工时间内,施工河段的通航保证率均达85%以上,提出的通航确保措施实现了水口坝下水位治理工程施工期间闽江航运的畅通。

三峡库区港口码头排水关键技术

港口排水关键技术是港区码头稳定性研究的内容之一,也是库区防治地质灾害研究的主要方面。大量研究表明,水是岸坡失稳和码头结构滑移破坏的敏感因素。应用流体力学理论结合码头结构建设,分析了地下水排泄过程,借助管道和碎块石盲沟建立了港口码头快速排水与挡墙基床排水的方法;运用质量守恒定律和地下水渗流原理,建立了港口码头排水计算数学模型和排水过程计算公式,并用在了码头的稳定设计计算中。排水技术的研究对港口码头的稳定分析以及地质灾害的防治具有指导性意义。

水资源开发Conflict问题调整的META-game解析法

多元化的资源开发间Conflict问题的协调与消除始终是关系开发计划能否实施的重要课题,作为META—game理论的Conflict问题的数理解析方法是Conflict解析法.本文将以多目的水资源开发所涉及Conflict问题为研究对象,利用META-game理论的Conflict数理解析方法对问题进行安定分析,寻求问题的答案,即均衡解.最终提出Conflict问题消除的、能被矛盾各方接受的比较方案,供决策部门选择.

三峡库区港口岸坡渗流自由面求解方法研究

天然岸坡同港口码头排水岸坡的渗流场相比较,地下水运动规律各不相同,用传统的方法求解码头岸坡渗流自由面是很困难的,为此提出了基于竖直平面二维流的渗流自由面计算常微分方程,运用该方程可通过解析计算精确得到港口岸坡渗流自由面的分布和随时间的变化规律,消除了复杂的计算过程,计算方法简单,计算结果可靠,能有效地指导库区港口码头建设和地质灾害防治.

黑河水源调配中的Conflict解析法

跨际河流水源在多主体间调配的Conflict问题的协调与消除始终是关系资源合理利用、保护生态平衡的重要课题,以META—game理论为基础的Conflict数理解析方法,研究分析黑河流域水源调配中利益冲突的主体以及水源调配所涉及Conflict问题,利用META-game理论的Conflict数理解析方法,建立典型模型,然后通过模型,借助Conflict数理分析手段,对问题进行安定分析,寻求问题的答案——均衡解。最终提出Conflict问题消除的、能被矛盾各方接受的推荐方案,供决策部门选择。

水电站尾水岔管混凝土连续浇筑方法与液压平衡理论

针对目前水电站地下厂房尾水岔管混凝土施工不能实现整体连续浇筑的技术难题,提出了无支架混凝土施工方法。基于流体力学原理和薄壳结构变形规律,建立了尾水岔管混凝土浇筑无支架钢衬液压理论,以钢衬薄壳最低点各种荷载产生的法向压力之和为零的平衡条件,确定了尾水岔管钢衬灌注液体深度与浇筑混凝土高程的解析关系,实现了薄壳钢衬受载后环向应力始终处于微拉应力状态,避免了钢衬簿壳环向受压产生屈曲失稳的风险;并有效地保障了尾水岔管混凝土浇筑过程中薄壳钢衬作为模板要求的刚度与强度。

闽江无闸低坝枢纽工程子围堰施工阶段水流研究

山区河流河窄水急,通航枢纽施工导流河道缩窄率可高达60%~70%,对施工导流期的泄流能力与通航水流条件的影响很大。根据流路阻力系数与过流能力成反比和能量方程等水力学原理,选择河岸切嘴顺坡、清底整平河床的方法,有效降低河道形状阻力,减小过流糙率系数,提升河道泄流能力;采用降低缩窄河底高程、增加过流断面的方法,减小流速、提升最高通航流量;采取延伸导流河底高程变化点至纵向围堰上下游端点外与缓和斜坡连接床底的方法,降低过水断面变率、减小过流卡口河段的壅跌水高度、平顺水流,实现改善通航条件的目的。结果证明该方法对于增加缩窄河道泄流能力、提升最高通航流量是切实可行的。

调整水资源开发中Conflict问题的分析研究

水资源开发的一个重要课题就是如何消除开发中存在的各方矛盾,正确认识、掌握参与对象(Players)的选好(preference)矢量是利用META-Game理论的扩张—Conflict数理解析法研究分析Conflict问题和确保获得真实均衡解的关键。文章首次利用集合论原理选好矢量,开发了3方以上META-Game的Robustness分析计算方法,并用长江三峡水资源开发项目对它的实用性进行了验证。

水资源开发事业(项目)费用分配的理论研究

在对传统的费用分配方法分析研究的基础上,探讨了以Gam e理论为基础的费用分配方法及其适用条件,并以水资源开发中的多目的大坝建设为例,分析研究了项目开发费用在不同建设主体间的分配,提出了适用多种条件费用分配的计算方法.