基于VAW方法的水电站滑坡涌浪影响研究

涌浪沿着河道向上下游传播,传播沿程受到河道形状、水工建筑物的布设等因素影响,预测涌浪到达各个关键位置的浪高和对水电站的影响作用是一个极为复杂的问题,涉及到了多个高度非线性问题,不易得到精确的解答。通过VAW方法计算了某水电站在涌浪作用下的影响情况,验证了该方法的可行性和实用性。选取了滑坡体体积、静水深度、河道弯曲角、坝坡倾角等涌浪影响因素,研究各因素对水电站的涌浪爬高影响,结果表明,滑坡涌浪在坝面上的爬高与滑坡体体积Vs敏感性和关联性最高,静水深度h敏感性和关联性最低。

基于遗传算法的空箱式挡土墙多目标优化设计

为高效、准确、自动化地实现空箱结构的优化设计,以空箱式挡土墙为研究对象,基于Python语言和ABAQUS软件进行参数化建模,实现了结构建模及有限元计算分析全套流程的自动化。结合某水闸工程中的一座空箱式挡土墙结构,以多个强度和稳定性指标的最优化和混凝土体积的最小化为目标,以规范要求的指标阈值、几何尺寸和体积限制为约束条件,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)进行空箱式挡土墙多目标优化设计。为进一步提高计算效率,基于人工神经网络算法建立了代理模型,实现了与实际有限元模型的高度近似。结果表明,依据所提出的优化设计方法进行空箱式挡土墙多目标优化设计,可以在有效控制强度和稳定性的前提下尽可能地缩减混凝土用量,具有显著的经济效益。

强震区抽蓄电站沥青混凝土面板堆石坝抗震稳定性分析

我国西北强震区某拟建抽水蓄能电站上水库采用沥青混凝土面板堆石坝,最大坝高161 m。为分析该坝抗震稳定性,在大坝非线性静力分析基础上,采用改进的等效粘弹性模型和有限元动力时程法等理论,对大坝开展三维有限元地震反应和坝坡抗震稳定性计算。结果表明,大坝在100年1%超越概率的校核地震(地震加速度为0.48g)作用下,坝体及面板的动力反应分布规律合理。其中,坝体顺河向、坝轴向、竖向加速度极值分别为13.93、13.91、13.80 m/s^(2)。考虑静动叠加后,在沥青混凝土面板反弧段的拉应变极值达0.95%,但小于改性沥青混凝土抗拉强度的一般允许值。因此,大坝即使遭遇0.48g的校核地震作用,亦能保持较好的整体安全性,不会出现重大抗震安全事故。

临水船闸深基坑设计与监测对比分析研究

北江孟洲坝枢纽新建二线船闸基坑紧邻已有的水利枢纽布置,在施工开挖过程中基坑面临的围护结构受压失稳和江水渗入的风险极大,基坑设计和施工过程中面临如何保持临水侧围护结构的稳定和良好止水效果的难题。本文以该临水船闸深基坑为例,对深基坑支护结构的监测形变结果与监测设计预测量进行对比分析,发现除个别测点外,实测监测变形值与设计预估的各项变形允许值差别不大,基坑支护结构体系在开挖过程中没有出现超设计预估值的突变和渗漏,监测结果表明,该临水深基坑开挖过程中基坑支护结构各设计参数较为合理。基坑结构变形监测设计预测与实测数据的结合分析研究能有效地预判基坑是否处于安全状态,指导类似临水深基坑工程的设计和施工,对类似基坑设计施工具有重要的参考价值。

考虑材料分区填筑分期的土石坝有限元优质网格生成方法

针对土石坝有限元网格生成,目前少有系统性的方法能够统筹考虑材料分区、填筑分期并满足填筑的水平分层要求。而手工绘制网格费时费力、质量因人而异。本文提出了考虑材料分区填筑分期的土石坝有限元优质网格生成方法。首先考虑材料分区和填筑分期对土石坝最大断面进行水平分层和垂直分块,生成分割尺度可控的规则网格;然后基于节点分类编号,提出了节点迁移和单元识别、融合、塌缩、切分等处理方法,修正规则网格为三节点或四节点平面单元,同时兼顾网格质量。江坪河面板坝实例说明,基于上述方法研发的程序,可高效地生成坝体最大断面的二维有限元优质网格,且具备延伸至三维网格的能力。

基于3DE平台的抽水蓄能电站枢纽三维快速协同设计方法研究

在抽水蓄能电站建设爆发式增长背景下,迫切需要在提高产品设计质量的同时提高设计效率。因此,基于3DEXPERIENCE平台,探究一套可行的抽水蓄能电站枢纽三维快速协同设计方法,并结合某抽水蓄能电站进行了实际应用。首先总结专业基础知识,构建抽水蓄能电站水工结构标准构件库;其次采用自顶向下的骨架模型驱动方式,各专业间协同设计,快速形成不同的设计方案,为方案对比分析提供依据。基于该方法,某抽水蓄能电站的优化设计方案最大坝高降低10余米,整体工程投资降低1.4亿元,表明所探索的从原始地形处理到方案快速设计,最终完成方案对比分析的抽蓄电站枢纽三维快速协同设计方法,可为抽水蓄能电站的建设提供设计参考。

数字孪生灌区建设中数据底板运用

为提升数据底板在数字孪生灌区建设项目中的应用水平,充分发挥算据支撑作用,结合以往建设经验,对数据底板从建设内容分类、建设精度要求、建设方式、应用场景等角度进行了阐释说明,提供了建设思路和实践方法。通过数据底板对灌区数据的汇聚、治理、融合及资产化,向业务应用提供算据支撑,实现灌区水资源配置、供水调度、防涝抗旱等“四预”核心业务及其他相关业务应用,进而提高灌区管理的精细化、网络化、智慧化,进一步保障我国水安全和粮食安全。

基于BIM+GIS技术的设计管理系统研发实践

为解决大型工程设计协同效率低、设计文件管理管理困难的问题,该文提出并建设一种基于BIM和GIS技术的设计管理系统,利用BIM和GIS技术可视化呈现能力和空间规划的模拟分析能力,帮助提高工程的工程设计效率和质量;同时,还对系统的后期运用进行了探讨,提出可供工程后期科学管理的决策支持手段,可为实现工程的全生命周期管理提供一定的借鉴参考。

基于数值流形方法的水利水电工程稳定性分析——评《数值流形方法及其在水利水电工程中的应用》

水利水电工程是国家基础设施的重要组成部分,有助于解决水电资源不足的问题,促进我国经济更好地发展。为提高水利水电工程建设质量,水电工程建设行业将计算机技术与数学方法应用于其中。其中,数值流形法是一种典型的数值计算方法,可对土石坝、边坡等的稳定性及风险预防策略进行分析。本文参考《数值流形方法及其在水利水电工程中的应用》一书,系统阐述数值流形方法的基本原理与程序实现过程,并对其二次开发及其在水利水电工程结构稳定分析中的应用进行研究,从而为解决水利水电工程的关键技术难题提供帮助。

考虑侧向渗流边界条件的结构基底扬压力计算方法

扬压力是结构稳定设计中的重要荷载,但结构基底扬压力计算的常用方法——图形法仅能考虑上、下游水头边界条件而无法考虑结构基底侧向渗流边界条件的影响。因此,以某水电站工程为例,通过建立溢洪道基底岩体的二维平面渗流分析模型,研究基底水流向下游及两侧边渗流时扬压力的分布规律。结果表明,在考虑侧向渗流边界条件的影响下,所建模型计算的基底扬压力值相比于图形法更小,扬压力的分布结果更符合实际工程渗流规律。

基于Revizto平台的水电工程数字移交探究

随着数字化技术的发展,BIM技术在水电工程设计领域得到广泛应用。传统的图纸交付手段已不能满足业主需求,基于模型的数字移交迫在眉睫。如何让水电工程数字移交既能统筹不同专业、不同平台的设计产品,又能服务于工程建设管理过程,是工程数字化的重要课题。通过分析水电工程数字移交的现状及应用场景,探究了基于Revizto平台的水电工程数字移交的主要应用功能,以此作为数字移交平台研发与应用的基础。

卡拉水电站智能建设系统研究与实践

智能建设技术对复杂环境下大型水利水电工程安全、优质及高效建设具有重要意义。首先介绍了智能建设技术在国内几个典型流域水电站中的应用现状,然后从系统性、创新性、实用性、演进性4个方面总结了卡拉水电站智能建设系统的设计原则,并从基础设施、智能业务管理平台、智能建造和智能决策指挥4个层级对其系统架构进行了详细阐述。结合卡拉水电站智能建设系统实际建设情况,总结了智能业务管理平台的开发进展及综合业务、设计管理、综合展示、质量管理等典型模块的应用成效。卡拉水电站智能建设系统的成功运用,极大提升了工程建设的技术与管理水平,可为同类水利水电工程智能化建设提供参考。

交叉管网水力特性及优化设计

管道交汇处水流的紊动混合作用较强,水流能量损失较大,影响过流能力。采用有限体积法模拟不同工况的交汇管段水力特性,通过对交叉管网流速等水力参数的讨论揭示交叉管网的水力特性及设计参数对其的影响。结果表明,随入汇角的增大对交汇处流速的影响越来越明显,90°时达到最大。随着汇流比的增大,支流水流对干流的挤压显著,影响过流能力。该成果可为管网优化设计及管网运行管理等提供依据。

FLUENT软件在水利工程中的应用

简要介绍FLUENT软件,回顾其在流场计算中的应用。以电站进水口、宽尾墩和阶梯溢流坝、双弯曲型溢洪道3类工程项目为例,叙述该软件在水利工程中的应用情况。针对水利工程问题边界复杂、水气混掺、自由面较多的特点,分析模型建体、自由面处理和网格划分等主要问题,并采用与模拟形状基本相同的体型、网格线与水流方向基本一致、边界位置远离紊动剧烈区域的方法予以解决。数值模拟表明,FLUENT软件可以处理复杂体型和具有多个自由面的水气二相流问题。

弦截法在梯形渠道临界水深计算中的应用研究

梯形渠道临界水深是常规渠道水力计算的重要参数之一,其求解方程为高次隐函数,直接求解非常困难。传统计算方法一般采用引入中间变量的简化或近似公式进行计算,大多存在精度不高、适用范围受限、初始值区间设置模糊等问题。为解决梯形断面临界水深难以直接求解难题,提出一种精度较高且无需求导的临界水深计算方法。通过对梯形渠道临界水深求解方程进行数学变换,基于弦截法构造了临界水深的迭代求解方程,用以快速求解。建立快速收敛的临界水深迭代公式,从数学上严格证明迭代方程的合理初始值区间,通过工程实例验证计算结果,并与现有相关计算方法进行精度对比分析。研究显示,基于弦截法计算梯形渠道临界水深思路简单,相对精度可达10-8以上或任意所需的计算精度,可供工程实践参考应用。

五强溪船闸裂缝的流形元模拟

对流形元法进行了扩展 ,开发了考虑裂隙渗流和变形耦合作用、用断裂力学法模拟离散裂缝的扩展及用杆单元模拟钢筋作用的流形元法 ,用以模拟钢筋混凝土结构在水压荷载作用下的破坏过程。用扩展后的软件模拟分析了五强溪船闸闸墙的大变形问题。模拟结果表明 ,五强溪船闸闸墙的超标变形是由于闸室底部大量纵深裂缝所致 ,缝内渗透压力在裂缝扩展中起了重要作用。

水电工程设计系统仿真探讨

阐述了水电工程设计系统仿真的主要内容,提出了以CATIA三维设计软件为中心的水电工程设计系统仿真路线,并结合工程实例,开展了三维设计、有限元计算、虚拟现实等设计仿真应用,实现了数据共享,提高了设计仿真的效率和质量,为水电工程开展全方位仿真模拟提供了新的思路。

大岗山水电站地下洞室群施工过程数值模拟分析

根据大岗山水电站地下厂房的工程地质条件和开挖设计方案,采用二维弹塑性有限元法对地下厂房洞室群施工开挖过程进行了数值模拟计算,分析了洞室群的开挖位移场、应力场和塑性区分布特征,研究了开挖过程中预埋测试孔的变形特征,为工程的开挖支护和监测设计提供参考依据。

断面岸边系数法的河流水位流量流速面积算法研究与应用

目前河流流量计算方法多采用数值积分近似代替实际单宽流量曲线对河宽的函数积分,该方法由于忽略了计算死水区和岸边河流的流速,从而产生较大的流量误差,分析了各算法的代数精度与截断误差,提出了一种新的流速面积计算方法,通过采用断面岸边系数法计算河流流量,并通过实验数据验证了该算法的精度,对河流流量计算方法具有一定的理论参考价值。

基于KICA-RVM的大坝缺失监测数据插值方法

监测数据的缺失会给大坝的健康监控带来困难,因此,需要采用科学合理的插补方法对缺失数据进行插补,从而获取完整可靠的监测数据。根据测点的空间相关性,本文提出一种基于核独立分量分析(KICA)和关联向量机(RVM)相结合的大坝缺失监测数据插值方法。KICA-RVM采用KICA对原始自变量进行非线性变换并提取独立分量,形成特征自变量,通过特征值谱分析确定最佳特征变量个数,消除冗余信息干扰;采用RVM对KICA变换后的样本数据进行回归建模,从而获得强非线性表达能力且性能良好的模型。通过对某工程大坝监测资料进行分析,结果表明该插值方法具有良好的插值精度及稳定性。