高雷诺数下倒虹吸闸墩绕流水力特性

为研究倒虹吸出口闸墩绕流特性,以南水北调某典型倒虹吸为例,基于Flow3D软件建立倒虹吸模型,根据现场原型实测水位、流速进行模型验证;利用该模型模拟了雷诺数6.17×10^(6)~9.38×10^(6)范围下闸墩绕流特性。结果表明,高雷诺数条件下,随着雷诺数的增加,闸墩绕流造成的液面波动幅度增加,中墩液面波动显著大于边墩;闸墩后的尾涡量持续增加,雷诺数对斯特劳哈尔数影响不大;边侧闸墩受力的非对称性明显,边墩闸室间特征流速偏流比存在先增大再减小的变化规律,偏流效应造成的离心距不断增加。本研究可针对性改善输水工程水流流态。

大流量倒虹吸水力特性研究

为保证大流量倒虹吸能够安全稳定的输水,采用流体动力学软件(CFD)对某工程三维数学模型进行数值模拟,并结合物理模型试验,分析了倒虹吸充水过程中水流变化特点和稳定后的水力特性。结果表明,倒虹吸水流流速最大位置位于管道下坡段,压强最大位置位于管道水平段;充水过程中,倒虹吸边部管道内水流流速较中部水流大8%左右;在水流稳定后倒虹吸下游闸室后存在卡门涡街现象,造成水流流态紊乱,导致下游水面震荡,需要对下游闸墩进行延长或进行墩头结构优化,以减轻涡街强度和水面震荡的影响。

基于双向流固耦合的倒虹吸管道水击压力波与拱式桥架组合结构动力响应分析

在大跨度倒虹吸管道中有压闸阀关闭时通常伴随着水击现象,当水击发生时,流体与固体的耦合作用同时存在。为研究发生水击时,不同关阀时间下的压力波与考虑耦合作用时结构的动力响应情况,以大跨度倒虹吸管道与拱式桥架结构为研究对象,进行整体水力计算,基于流固耦合分析理论,将整体水力模型计算得到的水击压力波作为流体部分加载条件,在workbench平台上进行双向流固耦合分析求解桥架结构的位移、内力及应力动力响应结果。结果表明:不同关阀时间工况下,水击压力波曲线的变化趋势大致相同,结构各监测点的位移时程曲线同水击压力波曲线规律基本吻合;阀门匀速关闭时,增加闸阀的关闭时间可以作为降低倒虹吸管道水击压强的有效措施;水击力对桥架管道的影响最大,盖梁次之,拱圈最小,结构以发生顺桥向动力响应为主。

过活断层倒虹吸地面压力管结构型式比较研究

以往对过活断层倒虹吸地面压力管道研究,往往只单独研究钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种结构型式,具体哪种管型更为合适尚无比较。采用有限元方法,通过建立地面钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种管道有限元模型,对比分析了两种管道型式过活断层倒虹吸在断层蠕滑变形、黏滑变形以及地震作用下的位移和应力。研究结果表明:①钢衬钢筋混凝土管和明钢管管线中布置多个波纹管伸缩节后,均能较好适应断层蠕滑变形;②两种管道结构位于主断层范围的波纹管伸缩节在断层黏滑变形作用下变形均在100 mm以上,设计难度大;③地震作用下,在主断层范围内的钢衬钢筋混凝土管虽然位移大,但地震引起的应力较小,而明钢管在固定支座处的受力情况明显恶化;④综合多种工况的计算结果,钢衬钢筋混凝土管的受力情况比明钢管更优秀,但明钢管具备运行期检修复位的条件,两种管道方案各有优劣,应根据工程具体需求合理选择管道结构型式。

复杂地形长距离大流量倒虹吸临时工程的建设与运用

宋家嘴渡槽拆除原址重建期间,为确保下游供水,需要修建倒虹吸临时通水工程。针对倒虹吸临时工程地形复杂、线路长、引水流量大、跨越建筑物多等特点,详细分析和阐述了工程的布置、施工、主要技术措施及通水运用情况。工程实践证明,倒虹吸临时工程的建设符合实际情况,运用效益明显,达到了预期效果。可供类似工程的建设参考。

九龙水库倒虹吸管道桥受力及计算

南盘江倒虹吸管道桥位于新建水库的库底,除按常规桥梁设计外,水下桥梁还需重点研究水库低水位时水面浪压力、不同工况下动水冲击力及水库初次蓄水时水面漂浮物偶然作用等水平推力的影响。通过不同荷载标准组合比较,考虑建设期及运行期最不利工况下桥梁受力情况,对结构尺寸及配筋进行计算。同时,对桥梁上部结构的抗浮性和抗倾覆性进行演算,以确保水下桥梁结构的安全性及稳定性。

长距离重力流倒虹吸管道水锤压力数值模拟

深入分析管道水锤压力瞬变特征并采用科学合理的防护措施,对于确保引调水工程的安全及可靠性具有重要意义。以云南省某引调水工程为例,通过构建引调水管道水锤压力的数值模拟模型,分析末端阀门关闭时管道水锤压力变化特征,并评估水锤防护措施的防护效果。结果显示,在无水锤防护措施工况下突然关闭管路末端阀门,水锤压力沿线逐渐上升,末端易产生水锤高压。依据数值模拟结果,采用末端阀门线性关闭、设置超压泄压阀、设置调压塔等防护措施,可有效减小管路末端关阀水锤压力,保障输水系统的安全运行。

基于优选地震强度参数的地下倒虹吸结构易损性分析

对水工建筑进行地震易损性分析是研究其抗震性能的有效途径。相比渡槽、大坝等地上水工结构,地下倒虹吸结构的地震易损性研究相对较少。为此,以滇中引水下庄地下倒虹吸结构为研究对象,选取16个标量地震动强度参数,使用IDA法对地下倒虹吸结构开展了土体-结构动力非线性有限元分析。以有效性、实用性、效益性和相关性这4个参数作为评价指标,优选标量IM构建矢量IMs;利用遗传算法(Genetic algorithms,GA)优化多层前馈(Back propagation,BP)神经网络建立了GA-BP神经网络,以优选矢量IMs作为输入进行训练,通过训练后的神经网络建立了地下倒虹吸结构的易损性曲面。研究结果表明:优选构建的矢量IMs能够更好地反映地下倒虹吸结构的抗震性能,可以降低地震易损性分析70%的计算成本。

浅谈小清河复航工程倒虹吸施工工艺及控制要点

现如今大部分项目受征地拆迁影响,很难按照约定工期或制定的工艺进行施工,为了有效解决不利因素的影响,根据施工现场的实际情况,倒虹工程采用钢管桩围堰代替土石围堰截导流,不仅解决了征地问题,同时钢管桩也可重复利用。另外,节约施工成本的同时,也可大幅度地压缩工期。此方法的成功应用,可为类似项目提供提供科学的依据和可行的技术支持。

富水卵石地层明挖地下管廊倒虹吸下穿河流研究

明挖地下管廊倒虹吸下穿河流时,河流冲刷与水位上涨容易导致综合管廊出现结构渗漏、上浮等问题。依托成都郫都太清路综合管廊下穿清水河工程,开展了明挖地下管廊倒虹吸下穿河流施工方法及综合管廊抗浮防水技术研究。得到以下结论:富水卵石地层综合管廊采用倒虹吸的方式下穿河流,极大地简化了综合管廊施工方法;“防渗板+外防水卷材+厚黏土层”的综合管廊外防水防渗体系,可极大地提高结构的抗渗能力;级配碎石、砂卵石回填与钢筋混凝土护底施工,有效降低了管廊上浮风险。

浅谈定向钻在倒虹吸非开挖施工中的应用

定向钻是一种常见的地下管道施工方式之一,在水利工程管道施工中采用定向钻非开挖施工技术代替了传统的土方开挖施工技术。其主要用于穿越道路、河流、建筑物等PE材质的供水管道施工。通过对倒虹吸的结构设计及地质情况进行分析,探讨了定向钻在倒虹吸大管径钢管材质黄土陡坡施工中的应用,并对其优缺点进行了分析。结果表明,定向钻在倒虹吸应用中可以提高施工效率和缩短施工工期,减少开挖带来的征地费用投资,同时还能够降低倒虹吸施工成本和避免原地貌植被破坏的效果。

深切峡谷陡坡段倒虹吸施工对边坡稳定性影响

九道河倒虹吸位于云南省楚雄市禄丰县境内西河峡谷,谷峰相对高差280 m~360 m,河谷呈“V”形,是典型的深切峡谷。以九道河倒虹吸工程为背景,针对深切峡谷陡坡施工期间边坡安全稳定性分析,采用GeoStudio软件中的SLOPE/W模块建立边坡模型,主要分析边坡段倒虹吸镇墩采用不同的施作顺序对边坡安全稳定性的影响。根据不同施作顺序边坡安全稳定性的变化情况,寻找更为合理的施作顺序,分析结果对同类型工程的施工有着实际的指导意义。

云岭之上引水来--水电四局参建中国规模最大单体“倒虹吸”引水工程侧记

彩云之南,千里之脉,雄关漫道真如铁。如何在云岭之上引水来?这一切都要从云南省滇中引水工程说起。作为国务院确定的172项节水供水重大水利工程中的标志性民生工程--云南省滇中引水工程,是目前国内在建的线路最长、施工规模最大的单体“倒虹吸”引水工程,也是我国西南地区规模最大、投资最多的水资源配置工程。

浅析引洮工程倒虹吸管道管槽施工技术要点

管槽施工是倒虹吸工程中的基础,其施工质量影响整个工程质量。在施工过程中,既需保证其安全、稳定、高效,还需要综合考虑环保、排水等因素。结合引洮供水二期工程施工第63标段实际案例,根据其工程所包括的4座倒虹吸的各自地形和地质条件等因素,综合考虑倒虹吸管槽的开挖和基础处理施工工艺。结论是:在管槽施工过程中,应根据地形地貌、所在地的水文特征、地质情况、工程占地等施工条件,合理规划管槽开挖方案,重点做好原土翻夯和水泥土垫层施工,确保管槽基础处理质量。

钢板桩围堰在小清河倒虹吸施工中的应用

小清河复航工程中倒虹吸原设计采用土围堰导流施工方案,开挖土方工程量较大,需要占用大量的土地资源,征地较为困难,施工周期长,汛期前完成航道下穿施工难。为解决这些问题,以胡楼干渠倒虹吸施工为案例,以节约土地、保证河道过水断面为原则,采用筑岛土围堰(作为施工平台)+钢板桩和钢管支撑组合围堰施工工艺,并采取井点降水进行土方开挖,经过验算确定了钢板桩等使用尺寸,并最终顺利完成施工。结果表明:下穿倒虹吸采用钢板桩围堰施工,避免了大量土方的开挖,解决了因导流征地困难问题,重要的是将土围堰施工易冲刷安全风险降至最低,确保了施工的安全性,极大地缩短了工期。经验算,设计的钢板桩围堰基坑整体稳定性、基坑抗倾覆、嵌固深度,钢板桩强度、刚度满足要求。

倒虹吸管水平段结构数值模拟研究

倒虹吸作为工程量小、施工方便的交叉输水建筑物,在我国输水工程中有着广泛应用。常见倒虹吸的管道尺寸较小,关于大孔径倒虹吸的结构研究较少。以某大孔径倒虹吸为例,对水平段的静力特性进行有限元数值模拟研究,通过对比不同工况下的不同荷载组合结果,分析倒虹吸结构的应力应变,得到倒虹吸结构应力和变形的分布规律,并验证大尺度下倒虹吸结构强度是否满足规范要求。

宾川大型灌区现代化改造中地质问题渠段倒虹吸改造方案优化设计

宾川大型灌区经过多年的建设和发展,卡脖子节点工程改造的难点和痛点日益增加,修修补补已不能满足现代化灌区发展的需求,需要从思想上转变从而选择合适的改造方案方能达到一劳永逸的效果。针对宾海大沟骨干输水渠道地质问题渠段,对原渠线渠道改造和改线新建倒虹吸两种方案从多方面进行综合比较分析,并结合工程的地质条件,对倒虹吸进行优化设计,提供现代化改造卡脖子工程最适合的改造方案,可为类似工程提供借鉴。

倒虹吸非线性有限元分析

结合南水北调中线工程河南段某大型倒虹吸结构,运用有限元软件ANSYS,采用整体式配筋模型,对结构管身几种不同特殊工况进行非线性有限元受力情况进行分析。分析结果表明:当压实回填后结构内无水和停水检修时对结构最不利,最不利位置发生在结构跨中内侧,在设计和施工中应采取有效措施。

倒虹吸下穿河床段的施工

水利工程中的引水工程通常是需要跨越区域的线性工程,为确保水能够有效地输送到目的地,需要在工程中设置各种输水建筑物,如隧洞、倒虹吸等,以应对沿线河道、高山等自然障碍。本文重点介绍了由本公司实施的跨河输水灌溉渠道工程,在河道下方采用倒虹吸结构,完成倒虹吸实现河道两侧渠道输水,为类似工程提供经验和借鉴。

穿越活断层倒虹吸结构变形影响敏感性研究

为研究断层及断层影响带参数对地基变形和倒虹吸结构的影响,以滇中引水工程曲江倒虹吸段为依托,采用FLAC3D软件建立考虑地形变化的二维模型,进行断层及断层影响带参数的正交试验研究。结果表明:逆冲错动模式下,断层对倒虹吸结构地基地表变形的影响大于断层影响带;走滑错动模式下,断层对地基地表变形的影响小于断层影响带;组合错动模式下,断层影响带对地基地表变形的影响大于断层。断层天然容重、泊松比、弹性模量,以及断层影响带内摩擦角、泊松比、弹性模量对倒虹吸钢管变形的影响较大。逆冲错动模式下,随以上参数的变化,钢管最大位移可达0.428 m。走滑错动模式下,钢管最大位移可达1.053 m。组合错动模式下,钢管最大位移可达1.085 m。在地表倒虹吸结构设计过程中,需要根据不同错动模式,对影响倒虹吸钢管变形较大的参数进行取值。