堤防工程健康诊断技术初步研究

堤防工程健康诊断就是采取工程探测、检测或监测等手段获取堤防系统或单位堤段的基础诊断资料,通过构建堤防工程健康诊断指标体系,对堤防工程的健康状况进行诊断,包括专项诊断和综合诊断2个方面。从堤防病害及拟定堤防安全监测、检测和探测项目的角度出发,提出了堤防工程健康综合诊断的指标,堤防工程健康状况可划分为健康、亚健康、病变、危情4级。

堤防工程失事模式及失事路径分析

针对堤防工程漫决、溃决、冲决、凌汛决口和人为扒决这5类主要失事模式,分析失事原因和机理,并列举近年来堤防工程失事典型案例。在此基础上,采用事故树分析法建立了不同失事模式下典型失事路径,研究传统堤防安全评价方法在堤防失事模式和路径识别中的作用,探讨包括传统堤防安全评价方法在内的堤防失事路径识别技术,建立融合传统堤防安全评价分析方法、事故树分析法的失事路径识别流程。

黄河下游堤防安全管理技术探讨

黄河下游堤防的安全涉及堤防本身、穿堤建筑物、河道整治工程等。黄河下游存在"二级悬河",而且堤防多为沙性土构成,平时大多又不偎水,堤身、堤基存在的隐患难以显露,一旦洪水漫滩出槽,将可能引起渗水、崩塌等险情,对堤防安全构成严重威胁,有必要加强堤防安全监测预警工作。针对堤防隐患探测及安全监测、穿堤建筑物土石结合部渗水监测、河道整治工程根石探测与监测、堤防安全评估等存在的问题,探讨了解决途径。

基于雷达散射特征的堤防隐患诊断技术研究

结合堤防隐患的雷达散射特性,研究了不同堤防隐患在雷达波散射效应下的特征表现,分析了空洞、渗透、松散体、滑坡、裂缝、漏水等堤防隐患的雷达图谱。研究表明:堤防隐患的成像效果依赖于雷达设备的技术指标、测量参数和操作方法等因素,隐患图像解释的准确性依赖于图像处理技术。针对不同堤防隐患和设备物理参数,研究雷达波的散射特征,有助于更高精度地解析图像信息,是解决雷达波干扰多、衰减快、特征弱等问题的有效途径。结合雷达波的形态、波长、振幅、相位等特征信息,在对散射信号进行解释时采用二维时频分析的瞬态谱,并运用小波分析、Hilbert变换、Z变换等方法对图像进行去噪、增强、滤波处理,可对堤身探测范围内的隐患性状、分布、形态信息进行有效诊断。

黄河防汛抢险技术虚拟试验场构建技术研究

黄河防汛抢险技术试验场由“虚”“实”两部分组成,虚拟平台是实体试验场的数字孪生体。以建设黄河防汛抢险技术虚拟试验场为目标,依托总体布置方案对场地结构进行分解,针对7组模块化构件,通过实体尺寸参数驱动三维模型,同时根据附加材质对不同构件分别进行多边形建模和曲面建模;采用C4D等工具构建三维场景;采用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法求解纳维—斯托克斯方程组,基于Realflow软件在蓄水池内生成流体粒子和网格,在时间、空间两个维度获取粒子水力要素;采用Octane render对三维场景和流体网格进行渲染。最终构建完成强真实感、高可信度的试验场虚拟场景。

基于地面激光雷达技术的堤防溃口模拟试验研究

堤防溃口模拟试验时,因模型较小且模型的堤防较软,易变形坍塌,致使常规测量技术难于捕捉到准确的堤防溃损信息。针对上述缺陷,引入非接触式数据获取方法,采用激光雷达仪对溃口模型进行扫描,然后进行点云数据处理。结果表明:激光雷达技术与传统的手工量测方法相比,具有速度快、精度高的优点,且避免了接触式量测的弊端,为模型试验的研究提供了新的方向。

《堤防工程安全评价导则》解读

本文针对《堤防工程安全评价导则》编制中存在的关键问题,介绍了编制背景、指导思想和技术路线,并对堤防安全定义、评价周期确定、评价单元选取、评价报告要求等问题予以说明。解读了评价中调查分析、复核计算、综合评价等不同阶段的重点工作和要求,提出了增强导则可操作性需要开展的研究工作,以供从事堤防安全评价工作者借鉴。

基于区域生长法的无人机和无人船一体化测绘技术研究

针对控导工程监测过程中采用的传统水下高程测量方法存在操作人员多、安全隐患大等问题,以神堤控导工程12坝—20坝为例,采用无人机、无人船等非载人式勘测技术,对河道水上地形和水下地形展开同步测量。引入坡度因子对区域生长法进行改进,以目视解译方法识别的林木区域为基准,分析对比区域生长法和考虑坡度的区域生长法的识别准确率。采用自然邻域法对水下地形数据进行插值并与水上地形数据融合,得到神堤控导工程水上水下数字高程模型(DEM),并与工程三维视图进行对比。结果表明:利用无人机和无人船一体化测绘生成的DEM成果,满足有关技术规范的要求,具有较高的精度;采用考虑坡度的区域生长法识别控导工程的防浪林和行道林,识别正确率达92.47%。

开敞式防洪闸闸室结构抗震安全分析及加固措施研究

以处于地震基本烈度8度区的某开敞式防洪闸为例,基于有限元分析软件,采用时程分析法对闸室结构抗震能力进行了分析。针对闸室上部启闭机房结构存在的抗震缺陷,制定了不同的抗震加固方案,通过不同加固方案抗震能力对比分析,比选了较优加固方案,并在较优方案基础上,探究了连通梁截面尺寸对闸室结构加固效果的内在影响规律。结果表明:地震作用下防洪闸闸室结构启闭机房排架柱折角位置处出现较大拉应力区,其最大拉应力超过了结构承载能力,不满足抗震安全需求;在各排架柱之间增设连通梁可降低启闭机房结构动力响应,但设计过程中为避免启闭机房结构产生鞭梢效应,不宜在顶部位置增设;连通梁截面尺寸对启闭机房排架柱结构抗震能力影响显著,实际工程中可通过控制截面尺寸达到理想的抗震加固效果。

基于分布式光纤传感的堤坝安全监测技术及展望

及时、准确地掌握堤坝的性态,是保证堤坝安全运行的基础.因此,需要一种实时监测系统对堤坝进行监测.分析了堤坝健康监测的主要内容,介绍了分布式光纤传感技术的工作原理及使用现状;探讨了分布式光纤传感技术在我国堤坝渗流和形变中的应用;指出了分布式光纤传感技术在土堤坝使用中存在的问题,并给出了新的堤坝长期安全监测系统设计建议,结论有益于指导构建新的基于分布式光纤技术的堤坝安全监测系统.

新形势下堤防工程管理存在问题与对策探讨

在对堤防工程管理和国内外研究现状调研的基础上,分析了堤防工程管理存在的主要问题,从堤防工程的自身特点、法规体系、技术支撑等方面剖析了原因,提出了强化堤防工程风险—生态—文化一体化管理理念、为建设幸福河提供安全保障的管理目标,并从法规体系完善、关键技术研发、两个抓手落实、监管平台建设等方面探讨了新形势下的堤防工程管理对策和建议。

黄河堤防隐患探测技术研发及展望

堤防防患探测方法主要有人工探测、地质钻探和地球物理勘探3种。其中地球物理勘探是快速无损探测的首选方法,包括电法、电磁法、弹性波法等。黄委所属有关单位与相关高校合作,研制了HGH-Ⅲ型、ZDT-1型、FD-2000型、JT-1型等堤防隐患探测仪。今后应加强隐患探测结果的正反演研究、开展综合探测、建立探测评估体系等。

边坡固结植生生态防护技术试验研究及应用

为了使西北寒旱地区工程边坡在恶劣立地条件下尽快实现生态恢复,以新疆某水电站引水渠道右岸开挖形成的砂砾石边坡和盐碱质黄土边坡为工程背景,开展了固结植生生态防护技术试验研究。通过室内试验确定有利于植物生长的护坡复合基材各组分的最佳配比,并进行现场应用试验,验证了固结植生生态防护技术的效果。研究表明:复合基材混合物中高摩尔比脲甲醛缓释肥是影响护坡植物长势的主导因素,含水量为次要影响因素;边坡固结植生生态防护技术应用效果良好,草种萌芽率高,植被覆盖度高;边坡植物根系具有加筋及锚固作用,可显著提高边坡稳定性。

基于J2EE平台的堤防工程信息管理系统设计与实现

为进一步加强和规范堤防运行管理,实现动态掌握工程管理状况,研发建设了基于J2EE平台、B/S结构的全国堤防工程信息管理系统,并对系统建设目标、系统架构和系统功能进行了详细设计,有效提高了堤防工程信息化管理水平和工作效率。

我国典型堤防工程管理现状调查分析

在对我国堤防工程运行管理现状进行调研的基础上,重点分析了黑龙江、上海、江苏、安徽、福建、河南、湖北、新疆等8省(自治区、直辖市)644个水管单位1420段3级及以上堤防的管理资料,分析了堤防工程管理体制与机构设置、运行机制与安全管理等方面存在的问题,提出了加强行业管理的对策和建议。

深基坑工程安全评价的尖点突变模型

为评价深基坑工程失稳的突变特征,采用突变理论建立了深基坑工程尖点突变安全评价模型.根据工程安全监控理论,引入突变理论,以基坑水平变形为例,考虑深基坑土体的流变特性,建立了基于时效影响因子的深基坑工程尖点突变安全评价模型.实例分析表明,尖点突变安全评价模型克服了采用常规设置监控值评价时参数选择困难,并能反映基坑失稳突变性的特点,可以量化评价基坑安全程度,正确评价安全状态,具有适应性强、精度高的优点.

滏阳河污染堤防土体力学性能研究

通过室内试验,考察了去离子水和滏阳河水对滏阳河堤防土体物理力学性能的影响、土体矿物成分及微观形貌的改变。结果表明:(1)滏阳河当地水浸泡后土体塑性指数和有效黏聚力均小于去离子水浸泡后的土体,有效内摩擦角则大于去离子水浸泡后的土体;(2)不同浸泡条件下,土体应力应变关系曲线变化规律基本一致,均呈应变硬化现象,各级围压下,邯郸滏阳河当地水浸泡土体后的剪切峰值均大于去离子水浸泡后的土体;(3)去离子水及滏阳河水与土体间发生相互作用,改变土体的矿物成分含量,使其微观形貌及孔隙特征发生明显变化,最终导致土体的宏观力学特性改变。

堤防工程标准化管理内涵与评价体系框架构建

针对我国堤防工程管理工作面临的各种问题,在梳理分析试点地区标准化管理经验的基础上,阐述了堤防工程标准化管理内涵,以工程状况、安全管理、运行管护、管理保障、信息化建设5个维度组成五元结构模型,剖析了堤防工程运行管理工作要素,基于层次分析法和德尔菲法,以工程安全为底线、以提升能力为目标初步构建了堤防工程标准化管理评价体系。

堤防溃口冲刷试验中三维激光扫描技术的应用

采用非接触式数据获取方法,利用三维激光扫描仪对堤防溃口土体进行扫描,然后结合ArcGIS进行逆向建模,得出堤防溃口冲刷模型剖面图及时段冲刷量,并与实测冲刷量进行了对比。结果表明:①采用三维激光扫描技术能够方便快捷地获取堤防冲刷模型表面的点云数据,并可准确地在计算机中建立起以点云为基础的数字化冲刷过程模型;②三维激光扫描系统不需要与目标物体接触,获取的数据可以方便地与其他软件进行交互处理,克服了接触式量测的缺点;③数值模拟计算的冲刷量和实测冲刷量较为吻合。

探地雷达在水利工程质量检测中的应用

依据探地雷达的工作原理,分析了水利工程中不同检测目标的雷达图像特征,并对混凝土结构内埋设钢筋的深度及间距计算进行了探讨。最后针对探地雷达在水利工程质量检测应用中存在的一些问题,提出了今后应进一步展开研究的工作。