无临设工程施工的沉桩方法及工法设计

传统的打桩(振动、冲击)技术,不仅需要打桩机,还需要施工车辆、大型附带设备及暂设工程,施工效率低、占地面积大,对生态环境影响大。以黄河堤岸刚性加固为需求导向,设计了无临设工程施工的沉桩方法,并开发出整套设备,该设备主要包含静压植桩机、动力单元、桩用起吊装置及桩材自走装置。该工法实现了无暂设工程施工,提高了作业效率,减小了对生态的影响。从工法特点、施工周期、施工成本、硬质地层适应性、成桩质量、占地面积和环境影响(CO_(2)排放)等方面对比分析了此方法与传统施工的优缺点。结果表明,该方法可广泛应用于坝决口封堵、堤防加固、植入式斜桩护岸、挡土墙、止水墙、基础和地基工程加固等方面。

黄河冰花冰晶体结构及内部气泡分析

黄河冰花冰物理性质独特,对冰凌的生消演变有很大影响。为深入认知冰花冰晶体结构的物理特性,利用冰样采样器对黄河头道拐河段的冰花冰进行采集,利用费氏台获取冰花冰的图像,分析冰晶体及气泡细观结构特征。结果表明:在垂直方向上,冰晶体的平均等效直径范围为1.48~5.85 mm,随深度增加逐渐增大;在同一水平面内,冰晶体粒径差别明显,微小晶粒占比较大;冰花冰主要由0.1~7.0 mm的晶粒组成,直径为0.1~1.0 mm的微小晶粒占比为47.54%;冰花冰气泡平均等效直径在0.3~0.7 mm之间变化,随深度增加逐渐增大;气泡含量在1.90%~6.76%波动,随着深度增加逐渐减小。

提升识别河道倾斜流凌图像准确度的理论基础与实践

针对黄河什四份子弯道远程监测视频中流凌图像存在倾斜变形问题,基于摄影测量学原理对倾斜变形图像进行校正,建立一种考虑相机安装高度、相机倾斜角度及河道水位变动影响的图像像点比例尺校正方法。以2021—2022年凌汛期什四份子弯道监测图像为例,结合现场测量数据与雷达数据,拟合水平比例尺和竖直比例尺表达式,根据图像信息和水位信息实时计算流凌真实位置信息,公式拟合图像比例尺的相对误差在±6%以内;采用比例尺表达式对图像进行校正,获得校正后流凌密集度、流速等参数,统计流凌密集度与流速关系,证明了倾斜流凌图像校正的必要性。

淡水侧向冰水界面融化现场测试和能量平衡模型

在融冰期的淡水冰层上挖凿开敞水域,连续观测气温、水温、辐射和风速风向等,采用触点测量设备监测冰-水侧向界面的融化量,获得冰-水侧向界面融化速率。根据冰层内的热量平衡过程分析冰-水侧向界面的形状变化和影响融化速率的因素。侧向融化速率受水温影响明显,风速、气温和辐射对侧边界摩阻速度和显热潜热比例具有一定的影响。黄河开河期周边的河迹湖,冰-水侧向界面热通量远大于底部热通量,从而影响区域水环境。

黄河河道冰层雷达波特征图谱的现场实验研究

2013年-2014年冬季,利用RIS K2型探地雷达在内蒙古头道拐水文站黄河河道断面开展冰层厚度探测试验。试验使用不同频率天线探测冰厚,并与钻孔实测冰厚对比。结果显示200 MHz频率天线可探测到冰下更深部位的状况,并能够识别出冰花层。利用雷达探测图谱中电磁波传播时间和实测冰厚得到盛冰期雷达电磁波在冰内的实际传播速度为16.3cm/ns;而融化期雷达电磁波在冰内的实际传播速度小于15.0cm/ns。雷达探测结果还显示垂直于河道断面方向的冰层厚度分布不均匀。主流区是以热力学生长的颗粒冰和柱状冰为主,最大冰厚约为60cm;而非主流区是以冰花冰为主,最大冰厚约为70cm。另外,雷达图谱也可以确定冰层裂缝的具体位置、走向。

凌汛险情快速抢护关键技术与成套装备研发

1研究背景黄河冰凌灾害是我国冬春季节大江大河中最突出、最重大的自然灾害,也是最难防御的灾害之一。除机理分析难、监测难和预报难外,更难在险情抢护。破冰排凌和抢护堤防工程险情是防控凌汛灾害有效且重要的手段。国际上主要利用破冰船等机械动力装置进行破冰,我国则较多采用炮弹爆破破冰。目前主要存在以下问题,不能满足防凌减灾快速、灵活、精准和高效的技术需求。

大网笼机械化抢险技术现场试验

为了解决大网笼的材料、结构、制作以及机械化装料、运输和机械化抛投等问题，于2004年在河南省兰考蔡集工程54坝进行了大网笼机械化抢险技术现场试验。通过现场试验研发成功了10—12m^3大网笼，利用自卸汽车、挖掘机、推土机、装载机等大型机械设备进行机械化装料、运输和机械化抛投，用10min即可完成装料作业，平均5min有1辆自卸汽车在坝前循环1次。兰考蔡集工程54坝进占试验表明，大网笼机械化作业能快速形成占体。

基于数字图像处理技术的冰凌参数识别方法

基于黄河防凌远程视频监视系统现场采集到的视频影像,采用图像识别的方法提取黄河沿岸关键冰凌参数,包括密集度及流速。对于冰凌密集度的提取方法,是先将摄像设备取得的视频变为单帧图像,然后对单帧图像进行二值化处理,利用图像分割技术得到冰凌所在区域,最后统计得出冰凌的密集度;对于冰凌流速提取,是用摄像设备取得视频图像序列,利用稠密光流法标记各图像的特征点位置,追踪特征点,从而得到移动距离,最后根据时间间隔计算得出冰凌的流动速度。

土工合成材料工程特性试验研究

通过室内试验 ,对相同种类和不相同种类土工合成材料的物理力学特性、渗透特性、反滤特性和加筋特性等工程特性进行了试验研究 .结果表明 ,土工合成材料的质量性能差异较大 ,根据工程使用的情况不同 ,应该选择不同的土工合成材料 .在工程施工中 ,应根据当地的土壤特性和工程要求 ,严格按设计、规范要求进行选择材料 .

三维植被网技术的护坡机理及应用

三维植被网护坡技术综合土工网和植物护坡的优点 ,可有效地解决岩质边坡、高陡边坡防护问题。应用实例表明 ,三维植被网护坡对边坡的稳定极为有利 。

土工合成材料在渗水(流土)抢险中的应用研究

概述了黄河堤防渗水(流土)险情、现场模拟抢护试验,总结分析了临背河采用土工合成材料抢护的技术措施及材料选型。现场试验表明,选用等效孔径为0.1和0.2mm的涤纶长丝纺粘针刺无纺土工织物,抢护黄河堤防渗水(流土)险情是成功的。采用软式排水管或土工织物在背河修筑导渗沟或透水后戗,可有效解决黄河防汛抢险缺乏砂石料的问题。

黄河内蒙古河段冰凌时空分布特性分析

基于黄河内蒙古段系列历史冰情资料,利用小波分析方法对冰期气温、冰期径流、流凌日期、封河日期、开河日期进行了多时间尺度分析。结果表明:巴彦高勒、三湖河口、头道拐三站的冰期气温总体呈上升的变化规律,并且三站的冰期气温变化趋势一致,黄河内蒙古段冰期气温存在15 a左右的周期;实测径流在分析序列中不存在显著周期;三站流凌日期和封河日期整体上推迟,开河日期提前,封冻时间缩短;流凌日期存在12 a左右的周期,封河日期和开河日期不存在显著强周期。

黄河下游滩区现状及存在问题分析

在叙述黄河下游滩区自然情况、社会经济情况、滩区治理现状的基础上,详细论述了黄河下游滩区存在的问题。由于黄河水沙问题复杂,治理难度大,滩区治理开发也受到限制,目前存在的主要问题是:1)洪水威胁依然存在;2)悬河形势严峻、河势尚未有效控制;3)滩区旱涝灾害严重;4)滩区产业结构单一;5)滩区政策落实不到位;6)滩区安全建设状况严重滞后。这些问题的存在,对滩区开发和管理产生很大的影响。

非接触式冰厚和水位一体化远程监测装置研发

为解决冬季结冰河道冰厚和水位一体化连续监测难的问题,研发了非接触式冰厚和水位一体化远程监测装置。该装置主要由空气耦合雷达、环境温度传感器、水面/冰面温度传感器、高清红外夜视仪、避雷器、GPS模块、远程开关控制和遥测模块、太阳能和风力供电互补系统、硅能电池、超长横杆和三角钢架等组成。集成后的装置可监测冰厚、水位、环境温度和冰面/水面温度等相关参数及全天候的视频图像数据,通过采用4G模块将数据回传至控制中心并自动解译雷达图谱。该装置已安装应用于黄河内蒙古托克托县什四份险工弯道处,完整监测了2019—2020年度凌汛期冰厚和水位变化过程,采集了大量的温度和凌汛视频图像数据。该装置为冰期水文远程非接触式监测提供了新的模式和技术,可实现全年无人值守智能监测。

锚杆支护在综采面中的应用

为降低原煤成本、减轻工人劳动强度、建设高产高效矿井，晓南矿在西三４０３综采工作面进行支护工艺改革，采用树脂药卷、螺纹钢锚杆、加钢筋梯、金属网联合支护取代１２＃矿用工字钢梯形棚支护，取得了良好的效果，为回采巷道锚杆支护及综采低采高高产高效生产创造了一条新的途径。

土工织物反滤特性试验研究

实践证明,土工合成材料用于防汛抢险存在很多问题,现行规范中的反滤应用准则O_(95)≤2d_(85)不适合于作为防汛抢险的反滤应用准则。通过高水压力下的常规反滤试验、高水压力下的“泥浆”试验、高水压力下的“窄缝隙”试验等三种特殊的反滤淤堵试验,分析验证了所选等效孔径为0.20 mm的针刺无纺布和等效孔径为0.352 mm的经编土工布较适合于黄河堤防渗透破坏险情的抢险材料,从而为建立适应于防汛抢险的反滤准则提供了实验依据。

黄河下游滩区防洪减灾分析

黄河下游滩区建设开发与防洪问题相当复杂,随着经济社会的发展,小浪底水库的投入运用,黄河下游控导工程的逐步完善,国家对黄河下游防洪问题提出了更高的要求,滩区治理开发和黄河下游防洪的矛盾日益突出。通过对黄河下游滩区的形成原因及典型洪水漫滩情况及灾情分析,提出了五种滩区防洪减灾措施,即引洪淤滩、滩区安全建设、补偿政策、堆沙筑堤修建第二道防线和建设软约束林带导流工程等。

黄河下游预应力管桩丁坝结构优化设计研究

在分析传统堆石丁坝特点的基础上,提出了新型预应力管桩丁坝.以花园口为例,结合正交试验原理对丁坝结构进行设计,采用FLAC3D有限差分程序对其进行数值模拟,分析预应力管桩丁坝结构参数变化对丁坝整体位移的影响规律.数值计算结果表明,对丁坝水平位移的贡献主次顺序为:冲刷深度>桩长>流速>桩间距>桩径>联系梁尺寸;在洪水流量为4 000m3,水流速度为3m/s,冲刷深度为16m的工况下,桩长为25m,桩间距为0.6m,桩径为600mm,联系梁尺寸为0.6m×0.6m的丁坝结构方案最优,强度折减法计算丁坝安全系数为1.32.

万家寨水库库尾封河初期冰塞水位变化分析

为研究凌汛期万家寨库尾水位短期变化情况,通过解析原始资料和建立数学统计模型两种方式,分析了以水泥厂观测点为代表的万家寨库尾水位突升的现象及原因,并初步评估了水泥厂水位增长期内库区水位因子和气温因子对水位增长的影响率。分析得出:水泥厂水位呈线性增长,上涨最高可达8.5 m;岔河口弯道地形、铁路桥墩阻冰和持续低温有助于流凌形成堆积并发展成冰塞、冰坝;不管是否考虑温度因子,岔河口水位因子的影响率均为最大,即岔河口形成冰塞、冰坝是上游水位突升的主要影响因子,这一结论可为万家寨水库防凌调度提供一定的依据。

黄河工程管理现代化建设探讨

在分析当前黄河工程管理在管理体制和运行机制等方面存在问题的同时,论述了“数字工程管理”的概念和建设的必要性及建设目标、建设内容等。总的建设思想是在继承传统工程管理经验的基础上,敢于创新、与时俱进。在试点工程管理建设过程中,成熟一个项目推广一个。