局部干法水下激光焊接装置研制及工艺试验

针对核电站乏池边角位置的水下修复需求,研制了一套局部干法水下激光焊接装置,可在实现常规水下平焊位置焊接的同时,重点兼顾角焊缝的局部干法水下焊接作业需求。同时,该装置还具备水下焊接位置的照明、焊接环境和焊接过程的实时监控、焊接区域的温湿度监测等功能。采用研制的局部干法水下焊接装置,对核电站乏池常用的304不锈钢材料进行了水下焊接工艺试验,结果表明:水下焊接焊缝的成形良好,水下焊缝的宏观形貌、截面形貌和金相组织与空气环境成形焊缝无显著差异。

堤坝漫溃机理、模型及溃决洪水模拟技术与应用

为提升堤坝溃决险情处置和溃决灾害防御能力,多年来长江科学院河流研究所采用物理模型试验、水槽试验、理论分析、数值模拟等方法研究了堤坝漫溢溃决的机理、模型与模拟技术。其主要成果包括:揭示了堤坝漫溢溃决机理,解析了“溯源陡坎冲刷”在堤坝溃决过程中的作用,提出了溯源陡坎冲刷模式和堤坝漫溢溃决模式;基于物理机制,研发了溯源陡坎冲刷二维数学模型和堤坝漫溢溃决数学模型;发展了适应溃坝水流急变特征的一、二、三维溃坝洪水运动模拟技术及地形处理方法,并初步探索了溃坝水流的三维流场与动压特性;总结评述了相关领域的研究进展。研究成果成功应用于唐家山、白格等历次堰塞湖溃决险情的应急处置和决策制定,并为今后堤坝(含堰塞坝)溃决险情的科学应对提供了技术参考和经验借鉴。

长江与洞庭湖冲淤变化及其对防洪、水资源利用的影响与对策建议

三峡工程运用后,“清水”下泄,导致长江与洞庭湖发生冲淤调整,对坝下游江湖防洪与水资源利用等影响已逐步显现,而上游干支流控制性水利水电工程陆续建成投运,与三峡工程共同作用后对坝下游的影响将更加深远。在以往研究的基础上,结合新近实测资料进一步研究长江与洞庭湖水沙冲淤变化,分析江湖冲淤变化对防洪与水资源利用的影响,并提出相应的对策建议,可为未来江湖治理思路、治理方案的制定与实施等提供参考借鉴。

SA508-3低合金钢窄间隙室温自动回火焊道工艺技术研究

针对核电厂SA508-3低合金钢窄间隙室温自动回火焊接工艺开发技术难题,本文通过单道焊工艺试验,获得了组织劣化区范围及组织分布,通过ABAQUS温度场仿真计算,确定了250℃~650℃有效回火区域范围,并以此为输入,采用数学方法建立了回火焊道工艺参数设计方法。在宽度仅为16.5mm的窄间隙试验件上开展工艺验证,结果表明,采用设计的4层回火焊接工艺参数可将劣化区组织完全改善为回火马氏体、回火屈氏体和回火索氏体,热影响区显微硬度均低于350HV。本文研究表明,仅采用单道焊试验与温度场仿真计算相结合的方式,就能可靠高效的进行室温回火焊道工艺开发。

三峡工程运用后荆江与洞庭湖关系变化研究进展

荆江与洞庭湖之间存在复杂的江湖水沙交换关系,水沙变化引起江湖冲淤变化,进而影响长江中游地区的防洪安全与水资源利用等。三峡工程运用后坝下游水沙条件发生较大改变,江湖关系进一步调整。从江湖水沙关系变化、荆江特别是分流口门附近河道冲淤演变、三口分流洪道冲淤演变、洞庭湖区冲淤变化及城陵矶水位变化等方面,系统梳理了三峡工程运用后荆江与洞庭湖关系变化研究进展,得到以下结论:荆江三口分流量略有减少,分沙量大幅下降,藕池口河势调整较剧烈,进流条件有所恶化,洞庭湖由淤积转为微冲,湖区水位下降,城陵矶—汉口河段冲刷,城陵矶水位下降等,江湖水沙驱动机制仍存在一定不足,在荆江洪水位变化及洞庭湖未来演变趋势方面仍存在争议;指出了目前研究中存在的不足,如缺乏定量分析和系统性与完整性研究,并提出了下一步研究需重点关注的问题。

激光熔覆再制造双相不锈钢工艺与性能研究

以核电海水循环泵叶轮用材1.4468双相不锈钢的修复再制造为背景,开展了激光熔覆双相不锈钢工艺及力学性能试验。采用激光熔覆的方法制备双相不锈钢熔覆层,通过宏观形貌测量、微观组织表征和力学性能测试,研究了工艺参数对1.4468双相不锈钢激光熔覆层成型情况的影响和熔覆层的组织与力学性能。结果表明,激光功率、扫描速度和送粉速率都对激光熔覆双相不锈钢熔覆宽度具有显著影响,只有扫描速度和送粉速率对熔覆层高度的影响较为显著。双相不锈钢熔覆的成型情况良好,其微观组织以铁素体和奥氏体为主,室温拉伸力学性能满足标准对1.4468双相不锈钢的要求。

唐家山堰塞湖溃坝洪水分析及泄流冲刷模拟

土石坝溃坝数学模型BRESZHU建立在溃坝试验及原型溃坝案例中所观察到的溃坝机理基础之上。模型先后用不同国家的多组溃坝试验资料进行率定和验证,并被成功应用于原型堤坝溃决案例的模拟,结果良好。"5.12"地震唐家山堰塞湖险情发生后,其不断升高的水位和不断增大的湖容给下游百万群众的生命财产安全造成了巨大威胁。运用BRESZHU模型并结合坝下游溃坝洪水演进模型针对堰塞湖上游可能出现的不同频率洪水、坝体的不同溃决方案和不同溃决过程等对数10种工况下唐家山堰塞湖的调洪、溃坝及洪水传播过程进行了计算与分析,为抢险方案和应急预案的制定提供了有力的技术支持。险情结束后运用BRESZHU模型及时对湖水下泄过程中泄流渠断面发展及坝址处洪水过程等进行了模拟,结果表明模型计算的下泄洪水过程(水位、流量)及泄流渠断面发展等与实测情况符合较好。

三峡工程运用后长江中游沙市河段演变与治理思路

三峡工程运用以来,长江荆江河段水沙条件发生较大改变,河床冲淤变化剧烈。沙市河段地处上荆江中段,属弯曲分汊河型,多年来深泓左右摆动和分汊段主支汊易位频繁,是荆江河势变化频繁、防洪形势严峻的河段之一。利用多年来,特别是三峡工程蓄水后的原型实测资料,首先分析了河段控制水文站的水沙特性及太平口分流分沙变化,并进一步分析了三峡工程运用以来沙市河段的河道冲淤演变特点及演变趋势,在此基础上综合考虑河段的防洪、航运、取水等需求,探讨了沙市河段未来的综合治理思路。

土坝溃决模型及其发展

大坝溃决的速度和程度很大程度上决定了溃坝洪水波的大小及其传播速度 ,继而对下游受灾程度和范围产生巨大影响。溃坝模型对溃坝过程进行模拟 ,预测溃口发展及溃坝洪水过程线 ,对于大坝失事后果的评估 ,防洪减灾以及保护人民生命财产安全等具有重要意义。对世界上四十年来出现的各类土坝溃决模型进行了分类和总结 ,分析了其各自特点 ;还对一种新出现的土坝溃坝机理学说进行了介绍和分析 ;

国外土坝溃坝模拟综述

溃坝的速度和程度决定了溃坝洪水的大小及其传播速度,因而对受灾的程度和范围影响巨大。溃坝模型可以模拟溃坝过程,预测溃坝洪水过程线,对防灾减灾有着重要意义。对国外40年来出现的土坝溃坝模型进行了分类和总结,分析了其各自特点;对一种新的土坝溃坝机理进行了介绍和分析;并为模型今后的发展提出了建议。

2020年汛期荆江三口分洪能力及洞庭湖出流变化

2020年汛期长江流域持续出现了5次洪水,荆江三口分洪能力及洞庭湖出流变化直接关系到长江中游防洪安全。基于此,根据最新实测资料分析了2020年汛期荆江三口分洪能力及洞庭湖出流变化规律,并取得了以下主要认识:①与2003~2018年期间相比,2020年7,8月份荆江三口分流量大幅增加,且在枝城站同等大流量下荆江三口分流量有一定程度增大,其中松滋口分流量明显增大,藕池口略有增大,太平口则有所减小。②荆江三口分流比与枝城站流量呈正相关关系,2020年汛期枝城流量增至38000 m 3/s以上,三口分流比基本在20%以上,其中7月25日三口分流比最大,其数值为26.1%,分流量高达11300 m 3/s。③与2003年相比,2020年汛期在螺山站同等大流量下水位出现不同程度抬高的迹象,可能与该站下游区间入汇流量明显偏大等因素有关;6月13日之前,城陵矶站与螺山站流量比值变化主要受到洞庭湖四水来流的影响;6月14日至9月25日,其比值变化主要受长江干流流量变化的影响,监利站流量快速增加或减小,其比值呈现相反变化规律;监利站流量缓慢变化,其比值变化规律不明显。

In625镍基合金激光熔覆工艺研究

以海水循环泵用材料双相不锈钢为基体,开展In625镍基合金激光熔覆工艺试验。通过金相显微镜观察不同工艺参数下的单道熔覆层与多道熔覆层的宏观形貌及截面形貌,分析激光熔覆关键工艺参数对熔覆层形貌的影响规律,筛选较优异激光熔覆工艺参数,并对熔覆层的微观组织进行分析。

非恒定流条件下荆江三口分流模拟控制方式研究

长江防洪实体模型是利用世界银行贷款兴建的重大水利科研项目。通过理论分析与试验研究,建立了适合长江防洪实体模型的非恒定流条件下荆江三口分流模拟控制方式。恒定流和非恒定流条件下的验证试验研究表明,该模拟控制方式下荆江三口模型分流流量与分流过程均与原型相似,基本满足试验精度要求。验证后,该模拟控制方式被应用于长江防洪实体模型荆江河段洪水演进特性试验研究。

遇特大型洪水荆江河段洪水演进特性实体模型试验研究

利用长江防洪实体模型进行了2002年10月地形条件下长江荆江河段遭遇"54年型"和"98年型"特大型洪水时的洪水演进特性实体模型试验研究。研究表明:试验条件下洪峰从枝城传播至监利需14～21 h,平均传播速度3.2～4.8 m/s。当遭遇"54年型"洪水且不考虑三峡水库调蓄时,各站试验洪峰水位与1954年实际洪水相比普遍升高,荆江面临极其严峻的防洪形势,沙市站洪峰水位超过堤防设计水位约1.60 m,石首、监利和城陵矶等站超过设计堤顶高程达0.4～1.23 m;考虑三峡水库调蓄后,各站试验洪峰水位较不考虑调蓄情况明显降低,防洪形势有明显缓解,但依然不容乐观,其中沙市站洪峰水位超过堤防设计水位0.30 m,莲花塘站超过设计堤顶高程0.28 m。当遭遇"98年型"洪水且不考虑三峡水库调蓄时,各站试验洪峰水位与1998年实际洪水相比普遍升高,荆江防洪形势严峻,其中沙市、石首、监利和莲花塘站分别超出堤防设计水位达1.20,1.25,1.73,1.68 m。

全球变暖背景下不同暴雨对平原湖区涝灾影响模拟研究

以洞庭湖腹地大通湖地区为例,基于平面二维水流数学模型,采用有限体积法和非结构网格,模拟研究了全球变暖背景下不同暴雨对平原湖区涝灾的影响,得出了不同强度暴雨下区域内涝灾分布情况及致涝率,并定量计算分析了暴雨强度的增加对内涝造成的不利影响,研究结果可为涝灾预测与评估等提供技术支持。

超声波应力测试降噪技术

主要分析临界折射纵波(LCR波)降噪处理对于A7N01铝合金与S355J低合金钢残余应力测试的必要性。通过拉伸标定的方式分别标定A7N01与S355J,并对比降噪与未降噪信号的局部细节,最后拟合降噪与未降噪信号的标定结果。通过上述试验分析发现,超声在铝合金中的传播特征受应力的影响更为明显,LCR法对于S355J的应力降噪非常必要,而A7N01应力测试可以不做降噪处理。

先进压水堆国产新锆合金内压爆破力学性能研究

采用内压爆破实验研究了去应力、部分再结晶及再结晶退火状态的SZA-4、SZA-6两种国产新锆合金室温及385℃下的内压爆破性能,用SEM分析了爆破断口形貌特征。结果表明,在两种试验温度下,合金管材爆破压力及屈服压力随退火温度的升高呈下降趋势,再结晶态管材延伸率整体高于去应力态以及部分再结晶态管材。爆破断口均为细小韧窝形貌,并存在轴向的微裂纹,爆破过程为由内壁向外壁的韧性撕裂。

土石坝漫顶溃决及洪水演进研究进展

土石坝漫顶溃决往往在其下游产生巨大的洪水灾难,研究坝体溃决及洪水演进是防灾减灾的需要。对土石坝漫顶溃决过程现象、机理及其模拟的研究进展进行了综述。讨论了物理模型试验的尺度设计,总结了不同尺度、不同类型、不同条件溃坝试验的研究成果;按照参数模型、简化物理模型、精细物理模型,分类总结了漫顶溃坝数学模型研究进展;阐述了溃坝洪水演进方面的试验与模拟研究。在此基础上,对该研究领域今后的研究工作提出了若干展望,包括河道边界对溃坝过程及溃坝洪水传播过程的影响、非均质土石坝溃决机理、溃坝过程中挟沙水流冲蚀规律、溃坝下游河床的冲淤调整及泥沙分选、溃坝对水生态环境的冲击影响等。

三峡水库的调蓄作用对荆江三口分流的影响

根据2003~2008年的实测资料分析了影响荆江三口分流因素的变化,利用1990~2000年天然径流量过程,基于2002年地形分别计算了调蓄前后荆江三口分流量的变化,获得了三峡水库调蓄作用对荆江三口分流的影响,2008年地形条件下的计算结果表明,荆江三口分流略有增加;这是近期荆江三口分流变化不大的主要原因。

二元结构河岸崩塌机理试验研究

以室内概化模型试验为技术手段,首次尝试采用不同粒径的新型复合塑料沙(细颗粒层通过加入适当比例的黏合剂)模拟了天然二元结构河岸崩塌过程。试验研究表明:二元结构河岸崩塌过程大体可分为5个崩塌阶段:坡脚冲刷变陡阶段→滩面裂缝形成发育阶段→坡面渐进侵蚀阶段→河岸崩塌阶段→河岸冲刷趋于稳定阶段;在崩塌发生的过程中首先是下层泥沙受冲变陡,其次是上层河岸泥沙在多种因素影响下发生着不同的崩塌形式;在同级流量条件下,水位下降过程中河岸稳定性较水位上涨过程中明显减小。该成果可为研究江河崩岸治理措施和防洪减灾提供理论依据。