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。

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。

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。

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。

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。

梯级泵站侧向进水池整流消能数值模拟研究

为了研究远距离管道输水工程中梯级泵站侧向进水池流态稳定问题,基于雷诺时均N-S方程,采用标准k-ε湍流模型和流体体积法(VOF)对无措施、消能墩、挡水墙和导流孔4种方案进行整流消能数值模拟研究,对比了4种方案的流线特性、流速矢量和漩涡特性。结果表明:侧向进水池的进水槽尾部高速水流进入泵站进水池容易形成较大漩涡。消能墩和挡水墙方案降低了进水槽内水流速度,但效果不明显,进水池内仍形成漩涡。导流孔方案使水流在进水槽内紊流消能,再通过导流孔平稳进入泵站进水池,进水池内水流速度接近零,整流消能效果显著。研究成果可为梯级泵站侧向进水池的整流消能提供技术支撑。

基于PLAXIS 2D的波浪桩护岸设计研究——以界南河颍河至泉河段治理项目(一期)为例

以界南河颍河至泉河段治理项目(一期)工程为例,利用PLAXIS有限元软件在不同规格的波浪桩挡土高度和施工工法等设计和施工组合条件下进行了数值模拟计算,分析总结波浪桩桩顶位移、岸后地面沉降的变化规律。选用打入式沉桩法时波浪桩悬臂段挡土高度宜控制在2.0~3.0 m范围,相关成果可为类似工程提供设计参考。

挑距受限情况下挑流消能的体型优化

新建拜年山水库溢洪道采用连续式挑流消能,为避免泄洪对溢洪道下游右岸进场道路及岸坡造成冲刷破坏,通过分析鼻坎挑角、挑坎顶高程等因素对挑距的影响和比较不同方法在计算结果上的差距,将溢洪道挑流体型调整为挑弧半径11.0 m、挑坎顶高程288.50 m、挑角20°,增设下游钢筋混凝土护坦能有效减轻冲刷破坏,可为类似工程提供参考和借鉴。

水库大坝不同防渗体ABAQUS有限元模拟分析

坝体防渗加固是当前地方性水利工程面临的主要问题之一。以山东临沂河西水库为分析对象,利用ABAQUS有限元模拟分别对黏土心墙和复合土工膜心墙在应用后的各项参数进行了对比分析。经对比,发现复合土工膜心墙在抗变形、防渗效果、降低浸润线高度等关键参数中均表现较好,其中防渗效果更是出现了一个数量级的差距。

基于Web端的大坝填筑分仓规划BIM技术应用

BIM技术在工程行业的推广应用已是大势所趋,如何提高BIM技术在具体施工环节中的应用水平,为项目带来生产价值和经济效益,是当前亟需解决的难题和重点。以新疆大石峡水利枢纽工程BIM中心为依托,开发大坝填筑在线分仓规划系统模块,进行大坝填筑前的坝面分仓规划工作。以三维模型分仓成果为数据载体,映射项目施工业务数据,构建数据可视化的管理模式,有效助推筑坝质量和施工效率的提高。结果表明:基于Web端BIM中心基础平台的搭建,降低了BIM技术应用对基础硬件设备的配置要求,提高了项目各参建单位之间的协作效率,对不同业务间的信息共享也提供了交互基础。基于Web端的大坝填筑分仓规划BIM技术可在类似工程中推广应用。

基于灰色模型的水利水电工程造价估算应用

目前,常用的造价估算方法有BP网络法、回归分析法、模糊数学法、类比法以及定额法等,各方法的适用范围和优缺点不同。根据2017-2021年水利水电工程相关数据,采用灰色系统理论构建造价估算模型,并检验工程造价估算结果,结果显示该模型具有较高估算精度,在工程实例中的应用效果良好,采用该灰色系统模型进行水利水电工程设计预算将取得良好效果。

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。

基于3DE平台Library架构的模板管理方法研究

在使用3DE平台的设计工作中,随着标准化模板积累,特别是抽水蓄能电站中,水工建筑物结构形式较为统一,大量采用了标准化模板建模,客观上导致模板在创建、发布、升级、拓展、归集、查询、应用等环节出现问题,影响设计效率。针对上述问题,开展了Library架构的3DE模板系统化管理方法的研究,探索了该架构下模板库创建、查询、应用的技术路线,并完成了抽水蓄能电站水工结构模板库的搭建。

煤矿开采水文地质条件及防治水技术研究

在城市化发展进程不断加快背景下,逐渐改善了人们生活品质,对煤矿资源有更高要求。由于煤矿开采工程是国家能源产业中重要组成部分,因此在开采期间一定要注重开采作业的顺利性与有序性。不过,从近些年实际开采情况分析,受到各种外界因素与内部原因影响,经常发生水害问题,像地表水渗漏与地下水涌入等,都对人们的日常生活与生产产生严重影响,甚至威胁到生态环境。基于此,本文详细分析了煤矿开采水文地质条件,结合实际开采现状,提出一些科学有效的防治水技术优化措施,为我国煤矿开采行业未来发展助力。