Preliminary Study on the Linear Relationship between the Internal Pressure Head of Rubber Dam Bags and Real-time Dam Height

The design operating conditions of rubber dams were analyzed,and it is found that the operating conditions are similar to the actual operating conditions of changes in the internal pressure ratio of a specific rubber dam bag in the process of filling and draining. Based on this,the linear relationship curve between the internal pressure head H0 and the real-time dam height H and its approximate analytical formula can be obtained,which can be used as a supplement and correction method for the measurement method of real-time dam height during rubber dam operation,and provides reference for rubber dam project managers.

Large Dam Construction in China over the Past Fifty Years

This paper gives an introduction to the large dam construction achievements seen in China over the past fifty years. Four developmental stages, dam height and darn type, newly adopted and developing dam types are elaborated in detail, with large dam statistics completed and under construction attached as well.

某特高堆石坝溃决过程及下游梯级水库群风险防控研究

水库大坝是重要的基础设施,其运行安全事关人民生命财产安全和社会稳定。应用DB-IWHR模型模拟某特高堆石坝因超标准洪水、泄洪建筑物失控、安全事件等原因导致坝体溃决的洪水过程。利用HEC-RAS软件模拟安全事件情景下的溃坝洪水演进,并对比分析通过预警提前降低水位与否对下游水库群受溃坝洪水影响程度的差异。研究结果表明,降低水位能够显著减小溃坝洪峰洪量,梯级水库群可通过预警腾库、减小蓄水量,有效削弱、截断上游溃坝风险的传导;水库调节性能、坝体抗风险能力等是梯级水库群布置应予考虑的重要因素。

U型弯道内L型丁坝群对不同水位水流水力特性影响试验研究

弯道影响通航的同时,易造成水土流失、河床淤积等现象。L型丁坝群是一种常用的水利工程结构,能调整水流速度、改善水流动力学特性,用于保护河岸线、防止淤积。我国多数河流常年无固定水位,布置丁坝群后,不同水位下,丁坝群对水流特性的影响情况值得研究。为此,通过试验,使用粒子图像测速系统和无线水位测量系统,分别对水流流速和水位等物理量进行测量、记录,并通过Matlab软件分析了不同水位下丁坝群对水流的影响情况,得出如下结论:随着水位的增加,水流速度逐渐减小,丁坝群下游部分是防冲刷和淤积的最佳位置,且坝高水深比影响丁坝作用的发挥,当比值为2.5左右时,可使丁坝群的作用得到良好发挥,在工程设计中可予以考虑。

堰塞坝渗流稳定性及坝体动力响应研究

堰塞坝是由崩塌、滑坡等堵塞河道而形成的天然坝体。区别于人工坝,堰塞坝具有坝体结构松散、材料分布不均的特点,其一旦形成,极易在短时间内发生失稳破坏(漫顶溢流、渗流破坏及坝坡失稳),威胁下游群众的生命财产安全。堰塞坝的失稳破坏主要受到上游水位、坝体渗流及余震作用的影响,本文以唐家山堰塞坝为研究背景,基于通用有限元软件ABAQUS建立堰塞坝渗流及动力响应分析模型,研究堰塞坝在渗流及余震作用下的稳定性,并进一步分析渗流及坝体余震对堰塞坝溃坝模式的影响。研究结果表明,(1)唐家山堰塞坝坝体发生渗透破坏的可能性较小,但随着上游水位的上升,堰塞坝发生渗流破化的概率增大;(2)堰塞坝内部动力响应特征表现为沿坝高从上到下,坝体的加速度放大倍数逐渐减小,动力响应呈现明显的“表面放大”效应;(3)余震作用下,堰塞坝不会发生整体失稳破坏,但余震使得堰塞坝坝高降低,从而加速其发生漫顶溢流破坏。

高面板堆石坝分期分区填筑高差对坝体变形影响研究

高面板堆石坝需采用分期分区的填筑方法,填筑高差的选取会对坝体变形产生一定影响。运用FLAC3D对阿尔塔什面板堆石坝进行三维数值模拟,分析其在反抬高下游填筑形式下上下游填筑体高差为5、10、15、20、25、30 m时坝体的应力变形情况。结果表明:填筑高差越大坝体应力变形越大,也对面板的受力状态更为不利;填筑高差达到30 m时,坝体最大竖直沉降达84.8 cm,下游侧水平位移12.9 cm,最大主应力2.23 MPa,且下游特征点变形倾度达1.02%,超过临界变形倾度,可能发生剪切破坏。综合考虑,高面板堆石坝在设计填筑方案时,应十分注重上下游填筑高差的选择,建议高差小于30 m。

山区库岸滑坡涌浪的物理模型与数值模型试验研究

山区库区高边坡由于其复杂和极其不稳定的地质条件,在外界不利因素影响下其地质体容易失稳并快速滑入水库形成对库区沿岸及下游大坝具有严重危害的滑坡涌浪.本文在某一山区库区物理模型的基础上建立三维滑坡涌浪数值模型,分析和研究滑坡涌浪形成与传播过程以及滑坡涌浪与下游重力坝的相互作用机理,同时通过水工物理模型试验来验证数值模拟的精度和可行性,为后续进行复杂山区库区滑坡涌浪数值模拟相关研究工作提供经验.结果表明:在与物理模型相同工况、设计条件下,数值模拟方法分析所得结果均与物理模型试验的实验结果基本一致,表明了该数值模拟方法可以较好地研究山区水库涌浪形成和传播的过程以及大坝和涌浪的相互作用;在涌浪传播形成和传播过程中发现对岸爬高要比侧岸爬高的数值要大,波浪爬高并不因为滑坡体入水角度的增大而增大,而是有个最大危险角度;涌浪在经过第一个弯道之后,高度会有一个增高的趋势,当涌浪传播至第二个弯道时,转折点前后的涌浪高度的变化不大;3号监测点的水压力在60°工况条件下最大;滑坡涌浪在传播至水库坝前时,涌浪高度变化呈波浪状;波峰时的涌浪所形成的坝前水压力最大.

拱坝不同设计坝高方案的地震动响应比较研究

在同一坝址下进行水电枢纽建设,挡水构筑物的高度是一个受众多因素影响的关键指标。从挡水大坝地震动响应变化的角度,对某工程挡水构筑物三种设计坝高方案在静动力叠加工况下的响应进行了分析比较。结果表明,随着坝体的增高,拱坝的自重和库水压力不断增大,但其地震动响应并非都随坝体的增高而增大,算例中拱坝上游面梁向和拱向压应力随着坝体的增高而增大,下游面梁向压应力随着坝体的增高而减小,拱向压应力随坝体的增高呈先减后增的趋势,正向位移和开度则随着坝体的增高呈先增后减的趋势。该研究结果可为挡水构筑物的相关设计提供参考。

混凝土坝坝体加高技术分析

近些年来,对有条件的现有水库大坝进行加高扩建是满足日益增长用水、用电需求的经济可行的方法。混凝土坝具有易施工、可靠性强、对工程现状影响较小等特点,因此国内外目前对水库加高多针对混凝土坝开展。本文从国内混凝土坝加高需求出发,在系统收集国内外混凝土坝加高案例的基础上,总结了混凝土坝的加高原因和加高方法,分析了混凝土坝加高过程中存在的主要问题及解决方案,对混凝土坝加高技术进行了总结和展望,可为混凝土坝加高工程设计和施工提供借鉴。

尾矿库池填法填筑宽顶子坝应用探讨

安全超高和干滩长度是衡量尾矿库是否安全运行的重要指标。在地形条件不足的情况下,可采用池填法筑宽顶子坝,为尾矿库防洪提供便利。以某黄金矿山上游式湿式堆存尾矿库为例,分析了利用池填法堆筑宽顶子坝的方案及实施办法,以及利用该方法筑成堆积坝后的防洪安全性和抗滑稳定性,确定了如何在有限的地形条件下保持所需的安全超高和干滩长度,以满足尾矿库安全稳定运行的条件。

尾矿坝溃坝模型研究及应用

根据多个大坝的实际溃决资料,提出尾矿坝溃坝的数学模型,该模型考虑尾矿的物理力学性质及其在流动中的变形,适合溃坝砂流下泄流量变幅大的特点。并就尾矿坝溃坝后泥石流对坝下游的影响提出预测的方法,该方法确定了泄砂总量、溃坝口平均宽度、坝址最大砂流量、坝址流量过程线等溃坝的重要参数。最后利用数学模型对某尾矿库溃坝砂流进行了预测,并指出该坝下游人员的撤离高程,为防灾减灾以及保护人民生命财产安全等起到了积极作用。

世界已建高坝大库统计分析

为了解和掌握世界范围内的高坝大库建设情况,统计全球已建成的特大型高坝大库资料。在此基础上,根据地区、坝型和建成年代对高坝大库有关特征进行分析,总结了世界高坝大库的地区分布规律、主要坝型和历史建设趋势,得出如下结论:世界高坝大库工程主要分布于亚洲、欧洲、北美洲;高坝的坝型通常是混凝土拱坝、堆石坝和混凝土重力坝,而形成特大水库的大坝多为混凝土重力坝、堆石坝和混凝土拱坝;高坝大库工程基本上建成于1945年以后,目前世界高坝大库的建设中心已转移至中国。

某金属矿山尾矿坝中毛细水的上升规律

尾矿坝坝体材料的物理力学特性因毛细作用会发生较大变化,这种变化势必影响尾矿坝的安全稳定状态。为此,开展了尾矿坝现场取样、室内毛细水上升测试等研究工作。结果表明,尾矿砂中毛细水的上升规律呈初期迅速而后期缓慢的变化趋势,这是其受多种作用力的共同作用所致。毛细水在短时间内就能上升到较大高度,前3天的毛细水上升高度约为最终上升高度的50%以上,之后毛细水持续缓慢上升直至稳定。这表明尾矿坝内毛细水将随浸润线的升高而迅速升高,从而影响尾矿砂的物理力学性质,进而可能在短期内影响尾矿坝的稳定性。采用幂函数对该金属矿山尾矿坝尾矿砂中毛细水随时间的变化关系进行了拟合,获得了毛细水上升规律计算式。

影响阶梯溢流坝消能率的因素

为了探求提高阶梯溢流坝消能率的措施 ,本文首次采用紊流数值模拟方法 ,对影响阶梯溢流坝消能率的一些主要因素 ,如单宽流量、坝坡、阶梯高度等进行研究。结果表明 ,消能率随单宽流量的增大而显著降低。坝坡越缓 ,消能率越高。阶梯高度对消能率的影响与单宽流量有关 ,当单宽流量较小时 ,消能率随阶梯高度变化较大 ;当单宽流量较大时 ,阶梯高度对消能率的影响很小。根据紊流数值模拟得到的坝面流场的紊动动能和紊动耗散率分布 ,对单宽流量增大时消能率降低的根本原因进行了探讨 ,提出了一些提高消能率的具体措施。

基于Mooney-Rivlin模型的充水式橡胶坝工作性态研究

鉴于坝高、内压比是橡胶坝最重要的参数,考虑材料非线性和几何非线性,基于Mooney-Rivlin模型,建立了不同坝高、内压比的橡胶坝有限元模型,计算其应力和位移,分析了坝高、内压比对橡胶坝工作性态的影响。结果表明,在设计工况下,坝体最大应力位于坝袋与底板锚固处,最大位移位于坝顶偏下游侧;坝高越高、内压比越大,坝体最大有效应力及最大位移也越大。可见在满足需要的情况下,应选择较小的内压比及较低的坝高。

特高土石坝坝坡抗滑稳定安全判据和标准研究

现行《碾压式土石坝设计规范》仅适用于坝高低于200 m的坝坡抗滑稳定分析。本文在现行规范的基础上,采用历史经验模型和可靠度分析相结合的方法,针对特高土石坝正常工况和地震工况的安全系数标准展开研究。经论证:特高土石坝正常工况的安全系数标准宜设置在1.60～1.65之间,地震工况安全系数标准宜设置在1.30～1.35之间。结合我国在建或已建的12座特高土石坝,验证了上述安全判据的可行性,本研究成果可为新规范的修订和完善提供参考。

混凝土坝后期水管冷却的规划

过去对后期水管冷却的安排比较简单,根据施工进度确定开始冷却日期及冷却水温,冷却到规定温度时停冷灌缝。现在看来后期冷却对坝体温度应力有重要影响,尽管温差相同,但不同的冷却安排产生的温度应力相差很大。本文首次系统地研究了冷却区高度、水管间距、冷却分期及水温控制对温度应力的影响,根据此研究结果,对后期冷却进行细致的分析和规划,在相同的温差和水管布置条件下,可显著减小温度应力、提高混凝土坝抗裂安全度。

三峡库区复杂地形下的降雨时空分布特点分析

根据三峡水库坝区周边10个气象站1992～2002年逐日降雨资料,先用比值法将短期考察资料延长,再通过对比、回归等方法,客观分析降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等指标随时间(年内、年际)和地形(高度、坡向)的变化,其特点如下:三峡坝区冬干、夏雨、秋雨明显,近年降雨增多;与武汉市相比,有降雨日多但降雨量、暴雨日及大暴雨日少的特点;降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等多随高度上升而递增;由于受南北边山地阻挡和峡谷的影响,长江以南降雨大于长江以北;水体抑制库周降雨,且夜间比白天明显,强降雨过程比弱降雨过程明显.三峡地区降雨周边山地多于谷底,蓄水后差异将更明显,使地质灾害容易发生,应引起高度重视.

基于数值流形法的重力坝多裂纹扩展研究

传统数值流形法(NMM)在处理非连续变形问题时,仅限于几何构型不发生破坏的情况。针对这一不足,通过在裂纹尖端附近的物理片上增加用于模拟应力奇异性的增强位移函数,进一步发展了可用于几何构型破坏的扩展的高阶NMM。然后,将其应用到重力坝由连续到非连续的破坏过程分析中。首先,针对一含单裂纹的重力坝模型进行了敏感性分析,结果表明,在不同的扩展长度或网格密度下,其扩展路径基本相同且与文献结果保持一致。进而在此模型基础上又开展了多裂纹扩展分析,结果仅一条主导裂纹发生扩展,与文献结果基本一致。最后,针对印度的Koyna重力坝,通过设置不同的漫顶高度研究了其裂纹扩展路径的变化。结果表明,随着漫顶高度的增大,裂纹扩展路径逐渐趋向于水平方向扩展,而且坝体抵抗破坏的能力逐渐减弱。总体表明,NMM在求解实际工程问题时具有很好的数值稳定性和鲁棒性。

泥石流拦挡坝总坝高设定及坝后淤积计算

泥石流沟道治理中拦挡坝总坝高的设定和坝后淤积率的计算涉及治理工程的安全和经济效益,是一个无法回避的难点。以武都区已治理的23条沟道(共布设112道拦挡坝)作为研究对象进行比较分析,采用直线相关的回归方程对经验公式进行优化。结果表明:泥石流沟道运行9~11 a后,武都区43%的泥石流治理沟道总库容淤积和单坝淤积不足50%,属于过度治理;优化后的拦挡坝总高度计算公式既考虑了泥石流沟道治理的安全,又考虑了治理效益的最大化,更符合设计要求;推导的坝后回淤比降计算公式与原沟床建立了线性关系,便于设计人员应用,其计算结果约为治理前沟床比降的0.49~0.61倍,在前人研究的区间内,具有科学性和实用性。以上研究为武都区泥石流拦挡坝设计、创新及管理提供了可靠依据。