闸下变动水位的船闸输水水力学计算

为解决强潮海域闸下潮位变化剧烈的船闸输水系统水力学计算问题,以现有规范为基础,从输水计算原理出发,推导了变动水位条件下的输水水力学计算方法,应用该方法计算分析了变动水位对三堡船闸安保工程输水的影响,并对闸室面积、初始水头、闸外落潮速度等因素进行敏感性计算分析。结果表明,采用该方法计算得到变动水位条件下输水时间缩短,最大流量、最大比能也小于取初始恒定水位的计算成果,结果更符合强潮海域船闸实际输水过程,为类似条件船闸输水水力学计算提供了一种技术、经济合理可行的计算方法。

考虑变动水位因素的船舶撞击风险分析

以长江航道南京段的水位因素为研究对象,分析长江航道南京段最高水位出现的规律及其对船舶撞击桥梁风险的影响。优化现有的船撞桥风险分析模型,在船舶撞击概率模型中引入变动水位的影响因素。经验证,该模型能较好地预测桥梁遭受船舶撞击的情况,为计算船舶撞击桥梁的概率提供参考。

降雨和库水位变动联合作用下滑坡位移加权反分析及监测预警方法

降雨和库水位变动是诱发大型库岸滑坡体持续变形甚至失稳的主要外在因素。针对以上两种因素联合作用下滑坡体的变形特征,本文提出一种基于多源数据的“反演-评估-融合-预警”四步式滑坡监测预警方法。该方法采用趋势项位移进行力学参数反演,有效避免了降雨、库水位变动等外在因素对反演结果的影响。同时,采用熵权值构建了反演目标函数,借此考虑了不同位置监测点对反演结果的影响程度。此外,考虑了滑坡体自身的地质条件和坡体结构对监测预警的影响,综合运用安全系数和综合变形速率构建了具有地质和力学基础的预警模型。采用本文方法对贵州三板溪水电站东岭信滑坡体进行了力学参数反演和监测预警,结果表明:该滑坡体整个监测期间的安全系数在1.25~1.70之间波动,整体状态呈下降趋势,基于安全系数的角度判断其尚处于稳定状态;综合变形速率呈现上、下波动趋势,与安全系数在变化规律上具有高度的相关性,两者可以从整体上表征该滑坡体在降雨和库水位变动联合作用下稳定性的演进过程;当前监测时刻点的综合变形速率是0.0599,根据分级预警模型判断此滑坡体当前处于稳定变形阶段(Ⅰ级预警),与安全系数的判断结果具有一致性。

水位变动区硫酸根侵蚀对混凝土氯离子传输影响试验研究

海洋环境水位变动区是氯离子和硫酸根离子侵蚀最严重的区域,氯离子主要破坏钢筋钝化膜引起钢筋锈蚀,硫酸根离子侵蚀除导致混凝土物理力学性能劣化外,还对氯离子在混凝土中的传输产生影响。目前针对硫酸根离子对氯离子传输影响的研究主要采用将试件浸泡在侵蚀溶液中的方式,不能反应耐久性问题更为严重的海洋水位变动区混凝土内离子传输规律。文章采用自主研制的潮汐循环模拟系统,开展了海洋环境水位变动区单一氯离子和氯离子-硫酸根离子耦合环境下氯离子传输特性物理试验,研究了硫酸根离子侵蚀对混凝土中氯离子传输规律的影响,给出了混凝土表面氯离子浓度和表观氯离子扩散系数的时变公式,建立了海洋环境水位变动区考虑硫酸根离子侵蚀效应的氯离子扩散模型。结果表明,早期由于硫酸根离子侵蚀在混凝土中生成石膏和钙矾石的填充作用,阻碍了氯离子在混凝土中的传输,使混凝土中氯离子浓度降低。

水位变动对三峡水库消落带典型雌激素效应物质及活性的影响

以三峡库区消落带为研究对象,将化学分析与生物测试相结合,研究水位变动对消落带土壤(落干期)和沉积物(淹水期)雌激素效应物质种类和含量及雌激素活性的影响,探讨典型雌激素与雌激素效应的关联程度,以期为水库消落带生态安全和环境健康管理提供重要的数据支撑。借助超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS)对8种典型雌激素的赋存与质量浓度进行靶向分析,并使用重组基因酵母筛选(YES)体系检测环境样品雌激素活性,通过相关性分析和浓度加和计算建立化学物质与生物效应间的相关联系。8种典型雌激素仅有雌酮(E1)和乙炔基雌二醇(EE2)被检出,含量在0.025~2.667 ng/g范围内。淹水期的沉积物具有明显的雌激素活性,其雌二醇当量(EEQ)值为0.637~6.987 ng/g。相关性分析结果显示,靶向分析的雌激素效应物质与雌激素效应间无明显相关性,仅能解释29.46%的雌激素活性。水位变动影响消落带雌激素效应物质的种类和质量浓度,淹水提高了沉积物雌激素活性。典型雌激素物质与库区消落带雌激素效应无显著关联。因此,需要开发新的方法与技术,以便更为精确地指导消落带雌激素效应的风险识别与管控。

宝应站水位变动区堤防工程重要技术参数研究

面对自然环境、气候、人为等多种因素影响,水资源发生自然灾害的可能性增加,堤防工程等所面临的安全风险更高。特别是水位变动区,对堤防工程的技术要求进一步提高。通过对南水北调宝应站地方工程实例的分析,运用数值理论计算机概率论的方法,分析了宝应站堤防工程在水位变动区内,其堤身填筑砂相对密度、防渗墙旋喷桩这两个施工指标的技术参数取值应依据实际情况,科学设置取值范围,保证地基条件稳定安全,并提出相应的施工管理与技术改进措施,为水位变动区堤防工程建设及施工提供一定的技术参考。

博斯腾湖水位变动对湿地生态环境的影响

根据1955—2002年博斯腾湖水位历史观测记录统计资料,对博斯腾湖水位变动情况进行了分析。有实测资料以来,博斯腾湖水位和面积变动大概有2个主要阶段:1971—1987年,博斯腾湖水位持续下降,平均每年下降0.2m,水面面积减少11.8km2;1987—2002年,博斯腾湖水位持续上升,平均每年上升0.32m,水面面积增加30.3km2。分析表明,博斯腾湖水位变动主要原因是开都河径流量的变化引起的,博斯腾湖流域农业用水及出流量对博斯腾湖水位的变动也有一定的影响。利用相关分析方法,深入探讨了博斯腾湖水位变动对湿地生态环境的影响,结果表明:博斯腾湖水位的大幅度变动,对湿地水质、湿地各项资源及湿地功能的充分发挥和利用带来严重的负面影响。针对博斯腾湖水位变动对湿地生态环境的影响,提出了可持续发展管理的对策。

水位变动速度对某库区岸坡堆积体稳定性的影响

水位变动期间库区岸坡堆积体渗流场及稳定性的变化是一个动态过程,如何评价水位变动速度对堆积体稳定性的影响是工程上一个重要课题。采用有限元计算与刚体极限平衡分析相结合的方法,探讨了水位变动速度对堆积体渗流场及稳定性的影响机理和规律,研究成果表明,水位变动速度对堆积体在水位变动期间瞬时渗流场有着较大的影响,较大水位上升速度对堆积体稳定性有利,但水位下降速度增大对堆积体稳定性不利,水位下降速度由0.5增大至5 m/d,堆积体稳定性系数可降低15%～20%,水位下降期间堆积体危险水位往往出现在堆积体坡脚以上1/3～1/5坡高处。

弯曲荷载作用下水位变动区域混凝土中氯离子扩散规律试验

为了明确氯离子在水位变动区域混凝土中的扩散特性,研究了干湿交替条件和弯曲荷载共同作用下氯离子在混凝土中的扩散规律。试验过程中考虑3个试验因素:混凝土强度等级、弯曲荷载水平、应力性质。试验结果表明:随着混凝土强度等级的提高,氯离子扩散性能降低;随着荷载水平的提高,受拉区混凝土抗氯离子侵蚀的能力降低,受压区混凝土抗氯离子侵蚀的能力有所提高;受拉区混凝土抗氯离子侵蚀能力明显低于受压区;无论承受受压荷载还是受拉荷载,随着时间的延长,氯离子在混凝土中的扩散系数均逐渐降低。

考虑水位变动影响的粘土质缓坡稳定性分析

介绍了镇江市黄山粘土质滑坡的工程地质特征及滑动过程;分析了该滑坡的变形破坏机制;运用基于强度折减技术的有限差分方法对该滑坡进行数值仿真模拟,较好地模拟出现场实际的滑坡特征,并分析了水位变动影响下的粘土质缓坡稳定性。研究表明,采用降水措施可以显著地提高粘土质缓坡的整体稳定性。

海港工程浪溅区和水位变动区结构的防腐蚀技术回顾

海港工程浪溅区和水位变动区结构长期处于干湿交替、氯离子的侵蚀、昼夜温差大等的腐蚀环境中,腐蚀严重,维修防护难。针对该区域的特点,防腐蚀措施要能够达到延长结构耐久性的目标。本文对国内海港工程浪溅区和水位变动区的钢结构和钢筋混凝土结构的防腐蚀措施进行了回顾,结合交通部行业规范中对该区域的防腐蚀规定,认为仍需进一步的研究和开发适合该区域的防腐蚀技术。

水位变动对库区边坡稳定性的影响机理研究

利用数值模拟手段,对选定的库区边坡进行稳定性分析,得到了不同水位变动情况下的边坡稳定情况。认为水位的变动类型和变动率会对边坡的稳定造成影响,但影响效果不一样。从数学解析角度出发,推导出了库区水位上升与下降时,水力梯度与水流渗透方向、边坡倾斜角度三者之间较为理想化的关系形式。在此基础上,对边坡体内不同部位的水流情况以及所带来的影响进行了分析。进一步的,还从有效应力的角度,对水位变动影响边坡稳定性的机理进行了研究,且由不同方法所得的结论能够较好的相互印证。

蓄水和水位变动对三峡库区崩塌滑坡的影响及对策

在前人相关研究的基础上,选择三峡工程库区20处典型崩塌、滑坡体进行分类研究,分析三峡水库蓄水时和蓄水后,由于水位变动所产生的各种作用力,以及这些作用力可能给库区的崩塌、滑坡体带来的影响。在此基础上对库区崩塌、滑坡体的稳定性进行评价预测,认为浸水和水位急剧升降是影响水库崩塌、滑坡体稳定性的主要因素,并依此提出一些防治对策。

库水位变动条件下柱状危岩体变形破坏机理

三峡水库周期性水位变动造成了部分消落带岩体劣化,其具体表现为强度下降和宏观裂隙增多,这使得一些柱状危岩体被发现或需要重新认识,包括箭穿洞、曲子滩和棺木岭等危岩体。这些柱状危岩体三维边界清晰,由"硬-相对软"的岩性组成,主要受控于相对软的硬岩基座岩体。采用伪时间增量的方式模拟岩石强度的时间相关劣化效应,数值分析了多水位变动周期下棺木岭危岩体裂缝和破坏区的扩展情况。危岩体初始破坏区主要集中在基座趾部岩体。随着水位变动周期增多,裂缝和破坏区由危岩体踵部和趾部相对扩展,破坏区主要集中在危岩体踵部。10次水位周期计算所得破坏区比相同时步、没有劣化效应时增加了近4倍,且以拉张破坏为主。周期性水位变动造成的岩体劣化强烈加快了柱状危岩体演化进程,同时影响了其破坏机理。从数值分析来看,棺木岭危岩体的变形破坏模式从原来的倾倒为主将转为以压溃崩塌为主。水位变动条件下岩石强度的时间相关劣化效应及其对柱状危岩体的影响研究将为三峡水库危岩体防治提供重要技术支撑。

库水位变动条件下的尾矿库溃坝模型试验研究

针对尾矿坝的溃决模式和尾矿库在库水位变动情况下发生溃坝危险等问题,采用自行设计的尾矿库溃坝模拟试验装置并考虑水位变化情况下,开展了尾矿库室内溃坝模型试验。结果表明:1)在库水位变动条件下,尾矿库发生漫顶溃坝,溃坝过程中,水流侵蚀引起的连续下切加深和溃口边壁发生失稳破坏引起的横向展宽是控制溃口演化的两个重要因素;2)坝体在溃决后发生明显的垂直沉降和水平位移,坝体沉降位移主要发生在坝肩和坝体中上部处,而坝体水平位移主要发生于坝体中下部和坝脚处;3)溃口处坝体下沉位移达到最大,溃口下泄泥沙流颗粒粒径随着距溃口距离的增加而逐渐递减,粒径分级现象由不明显到明显,临界距离为距溃口150 cm处。研究为尾矿库在库水位变动情况下的灾害防治提供较好的指导意义。

考虑库水位变动影响的岸坡稳定性分析

澜沧江上某水电站蓄水运行后,库水位的变动对水库边坡的稳定性有较大影响。以该电站库区的一个堆积体为例,根据库水位调度规划及当地水文资料,运用土体渗流理论以及极限平衡方法对堆积体进行稳定性分析。通过对堆积体库水位变动时的渗流场模拟,分析出岸坡潜水线位置、压力水头与库水位变动关系,进而运用极限平衡方法计算得出堆积体稳定性。研究结果对水库安全运行具有一定指导作用。

库水位变动条件下土-水特征曲线对滑坡稳定性计算结果的影响研究

库区滑坡的稳定性受库水涨落影响较大,为了分析库水位变动对滑坡稳定的影响,基于非饱和理论的有限元软件进行数值模拟,并需要用到非饱和土的相关参数,特别是土水特征曲线对滑坡稳定性的计算结果影响较大.文中一个实际算例采用不同土-水特征曲线时,计算所得结果相差较大,为了探究土-水特征曲线对滑坡影响的大小及原因,计算了当滑坡土体饱和含水量、饱和渗透系数相同时,3种典型土的土-水特征曲线所对应的稳定性系数,并得到以下结论:库水的升降作用对非饱和土质滑坡的稳定性有较大影响;由黏性土质滑坡的土体特性及计算说明表明:黏性土质滑坡在库水位变动作用下较粉土及砂土滑坡稳定,土-水特征曲线对考虑非饱和特性的滑坡安全系数影响较大,即同一含水率条件下基质吸力越大的土体滑坡的稳定性越好.

水位变动对库岸古滑坡稳定性影响研究

水库蓄水及水位骤降可能诱发古滑坡复活或部分复活,乃至产生新的滑坡是多数新建大型水利枢纽工程必须面临的工程地质问题。基于水位变动对库岸古滑坡作用机理分析,以某大型库岸古滑坡为研究对象,通过数值模拟探讨水位变动对库岸古滑坡变形及整体稳定性的影响,结果表明:库岸古滑坡对水位变化敏感,随库水位上升向库区方向变形逐渐增大,坡脚和滑动带塑性区不断发展;当水位骤降时将导致局部失稳,并有可能引发渐进性破坏。研究成果对同类工程的边坡治理及边坡预警具有指导意义。

基于现代软件工具计算水位变动带给水度的方法探讨

水位变动带综合给水度在水资源评价中是一个十分重要的参数。对于大区域含水层组来讲,手工计算是相当困难的。水文地质数据库和现代软件工具为我们解决这一问题提供了方便。本文探讨了应用MapGIS软件和VB语言编程从地下水数据库中提取钻孔的水文地质试验数据、岩性、厚度、地下水位等资料,综合分析和计算水位变动带综合给水度的方法;并将该方法应用于“华北平原地下水资源可持续利用调查评价”项目的水资源计算。在该项目中,针对地下水超采引起的巨厚水位变动带,以地下水数据库为基础,用MapGIS的空间分析功能和VB语言编程来处理和分析提取的数据资料,从而求得水位变动带综合给水度和区域综合给水度,并编制了“华北平原地下水位变动带给水度分布图”。

水位变动条件下板桩码头岸坡稳定性分析

针对水位变动条件下板桩码头岸坡失稳的现象,用有限单元法分析了码头岸坡稳定性的影响因素、码头结构受力变形规律以及潜在滑坡失稳的破坏机理.结果表明:随着码头结构的建设,岸坡安全系数呈现上升趋势;水位变动对原始岸坡稳定性影响较为明显,板桩码头结构修筑后,墙前岸坡可能发生局部失稳破坏;港池开挖及后方回填后,板桩码头岸坡稳定性的提高主要得益于码头结构的加固作用,岸坡潜在破坏模式为板桩墙后土体连同上部板桩墙发生绕底端向临空面方向的滑移变形.