基于IA-PSO的库坝梯级系统水资源优化配置与调度

【目的】库坝梯级系统上游建有龙头水库、中下游建有多级拦蓄堰坝,合理分配龙头水库与中下游堰坝的供水任务并高效开展龙头水库供水调度是保障库坝梯级系统供水安全的关键。【方法】以平阳县北港流域为例,通过构建水资源优化配置模型来高效分解各水源的供水任务,以龙头水库供水任务配置结果作为其需水边界,通过构建水库优化调度模型制定了水库各行业供水保证线,采用IA-PSO算法对水资源优化配置和优化调度模型进行求解。【结果】结果显示:经优化,顺溪水库调度图丰富了指导各行业有序放水的调度线,北港流域各行业供水保证率提升至设计保证率。【结论】结果表明:通过水资源优化配置与龙头水库优化调度,可统筹发挥库坝梯级系统龙头水库和中下游堰坝的供水能力,协调流域各行业供水矛盾。

黄土高原地区坝库联蓄系统技术研究

针对黄土高原地区水土保持沟道淤地坝系不能完全对各主要产沙支流天然雨洪在时空上实施全程调控和优化集用等问题,提出了坝库联蓄系统。该系统以人为建坝目的与天然雨洪产输特性相协调为特点,可实现有效分离、分贮、分用水沙,并充分发挥淤地坝、蓄水库各自功能,大幅度提高坝地利用率、坝水利用效率及水量适时调度能力。该系统已在黄河水土保持生态工程建设中得到尝试性应用。

流固耦合系统库底边界对动水压力的影响

推导了流固耦合系统库底吸收边界条件的影响矩阵 ,并计算了库底不同反射系数的坝体动力耦合反应。结果表明 :坝体的动力反应与库底边界条件密切相关 ,一般而言 ,反射系数愈大 ,坝体的动力反应也愈大 ,库水的动水压力也相应变大 。

淤沙在坝——库水——地基系统动力时程响应中的影响研究

采用Arbitrary-Largrangian-Eulerian有限单元方法模拟坝——库水——地基系统,库水作为粘性微可压缩流体、淤沙作为饱和液体-固体两相介质处理。首先针对淤沙厚度为零情形时动水压力值与Westergaard解进行对比,其次对物理实验模型进行数值模拟并进行结果对比验证,表明此方法有较好精度。最后以阿海重力坝为例,探讨了不同厚度淤沙对于坝面动水压力、坝体位移响应等的影响情况。

浅析下游近坝区动态开挖影响下的库坝系统安全性能

本文主要针对浙江某库坝下游近坝区的基坑开挖过程对库坝系统的动态影像,通过静动力分析、强度指标折减模拟、渗透及整体稳定性仿真计算等多方面研究,重点探究基坑开挖引发下游近坝区工程地质及水文地质环境变化条件下、该库坝系统可靠性及动态响应机制,并就此对库坝系统做出整体安全评价。

基于改进Wilson-θ法的流固耦合迭代算法

在传统的Wilson θ法的基础上 ,对Wilson θ法进行了改进并分析了其稳定性 ,基于改进的Wilson θ法给出了求解动力耦合方程的迭代算法 ,该算法能方便地用以求解坝库系统的动力耦合反应。计算实例表明 ,本文中的迭代算法是可行的 ,并且比已有的算法有更高的计算效率。

基于比例边界有限元法动态刚度矩阵的坝库耦合分析方法

针对坝体在水平向激励下的瞬态耦合问题和基于比例边界有限元法,推导了等横截面半无限水库的动态刚度矩阵,其值用贝赛尔函数计算。基于该动态刚度矩阵,建立了有限元法与比例边界有限元法的耦合方程,分析了水平向激励下任意几何形状的半无限水库的瞬态响应。其中,半无限水库分解成用有限元离散的任意几何形状的近场域和用比例边界有限元法模拟的远场域即等横截面半无限水库。通过比较动态刚度矩阵和动态质量矩阵模拟等横截面半无限水库的计算效率,发现它们计算精度相同,但动态刚度矩阵效率更高。数值算例表明了所发展的动态刚度矩阵与其耦合方程的正确性。

瞬态分析中的比例边界有限元法递推公式

为改进现有比例边界有限元法卷积积分公式的计算效率,推导了一种新的递推公式。本文求解了比例边界有限元法的动态刚度矩阵,并将其分解成高频和低频两部分;对低频部分利用无约束高斯-牛顿迭代算法建立其对应的有理式公式,确定递推系数;将高频和低频两部分通过傅里叶逆变换建立时域公式,其中高频部分对应阻尼矩阵,低频部分对应刚度矩阵与递推项。结果表明:当递推阶数m=15时,递推公式的解与解析解曲线形状相似,在最大值处的相对误差为0.8%;当分析步数为3183时,卷积积分公式的计算时间为递推公式的14倍。此外,在瞬态分析中该递推公式可用常规有限元法求解;通过具有解析解的坝库耦合算例,验证了该递推公式的正确性和有效性。