波动水位下河道堤防壤土斜墙截渗分析

考虑水位波动和防渗墙的尺寸结构对堤防渗流特性的影响,共设计了28种工况,对比分析波动水位下防渗墙的厚度、防渗墙的嵌入深度和堤基的渗透性对堤防的渗流量、膜后浸润线高度、防渗墙底部及溢出点水力坡降的影响。结果表明,相比防渗墙的厚度变化,增加防渗墙的嵌入深度更能有效控制堤防渗流量、降低膜后浸润线高度和溢出点水力坡降;当嵌入深度为0~2 m时,水力坡降随嵌入深度的增加而减少,且呈现先快后慢的变化趋势,当嵌入深度超过2 m以后,水力坡降随嵌入深度的增加而增加,且在5 m时达到峰值,超过5 m时水力坡降骤降;此外,对于悬挂式防渗墙设计,当坝基渗流量控制在75%时,溢出点水力坡降均小于0.25,防渗墙嵌入深度与坝基渗透系数之间存在强对数线性关系,所建拟合公式可用于类似代建工程防渗墙嵌入深度的初步设计或已建工程的渗流控制评估。

地下水位波动对软土地基桩力学性能影响试验研究

软土地基中的水位波动会引起软土的孔隙水压力变化,影响土体剪切强度和变形特性,导致桩基变形失效。因此,深入研究水位波动对软土地基桩力学性能影响,对于设计和施工阶段的土木工程项目具有重要意义。本文为深入研究地下水位变化对软土地基桩基行为的影响,通过室内3D模型箱,使用立管装置模拟水流系统,在模型中调节地下水位并模拟不同的工程条件。同时,采用单桩模型进行试验,通过监测桩基沉降和承载力变化,以及单位表面摩擦力和地基土有效应力的变化,研究地下水位变化对桩基行为的影响。研究结果对于深入理解地下水位变化对软土地基桩基行为的影响具有重要意义。

水位波动下砂层中颗粒运移及沉积特性试验研究

受大型水利工程调控及季节性降水影响,江河湖沿岸地下水位呈现出周期性变化规律,水位波动是地下水回灌等工程中影响砂层中颗粒运移及沉积特性的重要因素。通过砂层迁移-沉积试验系统开展了颗粒迁移-沉积特性试验,并采用浊度-浓度关系、穿透曲线、颗粒粒径、沉积量、流出液颗粒粒径分布、孔隙水压力及细观观测等方式实现了从宏观到细观、从定性到定量分析颗粒的迁移-沉积规律。结果表明:在相同的波动幅度下,随着水位的不断升高,悬浮颗粒横向上扩散的趋势愈加显著且渗透力作用逐渐增强,颗粒更容易沉积在多孔介质表面或孔隙通道角落中;在不同波动幅度下,注入小粒径颗粒时,随着波动幅度增加流出液浓度及峰值增大,大粒径颗粒与小粒径颗粒呈现相反规律;在相同尺寸的多孔介质中,悬浮颗粒粒径越大相对浓度峰值越低,大颗粒在孔隙中更容易由于筛滤作用发生沉积,从而造成多孔介质孔隙率和渗透性降低。

水位波动对三峡升船机运行的影响

三峡升船机水位波动受电站调峰、船闸泄水等因素影响,变化非常复杂,下闸首水位变率可达0.9 m/h。三峡升船机运行期间,水位波动导致的停机故障占比约29%,经常影响升船机运行安全。通过收集升船机运行停机故障数据并展开分析,研究水位波动对升船机运行的影响,并从运行对接前期、船厢与闸首对接期间、开船厢门期间、船厢与航道连通期间4个阶段提出水位监测应对建议。在易受水位波动影响的敏感环节应提前做好水位趋势预判,掌握水位波动规律,及时采取相应措施避免三峡升船机发生停机故障。

降雨和水位波动对三峡库区滑坡稳定性的年际变化影响研究

三峡库区滑坡分布广泛,为研究降雨和水位波动对三峡库区滑坡稳定性的年际变化影响,以三峡库区某滑坡为例,计算不同降雨重现期的累积降雨量,计算一个完整年周期内水位波动和降雨作用下滑坡稳定性的变化。结果表明一次降雨过程的累积雨量随着降雨重现期的增加而增加,不同重现期的降雨量也随着连续降雨日数的增加而增加。连续降雨可以有效地补给地下水,降雨对地下水的影响是暂时的,而地下水的长期趋势随水库水位而波动。滑坡稳定性的年变化趋势与水库水位的变化一致。最小安全系数出现在水位下降的时期,应高度重视5月至8月期间的每日预警。

3号高加水位异常波动的原因与对策研究

本文以信丰电厂新安装的2台660MW超超临界机组3号高加水位异常波动案例出发,从高加的工艺流程、技术规范、工况变化、测点布置、疏水水封建立与破坏等方面深入分析了造成水位波动的原因,通过提出并实施蒸汽冷却器疏水改造方案成功解决了该问题,同时减小高加疏水端差,有效提高了机组运行经济性,为同类型机组3号高加出现类似问题提供解决思路和途径。

水位波动对水库边坡稳定性影响分析

为了研究水位波动对库岸边坡稳定性的影响,基于饱和-非饱和渗流理论开展有限元数值模拟,分析库水位不同上升和下降速度对边坡不同位置处孔隙水压力及稳定性系数的影响。结果表明,地下水对边坡内部的孔隙水压力会产生影响,水位下降速度对边坡有劣化作用,水位上升速度对边坡有加强作用;建议水位上升时,考虑库水对边坡劣化的时间效应。

水位波动条件下有封底基坑渗流场孔压解析解

对水位波动条件下有封底基坑二维渗流场孔压响应进行了解析研究。将基坑周围土体划分为多个区域,应用叠加原理和分离变量法将各区域超静孔压响应分布用级数形式进行表达,结合区域间边界条件和连续条件求解系数矩阵,得到水位波动条件下有封底层基坑二维渗流场超静孔压分布的显式解析解。将解析解结果与数值计算结果进行对比,验证了解析方法的正确性。基于该解析解进一步给出了水位波动引起出逸比降和涌水量的计算公式,对封底层作用效果和封底层厚度、渗透系数变化产生的影响进行了探讨,并结合基坑工程实例进行了分析。结果表明:随着封底层厚度减小和渗透系数增大,出逸比降和单宽渗流量均增大,但增大的速率降低。

华北地区深井水位对飑线天气过程的水力响应

为探讨华北地区飑线天气对深井水位干扰的特征和影响机制,以2017年9月21日发生在华北中部的一次飑线事件为例,使用时频分析和线性回归等方法系统地诊断了此次飑线对无极、辛集、永清和宁晋等四口千米级深井的水位扰动特征。结果表明:在宏观层面,飑线过境各深井时会引起气压快速涌升,在气压的激励下,深井水位出现了即时的脉冲状波动,该干扰的持续时间可长达127 min;此次飑线过程中周期性气压波动的主频段为15—25 cpd,在该频段内,各深井水位与气压扰动的形态高度负相关,相关系数均低于-0.95,气压系数主要集中在-4.9—-6.9 mm/hPa之间。

水位下降速率对岩溶土洞塌陷的影响分析

水位升降引起的水气压力变化会导致岩溶土洞塌陷。通过开展物理模型试验与FLAC3D数值模拟相结合的方式,模拟相同供水速率不同排水速率下的水位升降波动对岩溶土洞的致塌过程,分析了水位升降波动过程中不同排水速率对既有土洞内水气压力的变化、覆盖层土压、变形的影响,建立了排水速率,覆盖层变形、塌陷与水气压力的关系,提出了水位波动对土洞塌陷的作用规律。结果表明:(1)排水速率对水气压力变化的影响规律基本一致但变化程度不同。水气压力的变化程度、响应时间与排水速率呈正相关。(2)覆盖层变形量、土压的变化与水气压力变化呈正相关,但影响程度不同,排水速率只是加快了其变化程度。(3)土洞变形、塌陷程度是综合因素所致。排水速率、水位波动次数对既有土洞中水气压力变化、以及土体变形效应均具有不同程度的影响。(4)数值模拟结果与试验室模型试验所得结论基本吻合。这些规律为进一步研究水动力因素对岩溶塌陷的作用规律提供了重要的理论支撑,为合理防治、预测岩溶塌陷提供了依据。

槽身长度对南水北调中线工程典型渡槽水位波动现象的影响研究

南水北调中线工程大流量输水期间,部分渡槽出现了不同程度水位波动现象,对安全调度有一定影响,尤其是槽身越短的渡槽现象越明显。采用RNG k-ε模型和Tru-VOF方法,针对典型渡槽建立了不同槽身长度的若干组全三维数值模型,探究槽身长度参数对水位波动的影响。研究结果表明:渡槽下游尾墩出口处形成的卡门涡街是波动的策源地旋涡造成局部阻水,进而产生波动向上游传递。随着槽身长度增加,波动传递能量逐步耗散,流速最大值及水位波动幅值不断减小,当长度超过800 m后,水位波动能量基本耗散。成果可为工程平稳调度和安全运行提供借鉴与参考。

水位波动下东洞庭湖冬季水鸟变化特征

东洞庭湖是洞庭湖泊群落中最大、保存最完好的天然季节性湖泊,形成了多样、稳定的湿地资源类型,是迁徙水鸟重要的越冬栖息地。基于东洞庭湖冬季水鸟调查数据和城陵矶站水位观测数据,分析了水位,冬季水鸟种类、数量、多样性,优势种种群数量的变化特征,并研究了水位波动对水鸟群落结构及多样性的影响。结果表明:在水鸟调查期间对应的水位波动范围内,东洞庭湖水鸟种群数量与城陵矶站水位具有较好的拟合程度。城陵矶站水位对水鸟种类、水鸟多样性和优势种种群数量没有显著的影响。在分析水位波动对冬季水鸟群落结构及多样性影响主要原因的基础上,从东洞庭湖冬季水鸟保护的角度提出水位调控利用建议。建议加强湿地生态-水文多过程耦合机制研究,为东洞庭湖水位优化调控和水鸟生物多样性保护提供科学依据。

盐度与水位双重波动对芦苇去除水中氮磷的影响机理

芦苇广泛分布于我国西北地区,具有净化水体氮磷的作用.西北地区的河湖补水导致盐度和水位波动,但是现有研究难以明确盐度与水位双重波动对芦苇去除水体中氮磷的影响.该试验设置3个不同的水位及盐度波动梯度,通过试验分析揭示水位与盐度波动对芦苇脱氮除磷过程的联合影响.结果表明:(1)低频盐度上升(每3 d上升100 mg/L)有利于芦苇对水体中总氮、总磷和氨氮的去除,而高频盐度上升(每3 d上升200 mg/L)不利于其去除.水位下降(每3 d下降2 cm)有利于氨氮的去除,低频水位上升(每3 d上升2 cm)有利于总氮的去除,而高频水位上升(每3 d上升4 cm)则对氨氮和总氮的去除起到抑制作用,主要是由于高频水位上升可降低水体溶解氧浓度.(2)沙湖水位及盐度波动导致芦苇根长增加0.2~2.8 cm,说明现有补水过程并未影响芦苇生存.(3)尽管低频盐度上升和水位下降促进了芦苇对氮磷的直接吸收,但并非水体中氮磷去除的最佳条件,原因是芦苇直接吸收并非氮磷去除的主要过程.为达到保障水质的目的,水位与盐度的调控应优先达到微生物生长的适宜条件.(4)AMOS结构方程模型和双因素方差分析得出盐度与水位的双重波动直接影响芦苇生长指标(P<0.01),间接影响水体氮磷浓度.研究显示,盐度与水位双重波动直接影响芦苇生长指标,故应先控制盐度与水位波动范围,使环境有利于芦苇与微生物的生长,进而有利于芦苇对水中营养物质的吸收.

三峡水运新通道建设对升船机上闸首水位波动影响研究

三峡水运新通道是解决枢纽通航能力不足,充分发挥长江黄金水道功能,促进区域综合立体交通运输体系协调发展的重大举措。新通道建设对三峡升船机运行的影响是工程建设前期需论证解决的技术问题之一。通过三峡枢纽整体物理模型,以三峡库区145.0 m水位作为典型试验工况,研究了新通道船闸、已建船闸以及四线船闸灌水运行对升船机上闸首水位波动影响规律。结果表明:新通道船闸灌水波在传播过程中经边界绕射、反射及水深变化作用,至升船机上闸首处波动幅度衰减较为明显,新通道船闸单线灌水引起的升船机上闸首最大波高仅为3.1 cm,双线船闸同时灌水导致的最大波高为9.6 cm,对升船机上游通航条件影响不大;新通道船闸建成后四线船闸灌水运行对升船机上游通航条件影响的最不利工况为新通道双线船闸同时灌水后间隔3 min已建双线船闸同时灌水,引起的升船机上闸首处最大波高47.7 cm;新通道船闸建成后三峡升船机上引航道水位波动仍主要受控于已建船闸灌水运行,在船闸调度中需避开已建船闸同时灌水运行工况,以保证升船机上引航道通航条件。

尾墩体型优化对消减南水北调典型渡槽水位波动的效果研究

南水北调中线工程大流量输水期间,部分渡槽出现尾墩下游尾涡交替作用及槽身段水位大幅波动现象,严重影响工程的输水稳定及结构安全。针对提出的“渐收缩、加长尾墩”用以破除尾涡、消减水位波动的尾墩体型优化方案,采用RNG k-ε模型和VOF方法,研究不同尾墩型式及尾墩长度对消波控制的效果,并确定了适宜的工程措施。研究结果表明,在各类常见墩体型式中,椭圆形尾墩对消波控制效果最佳;当其墩体加长至8 m时,消波控制效果显著,可有效改善槽身水流流态和水力特性;尾墩长度超过一定范围后,对槽身段水位波动的消减效果提升较小,推荐墩体长度采取8 m左右,兼顾控制水位波动效果和工程投资最少要求。

溶槽水位波动对隧道衬砌的力学影响模拟分析

岩溶隧道通常面临季节性溶槽水位波动带来的水害风险,文章结合工程案例,通过数值模拟,量化分析不同水位和不同位置溶槽蓄水对隧道衬砌受力影响,以揭示隧道水害风险的发生机制和演化特征,主要结论:(1)溶槽在季节性强降雨时发生水位波动,隧道外水压力变化频繁,导致隧道衬砌内力变化显著;水位升高时,结构受力恶化,安全性大幅削减,其中拱顶、边墙仍以小偏心受压模式承载,而隧底部位承载模式由小偏心受压逐步发展为大偏心受压;高水位时衬砌结构存在开裂、破损的风险;(2)边墙部位溶槽蓄水对隧道造成偏压水荷载,边墙安全系数最高下降1.1;地下水位上升,偏压水荷载逐渐演化为均布水荷载,结构受力影响差异性逐渐减小;(3)季节性强降雨来袭,加强泄水降压是解决水头上升、水压过大致使衬砌破坏的关键,并重点关注边墙、隧底衬砌结构安全。

耦合坝前水位优化的梯级水电站入库流量计算方法研究

水库出入库流量对于水电站调度运行非常重要。实际生产中的水库出入库流量一般由水位、出力、闸门开度等数据结合水库水电站特征曲线求得,但受坝前水位波动等众多因素影响,水库出入库流量的正确性及流域上下游电站间的径流逻辑一致性经常遭到破坏。为解决水位波动对径流一致性的影响,以大渡河流域下游梯级水电站为例,基于多点平均水位代替单点值的思路,以区间谬误率最小为目标,建立了梯级电站多点水位取值及水量平衡计算时间点的优选模型。并基于2019年1月至2021年12月的运行数据进行了验证分析,结果发现水位优化处理后,梯级电站的区间谬误率均有不同程度降低,其中深枕区间与龚铜区间效果最好,深枕区间下降幅度约为40%,龚铜区间下降幅度约为30%。研究成果可为其他流域的相关研究提供参考。

降雨-波浪-水位对库岸崩滑泥沙空间分布影响

库岸崩滑对库区含沙量有显著影响,掌握崩滑泥沙与水文因素的关系有助于分析库区泥沙的淤积过程和输移规律.通过降雨-波浪-水位多因素耦合模型试验分析了崩滑泥沙在不同水文因素作用下的空间分布规律.结果表明,降雨能减弱含沙量的变化幅度,促使悬移质泥沙颗粒细化.降雨后含沙量平均变异系数降幅为22%,极细砂粒含量降幅为53%.波浪可加大离岸方向库区含沙量,同时降低此方向含沙量变异系数.波浪作用下离岸方向的平均含沙量增幅为78%,含沙量平均变异系数降幅为67%.水位升高促使离岸方向和水深方向的含沙量降低,悬移质泥沙颗粒粗化.离岸方向和水深方向的平均含沙量在水位升高时降幅分别为14%和20%,极细砂粒含量增幅为15%.

响水涧水库水位波动对水电厂电力输出的影响分析及调控方法

研究了响水涧水库水位波动对水电厂电力输出的影响,即水库水位波动会直接影响水电厂的发电能力和电力输出。水位下降会导致发电机组出力减少,造成电力输出的下降;而水位上升则会增加发电机组的出力,提高电力输出。基于此,提出了相应的调控方法。

水位波动条件下河岸渗流稳定性分析

为了了解导致河岸失稳和破坏的机制及其原因,本文在实地调查结果的基础上,对受水位波动影响的河岸稳定性进行了耦合有限元分析。结果表明:河流水位波动会影响河岸的稳定性,特别是在水位下降期间。在水位下降或保持低水位期间,边坡的安全系数会降低。研究可为实际工程问题提供一定的理论基础。