灌渠工程冻结土改良下力学特性及冻胀试验研究

为研究输水干渠冻结粉土的改性治理,采用木质素-石灰物化改良方法,开展了改性土力学加载与冻胀模拟试验。研究表明,木质素含量会导致试样产生不同应变破坏特征,而石灰含量不会产生此种影响。围压作用强于石灰含量,但弱于木质素含量影响。石灰含量对冻胀位移影响较稳定,而木质素含量会影响试样冻胀位移增长过程。当木质素含量在2%、石灰含量5%最适宜冻结土改性设计。论文可为冻结土的改良设计及冻胀试验研究提供参考。

水利灌渠模袋混凝土渠底砌护施工技术探讨

为解决模袋混凝土渠底衬护施工中经常出现表面不一致,接缝填充密实度不足等问题,以沙坡头灌区七星渠灌域续建配套与现代化改造工程施工7标段为例,对模袋混凝土技术的优势进行研究,提出保障施工质量和效果的措施,包括规范施工工艺、做好施工前准备工作,施工的每个细节进行严格控制,以期为相关人员(或工程)提供参考。

灌渠

灌渠,即用于灌溉的水渠,其作用是把水,引来浇地。最早的渠不是用来灌溉的,源自大禹治水时开凿的沟洫(图1),主要是为了排水防涝。到西周时,在北方旱田耕作和田间管理中,已发展成为纵横交叉的井田沟洫系统。从小到大依次分为畎、遂、沟、洫、浍、川。与此同时,在南方水田耕作和田间管理中,出现了蓄水、止水、荡水、均水、舍水、泻水的稻田灌溉系统。尤其是在春秋末期,吴王夫差为北上中原谋图霸业,在蜀冈之上修筑邗城的同时(图2),出于军运的需要。

大兴灌渠进水闸现场安全鉴定现状及解决策略分析

大兴灌渠进水闸位于丰台区永定河左堤,卢沟桥下游左岸354 m,主要用于引永定河水灌溉大兴区农田和流域范围内规划建设用地雨水排放功能。永定河大兴灌渠进水闸于1965年投入使用,2003年进行了改建,自改建以来未进行过安全鉴定。为了保证水闸安全运行,根据水建管[2008]214号《水闸全鉴定管理办法》和SL214-2015《水闸安全评价导则》开展永定河大兴灌渠进水闸是十分必要的。文章通过土石建筑物现场检查、混凝土结构安全检查、金属结构检查、机电设备检查、其他方面检查五个方面对大兴灌渠进水闸现场进行了安全鉴定和分析,并提出了相关对策。

引黄灌渠生态护坡技术

生态护坡是促进边坡生态恢复和减少地质灾害的主要技术措施。基于生态环境学理论和地质灾害防治理论,分析当前常用生态护坡类型的适应性,综合不同类型生态护坡的“固、保、透、滤、柔”等优点,针对开封段引黄灌渠多为硬质护坡的现状和砂质土的特性,因地制宜地提出适合灌区渠道常水位以上使用的装配式PET网袋箱生态护坡。为了探讨该方案的可行性,设计了4种试验工况,通过试验对比验证PET网袋箱生态护坡的性能。试验结果表明:使用PET网袋箱生态护坡的土体与原生态护坡相比,抗剪强度增强较多,尤其是土体的黏聚力比原生态护坡增强约110%,同时PET网袋箱生态护坡相较于混凝土、浆砌石、六棱砖护坡在滤土排水、便于施工、工程造价、生态环保等方面优势明显,可为类似生态护坡工程提供参考依据,以期助力黄河流域生态保护和高质量发展。

引黄灌渠梯形渠面衬砌结构冻胀特性仿真研究

为研究引黄灌渠梯形渠面衬砌板冻胀特性,引入弹性地基梁计算模型,采用ABAQUS仿真平台进行不同地下水埋深下衬砌底、坡板冻胀分析。研究表明,衬砌底板冻胀剪力分布具有对称性,而坡板上为非线性下降,地下水埋深与冻胀剪力量值为负相关关系,同时,底板冻胀剪力量值以及受地下水埋深影响敏感性均高于坡板。衬砌结构峰值弯矩均位于中部,两端弯矩为0,在地下水埋深梯次递增1m的前提下,底、坡板峰值弯矩分别平均减少了38.5%、25.4%。仿真计算表明,底、坡板冻胀量分布与弯矩分布具有相似性,坡板峰值冻胀量所在位置距坡脚1m,受地下水埋深梯次变化影响,底板冻胀量降幅高于坡板,但后者冻胀量值水平高于前者。研究成果可为渠道衬砌结构防冻胀设计提供理论依据。

基于颗粒流仿真分析的新疆灌渠混凝土力学破坏特征研究

为探讨新疆灌渠水利设施混凝土主材力学特征,采用颗粒流仿真方法对混凝土模型的设计因素、试验设定因素开展了力学特征分析及细观损伤探讨。粗骨料含量、界面过渡区厚度与混凝土承载应力均为正相关关系,冻融0次时,粗骨料含量每增长10%及过渡区厚度增长0.5 mm,模型强度分别具有平均增幅5.5%、9.9%。骨料含量主要影响在屈服变形阶段,而界面过渡区厚度对模型应力应变影响在初始弹性阶段开始;冻融作用愈大,则混凝土变形趋于延性软化特征。混凝土的失稳破坏从颗粒胶结面开始,集中于界面过渡区,且过渡区厚度愈大,损伤区量值愈低;模型颗粒自身不出现损伤,粗骨料含量愈多,其主裂纹不可见,但较低时主裂纹呈45°。论文可为水利工程中应用颗粒离散元研究混凝土材料力学特征提供参考。

灌渠流速下的仿鱼尾双驱叶轮水动力性能分析

针对低流速灌渠中水轮机能量利用率低的问题,提出一种仿鱼尾双驱式垂直轴叶轮来提高发电功率,并采用CFD数值模拟与实物模型试验相结合的方法,对该叶轮的水动力性能和功率进行了局部和整体的分析。研究结果表明:对于应用在灌渠中的导流罩式的微水流水轮机,双驱设计可以提高垂直轴叶轮的能量利用率;仿鱼尾可以优化叶轮的旋转性能;仿鱼尾双驱垂直轴叶轮在微水流渠道中有着比普通水平叶轮更好的水动力性能。

从水工战渠到润泽灌渠

在湖北襄阳下了高铁,驱车不多时,便到了三道河水电工程局所辖的长渠(白起渠)国家水情教育基地。这长渠又名白起渠,西起南漳县的谢家台村,东至宜城市的赤湖人汉江,全长49.3公里。该渠始建于公元前279年,是战国时期秦将白起攻楚国城(即楚皇城,今宜城市郑集镇地域)时,在武安镇蛮河引水围城而开凿的。秦灭楚后,白起渠成为引水灌溉渠。

俄罗斯萨哈共和国典型寒区土渠监测与分析——以阿姆金斯基地区斯特罗达州农场的Khalaany盆地灌溉系统为例

寒区土体河渠的研究对寒区土渠灌溉系统具有重要的影响,也对国家农业经济的发展具有重大的意义。通过对俄罗斯萨哈共和国典型寒区土渠进行监测与分析,对Khorobut、Khalaany、Dadaar和Shestakovskaya四个灌溉体系的观测研究结果分别进行论述与分析。在本文中主要论述Khalaany流域灌溉系统的监测与分析成果,指出:(1)Khalaany灌溉系统区域内的地下冰可以分为冰水泥、纹理形成冰和冰沉积物,主要的低温过程是冻胀、热融、热蚀和冻缩开裂;(2)针对Khalaany灌溉系统中土壤物理性质,进行季节性解冻深度的周期动态观测,发现冻融循环引会发塑性指数变化,从而影响边坡稳定性;(3)Aryy灌区地质条件与Khalaany灌溉系统相同,实验站包括地面管网、三个灌溉渠和一个排灌渠。

基于短消息的引黄灌渠水流量自动监测系统

在黄河流域实行可交易水权制度,很大程度上依赖于相关技术基础的建立和技术手段的完善。其中包括开发各种适用的水测量技术,建立引黄灌溉渠网水流量自动监测体系等。文章介绍适用于不同渠道的水流量自动测量技术和基于GSM短消息的引黄灌溉渠流量自动监测系统。

灌渠闭闸期闸前段流场特征及泥沙淤积速率分析

为研究灌渠闭闸期闸前段流场特征及泥沙淤积速率,基于南亚某河流待建引水明渠建立水流数学模型,并借助Flow-3D软件对高水位、中水位和低水位3种特征工况下,闭闸期闸前段流场进行模拟分析。依据盲肠水流泥沙运动的研究思路,提出闭闸期闸前明渠段泥沙淤积速率的估算方法,并结合同期明渠段悬移质泥沙模型试验资料,率定得出闸前段泥沙淤积速率求解公式。结果表明,闭闸期闸前段出现围绕竖轴近似呈椭圆型的回流现象,平面流速呈交替增减、水位呈中心低周界高的水力特征;泥沙淤积速率较大,灌渠将呈现累积性淤积特征。最终得出,闭闸期闸前明渠段与港池内盲肠水流运动相类似,闸前渠段淤积严重,引水明渠的口门初步设计方案有待充分论证的结论。

东北季冻区灌渠渠底土冻胀力影响因素分析

为研究东北寒区频发的渠道冻胀问题,针对黑龙江北安二龙山农场灌渠渠底冻胀情况,将其简化为一维冻胀模型,设计并制作了符合一维冻胀工况的试验装置,采用正交试验方法对影响渠底土冻胀力的因素进行分析,结果表明:平均冻胀温度是最主要的影响因素,冻胀力随温度的降低而升高,且在-40℃时(其他因素不变)法向冻胀力最大,为1.49MPa;含水率影响也比较显著,冻胀力随含水率增大而升高,但当含水率超过18%时冻胀力略有下降,含水率为18%时(其他因素不变)冻胀力最大,为1.45 MPa;当含水率为14%、平均冻胀温度为-40℃、预加压力为1 kN、土样孔隙率为62%时,冻胀力最大,冻胀最明显。

砾石填料床预处理沈抚灌渠污水的试验研究

采用砾石填料床预处理沈抚灌渠污水,考察其对COD、NH3-N、浊度的去除效果。结果表明,在设计水力停留时间为3.5 h、最佳气水比为5∶1的条件下,该工艺对COD、NH3-N和浊度的去除率均达到50%以上,完全满足预处理的要求,为后续处理提供了有利条件。

引黄灌渠泥沙迁移特性与渠道挟沙力模型试验研究

【目的】探索灌渠泥沙迁移特性及泥沙级配的沿程变化规律,找出减少渠道泥沙淤积的方法,保障灌区正常运行。【方法】通过对尊村灌区典型干渠高含沙水流实时监测采样,分析了悬移质泥沙沿程含沙量变化及级配特征,并根据实测数据带入4个典型挟沙力公式,筛选出适合尊村灌区的挟沙力公式,进一步改进得到尊村灌区渠道挟沙力计算公式.同时,通过一干渠改造段实测数据,推求出一干渠冲淤平衡比降计算公式。【结果】不同粒径泥沙的输移特性不同,总干渠悬移质含沙量随来水含沙量的增加而增加,渠道淤积主要与粉粒和砂粒量有关,其中砂粒对来水含沙量的变化表现得最为敏感,而黏粒更多的被水流带走,渠道由非平衡输沙经冲刷、淤积达到冲淤平衡输沙的过程比较缓慢。同时沉沙池能有效地减小引水中砂粒量。二干渠末清淤修缮段依旧存在泥沙淤积问题,一干渠剩余未改造部分,在条件允许的情况下,建议增大比降。【结论】含沙量在2 kg/m^3内时,一级站来水量在8 m^3/s左右,渠道基本实现冲淤平衡。

黄河下游灌渠水流泥沙数学模型

本文结合灌渠的结构特点及水流泥沙特性，对一维非耦合、非均匀、不平衡输沙基本方程组进行了合理的简化，根据实体模型试验及实测资料，确定了自流与提灌时干、支渠分流的不同分沙分水比。克服了一般支渠分水无流量资料的困难。将床沙与悬沙分组，按汛期与非汛期引水引沙的不同条件进行不平衡输沙计算，建立了灌渠水流泥沙数学模型。用山东省簸箕李灌区近几年实测水沙和淤积资料，对该数学模型进行了验证计算。验算的成功，说明该数学模型可用来模拟灌渠的各种水流泥沙运行情况，并为建立渠网水流泥沙数学模型奠定了基础。

引黄灌渠斗口流量神经元网络软测量模型

鉴于训练后的人工神经网络可以精确逼近任意非线性函数,建立了引黄灌渠斗口流量BP网络和RBF网络软测量模型,精选水工试验数据构成训练样本集,在MATLAB6.5环境下进行了仿真训练。检验表明,基于人工神经网络的软测量模型的输出值与标准三角量水堰的测量结果(期望值)吻合情况良好,水流量测量精度大为改善。

引黄灌渠斗口流量软测量技术

引黄灌渠斗口水流量通常依据闸门开度、闸前和闸后水位等可观测信息估算。自动测量装置具有“软仪表”的典型特征,建立精确适用的软测量模型十分关键。鉴于训练后的人工神经网络可以精确逼近任意非线性函数,建立了基于BP网络和RBF网络的引黄灌渠斗口流量软测量模型,并精选水工试验数据构成训练样本集进行仿真训练。检验表明,基于人工神经网络的软测量模型输出值与期望值(标准三角量水堰的测量结果)吻合良好,斗口水流量软测量精度有显著改善。

灌渠渗漏诱发的黄土滑坡泥流触发机理分析

20世纪70年代以来,中国黄土地区兴建了大量的灌溉系统,以促进农业生产。与此同时,由灌渠渗漏诱发的黄土滑坡也越来越多,并造成巨大的人员伤亡和经济损失。发生于2006年10月6日的陕西华县高楼村滑坡泥流就是由灌渠渗漏引发的。为了弄清楚此类滑坡泥流的触发机理,首先根据非饱和渗流理论,建立了滑坡发生前原始边坡模型模拟灌渠渗漏水分下渗的过程。为了了解边坡变形破坏的应力状态,取滑坡后缘原状黄土试样在饱和状态下进行不同应力路径的三轴试验,分别为模拟水位上升过程中潜在滑面上的应力路径试验和常规加载应力路径试验。结果表明:随着间歇性的渗漏水下渗,边坡内形成上层滞水并不断上升,使边坡内饱和区的孔隙水压力增加,非饱和区基质吸力减小;持续上升的水位引起了边坡土体的初始变形和破坏,土体结构破坏,产生超孔隙水压力;斜坡顶层黄土结构疏松,饱和含水率大于液限,使得饱和黄土由固态瞬间转化为流态,滑坡转化为泥流。

东北寒区灌渠冻胀水分迁移规律试验研究

东北寒区渠道土体发生冻胀破坏情况较为常见,是影响灌溉渠道正常运行的一大隐患。水分迁移规律是冻胀研究中的一个重要课题。通过对农垦北安管局建设农场冻胀破坏严重渠道土体建立一维冻胀水分迁移模型,以冻结温度、初始含水量及干密度为因素进行封闭系统恒温单向正交试验。试验结果表明:冻胀发生后,水分由未冻区域向冻结区域迁移现象明显,冻结锋面处水分聚集程度最高。在试验条件下,水分迁移量随土壤初始含水量增大而增加,随冻结温度升高逐渐下降,土壤干密度对水分迁移影响较小。