基于Flow-3D的桩林坝不同布置形式对坝基的冲刷侵蚀

桩林坝是一种以桩为基础的竖向格子坝,既有良好的受力条件,又相对节约材料,同时拥有“拦粗排细”的功效,现有桩林坝的研究,多在冲击荷载、拦截固源和调控泥石流性能等方面构建不同布置形式的桩林坝模型。以杨家沟为例,通过野外现场踏勘和数值仿真计算,基于Flow-3D软件开展数值模拟研究,建立不同布置形式(单排桩、双排桩、桩间距、排间距)的桩林坝模型,探讨不同影响因素下桩林坝坝基冲刷侵蚀规律。结果表明:桩林坝的整体设计中桩林不宜过密,桩间距和排间距以2.5 m为宜;单排桩的稳定性较弱,在泥石流冲击下极易发生剪切破坏,且对上游的“固源”作用远不如多排桩,但单排桩的冲刷深度及侵蚀规模均小于多排桩。研究成果对桩林坝的布置形式及冲刷机制提供数据支撑,并为震后泥石流防治工程设计提供参考。

区间水优先的水库群引供水调度规则研究

【目的】随着跨流域调水工程不断地发展与完善,没有调节能力的闸坝逐渐与水库共同参与到调度中来,对需要考虑多流域丰枯特性和多水库调节能力的调度规则制订提出了更大的挑战。【方法】为此,提出在调水中相对于水库优先利用区间水的原则,以此构建系统总弃水量最小的调度模型,利用改进的遗传算法求解得到调度规则。并且,以石湖-龙湾-碧流河水库与黑鱼汀闸坝联合的引洋入连引调水工程作为研究实例进行对比。【结果】结果显示,相比于常规调度,优先利用区间水的调度规则方案规避了系统深度破坏,满足95%保证率的城市供水需求,多年平均引水量增加了0.79亿m^(3),系统年均弃水量减少了2.1亿m^(3)。【结论】该研究方法较好地提高了区间水的利用率及系统的用水效率,可为有闸坝参与的跨流域调水系统的调度提供科学参考和技术支撑。

极端工况下梯级水电枢纽群大坝连溃情景分析

为分析极端工况下梯级水电枢纽群可能出现的最大连溃灾难,提出了两种溃坝工况:一种针对土石坝或受损及病险的重力坝与拱坝,认为大坝漫顶即溃,且全溃;另一种针对正常运行的重力坝和拱坝情形,认为漫顶不溃,采用堰流公式计算下泄水量,并采用洪峰展平公式计算两种工况下溃坝洪水向下游的演进过程。以大渡河流域13座梯级水电枢纽群为例展开分析。结果表明:下游泸定、大岗山、瀑布沟大坝能够抵挡和削弱一部分上游溃坝洪水,是流域的控制性大坝;工况一(漫顶即溃)发生时的溃坝影响比工况二(漫顶不溃)发生时的影响更为恶劣,水量更大,持续时间更长,产生的峰顶流量更大;漫顶即溃时的下泄流量过程与库容、距离以及起溃水位有关,而漫顶不溃坝时,下泄流量过程与库容、起溃水位、坝型选择密切相关;“上小下大型”梯级电站布局和以重力坝、拱坝为主的坝型选择将有效降低梯级水电枢纽群发生大坝连溃的风险。研究成果可为梯级水电枢纽群大坝连溃风险分析提供理论支撑及技术参考。

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。

拦挡坝-桩群复合结构的高速滑坡碎屑流拦挡效果

针对仅依靠单一形式的防护结构往往难以有效防治滑坡碎屑流灾害的问题,将拦挡坝和桩群两种防护方法相结合,并采用离散元模拟分析拦挡坝-桩群复合式结构的防护效果。考虑了不同形状的桩群结构,从滑坡碎屑流堆积形态、流速变化、桩群潜在失效可能性、拦挡坝冲击力降幅等方面评价复合结构的防护效果。结果表明:方桩桩群与拦挡坝组合形成的复合结构具备更优的拦挡效果,能更显著地削弱滑坡碎屑流的冲击破坏能力;方桩桩群具有更高的失效可能性。建议工程结构设计中采用较大的桩高以避免越流现象,同时采用垫层等措施保护桩群,避免发生冲击破坏。

淮河中游汛期--非汛期洪污调度数学模型

针对淮河中游防洪及防污调度的实际需求,在流域现有水文信息平台和水文预报系统的基础上,以一维模拟为主线,通过对水工建筑物、行蓄洪区等河网要素的概化处理,构建了淮河中游汛期-非汛期全过程防洪防污一体化数学模型。模型主要由水文预报模拟、河道水动力模拟、闸坝泵调度模拟、行蓄洪区蓄行功能模拟及河道水质模拟等功能模块组成,并采用水文-水动力-水质相耦合的集成措施,实现淮河中游多闸坝,多行蓄洪区水量水质的联合计算。模型复演了淮河近年来发生的典型洪水事件和水污染物事件,并和实测值进行了比较。结果表明,所建模型能够准确客观地描述研究区的洪水演进规律和污染物输移扩散规律,根据调度准则,汛期可给出任意断面水位、流量要素及行蓄洪区进出洪量等信息,非汛期可以获取污染团下泄的详细过程,为全年淮河中游闸坝群的洪污调度提供模型支撑。

区域水库群大坝安全评价体系的构建

结合江西省水库群大坝安全评价工作,介绍了区域水库群大坝安全评价体系的构建过程,包括大坝安全评价技术标准的制定、单座水库大坝工程险度评价和风险评估、区域性水库群除险加固全面规划、水库群大坝安全风险排序、大坝病险原因分析及对策研究、除险加固方案的实施效果评价及区域性水库群除险加固动态管理信息系统的建立等内容。该体系在江西省水库群大坝安全评价中的应用效果良好,可为决策者提供科学依据。

长江下游口岸直水道鳗鱼沙浅滩深水航道整治方案初探

鳗鱼沙浅滩位于长江下游口岸直水道,属顺直宽浅水下分汊型沙质浅滩。顺直宽浅的河道属性使鳗鱼沙心滩和左、右两槽不稳定,年际间滩槽冲淤变化较大,甚至出现滩槽易位的现象,是长江下游深水航道主要的碍航浅滩。基于河床演变分析和模型试验相结合的方法,分析鳗鱼沙浅滩近期演变特征以及浅滩成因,确立了维持水下分汊的整治思路,提出江中实施龟背状潜格坝群的整治工程措施,并进行整治工程方案实施前后对比试验,分析研究整治工程方案实施后对航道条件的改善以及对工程河段河势可能产生的影响。

基于数学模型的沂河橡胶坝群塌坝方案

采用mike11软件建立了沂河水流数学模型,运用实测资料进行了模型验证,选取沂河、祊河等6座橡胶坝进行了单坝的泄流过程计算,依据橡胶坝的调度原则,开展了橡胶坝群的联合运用研究。结果表明:在考虑全塌坝时间均为4 h条件下,橡胶坝群联合运用后下游临沂断面洪峰流量1427 m^(3)/s较小埠东单坝塌坝时的洪峰流量1414 m^(3)/s增幅小于1%。当临沂断面以上所来洪水的预见期在8.95 h以上时,给出的2012年洪水条件下橡胶坝的塌坝方案可提前下泄橡胶坝拦蓄的水量而不增大洪峰流量。

基于MIKE FLOOD模型的西北城市河道橡胶坝群洪水风险分析研究

由于西北城市河道比降大,暴雨和山洪形成河道洪水突发性强,河道橡胶坝群的修建改善了城市生态环境,同时也客观上增大了城市洪水风险。基于MIKE FLOOD水动力学模型,对西北城市橡胶坝群河道典型案例进行了一二维耦合水动力学模型计算,研究了在河道遭遇大洪水时橡胶坝群未塌坝运行的洪水动态演进情况,定量计算了对城市可能造成的淹没情况以及洪灾损失,指明了橡胶坝群未按照防汛预案采取度汛措施而造成的潜在洪水风险,并且提出了降低城市河道橡胶坝群洪水风险的建设管理措施。

大坝群自动监测报警系统

为及时掌握大坝运行性态,采用现代网络、通信技术,开发大坝群自动监控报警系统,实现对大坝群安全远程实时监控。利用大坝安全综合评价专家系统的评判结果,开发web程序进行远程安全自动报警。系统采用模块化设计,结构灵活,适用性强。

小型水库群坝风险指数排序分析方法研究

群坝风险分析是在每座水库大坝风险分析的基础上,把某一管辖范围内的大坝风险分析情况进行评价,确定资金流向和加固排序,提出经济高效的降低风险的策略。本文以区域小型水库为研究对象进行群坝风险分析方法研究,以泰安市岱岳区小型病险水库的风险排序为例,根据风险指数大小对水库做加固排序、进行资金调配,为目前正在开展的小型水库除险加固决策工作提供理论指导。

重污染河流闸坝作用分析及调控策略研究

针对淮河中游频发的水污染事件,以淮河流域重污染河流沙颍河上的闸坝群为研究对象,分析了闸坝对水环境的影响,提出重污染河流闸坝调控策略。基于MIKE11软件的HD和AD模块,构建了多闸坝河流一维水动力水质模型。通过多场景模拟,分析了沙颍河上的闸坝群调控对河流水质的影响,以便于正确认识闸坝调控和河流水质变化之间的关系,进一步提出重污染河流闸坝的调控策略。

浐灞河流域城市橡胶坝群景观流量补水调度研究

国内外对于橡胶坝的调度运行研究很多,但是大多以防洪为主,很少有针对水景观或涉及小时尺度上的预报调度。以西安市区浐灞河流域下游水景观的水环境质量和水景观品质为目标,研究了橡胶坝群的枯季流量模拟预报和补水调度模型。在对缺历史实测资料的节点采用产汇流参数移用方法基础上,建立了降雨产汇流河系连续演算模型,并利用有实测历史流量资料节点做了率定和验证;利用控制条件下的遍历算法、自下游到上游逐时段反推各个控制坝的立坝/塌坝动作,实现橡胶坝群补水调度计算。经与历史资料比对:产汇流模型输出的各个节点预报结果精度较好,补水调度能够达成调度目标(下游监控节点流量稳定在18~25 m^(3)/s)。该方法在2021年9月份西安十四运期间运行稳定,圆满完成了调度目标,对相似地区的橡胶坝补水调度,具有重要的参考价值。

水电站大坝群安全应急管理协同度测度研究

针对当前水电站大坝群安全应急管理缺乏主动协同而导致资源浪费的情形,提出基于网络层次分析法(ANP)和序参量法的安全应急管理协同度的测度。首先根据文献分析归纳水电站大坝群安全应急管理过程的协同关系,构建包括5个子系统和11个序参量以及33个二级指标的水电站大坝群安全应急管理协同度测度指标体系。其次借助超级决策软件确定各个指标的权重,最后采用序参量法对安全应急管理的预防、准备、响应和恢复4个环节进行协同度测度。将此方法用于国内某流域的梯级水电站大坝群。测度结果表明:该梯级水电站大坝群安全应急管理的响应和准备两个环节各子系统的协同度最高,系统总体的协同度较低,应采取优化措施以提高系统的协同程度。

平原河道闸坝群洪水资源联合调度研究

以鲁北平原河道徒骇河为例进行梯级闸坝群洪水资源联合调度。考虑蓄洪控制水位、蓄水时机、生态流量、洪水利用率等约束条件在退洪阶段蓄洪,洪水调度分为敞泄、控泄两个典型阶段;以区间洪水源汇项作为过程输入,河道洪水演进过程采用一维水动力学法模拟,底孔出流水闸、溢流橡胶坝的闸坝开度过程分别采用闸孔出流、堰流公式按迭代法计算。模拟结果标明:偏枯年、平水年、偏丰年典型场次洪水的闸坝调蓄洪量分别为0.746、0.804、0.841亿m3,洪水量级越大则闸坝蓄满率越高,平水年、偏丰年闸坝基本能蓄满;泄流均不小于生态流量,未形成人造洪峰。

大坝群安全应急协同度的动态综合评价

为准确评价大坝群安全应急协同水平,有必要研究大坝群的协同应急运作机理和动态综合评价方法。构建大坝群安全应急协同度评价指标体系,分析各大坝之间的协同应急运作机理。利用网络层次分析法(ANP)确定不同时段安全应急指标的权重,进而采用线性加权法实施静态评价。通过时序加权平均(TOWA)-时序加权几何平均(TOWGA)混合算子集结应急预防和响应2个时段的评价值,得到大坝群安全应急协同度的动态综合评价值,同时计算不同时段各大坝的安全应急协同有序度,从而判断大坝群整体的协同应急状况。用所建评价方法,对某一典型的梯级水电站大坝群进行评价。结果表明,乙大坝的安全应急协同水平最高;加强资源共享和救援队伍的演练将有助于提高甲和丙大坝的应急协同水平。

大坝群在线安全监控管理决策系统

为充分利用大坝群迅速增长的海量监测数据,对大坝安全监控提供更强的决策支持,探讨以数据仓库作为基础分析平台,开发具有管理决策功能的新型大坝群决策系统。同时,结合大坝安全评价专家系统,利用现代网络、数据挖掘等技术,以提高系统在线决策分析的实时性与准确性。

小型水库群坝溃坝风险分析方法研究

通过溃坝概率和溃坝后果分析,引入溃坝后果综合评价函数,计算水库溃坝风险指数,作为衡量水库溃坝风险大小的指标,通过对溃坝概率和风险指数的分析,提出新的降低风险的策略,为目前正在开展的小型病险水库除险加固决策提供参考依据,为今后的运行管理提供理论指导。

大坝群安全监控信息管理系统

为了克服大坝分散式管理中存在的问题,采用现代网络、通信技术开发大坝群监控信息管理系统,实现大坝群远程在线实时监控。基于TCP/IP协议,采用Socket编程实现远程数据传输,并开发Web程序进行远程安全报警及网上信息查询。系统提供多种模型分析及评判方法,结构灵活,适用性强。