潜蚀的局部守恒有限元和有限体积交替解法

潜蚀的模拟需要计算土中的渗流过程以及土中细粒随孔隙水流的运移过程。常规有限元法在求解纯运移方程时存在稳定性问题,为此提出了一个采用有限元法求解渗流方程、有限体积法求解细粒运移方程的交替方法。鉴于常规有限元法不能给出满足有限体积法输入要求的流速场,给出了一个基于单元不平衡流量总体再平衡修正单元边界流速的算法。利用该算法对有限元计算的单元边界流速进行局部守恒处理,即可实现在同一有限元网格上利用有限体积法求解细粒运移方程,因此可以方便地和现有的有限元计算程序结合。算例验证表明,所提出的局部守恒处理算法及交替解法计算效率高且具有可接受的精度,是模拟潜蚀问题的一条简单实用的途径。

基于物质点-特征有限元耦合方法的向后侵蚀管涌模拟

向后侵蚀管涌是汛期堤坝中一种常见的渗透破坏形式,多发生在下游存在无保护出水口的二元结构堤基中。由于土体渗流在出水口处存在较高的水力梯度,使得固、液界面附近的土体极易被侵蚀带走,一旦侵蚀土体的上层存在不透水的黏土层时,便会形成不断向上游迎水侧发展的管涌通道,最终导致堤坝出现失稳破坏。基于向后侵蚀管涌的发展过程,采用局部水力梯度作为管涌发展的判别准则,结合饱和孔隙介质的耦合物质点-特征有限元法,发展了一个能够模拟向后侵蚀管涌的新方法。新方法将求解域内的物质点分为3种粒子类型,对满足管涌触发条件的粒子进行删除,以此表示被侵蚀带走的土颗粒。由于算法中的流体部分采用了广义的Navier-Stokes方程进行描述,因此新方法能够同时计算孔隙水渗流和管道流体的自由流动。通过对小尺度模型试验的计算,验证了新方法在向后侵蚀管涌问题中的适用性。

水位升降过程中细粒流失促进堆石料湿化变形的试验研究

堆石料在周期性水位循环升降作用下会产生细粒流失现象,从而加剧堆石料的湿化变形。以某发生显著后期变形的心墙堆石坝的上游堆石料为研究对象,采用侧限压缩潜蚀试验装置,针对连续和间断两种颗粒级配的试样,对比开展了恒定水位和升降水位条件下的单轴固结湿化变形试验,得到了轴向应变和细粒流失量的发展过程。试验结果证实,周期性水位升降引起的细粒流失会促进湿化变形的发展,其影响程度与颗粒级配、竖向压力、水位升降速率及初始含水率有关。连续级配试样的内部稳定性优于间断级配试样,细粒流失量更少,因此提高堆石料级配的连续性会降低细粒流失对湿化变形的促进作用。增大竖向压力会提高堆石料内部颗粒间约束力,降低细粒流失量,从而降低细粒流失对湿化变形的促进作用。水位升降速率的提高会增大水对颗粒的渗透力,从而增大细粒流失量,加大湿化变形。增大初始含水率会提高堆石料的压实性,颗粒排列更紧密,细粒流失困难,降低了细粒流失对湿化变形的促进作用。

铰接式矩阵护坡施工技术

针对传统的护坡技术受水流长期冲刷、淘蚀作用,易产生塌坡崩岸险情,预拼装矩阵连块空间区域受限,大型设备无法布置,垂直运输装配就位困难等难点,本文研究了一种新型铰链式矩阵护坡来提高其抗冲刷和抗滑坡的能力。通过室内试验、工艺试验和应用实践,提出了采用坡面平整、铺设土工布、放样排版、铺设基准块、人工穿钢丝绳逐块拼装的铰链式矩阵护坡施工方法,有效解决长缓坡铰链式矩阵护坡施工难题,并将其运用到实践工程中。实践表明铰链式矩阵护坡施工技术具有广阔的应用前景。

河堤混凝土六棱体预制块护坡施工技术

在堤防护坡工程中,混凝土六棱体预制块具有结构稳定、施工简便、耐久性好、施工迅速等优点,但由于河堤坡面较陡,施工空间区域受限、地形复杂,运输装配困难,且人工砂浆勾缝效率低、成本高、质量保证率差,针对上述难点,本文通过研究应用新型预制混凝土六棱块装卸吊篮装置和护坡衬砌砂浆勾缝装置,解决了装配困难和勾缝效率低问题,在保证施工安全和质量的情况下,大大提升了混凝土六棱体预制块护坡施工效率。

人民币国际化推动了中国与RCEP成员国股票市场协动吗?——基于核PCA和SV-TVP-SVAR模型的分析

恰值RCEP生效实施一周年即将到来之际,文章选取RCEP成员国股票市场指数,利用机器学习中较新颖的核PCA方法改进了股票市场吸收率指数(KAR指数),该指数能够刻画各国股指协动性变化特征。据此进一步研究人民币国际化不断深化时期,对RCEP成员国股票市场协动性程度的影响。研究发现:RCEP成员国股市大幅下跌之前,KAR指数都会大幅上升,在KAR指数大幅上升后,股指往往大幅下跌,而在KAR指数急剧下降后,股价则大幅上涨。人民币国际化对RCEP成员国股票市场协动性具有显著影响,人民币国际化程度越高,中国与RCEP成员国的协动性越低,反映出人民币在被国际市场接受的过程中充当了“稳定器”的作用。在短期当人民币国际化程度降低时,中国与RCEP成员国股市之间的协动性上升,系统性风险趋同,且影响持续。文章的研究对监测跨国股票市场系统风险管理和跨国的资产组合的风险对冲具有重要启示。

某城市河道“宜居水岸”工程水利改造设计要点分析

以成都市成华区石湃渠宜居水岸工程为案例,对该改造段河道选取代表性的区域进行分析,结合景观布置优化河堤。针对水工布置方案中遇到的难点及问题,逐一进行论述并采取相应的工程措施。选用理正岩土、世纪旗云软件带入控制参数,分别验算不同工况下水工结构的安全系数。结合实际反复细化调整箱涵、衡重式、重力式堤防挡土墙形式,并充分考虑施工的可行性,保证了工程顺利实施。

考虑水力波动作用的潜蚀本构模型

潜蚀是指在渗流作用下,内部不稳定土中的可动细颗粒沿孔隙通道迁移的现象。在潜蚀的数值分析中,描述渗流作用下土中沉积细颗粒向流动细颗粒转化过程的潜蚀本构模型是数值分析结果可靠与否的核心。当前已存在不少基于恒定水力条件提出的潜蚀模型,但考虑水力波动作用的潜蚀模型还较为欠缺。首先,对不同水力条件下细颗粒迁移机制进行了归纳总结,强调了波动水力条件下细颗粒迁移机制的特殊性。然后,基于细观物理机制,利用沉积细颗粒向流动细颗粒的体积转化速率,建立了一个可同时考虑孔隙流速大小、孔隙流速变化速率以及水力作用时间的潜蚀本构模型。基于一套拟合参数,该模型较好地拟合了已有试验研究中多种波动水力路径下的细粒流失过程,证明了该模型的有效性。

青藏高原东缘应力场及地下工程灾害风险研究

青藏高原东缘广泛发育着深大活动断裂带,强烈控制着高原东缘区域应力场。本文基于收集的178个点位1181组原位应力数据,通过数值模拟反演得出青藏高原东缘活动断裂影响下青藏高原东缘地应力场,结果表明,青藏高原地应力场呈现出明显的非均匀性特征,应力量值由西向东逐渐减小。然后,利用ArcGIS分析青藏高原东缘埋深100~2000 m岩爆及大变形趋势,岩爆集中产生于次级板块内部,岩爆范围基本不随深度变化;而大变形产生于次级板块边界,并随深度增加面积逐渐向板块内部扩大;岩爆及大变形风险等级随埋深呈现规律性变化。最后,通过二郎山隧道隧址区以及双江口水电站两个工程实例探讨了本研究在工程建设中对岩爆及大变形趋势预测的适用性,结果表明,本文给出的青藏高原东缘地下工程灾害趋势与基于强度应力比方法获得的岩爆倾向性以及工程实例中岩爆现象基本一致。

弯曲倾倒模式下薄层状反倾岩质边坡锚固力研究

基于悬臂梁理论建立锚固力解析计算模型,以某薄层状反倾岩质边坡为实例,进行锚固力计算及相关参数敏感性分析,并以数值模拟加以对比分析。研究结果表明:此类边坡锚固力计算可划分为倾倒锚固区和滑动锚固区,其中倾倒锚固区折断深度和锚固力都随坡顶距增大而减小,且最大折断深度和最大锚固力对相关参数敏感性由大到小依次为:层厚、抗拉强度、层间内摩擦角。数值模拟中锚索轴力增量比随坡顶距增大而减小,与解析计算结果变化规律一致,且加固倾倒锚固区比加固滑动锚固区对于控制边坡水平位移效果更加明显。

某水电站导流明渠边坡倾倒变形分区与治理

倾倒变形体的变形机理控制其变形破坏特征,反映其变形演化规律,直接影响倾倒变形体的工程治理措施类型和方式。首先,通过现场监测数据绘制累计位移曲线,结合克里金插值法,分析西部某水电站导流明渠边坡的倾倒变形破坏特点,并基于分析结果对坡体进行分区,根据不同区域的特点,提出针对该倾倒变形边坡的支护建议。其次,根据导流明渠边坡的工程地质特点,以剖面2-2′为研究对象,利用UDEC进行数值模拟,支护后边坡的破坏区域、塑性区和位移明显减小。在此基础上分析边坡从开挖前到建议支护后的变形破坏演化规律,进而揭示边坡变形机理。研究结果表明,结合克里金插值法的分析,基于监测数据进行坡体分区后的支护建议具有较强合理性。研究成果为倾倒变形体的治理设计提供了一定参考依据。

雅砻江两河口水电站庆大河左岸边坡某变形体变形机制分析与稳定性预测

雅砻江两河口水电站泄洪建筑物进口布置于庆大河左岸边坡,继在边坡中下部圈定3个变形体后,在边坡上部发现变形体Ⅳ区,严重威胁泄洪建筑物的安全。通过探硐、赤平投影等手段,结合研究区地质环境,确定了边坡变形破坏机理,该边坡为中薄层岩体反倾边坡,青藏高原隆升伴随河流下切,边坡卸荷,在上部岩体自重作用下,坡脚薄层岩体发生倾倒弯折,河流侵蚀作用下变形加剧导致局部弯折贯通形成底滑面,在外力作用下崩滑破坏,上部变形体失去支撑后倾倒弯折破坏加剧,由于岩层薄,变形体多为碎裂散体结构。采用Geo-slope软件对变形体进行稳定性分析,结果表明自然状态下Ⅳ区变形体处于极限平衡状态,下部变形体清除后,Ⅳ区变形体失稳。最后,根据结果制定了合理的变形体处理措施。

阿青水电站沥青心墙坝渗流分析与控制

水电站的渗流计算分析是一项复杂而在设计中又极其重要的工作,很难获得符合实际的渗流分析结果。结合阿青水电站的渗流控制分析,全面阐述了水电站渗流分析中熟悉工程概况和水文地质条件,明确分析任务、概化模型、剖分网格、选取材料参数,确定了计算方案和边界条件,整理分析计算结果,进行方案比较,分析了参数敏感性的方法和过程,认为应做好上述每一个环节,对全面把握工程的渗流性状,进行防渗排水体系的方案选择和优化的重要意义。分析表明,河床最大剖面的渗流量不一定比较低坝高剖面的渗流量大,狭窄河谷心墙堆石坝坝体和坝基总的渗流量,也可能比大坝最大剖面的渗流量与坝轴线长度的乘积大。

1981—2011年川南山区地温和气温的变化特征

利用气象站点1981-2011年逐日0 cm土壤温度和气温数据,运用基本统计、线性回归、累积距平和信噪比分析了川南山区6个分区地温和气温的空间分布、变化趋势以及突变特征,分析并对比了地温和气温的关系。结果表明:川南山区年均地、气温变化范围分别在15.6~20.5℃和12.2~17.2℃之间,呈现出北低南高、高山低河谷高的空间分布格局。31 a来6个分区的年均地、气温均有显著上升趋势,但季节变化差异明显,冬季地、气温的增温率高于夏季。从不同区域来看,高山地带(Ⅵ区)的年、季增温趋势最为显著,是其他区域的2~6倍,且地、气温在1990年左右发生突变;河谷地带(Ⅱ区)的年、季温度变化最小且未发生突变。各区地温和气温呈极显著正相关(P<0.01),具有较高的一致性,但也存在非对称增温现象。山地(Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ区)的年均、季均地温和河谷(Ⅰ区)的春季地温增温比气温更加强烈,故地气温差出现显著上升趋势,甚至发生突变。

狮子坪水电站二古溪倾倒边坡成因机制分析

二古溪边坡位于四川省理县狮子坪水电站库区,2013年9月水库蓄水高度升至2 540m后,边坡出现强烈变形,致317国道阻断至今。初步分析边坡在河谷快速下切过程中,坡体内岩体应力释放产生向临空面的位移,由于存在软硬两种岩体,变形过程中产生了不协调变形,软岩的变形位移量大而硬岩较小,致使在硬岩中形成应力集中,当应力大于硬岩强度时,硬岩发生破坏。5.12汶川地震、公路开挖及降雨进一步加剧边坡的倾倒破坏,随后坡体逐步达到应力平衡。通过大量现场地质调查,并结合钻孔岩芯、变形监测对二古溪边坡倾倒变形成因进行研究,结果表明:二古溪倾倒边坡属于软硬岩互层的早期倾倒边坡,在地震作用下边坡岩体造成了损伤,蓄水与强降雨加剧了边坡的变形;目前边坡处于应力调整期,变形将会持续较长的一段时间,蓄水位升高无疑还将加剧其变形。

水利水电与其他行业征地补偿及移民安置政策对比

我国水利水电、交通、城市建设等行业征地补偿安置政策差异引发的各类矛盾和问题日渐凸显,给各行业征地移民安置工作带来了巨大的阻碍。以水利水电和城市建设、交通工程为例,从政策体系、管理体制与工作机制、征地补偿、移民安置和其他等五个方面对其差异进行了对比分析,并根据差异提出了相关建议,以促进水利水电工程建设征地移民安置政策的调整和完善。

实施逐年货币补偿对其他生产安置方式的影响及对策分析

逐年货币补偿是水电工程移民工作在不断深入过程中新增的一种生产安置方式,与现存的农业安置、自主安置等其他生产安置方式在安置标准的拟定、是否需要界定生产安置人口等方面均存在差异。这些差异将使逐年货币补偿在实施过程中对其他生产安置方式产生冲击,可能使生产安置方式体系出现漏洞,面临移民投机选择的可能性。面对这些影响,文章提出调整现有生产安置方式一些固有做法,对包括逐年货币补偿在内的所有生产安置的选择方式进行了约束。文章的研究将使移民生产安置体系更为完善。

基于栖息地模拟的重口裂腹鱼繁殖期适宜生态流量分析

介绍了栖息地模拟方法原理及步骤,以姜射坝水电站减水段为例,应用栖息地模拟模型PHABSIM计算了重口裂腹鱼繁殖期适宜生境需水量。结果表明,该河段内重口裂腹鱼繁殖期适宜生态流量为40.6m3/s,其与水文学法的结果对比表明,该流量可以满足维持水生生物良好的生存条件的要求。指出当工程河段涉及珍稀鱼类关键生境时,采用栖息地模拟法确定受影响河段的生态需水量,可以更好地保护珍稀鱼类关键生境。研究结果可为已建电站减水河段生态修复工作提供依据,为拟建电站水生生态环境影响评价工作提供借鉴。

自贡市城市河道底泥氮、磷、有机质分布与污染评价

本研究采集了自贡市旭水河、威远河、釜溪河底泥,测定并分析了底泥中总氮(TN)、总磷(TP)、有机质(OM)的含量及分布特征,并采用综合污染指数和有机指数评价法对底泥污染程度进行评价。结果表明,沉积物中TN、TP、OM含量范围分别为649~2680mg/kg、374~2130mg/kg、1.5~71.5g/kg;TN空间分布顺序为釜溪河>威远河>旭水河,TP与OM空间分布顺序为威远河>釜溪河>旭水河;TN、TP、OM含量垂直分布特征总体为上层>中层>底层。各层TP与OM之间具有显著相关性,中层TP与TN之间具有显著相关关系,而TN与OM之间不存在明显相关关系。综合污染指数显示,旭水河、威远河、釜溪河均属于重度污染;有机污染指数评价显示旭水河属于较清洁区,而威远河、釜溪河属有一定污染区。

自贡市城市河流沉积物重金属分布及潜在生态风险评价

对自贡市河流表层沉积物中Cd、Hg、As、Pb、Ni、Cu、Cr和Zn 8种重金属含量及来源进行了分析,并对其潜在生态风险进行评价。结果表明,各重金属含量平均值除Cr外均超过全国土壤背景值;重金属来源主要为交通行业污染,且主要集中在威远河;8种重金属潜在生态风险大小为:Cd﹥Hg﹥As﹥Cu﹥Pb﹥Ni﹥Zn﹥Cr,且各元素的风险指数均值都属于轻微潜在生态风险;仅1个样点为中等综合潜在生态风险,其余样点为轻微综合潜在生态风险。