闽江无闸低坝枢纽工程子围堰施工阶段水流研究

山区河流河窄水急,通航枢纽施工导流河道缩窄率可高达60%~70%,对施工导流期的泄流能力与通航水流条件的影响很大。根据流路阻力系数与过流能力成反比和能量方程等水力学原理,选择河岸切嘴顺坡、清底整平河床的方法,有效降低河道形状阻力,减小过流糙率系数,提升河道泄流能力;采用降低缩窄河底高程、增加过流断面的方法,减小流速、提升最高通航流量;采取延伸导流河底高程变化点至纵向围堰上下游端点外与缓和斜坡连接床底的方法,降低过水断面变率、减小过流卡口河段的壅跌水高度、平顺水流,实现改善通航条件的目的。结果证明该方法对于增加缩窄河道泄流能力、提升最高通航流量是切实可行的。

内河水沙冲蚀条件下港口钢构件涂层损伤劣化的图像识别方法

为探究内河港口码头钢构件在水沙冲蚀条件下防腐涂层的损伤劣化规律,通过自制的水沙加速冲蚀磨损装置开展不同冲蚀条件下涂层材料损伤劣化的试验研究,基于图像识别技术对冲蚀损伤后的涂层表面形貌进行数字化和二值化特征提取,设定区分像素孔隙的灰度阈值,用以定量分析涂层表面破坏形式和损伤劣化面积。结果表明:当来流角度呈45°时,涂层损伤劣化最严重且表面凹坑比和划痕比大致相同,涂层损伤劣化面积随来流速度的增大呈指数扩大趋势;当含沙量低于45 kg/m^(3)时,含沙量的增大对涂层损伤劣化有促进作用,但当超过45 kg/m^(3)后反而降低了涂层损伤劣化速率,实现了在无损情况下对内河水沙冲蚀条件下钢构件涂层的损伤劣化规律分析。

船闸运行状态下闸门及支承运转件敏感区应力关系研究

支承运转件(顶枢、底枢、蘑菇头等)是船闸闸门的重要组成部分,也是闸门系统的典型薄弱部位,频繁的闸门启闭及水流紊动等情况会令支承运转件出现磨损、卡阻等运行故障,由于部分支承运转件处于水下隐蔽位置,通过现有直接检测方法难以评估其受力特性及磨损程度,研究闸门及支承运转件敏感区的应力关系对支承运转件的运行安全具有重要意义。为此,文章依托某实际船闸工程项目,建立船闸闸门及其支承运转件的整体有限元模型,基于数值模拟仿真分析方法,研究了在不同水位、不同闸门开度等工况下船闸闸门及其支承运转件的应力响应规律,确定了门叶和支承运转件的应力敏感区域,定量分析了船闸闸门与支承运转件敏感区的应力响应关系,实现了通过闸门受力情况来初步判别其支承运转件受荷特征的目的,从而间接评测闸门支承运转件的运行故障。研究成果可为运行状态下船闸闸门的智能监测、安全预警等提供技术支撑。

船闸浮式系船柱系缆安全监测方法研究

为保障浮式系船柱的系缆安全,依托京杭大运河某代表性船闸,针对其浮式系船柱的实际结构特点,根据数学力学基本原理推导构建了可反映浮式系船柱柱身应变信号与船舶系缆力二者之间定量关系的表达式。在此基础上,提出一套针对船闸浮式系船柱系缆安全的监测方法。为了验证该安全监测方法的可靠性,对依托船闸中的代表性浮式系船柱开展了现场试验。通过将安全监测方法所获得的船舶系缆力与传统载荷量测手段测得的系缆力值进行对比,发现二者的相对误差低于15%,表明提出的船闸浮式系船柱系缆安全监测方法具有较高的测量精度。

浅水区海底管道周围海床渗透压力计算研究

我国海上油田开采起步较晚,大部分油田处于浅水区,因此,在设计管道时,应充分考虑由浅水区波浪引起的管道周围海床渗流力。根据浅水波相关假设,考虑自由水面非线性影响,推导出椭圆余弦波的波面方程,在此基础上进一步得到一个关于速度势的表达式,并根据该表达式得出作用于海床表面的波压公式。考虑海床土的压缩性,推导出一阶近似椭圆余弦波作用下浅水区埋置管道周围海床的渗流压力解析解,最后将计算结果与大型水槽试验及以往研究成果作对比。结果表明,在椭圆余弦波的作用下,由一阶椭圆余弦波理论得到的计算结果与试验结果规律基本一致,与相似工况下的现有理论成果数值基本相同,具有一定的可行性和工程价值。

复杂心滩通航河段不同角度碛首坝对航道条件的影响

长江上游河段多为基岩和卵砾石河床,常见心滩、浅滩及边滩等复杂边界碍航河段。由于工程实际需要及航道整治要求,经常存在采砂坑、开挖航槽、修筑碛坝等改变局部河道边界的情况。以长江上游占碛子河段为例,建立向右偏转0°、5°、10°碛首导流坝数学模型,分析表明:0°碛坝引起的水位壅高流速增幅和分流比变化均较小,对占碛子浅滩影响较小;5°碛坝对主槽分流比和航道通航水深及流速的优化更加明显,通航效果更优;10°碛坝对主槽通航条件的改善明显,对流场改变较大,引起了明显的河势演变。为长江上游复杂通航河段航道整治工程的设计和研究提供参考。

犍为枢纽施工期船闸低水通航条件研究

岷江犍为航电枢纽工程是岷江乐宜段近期渠化的4个梯级中的第3级,对发展岷江航运和流域经济具有重要作用。为保证低水施工时段过闸船舶的安全,通过实船试验测定船闸上下引航道通航水流条件及船舶航行姿态等相关参数,分析低水期船闸通航的可行性及安全性。结果表明,船舶基本可安全进出闸,船闸灌泄水无不良流态,船舶系缆力满足要求,但船闸下游口门区斜流较大,应谨慎驾驶,必要情况下应停航。

基于时间序列、主成分聚类和机器学习耦合作用的水环境质量研究:全过程视野下的解析

人类活动不断增强导致水环境恶化的问题日益凸显,直接影响着人们的生产生活,因此水环境质量受到密切关注。但现有对水环境问题的研究多是基于单一维度的阐述,缺乏系统性解析。针对上述问题,该文结合近年来快速发展的智能化、大数据技术,通过时间序列、机器学习和主成分聚类等方法,建立了一套涵盖数据抓取与整理、水环境时空演变分析、敏感因子路径辨识和管理策略整合的全过程链模型。基于上述方法体系,以长江流域为对象,对流域水环境质量开展溯源分析。

网状Co_3O_4电极材料的合成及其电化学性能研究

本研究以尺寸约为2μm的silicalite-1型沸石分子筛为模板,以Co(NO_3)_2·6H_2O为Co源,经过浸渍和焙烧处理,得到silicalite-1@Co_3O_4复合材料。将复合材料用10%HF浸泡脱模,得到一种具有网状结构的Co_3O_4,并通过扫描电镜表征产物形貌,电化学工作站测试电化学性能。

基于改进DEMATEL-ISM模型的道路拥堵下行车风险评估方法

为准确识别城市道路拥堵条件下的行车风险系统中各影响因素之间的内在联系以及该系统中的关键因素,本文提出一种改进DEMATEL-ISM的评估方法。首先,分析城市道路拥堵条件下的行车风险,选取18个风险因子;其次,运用多群体问询的调查问卷方法,并结合最大类间方差法对标准的集成决策试验和评价试验室(DEMATEL)以及解释结构模型(ISM)改进,建立城市道路拥堵的行车风险评估模型。最后,实例验证结果表明:基于改进DEMATEL-ISM模型的道路拥堵条件下行车风险评估体系能准确划分层次解释结构图的层级,与其他方法相比更加符合实际;交通密度、车头时距、停车次数、换道频次等关键链接因素对其他因素有较强联动影响,并且会增加发生交通事故或二次交通拥堵的概率。

结构动力响应中急动度的计算

急动度(jerk)在工程实践中具有重要的意义.将径向基函数逼近与配点法相结合,发展了一种能够有效求解动力响应的数值算法.该方法使用径向基函数插值来逼近真实的运动规律,能够用于急动度和急动度(三阶)方程的计算,弥补了传统的数值方法无法计算急动度的不足.并针对微分方程的特点,提出了改进的多变量联合插值函数,同时添加与微分方程同阶的初值条件,可显著减小数值震荡.算例表明,该方法具有计算过程简单、精度高的特点,同时对急动度方程也有很好的适用性.

滨海地区某船闸深基坑降水数值模拟分析

基坑水位情况是保障基坑工程安全的重要依据,对基坑水位做出准确合理的预报可以有效减少基坑安全事故的发生。通航建筑物的基坑施工常伴随河流、土壤水、地表水等水资源补给作用,故其所处的水文环境更加复杂多变。本文利用地下水渗流理论,建立某船闸基坑水位数值模型,对基坑降水与降水井失效条件下基坑水位变化进行模拟,分析降水过程中基坑水位变化规律,发现正常情况下其模拟结果与实际基坑水位变化情况基本相符,在降水井失效初期基坑水位逐渐升高,并最终影响施工安全。

岷江老木孔航电枢纽库区泥沙淤积计算与分析

老木孔航电枢纽工程是岷江乐山-宜宾段航电梯级开发方案中的第一级,是以航运为主,航电结合的水利工程。首先建立平面二维水流泥沙数学模型,并由实测资料验证其相似性;再根据入库水沙资料,计算分析水库建成后不同时期的泥沙淤积量及其淤积分布,并初步分析分布不均形成的原因;讨论在各级频率洪水作用下,库区泥沙淤积对乐山城区及乐山大佛的影响;并分析泥沙淤积对库区建港环境的影响。通过物模实测值和数模计算值的比较,再次验证了该数学模型的适用性。结果表明:该数学模型可较好的模拟河段水流的运动及库区泥沙的淤积过程;泥沙淤积主要发生在老江坝尾至坝址河段,且估算了该段淤积量占淤积总量的85%;库区淤积后,频率洪水不会对乐山城区及乐山大佛产生影响。