黄河海勃湾水利枢纽对西鄂尔多斯国家级自然保护区胡杨岛的影响分析

海勃湾水利枢纽的建设、运行将对西鄂尔多斯胡杨岛旅游区产生不可逆的影响。经调查分析,胡杨岛胡杨种群分布面积为2.31 hm~2,总株数约为1 800株;胡杨种群表现出增长型特征;胡杨林总生物量为95.43 t。海勃湾水利工程运行后胡杨岛的淹没历时延长,淹没水深、淹没面积显著增加,岛北部低矮位置甚至全年淹没。胡杨部分种子可能落入水中被水流携带,丧失了种子繁殖的条件。根蘖产生的不定芽在4—6月生长期也会浸在水下,不能完成无性繁殖。胡杨幼苗树不高于2.5 m,淹没后无法生存。水库淹没将岛上以陆生生态为主的生态系统演变成以水生生态为主的生态系统,原有的旅游功能将发生变化或丧失,须采取生态补偿措施,减免工程造成的生态影响。     

土坝溃决跌坎水流水动力特性数值模拟

黏性土坝漫顶溃决涉及多学科交叉,过程极其复杂,尽管国内外大量物理模型试验成果表明其溃决多以“跌坎式”溯源冲蚀为主要特征,然而对该冲蚀发展形式下的水流-坝体微观作用机制尚不清晰。水流作为漫顶溃决的冲刷主动力,对坝体溃决发展起着主导性作用,采用RNG k-ε紊流模型和VOF自由液面捕捉技术针对黏性土坝漫顶溃决代表性水流结构——溃决跌坎水流开展了三维数值模拟研究,对跌坎水流的水流结构、流态、水力特性指标等进行了细致分析,揭示了不同工况下坝体跌坎上的剪切应力、流速分布规律,进而从水动力学的角度对坝面进行受力分析,初步推断了黏性土坝漫顶溃决过程中各级跌坎的主要合并方式为“台阶水平面刷深下切”。研究成果为进一步掌握黏性土坝漫顶溃决发展演变机理提供了理论基础。     

高水头船闸第二分流口自分流体型水力特性研究

高水头船闸输水水流能量巨大,水力指标高,对输水系统布置和型式提出了更高要求。大藤峡水利枢纽工程船闸最大设计水头40.25 m,输水系统第二分流口拟采用空腔自分流型式,在国内外尚无先例。通过采用三维数值模拟的技术手段对该分流口型式及输水系统整体分流性能进行系统研究,详细分析在各典型充、泄水时刻第二分流口部位的水动力特性,论证在工程实际应用中的可行性。研究结果表明,在合理布置各分支廊道的出水支孔尺寸后,该分流口型式在充、泄水过程中分流效果较好,但在分流口内部存在典型流速、压力分布区域,特别是在泄水工况下分流口大墩头附近存在较大范围三角低流速紊动区域,可能会对分流口结构造成不利影响。研究成果可为全面掌握该分流口型式的水力特性以及进一步改进优化提供技术参考。     

入海水道二期对洪泽湖地区洪水风险的影响研究

为探究淮河入海水道二期工程对洪泽湖的泄洪能力以及周边滞洪区的影响,在对研究区河网概化及地形处理的基础上,建立了研究区河网一维、洪泽湖湖区与周边滞洪区二维耦合的水动力数值模型,并采用1991,2003,2006,2007四年实测历史洪水资料对模型进行率定及验证。基于现状工况、规划工况以及不同洪水量级,设计了5个对比方案对研究区进行洪水演进数值模拟,对不同洪水量级进行横向对比,对不同工况进行纵向对比,并对不同方案进行淹没面积分析和洪水影响分析。结果表明,入海水道二期工程的启用可以有效降低洪泽湖水位,提高洪泽湖的防洪标准和周边滞洪区的启用标准,减少同等洪水量级下的受影响人口数和区域GDP,为洪泽湖的防洪安全建设以及周边蓄滞洪区的稳定发展创造了条件。     

锦屏一级水电站左岸1601m廊道岩体质量指标研究

岩石质量指标(RQD)是评价岩体质量的一个重要参数,被广泛应用于岩石质量评价,但通过钻孔取芯方式获取RQD存在明显不足,给岩体质量评价带来了一定的误差。以锦屏一级水电站左岸廊道岩体为实例,结合结构面三维网络模拟技术,采用测线法研究了广义RQD_t随测线布置长度与角度的变化情况。在此基础上分析了岩体的尺寸效应和各向异性。研究结果表明:RQD_t存在显著的尺寸效应,随着测线长度增大至10 m,RQD_t收敛于一个稳定的值;随着测线倾向和倾角的变化,RQD_t沿空间不同方向呈现出不同的分布。研究发现锦屏一级水电站左岸1 601 m廊道岩体具有显著的尺寸效应和各向异性,基于广义RQD_t的岩石质量指标能克服传统RQD在这方面的不足。     

许昌市水资源多模式联合调度与合理配置

水资源短缺是制约城市经济社会发展的重要因素,合理配置和有效利用有限的水资源是解决水资源供需矛盾的有效途径。以许昌市国家水生态文明试点城市建设为例,在分析水资源开发利用现状的基础上,运用定额法对需水量进行预测。以多年平均水资源量为基础,2011年作为研究基准年,根据水资源取用方式、工程方案及各种水量需求等,利用MIKE BASIN建立水资源配置模型,对许昌市水资源供需平衡进行模拟,通过三次供需平衡分析,得到不同规划水平年水资源供需配置方案,最终达到水资源供需平衡,使有限的水资源发挥最大效益。研究结果表明,本地水资源结合南水北调、引黄调蓄、中水回用等多模式联合调度,可以满足许昌市中长期经济社会可持续发展用水需求,对未来许昌市水资源可持续利用具有重要的指导意义。     

基于MIKE FLOOD的洪泽湖周边滞洪区洪水演进模拟研究

基于实测断面资料建立了研究区的一维水动力模型,基于高精度DEM以及1∶10000地形图建立了研究区的二维水动力模型,并用MIKE FLOOD将一维模型和二维模型进行耦合,构建了洪泽湖周边滞洪区一、二维耦合的洪水演进数学模型。利用2003年历史洪水资料对模型参数进行了率定,并以2007年历史洪水资料进行了验证。以洪泽湖百年一遇设计洪水为模型上边界,二河闸、三河闸以及高良涧闸的现行调度方案的水位-流量关系为模型下边界,对洪泽湖百年一遇设计洪水方案进行模拟计算,当蒋坝水位达到14.33m时,洪泽湖周边滞洪区开始滞洪,得到开始滞洪后不同时段研究区内各类洪水风险要素的动态分布情况以及最大淹没水深、淹没历时,验证了模型的合理性,可用于蓄滞洪区洪水演算分析。     

某大坝右岸防渗缺陷和新增防渗排水措施效果分析

某大坝是国内已建工程中覆盖层最深的,尤其是其右岸覆盖层最大深度达420 m。工程运行中发现右岸渗漏量较大,且右岸山坡地下水位整体偏高,局部山坡和排水廊道发生渗透破坏。结合工程现场检查情况和现有监测资料,对该大坝右岸渗流性状进行综合分析,分析渗水主要来源和途径、渗流稳定以及防渗系统存在的缺陷。根据现阶段右岸出现的问题,初拟两种防渗系统延长方式及新增排水廊道的处理方案,运用有限元对渗流场进行计算,对比分析两种初拟方案对减少渗漏量和降低地下水位的效果。结果表明在0+610~0+710底部新增封闭式防渗墙与帷幕灌浆,能有效减少渗漏量并能降低防渗系统右端沿线的水头,新增排水廊道排水孔能有效降低排水廊道附近的水头,对右岸边坡渗透稳定有利。所以,截渗与导排相结合是较为有效的防渗处理措施。     

基于分布式光纤监测的压力钢管模拟泄漏室内试验

实际运行的压力钢管可能存在腐蚀进而破裂、泄漏的隐患,因此需要开展在役的压力钢管实时安全监测方法研究,实现对泄漏的及时定位、报警。本文基于F-OTDR光纤干涉原理的振动监测方法,开展了模拟压力钢管泄漏的室内试验,系统研究不同泄流条件下的分布式光纤的检测结果。试验结果表明,随着泄流孔孔径的增加和泄流量的增加,泄漏引起的振动信号强度增加,但是由于系统初始扰动能量的存在,仅依据数据分析,难以判断极小泄流量引起的振动信号。本实验中,当泄流量大于1.00L/s时,分布式光纤检测效果较好。     

面板堆石坝垫层渡汛离心模型试验研究

西北口水库大坝是我国建设的第一座百米级钢筋混凝土面板堆石坝,其百年一遇洪水渡汛水位降落幅度21.63 m,水位骤降速度最大可达3.65 m/h。面板尚未浇筑前的堆石坝体需临时拦洪渡汛,坝体垫层既起面板垫层作用,还要保证堆石坝体安全渡汛,水位骤降对垫层将产生拖拽力作用,影响到垫层的稳定性。本文通过面板堆石坝垫层渡汛离心模型试验,对不同渗透性垫层安全渡汛进行了试验研究,试验研究成果被西北口面板堆石坝工程施工期安全渡汛设计采纳,为面板坝工程建设特别是施工期安全渡汛提供了技术支撑。