穿江管道对堤防渗透安全的影响研究

穿江管道从堤防下方穿越时改变了渗流场,可能影响两岸堤防的安全。采用数值模拟方法,重点分析在不同渗透系数下穿江管道埋深和穿越位置对堤防渗透安全的影响,首先采用ANSYS软件建立有限元模型,然后通过有限单元法计算渗流场,并根据临界水力坡降判断堤防的渗流稳定性。数值模拟结果表明:管道的穿越位置与地层渗透系数对堤防地基最大渗透坡降影响显著;穿越位置距堤脚越远、地层的渗透系数越小,最大渗透坡降就越小;穿越位置最好布置在堤防背水侧距堤脚70 m以外;管道的埋深对渗透坡降影响并不明显。最大渗透坡降易出现在渗透系数差别较大的两种材料接触的地方,如管道出(入)土点与地层相交处、堤防堤脚与地基交界处,这些部位需重点进行防渗处理。     

坡沟系统侵蚀时空分布特征试验研究

依托水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室的水土流失试验厅,采取高精度三维激光扫描技术获取坡沟系统不同侵蚀发育阶段的地形Grid数据,借助Arc GIS软件中Arc Toolbox的3D Analyst工具和数据管理工具模块的分析功能,从时间和空间角度分别对坡沟系统侵蚀发育过程进行量化分析。研究表明:1坡面侵蚀和沟坡侵蚀对坡沟系统产沙量贡献率的大小受降雨历时和侵蚀发育阶段影响,降雨初期的面蚀阶段以沟坡侵蚀为主,继而向坡面侵蚀为主转化。在雨强85 mm/h、降雨历时60 min的模拟试验条件下,降雨过程的前20 min面蚀阶段坡面与沟坡侵蚀贡献率之比约为3∶7,降雨过程的后20~60 min的细沟和切沟侵蚀阶段坡面与沟坡侵蚀贡献率之比约为7∶3;2径流含沙量与地表侵蚀空间不同步,试验条件下径流含沙量峰值区约滞后于侵蚀强度较大部位2个断面(2 m)。     

钢坝闸的比选及在工程中的应用

近年来,随着城乡生活和工业供水的需求越来越大,在水利水电建设中,顺应对景观建设、环境整治和河道治理等工程特点要求,钢坝闸在水利工程中得到了非常广泛的运用。钢坝闸是一种新型、新颖景观液压驱动式闸门,根据底轴驱动翻板闸门的工作原理、结构特点和结构布置的要求,针对工程的特点与其它闸型进行比选。     

海堤加高加固施工技术研究

针对水利工程项目海堤加高加固施工技术展开研究。结合堤坝所在水域环境的水位信息,对混凝土防渗墙的高度以及原堤坝表层的切割深度进行设计,将其作为施工的基准。借助测量网测量了堤坝当前阶段的不透水临界位置,将其作为堤坝坡角开挖的目标深度,按照错位的方式对铺膜处理后,利用高压喷射灌浆防渗施工技术,基于堤坝坡角对地基裂缝以及混凝土防渗墙进行施工。实际应用结果表明,应用设计的海堤加高加固施工技术后,坝顶、坝身以及堤坝基底的渗流量分别稳定在1.20×10^-9、8.00×10^-9和2.30×10^-9cm/s以内,均达到了水利工程项目施工标准。     

低影响开发城市道路豁口前变坡方式对雨水径流截流能力的影响

在实验室搭建了1∶1路缘石豁口物理试验模型,通过人工模拟降雨,系统研究了在道路坡度和降雨强度保持不变的条件下,豁口前不同变坡方式对其雨水径流截留能力的影响。结果表明,当豁口前变坡长度保持0.3m不变,宽度从0.2m增加到0.5m时,豁口截留率从40.07%增加到75.86%;当豁口前变坡宽度保持0.3m不变,变坡长度从0.3m增加到0.9m时,其截留率从51.38%增加到71.86%;当豁口前变坡长度为0.3m、宽度为0.4m保持不变,变坡坡度从5%增加到25%时,其截留率从22.71%增加到了63.68%。因此,豁口前增加变坡可有效提高豁口截留效率,且变坡宽度对豁口截留率影响最大。一般道路条件下,建议豁口前变坡的宽度、长度和坡度取值范围分别为0.3～0.5m、0.6～0.9m、5%～15%。     

河谷地质结构对水利枢纽岸坡稳定的控制作用

为避免工程实践中因勘察策划缺乏工程地质问题预判导致地质灾害发生,维护工程边坡稳定,利用"先建假设模型,后做勘察验证"的工程地质问题勘察思路,结合大量工程实践,根据地质结构控制论原理,在河谷地质结构分类基础上对岸坡稳定问题进行了初判。在此基础上,将层状岩质岸坡地质结构分为三大类(共9个亚类),结合地貌差异,建立了山区河谷层状岩质岸坡稳定问题的判别原理,并据此提出了相应的预判方法。论文研究成果对工程地质问题勘察策划具有借鉴作用,且对类似枢纽工程岸坡稳定分析具有指导意义。     

梅花形阵列粗糙床面明渠紊流特性

梅花形阵列粗糙是常见的床面粗糙形态,但其水流紊动特性参数在颗粒间的沿程变化和不同象限间的分布差异等研究仍较薄弱。采用不同颗粒大小和排列间距的圆形玻璃珠制作了3种梅花形阵列粗糙床面,基于明渠紊流的PIV水槽试验资料,探讨了无量纲纵向紊动强度T_u、雷诺应力R和紊动能E的分布规律。结果表明:① 颗粒顶部以上区域的T_u、R、E沿程基本呈条带状变化,受颗粒影响较小,而颗粒顶部以下区域则受颗粒影响明显,沿程变化相对复杂,表现出一定的周期性和分区性,并可分为颗粒区和粒间区。② 颗粒顶部以上区域T_u、R、E的垂线分布基本重合,颗粒顶部以下区域则波动明显,分布曲线呈“S”和倒“L”等形状。③ 粒间区各象限的R、E沿程变化较为平缓,接近水平线,第2、4象限的R、E总体大于第1、3象限;颗粒区各象限的R、E沿程分布呈“∪”状并在沿程位置参数x+ = 0附近有最小值。研究成果对鱼道及航道工程设计等具有一定的指导意义。     

寒区堤防砂土岸坡生态护坡技术研究

东北地区堤防多是砂堤,砂土质地松散、贫瘠。在降雨侵蚀和风力侵蚀联合作用下,砂堤坡面水土流失严重,降低了砂堤防洪质量,危及大堤安全。为了减少坡面降雨侵蚀和水土流失,保证砂堤的防洪质量,采用保水剂改良砂堤表层土壤为植被生长提供水分和养分,并通过单纯植被护坡方案和两种改良后生态护坡方案的室内外试验的对比,选取合适的护坡方案。结果表明:三维土工网垫和遮阳网在草籽发芽前期,能够较好地保护坡面和草籽,减少降雨侵蚀;在植被生长期,植株可以穿过三维土工网垫孔隙正常生长,植被根系发挥了铆钉作用,将三维土工网垫紧紧地锚定在坡面;三维土工网垫连同植被根系组成联合保护层,提升了整体加筋效果,但是由于遮阳网的孔隙过于细密,植被难以穿过遮阳网正常生长,将遮阳网顶起,无法像三维土工网垫那样与植被形成联合防护体系,整体加筋效果较差。     

含柔性植被明渠水流水力特性的试验研究

采用粒子图像测速(PIV)技术对含柔性淹没植被明渠水流的水力特性进行试验研究。利用人造水草模拟天然柔性植被,对不同密度、不同流量条件下含柔性植被明渠恒定均匀流场进行了测量,得到了淹没植被情况下纵向流速、雷诺应力、紊动强度沿垂向分布与曼宁系数的变化情况。试验结果表明:纵向流速的垂向分布可以分为3区,包括自由水面区、中间冠层区和近床面区。自由水面区流速随植被密度增大而增大,中间冠层区与近床面区流速随植被密度增大而减小。雷诺应力与紊动强度的峰值出现在植被冠区顶部附近,并随着植被密度增大而增大。