山美水库预报调度

山美水库是一座具有防洪、供水、灌溉、发电等综合功能的大型水利枢纽工程,水库防洪预报调度的方法包括气象水文预报法、时段洪水预报法、参数值控制法、预泄调度法、补偿和错峰调度法等。文章通过洪水发生的实例,对这几种方法的综合运用进行了论述。     

新型高效风力提水装置风洞实验

为了解决传统风力提水机存在的多叶片大实度、风能利用系数低下、生产成本高等问题,对所设计的具有低实度、高气动性能的新型高效风力提水装置进行实验研究。推导了适用于风力机的相似理论,建立新型风力提水装置的物理模型,在河海大学风洞实验室中进行吹风实验,测量了额定工况下风轮的风能利用系数以及不同工况下装置的流量,并绘制流量特性曲线。实验结果表明,装置在2.8m/s微风下能够起动,在额定工况下风能利用系数可达0.43以上,达到设计要求,在设计扬程下风力机与水泵匹配性能最好,效率达到最大。     

1957-2019年三江平原降雨洪涝特征分析——以绥滨县为例

三江平原是我国重要的商品粮基地,近年因洪涝频发直接影响了区域农业生产,带来了较严重的经济损失。利用绥滨县1957-2019年逐日降雨量资料和近40年涝灾发生情况,采用线性倾向估计、P-Ⅲ型频率曲线和M-K突变检验分析了降雨量特征值和各量级雨日的变化趋势与突变情况,将P-Ⅲ型频率曲线分析结果与涝灾发生情况相结合探究绥滨县涝灾发生频率及其原因。结果表明：1957-2019年绥滨县年降雨量和最大1 d降雨量均呈增加趋势,且无突变;最大3 d降雨量呈减少趋势,在1981和1997年发生了突变。小雨和大雨雨日呈减少趋势,中雨和暴雨雨日呈增多趋势,小雨雨日的突变年份为2011和2016年,其余量级雨日均未发生突变。由于县域内地势低平、夏季雨量大、江水顶托及治涝工程不完善等因素,导致涝灾发生率较高,近40年内涝灾发生率为67.5%,其中大型涝灾发生率为30%。将大型涝灾发生率按年代划分,前10年发生率为50%,中间10年为30%,后20年均为20%,1990-2019年水稻种植面积大幅度增加,是该时段涝灾发生率下降的主要原因。研究成果可为区域农田防洪除涝工作提供一定的参考。     

第三系泥岩隧洞围岩大变形成因及应对措施

围岩大变形是软岩隧洞建设中危及隧洞施工及长期安全的重大工程灾害之一。结合第三系泥岩隧洞出现的显著围岩大变形及支护结构破坏等现象的工程现场调查,通过开展围岩监测、室内试验及数值模拟等工作,获得了第三系泥岩隧洞围岩大变形的主要成因和发生机理。研究表明:触发该隧洞围岩大变形的主要因素是低岩石强度条件下隧洞开挖卸荷引起的塑性变形以及地下水对围岩的软化作用,围岩挤压膨胀变形和不同岩层间的非一致变形共同主导了支护结构的破坏;围岩大变形的发生机理主要体现在第三系泥岩洞段横穿一条常年流水的冲沟,加之隧洞中部透水性良好的砂砾岩层,使得隧洞开挖后围岩含水率显著增加,第三系泥岩遇水泥化、软化,强度显著降低并呈现出一定的膨胀性,最终促使围岩产生显著的大变形。在此认识的基础上,提出了提高钢拱架型号、增强钢拱架之间的纵向连接、增设底拱外八字锁脚锚管、施加初期支护与二次衬砌之间的聚乙烯缓释消能层等应对措施,实施后的现场监测结果表明,所提出的控制措施有效解决了第三系泥岩洞段开挖过程中的软岩大变形难题。     

内河交汇处沉管隧道基槽回淤厚度研究

基槽回淤对沉管隧道平顺度影响较大,对其防水性能产生威胁。为研究两河交汇处沉管隧道基槽的回淤特性,依托如意坊沉管隧道,构建数值计算模型,对比实际监测值以验证模型的适用性,进而揭示内河交汇处沉管隧道基槽回淤规律。研究结果表明:模型中河流流速与实际监测数据误差较小,验证了模型的适用性;内河交汇处基槽淤积厚度整体呈中间大两端小、上游大下游小的规律;回淤分布受空间影响较大,基槽底脚淤积显著,且坡顶淤积厚度显著小于坡底;回淤量随时间的延长其敏感性逐渐下降;基槽开挖后,回淤均值为10 cm,将影响沉管隧道的施作,现场须采取清淤措施进行处置。研究成果为两河交汇处沉管隧道基槽回淤分析与治理提供了指导。     

深埋隧洞岩爆防控技术及典型工程应用现状综述

结合岩爆的分类、机制、评价预警方法及防控原则,对深埋隧洞施工期岩爆主动和被动防控措施进行了梳理,重点分析其作用机理、适用范围与防控效果。对比了钻爆法和全断面隧道掘进机(TBM)法施工下岩爆的不同特征规律及防控重点,调研了典型水工隧洞的岩爆防控技术应用情况,包括锦屏二级水电站引水隧洞、引汉济渭工程秦岭隧洞、N-J水电站引水隧洞和滇中引水工程香炉山隧洞。结果表明:岩爆的主动防控措施包括钻孔应力释放、超前应力解除爆破、先导洞、高压喷水、钻孔注水、超前锚杆和预应力锚杆支护;被动防控措施包括喷锚支护、钢支撑、钢筋网(柔性钢丝网);钻爆法的岩爆防控重点是及时封闭支护,TBM法则需通过主动防控规避强烈-极强岩爆;当前大型水工隧洞的岩爆防治普遍采取主动+被动联合防控,主动措施以超前应力释放为核心,被动措施则采取“喷锚网+钢拱架”共同加固围岩,且注重使用快速柔性支护型式;岩爆的动态防控、量化精准防控以及发展更高效的超前应力释放技术和柔性吸能支护体系是值得进一步研究的方向。     

调水工程富水破碎洞段综合超前地质预报技术

为避免或减小隧洞穿越富水破碎岩体发生突涌水、塌方等造成的危害,提出了基于地质分析、隧道地震预报(TSP)法与超前钻探结合的综合超前预报体系。首先通过地质分析对不良地质进行评估,之后利用TSP法对前方不良地质体进行定位,确认有不良地质构造存在,最后利用超前钻探进行预报。滇中引水工程富水破碎洞段的两个工程实例表明,此预报技术可准确地预测不良地质段以及涌水段位置和规模大小,可帮助工程技术人员及时地制定相对应的预警措施和处理对策,从而减少施工过程中突泥、涌水、塌方等地质灾害出现的概率,保证隧洞安全施工。     

A rapid forecasting method for mountain flood disaster based on machine learning algorithmsEI北大核心CSCD

基于高精度水动力模型与机器学习技术,运用极限随机树(ERT)及KNN算法,构建了高分辨率山洪灾害快速预报模型。利用确定系数、平均绝对误差和均方根误差3种指标评估模型的整体可靠性,同时,截取流域出口断面流量验证模型的预报性能。结果表明:所建模型预报结果与水动力模型模拟结果淹没范围基本一致,流域淹没范围平均相对误差低于5%,模型整体稳定可靠;流域出口断面流量平均相对误差低于10%,断面平均水深、流速平均相对误差低于5%,模型预报性能良好;模型可在10s内完成最大淹没情况计算并输出淹没范围图,能为紧急决策提供足够的前置时间,协助决策者更好地采取应对措施。     

输水隧洞衬砌结构数值分析

衬砌设计作为隧洞设计中的重要环节,对保护隧洞长期稳定有重要作用,在初步拟定衬砌尺寸的基础上,通过理正软件对Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类围岩洞段典型断面的衬砌进行受力特性和配筋面积计算,并与Phase2的计算结果进行对比,理正计算得到的截面内侧和外侧所需配筋面积均比Phase2计算得到的截面所需总配筋面积小。     

北江流域“2022·6·22”暴雨洪水分析

2022年6月19日,北江流域发生“2022年第2号洪水”,为1915年以来最大的洪水。为提高对北江流域暴雨洪水特性的认识,采用定性与定量相结合的方法对该场洪水的雨水工情进行研究。分析暴雨中心、洪水量级、洪水传播时间等特征,并与历史暴雨洪水进行对比。借助种子蔓延算法比较“理想凑泄”和“经验控泄”调度方案的调控效果,同时考虑水库动库容效应进行调洪演算。结果表明:造成本次洪水灾害的主要原因是累计雨量大、降雨强度大以及暴雨区域集中;根据“理想凑泄”规则调度飞来峡水库取得了显著效果,但需要考虑水库动库容的影响。研究成果可为北江流域防洪减灾以及制定调度规则等提供支持。