2021, 41(5):1-7. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.001
摘要:针对长距离输水管道系统启动填充过程中水流冲击滞留气团的水气耦合瞬变流现象,考虑水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多气团间的相互作用,推导建立含多段滞留气团的输水管线启动填充过程的数学模型。提出采用局部插值法动态追踪水气交界面,采用特征线法对数学模型进行求解。计算结果与试验结果的对比验证了该模型能够准确地模拟多段滞留气团的瞬变压力。算例分析表明,对于含1段滞留气团情况,随着气团长度增大,气团最大压力先增大后减小;随着阻断水体长度增大,气团最大压力逐渐增大。对于含2段滞留气团的情况,随着气团间阻断水体长度的增大,系统最大压力交替出现于上、下游气团。
2021, 41(5):8-14. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.002
摘要:为获取不同立柱体型对排沙漏斗水沙分离性能的影响规律,通过室内试验对不加设立柱、加设Ⅱ型和H型立柱支撑系统的排沙漏斗水沙分离性能进行研究。试验结果表明:无立柱时空气涡贯穿排沙底孔,涡径最大,清水区面积最大,漏斗室内的螺旋流强度最大;加设Ⅱ型立柱后空气涡产生偏移,涡径减小,清水区面积减小,漏斗室内的螺旋流强度减小;H型立柱下空气涡偏移距离最大,涡径最小,清水区面积最小,漏斗室内的螺旋流强度最小。相较于加设H型立柱,Ⅱ型立柱支撑系统下排沙漏斗的总截除率、泥沙排出率、漏斗室内淤积量、排沙耗水率与悬板下方不加设立柱时相近,为保证悬板安全及较高的截除率,可采用Ⅱ型立柱作为支撑体型。
2021, 41(5):15-21. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.003
摘要:为给深层隧道排水系统工程的主隧系统结构设计和工况控制提供依据,采用数值模拟与物理模型试验相结合的方法,建立与物理模型体型结构相同,包含两竖井和相连主隧段的主隧系统三维数值模型,利用该数值模型对两种大流量极端工况下的进水过程进行三维动态数值模拟。结果表明:主隧系统在大流量下的进水过程可归纳为水流从两端竖井进入主隧,水流碰撞形成液面波并在主隧内相互碰撞叠加,主隧下游、上游侧端口先后被封堵,以及进流停止这4个阶段;进水流量主要影响主隧系统端口封堵程度、滞气现象和进水各阶段进程时间,流量越大,主隧端口的水流封堵、滞气现象越严重,进水过程各阶段进程时间也大幅缩短。
2021, 41(5):22-27. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.004
摘要:利用量筒沉积试验研究钙质絮凝剂处理高含水率吹填淤泥的自重沉积特性,探讨不同初始含水率下添加钙质絮凝剂对泥浆自重沉积特性的影响。试验结果表明,含钙质絮凝剂泥浆的自重沉积过程可分为絮凝阶段、阻碍沉降阶段和自重固结阶段。钙质絮凝剂预处理将引起泥浆达到自重沉积稳定的时间减少,而对泥浆自重沉积稳定沉降量的影响则随絮凝剂性质不同而变化。当絮凝剂为CaCl2时,主要通过Ca2+的离子交换作用和电中和作用影响泥浆自重沉积特性。和CaCl2不同,Ca(OH)2的添加对泥浆自重沉积特性的影响,随沉积时间增加逐渐由絮凝作用为主转变为火山灰反应为主,故Ca(OH)2预处理将引起泥浆自重沉积稳定沉降量的大幅度降低。
2021, 41(5):28-33. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.005
摘要:通过在砂土边坡加入不同量的固化剂和纤维,研究高分子固化剂对植被生长的影响和复合改良砂土的抗冲刷能力,并通过扫描电镜对改良机理进行分析,得到以下结论:随着固化剂质量分数的增加,种子发芽率降低,而加入聚丙烯纤维后,植物生长情况更好。高分子固化剂与植物共同加固后的砂土坡面具有更好的抗冲刷能力,土体的黏聚力和内摩擦角均有明显增大。喷洒在砂土表层的高分子固化剂在边坡表层形成一定厚度的固化层,使得加固后的砂土具有较好的抗冲刷能力。边坡上的植物茎叶能够对降雨起到截留作用,避免水滴直接冲击砂土表层,且植物根系起到加筋作用,有效增大土体强度,从而使通过高分子固化剂和植被共同加固后的砂土坡面具有更好的抗冲刷能力。
2021, 41(5):34-40. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.006
摘要:为建立贵州地区烟草干旱灾害的监测与评估指标,以贵州烟草不同生育期水分亏缺率与减产率二者建立线性回归方程,结合农业干旱等级划分标准,得到烟草不同生育期干旱指标。结果表明:全生育期水分亏缺率为≤15%、(15%,35%]、(35%,55%]、>55%时,分别发生轻、中、重、严重干旱,对应的减产率分别为≤10%、(10%,20%]、(20%,30%]、>30%;旺长期水分亏缺率为≤35%、(35%,70%]、>70%时,分别发生轻、中、重旱,对应的减产率分别为≤10%、(10%,20%]、(20%,30%];成熟期水分亏缺率为≤35%、(35%,75%]、>75%时,分别发生轻、中、重旱,对应的减产率为≤10%、(10%,20%]、(20%,30%]。
2021, 41(5):41-46. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.007
摘要:为了改善传统预测模型建模方法大样本训练效率低、容易过拟合、参数敏感性差的问题,引入极端梯度提升(XGBoost)算法,结合基于高斯过程(GP)的贝叶斯优化方法提升学习效率与预测精度,构建了基于GP-XGBoost的大坝变形预测模型,并通过工程实例与传统统计模型、神经网络模型的预测效果进行了比较。结果表明,构建的大坝变形预测模型预测精度高,迭代速度快,通过调整正则项参数能有效避免过拟合。
2021, 41(5):47-52. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.008
摘要:针对某抽水蓄能电站上水库主坝最大坝高达182.3m,上水库土石料料源紧张,坝基地质条件复杂,岸坡起伏差大,大坝变形及防渗结构可靠性要求高等问题,为提高大坝安全性能,研究主坝断面分区优化方案。坝体分区优化充分考虑利用上水库石料厂开挖的石料筑坝;上、下游堆石区分界线坡比采用倾向下游1∶0.4;在坝顶以下部位设置增模区;连接板向库内平移并减小转弯段曲率,并将基础垫层优化为特殊垫层及过渡料。实验表明该优化方案有效保证了结构的安全。
2021, 41(5):53-61. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.009
摘要:为研究沥青混凝土心墙坝抗震能力,以新疆尼雅水库为例,利用大型三轴仪进行动模量阻[JP2]尼比和永久变形试验,分析筑坝材料的动力特性,并采用等效线性黏-弹性模型和大工双曲线残余变形模型对坝体进行地震反应分析。结果表明:砂砾料和过渡料的最大动剪切模量比堆石料高4%~[JP]11%,而堆石料的最大阻尼比比砂砾料和过渡料高4%~14%;心墙沥青混凝土的最大动剪切模量随着围压和固结比的增大而增大;地震动力反应时,坝体各方向最大位移、加速度和最大永久变形均发生在坝顶处,且顺河向最大位移为0.042m,最大加速度为4.98m/s2,坝体上下游土体顺河向可产生拉应力破坏,心墙最大永久变形发生在坝顶处,坝体的最大沉降比心墙高0.035m,坝体与心墙协调变形能力较强。结果表明,尼雅沥青混凝土心墙坝“金包银”结构具有良好的抗震性能。
2021, 41(5):62-70. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.010
摘要:为量化水化热对混凝土坝位移的影响,在混凝土坝位移统计模型的基础上,提出了水化热分量形式。结合混凝土坝的位移、上游水位和坝体温度监测数据,采用改进的偏最小二乘法建立混凝土坝的位移统计模型,从实测位移数据中分离出温度引起的位移分量,然后以周期项作为环境温度分量的表达式,利用一维热传导方程的简化近似解来构建水化热分量的表达式,拟合温度位移分量,实现水化热对混凝土坝位移的量化影响分析。工程实例计算表明,偏最小二乘回归模型能有效克服各类因子变量间的多重共线性对模型拟合精度的影响,提出的水化热分量表达式具有适用性,残余水化热引起的混凝土坝位移不容忽视。
2021, 41(5):71-75. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.011
摘要:在堤坝渗漏监测中,由于影响因素复杂,资料解释存在一定的干扰。通过建立两组典型的堤坝渗漏地电模型,结合正演模拟分析其响应特征,将视电阻率拟断面图和反演结果结合分析,可以排除一些假异常干扰,提高对目标体的识别。在对某大坝的渗流异常监测中,结合实测资料拟断面图和反演结果,通过对低阻异常体的连续追踪,推断出异常渗流的原因及渗漏通道的位置,可为下一步的工程处理提供依据。
2021, 41(5):76-82. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.012
摘要:针对混凝土坝裂缝人工检测低效、有风险的问题,提出基于LabVIEW+VDM的混凝土坝裂缝分析方法。先采集含标定板的大坝裂缝图像,使用Vision Development Module(VDM)的Vision Assistant(VA)对裂缝图像进行处理,采用VDM的骨架函数结合形态学运算提取裂缝骨架,运用粒子分析方法计算裂缝长度、宽度和面积,将VA中实现的处理方法生成脚本代码,再导入LabVIEW编程平台进行调试及GUI开发。结果表明:VDM视觉开发包能够独立完成混凝土坝裂缝的检测功能,基于LabVIEW开发的程序有助于行业人员快速检测分析混凝土坝裂缝,及时诊断和排除混凝土大坝安全隐患。
2021, 41(5):83-88. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.013
摘要:为解决传统图像分割算法难以分割噪声污染严重的坝面裂缝图片的问题,提出一种基于自适应区域生长和局部K-Means聚类的坝面裂缝检测算法。采用双边滤波对裂缝灰度图进行初步降噪,运用自适应区域生长算法获得裂缝的粗分割图,再通过形态学腐蚀操作以及最大连通域提取操作去除孤立的点状及团状噪声,最后采用局部K-means聚类算法获得裂缝的精细分割图。运用该算法以及大津阈值分割算法等常用的3种算法对3幅分别存在污渍噪声、混凝土表面毛刺噪声、块状以及条状噪声污染的裂缝图片进行分割。结果表明:该算法获得的分割结果完成度指数以及正确度指数均在0.95以上,高于其他3种算法;该算法的抗噪性好,适应性强,能实现对坝面裂缝的精确识别分割。
2021, 41(5):89-92. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.014
摘要:针对桩周饱和黏土固结渗流问题,考虑固结开始时,场地附近的河流或水库水位影响,建立桩端平面水头边界;考虑基桩以承压含水砂砾石为持力层,或为加速固结排水设计砂井抽水降压等措施的影响,建立桩尖平面水力梯度边界。综合上述边界得到反映桩周饱和黏土超静孔隙水压力消散规律的定解方程,对定解方程进行齐次化运算并推导其解答。根据理论解答,得到超静孔隙水压力随边界条件、初始条件的变化,绘制等值线和流速矢量图,直观比较分析解答的合理性,并应用现有实测试桩承载力换算固结度,验证了解答的正确性。
2021, 41(5):93-98. DOI: 10.3880/j.issn.1006.7647.2021.05.015
摘要:利用雨滴谱仪对2019年5—10月和2020年6—7月的雨滴特性进行分析,并与实验场内0.1mm和0.5mm分辨率的雨量计观测数据对比,得到雨滴到达地面时的尾速、直径及其两者之间的关系特征,并探究不同雨强范围雨滴直径的分布情况。结果表明:2019年5—10月出现频率最高的是0.5mm左右直径雨滴,占比超过20%,0.7mm直径以下的雨滴占比约为65%;在中雨、大雨雨型情况下,雨滴直径直方图的“双峰”较为明显,但随着降雨雨强的增大,在暴雨雨型下有可能出现“三峰”的情况,而在小雨雨型时更容易出现“单峰”现象;2019年5—10月和2020年梅雨季,雨强在0.5mm/min以下的频率超过90%,这要求雨量计在出厂标定时必须在小雨强下进行。
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