【摘 要】
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为缓解水利水电工程建设引起的河道下游水体总溶解气体(TDG)过饱和现象,系统梳理TDG过饱和的机理、影响因素,并针对不同成因、不同水利水电工程提出各类改善措施.研究表明,水利水电工程下游水中出现TDG过饱和主要与溢洪道、涡轮机等结构设计和设备有关,天然河流水温、压强等条件发生剧烈改变是导致下游水体TDG过饱和现象的主要原因,安装导流板、设计二道坝、合理布置泄水建筑物和发电厂房等结构、优化梯级水库运行调度、水流掺混、增加下泄水体含沙量可有效降低水利水电工程下游水体中TDG过饱和水平.基于自然解决方案(NbS
【机 构】
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重庆交通大学河海学院,重庆400074;中国水利水电科学研究院,北京100038;中国水利水电科学研究院,北京100038
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为缓解水利水电工程建设引起的河道下游水体总溶解气体(TDG)过饱和现象,系统梳理TDG过饱和的机理、影响因素,并针对不同成因、不同水利水电工程提出各类改善措施.研究表明,水利水电工程下游水中出现TDG过饱和主要与溢洪道、涡轮机等结构设计和设备有关,天然河流水温、压强等条件发生剧烈改变是导致下游水体TDG过饱和现象的主要原因,安装导流板、设计二道坝、合理布置泄水建筑物和发电厂房等结构、优化梯级水库运行调度、水流掺混、增加下泄水体含沙量可有效降低水利水电工程下游水体中TDG过饱和水平.基于自然解决方案(NbS)的生态应对策略,旨在消除该现象对河流生态造成的负面影响,为水资源合理开发及生态水利工程可持续发展提供参考.
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后台阶紊流是一种几何形式简单,但含有复杂紊流结构的流动,利用RNGκ-ε模型计算分析后台阶紊流特性.选取雷诺数Re为2000、5000、10000、20000四种紊流工况进行模拟,比较分析了紊动能、紊动能耗散率、紊动强度、紊动粘性系数等反映紊流特性的参数.结果 表明,紊动能、耗散率、紊动强度随雷诺数的增大而增大,受后台阶流动分离区的影响各参数呈现一定的断面分布特征,据此重点探讨了紊动粘性系数与紊动强度、速度梯度等参数之间的内在关系,提出了紊动粘性系数计算公式的改进形式,这对于研究创新紊流模型具有促进作用.
鉴于传统统计模型未能充分挖掘各监测变量在空间和时间上的相关性,构建了HCM-PSO-GRU组合预测模型预测混凝土坝变形,该模型利用基于Ward准则的系统聚类法(HCM)分析混凝土坝监测数据的空间聚集情况,对变形及温度进行分组作为模型变量,并基于粒子群算法(PSO算法)参数优化后的门限循环神经网络(GRU)在处理复杂时间序列数据问题的优势,对混凝土坝变形进行多步预测.对某混凝土重力拱坝变形的多步预测结果表明,HCM-PSO-GRU组合预测模型能准确地反映监测数据变化趋势,且模型的预测精度较高.
鉴于尾矿坝的特殊建造方式、随机荷载及强非线性增大变形预测难度的问题,提出利用极限学习机(ELM)映射尾矿坝变形与影响因素之间的复杂非线性关系.针对ELM算法随机产生输入与隐含层之间的连接权值和阈值的缺点,利用粒子群算法的优化能力,确定最优的权值和闽值,结合影响尾矿坝变形的因素,建立极限学习机和粒子群算法(PSO)相结合的PSO-ELM尾矿坝变形预测模型,并以风水沟尾矿坝实测资料为例,通过与PSO-SVM位移预测模型作对比,验证了PSO-ELM模型预测精度.结果 表明,与PSO-SVM模型的预测结果相比,P
通过溢洪道水工模型试验,优化了溢洪道挑流鼻坎体型结构,在拟合冲刷坑计算表达式中引入鼻坎体型系数作为挑射角角度的影响参数,通过量纲分析、回归分析,推求确定各相关参数.结果 表明,在下游河床地质条件相同时,影响冲刷坑深度的因素主要有鼻坎处单宽流量、流速、上下游水位落差、鼻坎体型等,提出的冲刷坑计算公式较现行规范中公式的计算精度明显提高,更接近实测值.
某水库左岸断层、节理裂隙发育,且布置了满足施工导流要求的导流洞.工程竣工后,导流洞封堵,水库进行蓄水,蓄水到一定水位后发现库区左岸岩体及坝基渗漏量较大.为探明库区左岸渗漏较大的原因,基于三维有限单元法及库区工程地质条件,构建了库区三维有限元渗流分析模型,在运行期计算模型的基础上,分别计算分析了库区导流洞排水孔的不同布置方式、左岸防渗帷幕和断层的不同失效性对库区左岸的渗流场、渗透流量的影响.结果 表明,导流洞排水孔及左岸断层为左岸渗流量大、渗压水头偏高的主要原因.
白果冲水库(平原水库)溢流坝单宽下泄流量较大,为了提高消力池消能效果,针对水库工程表、底孔泄洪设施,在物理模型试验验证的基础上,利用RNG κ-ε湍流模型、VOF自由表面捕捉技术,对比分析了常规表、底孔相邻布置与表、底孔交替布置两种方案消力池及下游流场的差异.结果 表明,与常规表、底孔相邻布置相比,表、底孔交替布置利用表、底孔入池水流流态的差异,水流耦合效应更加明显、下泄水流掺混和碰撞更加充分,显著增强了相邻水股剪切紊动耗散,更充分利用了消力池横向空间.相应地,消力池内形成稳定的三元水跃,出池二次水跃现象
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为研究冻融循环对岩石物理力学特性的影响,设计了一系列不同围压和冻融循环次数下的岩石三轴剪切试验;并利用微观分析研究冻融循环后岩石样本的微观结构和矿物成分的变化规律,以此解释宏观力学行为.剪切试验表明,随着冻融循环次数的增加,试样的强度逐渐降低,而泊松比呈上升趋势;SEM结果表明,冻融循环后岩石内部出现明显的孔隙和裂缝;切片扫描和XRD结果表明,方解石等矿物成分也发生溶解流失,进而导致岩石的力学特性不断弱化.基于力学试验和微观分析,利用Hoek-Brown经验模型建立了一个考虑冻融循环效应的岩石强度准则.模
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