摘要：为助力数字孪生水利体系建设,以探索流域水文与气象的复杂联动关系为基础,研究长期气候变化和短期极端天气事件对流域水旱灾害发生频率的潜在影响,推动关键气象要素驱动数据集的多源数据融合和水文气象预测平台的构建,通过中短期极端气象事件的实时预报和同步解译,提升流域防洪抗旱决策制定及工作部署的能力和反应速度。研究成果对于推动数字孪生流域水旱灾害“四预”精细化和智慧化具有重要意义。

摘要：土石围堰中防渗墙的结构对坝基渗流量及坝体稳定性具有重要的影响,因此优化防渗墙的尺寸十分有必要。本文以珠江流域某水利枢纽工程施工中的土石围堰为例,采用有限元法,对防渗墙的厚度和嵌入弱风化层基岩的深度进行了优化研究,分别模拟了有防渗墙和无防渗墙两种情况下围堰的防渗效果,共设计了33种计算方案。将坝基单宽渗流量、防渗墙后作用水头、防渗墙底部和坝脚溢出点的水力比降分别与其允许值进行了对比分析,提出了防渗墙的优化尺寸。研究结果表明:防渗墙厚度的变化对防渗效果影响较小;增大防渗墙的入岩深度,可以有效控制本围堰工程的单宽渗流量和防渗墙后作用水头;防渗墙底部水力比降的变化与防渗墙入岩深度有关,当入岩深度在0~8 m时,水力比降随入岩深度的增大而减小并呈先快后慢的趋势,当入岩深度在8~12 m时,水力比降随入岩深度的增大而增大,超过10 m时水力比降骤增。考虑经济因素和施工的方便性,满足防渗设计要求的防渗墙最优设计参数为厚度0.8 m、嵌入弱风化层基岩深度2 m。

摘要：以70°辽西黄土陡坡为例,在降雨强度为2.7 mm/min条件下对边坡坡面冲刷破坏特征进行了室内物理试验模拟。试验发现:随着降雨的持续坡面水流能量不断增加,致使侵蚀强度增强;边坡的侵蚀方式从试验初期的片蚀,到中期的细沟侵蚀,最后演化为坡顶部的切沟侵蚀和坍塌。基于试验成果,采用SEEP/W程序对降雨条件下边坡降雨入渗规律进行数值模拟,发现在降雨过程中坡顶部所产生的水头压力最大,随高度降低呈减小趋势;运用PFC2D颗粒流软件从微观角度对坡体土颗粒运动情况进行模拟,结果发现位于坡顶的颗粒最先被径流冲刷带走,且下落速度很快。经对比表明:数值模拟结果和物理模拟试验现象基本一致,可为进一步研究黄土边坡冲刷破坏规律提供参考。

摘要：针对坡角为70°的黄土边坡,进行2.7 mm/min降雨强度下的室内坡面冲刷试验。根据边坡冲刷破坏的过程特征,将边坡侵蚀方式演变过程归纳为试验初期的片蚀、中期的细沟侵蚀、到后期的切沟侵蚀和坍塌。试验中坡顶处侵蚀强度大于其他部位,当坡面形成上下贯通的切沟之后,水流开始掏蚀沟槽底部土体,随着冲刷的持续,切沟两侧土体强度降低,坡顶土体发生坍塌。以此为基础利用三维颗粒流软件PFC3D对边坡降雨冲刷过程进行流-固耦合模拟,在模拟颗粒大变形的同时得到颗粒运动轨迹、孔隙率、流体单元内流速等重要参数,这些参数的定量变化过程反映了降雨过程中边坡遭受侵蚀程度及水流侵蚀能力的分布规律:坡顶处侵蚀最为强烈、水流侵蚀能力最强,且两者随高度降低呈减小趋势,与室内试验结果一致。

摘要：针对辽西地区黄土缓坡降雨冲蚀破坏严重的问题,结合野外现场调查、室内物理模拟试验及SEEP/W渗流数值模拟,监测了坡内湿润锋的发展趋势、坡面土体体积含水率的变化,研究了黄土缓坡的冲刷破坏特征及降雨入渗规律。研究结果表明:辽西地区黄土缓坡坡面在降雨冲蚀作用下,按横向坡面形态可分为V形、U形、梯形、三角形4种冲沟。随着降雨的持续,浸润深度逐渐加深,雨水在坡内的浸润线不平行于边坡线,呈现出上浅下深的规律。辽西黄土缓坡坡面经历短时间降雨冲刷时,主要产生表层面蚀破坏;经历长时间降雨冲刷时,坡脚被冲刷淘空,坡面产生陷穴,进而可诱发边坡灾害。

摘要：在病险土坝坝坡稳定分析中引入饱和-非饱和土理论,通过推导饱和-非饱和渗流统一方程和优选非饱和土的特征参数,提出了饱和-非饱和土理论的优化法来分析病险土坝的新思路,并结合工程实例对比分析仅考虑饱和土和考虑饱和-非饱和土的优化法两种理论下的病险土坝坝坡稳定的计算结果。结果表明:考虑饱和-非饱和土理论后,病险大坝加固前安全系数高出3.6%、加固后安全系数高出3.8%,同时可看出滑动弧面明显加深,说明了安全系数提高的合理性,因此考虑饱和-非饱和土理论的优化法用于病险土坝坝坡分析更为合理。

摘要：针对某在建堆石坝垫层料实测渗透系数偏大的问题,通过计算及工程经验比对,对该渗透系数进行论证研究,以明确垫层料的合理渗透系数值,研究成果对于工程施工及相关坝型设计具有一定的借鉴意义。

摘要：针对某改建的松花江公铁两用桥北岸堤防两侧桥墩承台均距离堤脚较近的问题,通过"规范法"开展了基土震动液化分析,同时采用数值计算分析了车激震动条件下堤防稳定系数的变化特征,研究成果对于工程施工及相关堤防设计具有一定的借鉴意义。

摘要：反滤层的粒度组成和反滤层厚度及其结构对大坝渗流特性具有显著的影响。针对某黏土心墙砂砾石坝,设计了黏土心墙两侧反滤层材料的颗粒级配范围线(上、下包线),配制了材料颗粒级配,并对其进行了4组渗透变形试验,获得了试验材料的临界坡降、渗透系数和渗透破坏形式。根据渗透试验结果和双层反滤结构,采用有限元数值方法对两层反滤料厚度的11种组合(厚度变化范围为0.5~2.5 m)的大坝渗流特性进行了模拟分析。结果表明:(1)反滤层的第一层粒度较细,包线内土料粒度由细变粗时,对渗透系数的影响较小,对临界坡降和破坏坡降的影响较大,且破坏类型由流土变为管涌形式;第二层反滤砂砾石颗粒较粗,且粒径5 mm以下细颗粒含量很少,渗透特性取决于粗粒材料的含量,为过渡型破坏类型。(2)当双层反滤层总厚度不变(厚度3 m)时,改变反滤层的厚度组合和粒度组合,对大坝单宽渗流量和心墙出逸点高程的影响较小。第一层反滤料厚度从0.5 m增加到2.5 m,心墙和反滤料的出逸比降均呈非线性增长,第一层反滤料出逸比降增幅为92.7%,第二层反滤料的出逸比降增幅为70.0%。第一层反滤料粒度变化比第二层反滤料粒度变化对心墙和反滤料出逸比降的影响小。(3)反滤层厚度保持3 m时,建议第一层反滤料厚度取1.0~1.5 m,相应地第二层反滤料厚度取2.0~1.5 m;粒度组成选取两层反滤料都靠近下包线位置,即粒度较粗为最优。

摘要：针对某Ⅱ级堤防工程软基段堤顶路面部分区段出现裂缝、塌陷变形等情况展开了调查,计算了堤防不均匀沉降量值,并采用固结计算原理对堤防沉降进行了预测。研究成果表明,该段堤防沉降已基本趋稳定,为路面修补施工设计提供了合理依据。