摘要：针对面膜土石坝防渗结构设计与施工过程中存在防渗土工膜弯折(褶皱)问题,将弯折定性分为结构性弯折和非结构性弯折两种类型,为定量评价弯折作用造成的损伤及其规律,基于稳定性理论的薄板(壳)理论推演了影响土工膜弯曲变形的计算参数,并在理论分析的基础上自主研发一套试验装置。试验方案选用两种不同PVC土工膜作为试验材料,取90°最大弯折角度进行试验研究,并模拟4℃库水温度试验环境,试验结果表明弯折作用造成土工膜力学性能指标衰减,弯折作用120 d后,SY-GM土工膜断裂强度衰减度达到58.71%。根据试验数据分析成果,提出了增大弯折曲率半径和减小曲面弯折角度结构措施降低指标衰减度。

摘要：针对大型渡槽损伤诊断研究中有限元模型精度问题,提出一种基于信息融合与响应面法(response surface method,简称RSM)的有限元模型修正方法,能够兼顾优化目标和参数优化两个环节。以某灌区渡槽为研究对象,建立初始有限元模型,采用试验设计方法构建待修正参数与特征频率的设计空间,经过参数筛选后建立设计样本的响应面模型;引入自适应噪声的完整集成经验模态分解和奇异值分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise-singular value decompose,简称CEEMDAN-SVD)降噪方法联合方差贡献率数据级融合算法,对正常运行工况下覆盖三跨槽身振测信号进行多通道融合处理以获取完整有效的实测频率,并以此为目标值对响应面模型进行最优化求解,实现多跨渡槽有限元模型的参数优化。结果表明,修正后的有限元模型计算出的频率与实测频率吻合较好,最大误差为-4.38%,有效解决了大型渡槽结构有限元模型的精度问题,为后续结构损伤诊断等仿真研究提供基准模型。

摘要：目前BIM技术的研究与应用主要集中在项目设计阶段,将其用于施工管理的较少且尚不成熟。本文以水利工程施工管理为出发点,分析了BIM技术应用于施工管理中的特点和优势,在传统水利工程管理模式基础上,引入BIM团队,提出了适用于水利工程施工管理的应用模式,并构建了基于3个层次(数据层、处理层、应用层)、2个系统(模拟BIM系统、实时BIM系统)的管理平台,最后以土石坝施工管理为例,设计了模拟BIM系统与实时BIM系统的具体实施流程。

摘要：以南水北调中线渠道工程为研究对象,建立了水体-结构-地基耦联体系的渠道模型,运用Fluid 30单元实现水工结构流固耦合计算,计算了地震工况下的渠道结构的破坏情况。计算结果与Westergaad传统方法进行对比,验证了Fluid 30单元方法的正确性。研究结果表明,Fluid 30单元耦合方法计算的结构频率均值较传统方法增加10.93%,渠道结构进行地震分析时,水体的流固耦合效应不容忽视;渠道衬砌板分缝处为最薄弱部位,且出现了应力集中,每个纵缝处下表面均出现了较大的拉应力;衬砌结构在地震中可视为做整体移动,衬砌上表面比下表面所受的压应力更大,而在接近分缝处这一情况恰好相反。

摘要：为探索泵站进水结构设计参数对进水结构流场特性的影响,选取甘肃省景电灌区某典型泵站进水结构为研究对象,利用超声波多普勒流速仪获取前池流速,同时引入逆向工程技术,构建淤积条件下进水结构(以下称原位进水结构)三维几何模型,基于Realizable k-ε湍流模型及Mixture多相流模型,采用FLUENT软件对原位前池进行多相流数值模拟,对比分析数值模拟结果与现场测流结果,验证了数值模型的可靠性。基于此,开展了基于正交试验的非淤积情况下不同进水结构(以下简称原型进水结构)流场数值模拟,并以泵站进水结构水头损失H_(f)和泵站进水结构多断面均值流速分布均匀度MV^(-)_(u,s)作为评价指标,定量评价和分析扩散角、总宽度、底部纵坡、悬空高度、淹没深度、后壁距等设计参数对泵站进水结构流场特性的影响。结果表明:扩散角对流场特性有显著影响,总宽度和底部纵坡对流场特性有较大影响;与原型泵站进水结构内流场相比,扩散角的减小可以明显提高主流范围且进水结构内流场分布及泵站机组进水条件明显优于原型泵站进水结构;随着总宽度和底部纵坡的减小,进水结构内流场水头损失也逐渐减小。研究结果能够为同类泵站结构优化设计提供参考。

摘要：为探究高拱坝在超强地震下所出现的结构损坏与失稳问题,从高拱坝超载能力的角度出发,结合混凝土材料在地震动拉-压循环荷载作用下的非线性特征,并考虑了高拱坝在地震前施工中形成的施工初始应力场,应用附加质量法分析了天然地震波频谱特性下的高拱坝损伤开裂特征。研究结果表明,坝踵基岩胶结面和水平向顶拱中部是损伤开裂的严重区域;在地震峰值呈梯度增大的设计工况下,坝基胶结面的损伤呈现规律性增大;在地震峰值为0.4 g的工况下,水平顶拱出现损伤,且地震峰值工况为0.6 g时,拱坝中部出现了贯穿性质的裂缝。同时将物理模型试验结果与拱坝损伤开裂仿真试验结果进行对比分析,结果表明二者的损伤开裂部位及发展趋势基本一致,进一步论证了仿真模拟试验的合理性。

摘要：【目的】我国南方平原地区地势低缓,河网结构复杂,为快速解决该地区因河网水动力不足而引起的水环境问题,急需研究河网水体运行状况调控方案。【方法】以太湖流域南浔区沈庄漾“溇港圩田”河网作为研究对象,构建Mike 21 FM二维河网水动力模型,结合研究区河网改造后的水利工程布置和调度规则,提出定位增压的7种水动力调控方案,模拟分析河网在不同方案下流场分布规律,探究圩区河网水动力提升和流场改善的优化调度方法。【结果】模拟结果表明:活水和引排水方案虽能有效改善河网水动力,但对于中心水塘的水动力驱动效果不佳。在开启西南侧河道水泵和西部泵闸的情况下,河网内大部分区域的流速基本能维持在0.05 m/s左右,部分河道的流速能达到0.3 m/s以上,并且对中心水塘水体驱动效果最好。【结论】综合分析表明:所设计的7种调控方案均能有效地提升河网水动力,在开启西南侧河道1台水泵和西部泵闸时,流场分布最均匀且水动力整体提升效果最佳。研究结果可为南方平原河网的水利工程水动力调控提供参考。

摘要：为探究渗透压力作用下PVC土工膜内水分的演变规律,开展了不同渗透压力下材料渗透特性试验,利用低场核磁共振技术以~1H为探针分析了渗透压力由1.0 MPa增至1.8 MPa过程中膜内水分相态及其分布特征,构建了渗透压力与低场核磁总信号幅值、渗漏量的关系及核磁总信号幅值与渗漏量的关系曲线。试验结果表明,渗漏量与低场核磁共振测得的首点信号相关性强,低场核磁共振技术成果可支撑PVC膜渗透机理分析;膜内水分含量和微小孔隙在渗透压力不大于1.5 MPa和大于1.7 MPa时,随渗透压力增大而发育,1.6 MPa时出现萎缩。PVC膜内孔径变化与渗透压力和内部微观结构形态有关,可通过改善膜内微观结构形态提高材料防渗性能,研究结果对面膜堆石坝防渗选材具有一定的指导意义。

摘要：针对尚甘尼拱坝挑流消能的问题,传统的水工模型试验方法受成本影响,其试验方案数量有限。为此,采用Flow-3D流体计算软件,基于RNGκ-ε湍流模型及VOF方法,建立了拱坝挑流消能计算模型,同时,结合物理模型试验结果,率定模型参数。在此基础上,对不同工况挑流坎泄流进行了三维数值计算,通过分析挑流水舌流态及挑射距离、下游河道流速,进一步研究了拱坝挑流消能的特点及效果。结果表明,采用Flow-3D流体计算软件的RNGκ-ε湍流模型及VOF方法可用以研究拱坝挑流消能问题;连续式挑流坎流态连续,消能效果较差,差动式挑流坎水流分散,掺气增加,相较连续式挑流坎挑距减少,消能效果更好;差动式挑流坎间距越大,消能效果越好。研究成果可为尚甘尼拱坝确定最优挑流消能方案提供依据,也可为类似拱坝挑流坎设计提供参考。

摘要：针对严寒地区水工混凝土建筑物在浇筑施工时易受早期冻害,并可能影响后期健康服役的问题,为研究早冻混凝土强度损伤规律并对其配比进行优化,利用RSM响应面法Box-Behnken(RSM-BBD)优化试验设计,并建立以水胶比、粉煤灰掺量、引气剂掺量为变量的RSM响应面模型;同时,构建一种GA-BPNN强度预测模型,实现早冻混凝土强度的精确预测。结果表明,与RSM模型相比,GA-BPNN模型有更精确的预测性能,且能更高效地优化配比设计;GA-BPNN强度预测模型的拟合优度R^(2)和平均相对误差eMRE分别为0.998 5、2.13%,最优配比强度预测值与试验值的相对误差约为1%,应用该模型可实现混凝土受冻强度推演及其配比的高效优化。