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RSS2013年 第6期
2013, (6): 1-7.
摘要:
自20世纪30年代开始，因上游河势的变化，南京八卦洲汊道左汊逐渐从主汊演变成支汊.近年来，随着来水来沙条件的改变，左汊衰退速率又有所加快，并已多次观测到12%左右的分流比.为此，迫切需要采取工程措施，遏制八卦洲左汊缓慢衰退的趋势.针对选用的组合工程措施，运用物理模型试验、MIKE21等水动力数学模型研究手段，对八卦洲水位、流速、左右两汊分流比进行了数值模拟，并主要分析了导流坝、切滩、疏浚及其组合工程措施对分流比的改善.结果表明：导流堤的分流效果较好，组合工程措施最大可增加左汊分流比4.76%.通过与物理模型试验结果的比较，为整治工程的实施提供相应的理论依据，并为工程进一步改善提出了建议.
自20世纪30年代开始，因上游河势的变化，南京八卦洲汊道左汊逐渐从主汊演变成支汊.近年来，随着来水来沙条件的改变，左汊衰退速率又有所加快，并已多次观测到12%左右的分流比.为此，迫切需要采取工程措施，遏制八卦洲左汊缓慢衰退的趋势.针对选用的组合工程措施，运用物理模型试验、MIKE21等水动力数学模型研究手段，对八卦洲水位、流速、左右两汊分流比进行了数值模拟，并主要分析了导流坝、切滩、疏浚及其组合工程措施对分流比的改善.结果表明：导流堤的分流效果较好，组合工程措施最大可增加左汊分流比4.76%.通过与物理模型试验结果的比较，为整治工程的实施提供相应的理论依据，并为工程进一步改善提出了建议.
2013, (6): 8-15.
摘要:
在河道型水库实时洪水预报调度中，动库容的影响不容忽视.采用中心形式的有限体积法构建飞来峡水库动库调洪一维模型，并基于黎曼近似解方法，应用HLLC格式计算界面通量，确保数值解的空间同步性和计算成果的精度.利用构建的动库调洪模型对飞来峡水库4种典型年型的16种设计洪水工况进行模拟计算，并与静库调洪成果进行比较，结果表明飞来峡水库动库调洪效应明显.研究成果在我国其他河道型水库防洪决策中具有较高推广应用价值.
在河道型水库实时洪水预报调度中，动库容的影响不容忽视.采用中心形式的有限体积法构建飞来峡水库动库调洪一维模型，并基于黎曼近似解方法，应用HLLC格式计算界面通量，确保数值解的空间同步性和计算成果的精度.利用构建的动库调洪模型对飞来峡水库4种典型年型的16种设计洪水工况进行模拟计算，并与静库调洪成果进行比较，结果表明飞来峡水库动库调洪效应明显.研究成果在我国其他河道型水库防洪决策中具有较高推广应用价值.
2013, (6): 16-20.
摘要:
粗粒土的渗透系数大小与土体类型、物质成分、颗粒级配、颗粒形状、密实度等因素相关.通过室内试验研究了土体颗粒形状、颗粒级配和试样密实度对粗粒土渗透系数的影响.采用正交法设计了9组常水头渗透试验，通过对试验结果进行极差及方差分析，确定了渗透系数随3种影响因素的变化情况.试验结果表明，渗透系数随颗粒级配特征值d20和曲率系数的增大而增大，随干密度的增大而减小，随颗粒球形度的增大而减小.
粗粒土的渗透系数大小与土体类型、物质成分、颗粒级配、颗粒形状、密实度等因素相关.通过室内试验研究了土体颗粒形状、颗粒级配和试样密实度对粗粒土渗透系数的影响.采用正交法设计了9组常水头渗透试验，通过对试验结果进行极差及方差分析，确定了渗透系数随3种影响因素的变化情况.试验结果表明，渗透系数随颗粒级配特征值d20和曲率系数的增大而增大，随干密度的增大而减小，随颗粒球形度的增大而减小.
2013, (6): 21-28.
摘要:
混凝土重力坝沿滑移面的抗滑稳定性与接触面材料的摩擦系数f和黏聚力c密切相关，现有的重力坝规范，有的取f和c为定值进行分析，有的视f和c为随机变量，并规定了它们的随机分布规律.实际上，f和c既不是一个定值，也不一定符合给定的随机分布规律.关于重力坝抗滑稳定安全系数分布规律的研究成果甚少.应用可靠性方法，针对重力坝沿建基面的抗滑稳定问题，研究了摩擦系数f与黏聚力c的随机分布线型、均值和变异系数对稳定安全系数K的影响，揭示了K的离散特征，以及概率分布曲线和可靠指标的变化规律.研究成果有助于对重力坝规范的进一步认识.
混凝土重力坝沿滑移面的抗滑稳定性与接触面材料的摩擦系数f和黏聚力c密切相关，现有的重力坝规范，有的取f和c为定值进行分析，有的视f和c为随机变量，并规定了它们的随机分布规律.实际上，f和c既不是一个定值，也不一定符合给定的随机分布规律.关于重力坝抗滑稳定安全系数分布规律的研究成果甚少.应用可靠性方法，针对重力坝沿建基面的抗滑稳定问题，研究了摩擦系数f与黏聚力c的随机分布线型、均值和变异系数对稳定安全系数K的影响，揭示了K的离散特征，以及概率分布曲线和可靠指标的变化规律.研究成果有助于对重力坝规范的进一步认识.
2013, (6): 29-35.
摘要:
以均质连续介质为假设建立高强混凝土多孔介质徐变数值模型，分析不同双轴应力组合对徐变效应的影响，以获得高强混凝土在双轴应力状态下的徐变发展规律，同时开展高强混凝土双轴徐变试验论证.计算结果和试验结果均表明徐变系数和应力状态密切相关，双轴应力状态下混凝土徐变系数小于单轴应力状态，且竖向应力对徐变系数影响较大；在试验和计算条件下，180 d双轴应力状态的徐变系数分别为相应单轴状态的73%和90%左右.
以均质连续介质为假设建立高强混凝土多孔介质徐变数值模型，分析不同双轴应力组合对徐变效应的影响，以获得高强混凝土在双轴应力状态下的徐变发展规律，同时开展高强混凝土双轴徐变试验论证.计算结果和试验结果均表明徐变系数和应力状态密切相关，双轴应力状态下混凝土徐变系数小于单轴应力状态，且竖向应力对徐变系数影响较大；在试验和计算条件下，180 d双轴应力状态的徐变系数分别为相应单轴状态的73%和90%左右.
2013, (6): 36-46.
摘要:
研究了无波浪力情况下重力式码头的抗滑、抗倾稳定性可靠指标的简化计算方法和简化设计方法.通过Monte-Carlo模拟和统计分析，确定了重力式码头抗滑、抗倾稳定性计算中抗力和荷载效应的统计参数和概率分布；提出了抗滑、抗倾稳定性可靠指标的简化计算方法和计算式，并根据11个方块码头、8个扶壁码头和25个沉箱码头的JC法可靠指标计算结果分析确定了简化计算式和简化设计式的系数.研究表明，同类型重力式码头抗滑、抗倾稳定性计算中抗力和荷载效应的均值系数和变异系数基本为常数；采用简化式计算的重力式码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标与JC法的计算结果非常接近.
研究了无波浪力情况下重力式码头的抗滑、抗倾稳定性可靠指标的简化计算方法和简化设计方法.通过Monte-Carlo模拟和统计分析，确定了重力式码头抗滑、抗倾稳定性计算中抗力和荷载效应的统计参数和概率分布；提出了抗滑、抗倾稳定性可靠指标的简化计算方法和计算式，并根据11个方块码头、8个扶壁码头和25个沉箱码头的JC法可靠指标计算结果分析确定了简化计算式和简化设计式的系数.研究表明，同类型重力式码头抗滑、抗倾稳定性计算中抗力和荷载效应的均值系数和变异系数基本为常数；采用简化式计算的重力式码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标与JC法的计算结果非常接近.
2013, (6): 47-53.
摘要:
根据港珠澳大桥桥墩结构质量和尺度巨大的特点，提出了合理的装船运输方案.采用水动力分析软件，建立桥墩的三维质量模型、桥墩主体与半潜驳船的驳运联合体模型.基于势流理论计算船体受到的波浪荷载，分析联合体在海上拖航过程中的稳定性、运动响应，检验桥墩浮拖过程的稳定性.计算结果表明：不采用加固措施，横浪条件下桥墩的稳定性难以满足，浪向角不大于45°时满足拖航要求；采用侧向支墩及钢丝绳对桥墩局部加固，桥墩在所有浪向条件下均满足稳定性要求.
根据港珠澳大桥桥墩结构质量和尺度巨大的特点，提出了合理的装船运输方案.采用水动力分析软件，建立桥墩的三维质量模型、桥墩主体与半潜驳船的驳运联合体模型.基于势流理论计算船体受到的波浪荷载，分析联合体在海上拖航过程中的稳定性、运动响应，检验桥墩浮拖过程的稳定性.计算结果表明：不采用加固措施，横浪条件下桥墩的稳定性难以满足，浪向角不大于45°时满足拖航要求；采用侧向支墩及钢丝绳对桥墩局部加固，桥墩在所有浪向条件下均满足稳定性要求.
2013, (6): 54-60.
摘要:
针对在航道整治工程中整治建筑物可靠度设计分析方法相对落后的现状，通过原型观测和水槽试验分析，将丁坝水毁近似看作由不同洪峰流量的洪水交替作用产生的结果，提出了三参数威布尔丁坝水毁可靠度分析模型，并在水毁体积等效的基础上，推导出受年际洪水交替作用后丁坝剩余寿命计算式.经过实测资料验证，该式具有较高的精度，能够计算出在遭受一定的洪水冲击作用后丁坝的剩余使用寿命，为整治工程设计和维护提供参考依据.
针对在航道整治工程中整治建筑物可靠度设计分析方法相对落后的现状，通过原型观测和水槽试验分析，将丁坝水毁近似看作由不同洪峰流量的洪水交替作用产生的结果，提出了三参数威布尔丁坝水毁可靠度分析模型，并在水毁体积等效的基础上，推导出受年际洪水交替作用后丁坝剩余寿命计算式.经过实测资料验证，该式具有较高的精度，能够计算出在遭受一定的洪水冲击作用后丁坝的剩余使用寿命，为整治工程设计和维护提供参考依据.
2013, (6): 61-66.
摘要:
在总结国内外加糙消力池水力特性研究的基础上，给出密排加糙消力池的共轭水深和水跃长度的计算方法.根据W-S-Hughes等对密排加糙消力池共轭水深和水跃长度的试验资料，利用量纲和谐原理研究密排加糙消力池的水跃方程和水跃长度随弗劳德数、跃前断面水深、跃后断面水深和壁面粗糙度的变化规律.结果表明：密排加糙消力池的共轭水深随着跃前断面弗劳德数的增大而增大，随着壁面粗糙度的增大而减小；水跃长度也是跃前和跃后断面水深、跃前断面弗劳德数和壁面粗糙度的函数；水跃区的消能率随着壁面粗糙度的增加而增加.提出了密排加糙消力池共轭水深和水跃长度的计算式，并用其他学者已有试验资料验证了计算式的可靠性.
在总结国内外加糙消力池水力特性研究的基础上，给出密排加糙消力池的共轭水深和水跃长度的计算方法.根据W-S-Hughes等对密排加糙消力池共轭水深和水跃长度的试验资料，利用量纲和谐原理研究密排加糙消力池的水跃方程和水跃长度随弗劳德数、跃前断面水深、跃后断面水深和壁面粗糙度的变化规律.结果表明：密排加糙消力池的共轭水深随着跃前断面弗劳德数的增大而增大，随着壁面粗糙度的增大而减小；水跃长度也是跃前和跃后断面水深、跃前断面弗劳德数和壁面粗糙度的函数；水跃区的消能率随着壁面粗糙度的增加而增加.提出了密排加糙消力池共轭水深和水跃长度的计算式，并用其他学者已有试验资料验证了计算式的可靠性.
2013, (6): 67-73.
摘要:
浯溪口水利枢纽位于昌江干流中游，是一座以防洪为主的水利工程，其溃坝洪水研究对于下游景德镇市防洪风险管理具有十分重要的意义.应用TELEMAC-2D建立了浯溪口水利枢纽二维溃坝洪水演进数学模型.模型模拟范围以60 m等高线为界，坝址为上游边界，下游出口距坝址62 km.模型采用非结构化三角形网格划分，局部加密.应用昌江河水面线和樟树坑水位流量过程线的实测值对模型合理性进行了验证，模型计算值与实测值基本吻合，说明TELEMAC-2D能较好地模拟河流洪水演进.进而取用不同入库洪水重现期在漫顶溃坝情况下的溃决流量过程作为洪水演进的上游边界条件，模拟计算出不同溃坝流量下浯溪口大坝下游洪水水力特性参数(水深、流量和淹没范围等)，为浯溪口溃坝风险图绘制及大坝下游城市防洪管理提供了科学依据.
浯溪口水利枢纽位于昌江干流中游，是一座以防洪为主的水利工程，其溃坝洪水研究对于下游景德镇市防洪风险管理具有十分重要的意义.应用TELEMAC-2D建立了浯溪口水利枢纽二维溃坝洪水演进数学模型.模型模拟范围以60 m等高线为界，坝址为上游边界，下游出口距坝址62 km.模型采用非结构化三角形网格划分，局部加密.应用昌江河水面线和樟树坑水位流量过程线的实测值对模型合理性进行了验证，模型计算值与实测值基本吻合，说明TELEMAC-2D能较好地模拟河流洪水演进.进而取用不同入库洪水重现期在漫顶溃坝情况下的溃决流量过程作为洪水演进的上游边界条件，模拟计算出不同溃坝流量下浯溪口大坝下游洪水水力特性参数(水深、流量和淹没范围等)，为浯溪口溃坝风险图绘制及大坝下游城市防洪管理提供了科学依据.
2013, (6): 74-80.
摘要:
参数随机性对水电站压力钢管结构安全有重要影响，目前压力钢管可靠度分析主要依据基本部位的构件可靠度进行，未能从系统可靠度角度全面把握压力钢管的整体安全性.文中考虑明钢管各基本部位之间的相关性，提出了由4个基本部位构成的串联系统，采用二阶界限法分析典型明钢管工程实例的系统可靠度，识别明钢管系统失效的控制部位，并研究了随机变量对明钢管系统可靠度的影响.研究表明：按现行规范设计的平直管道和倾斜管道，支承环及其近旁管壁是明钢管系统失效的控制部位；随机变量均值对明钢管系统可靠度的影响显著，需在设计、施工和运行各环节中严格控制均值波动范围，提高结构的整体安全性.
参数随机性对水电站压力钢管结构安全有重要影响，目前压力钢管可靠度分析主要依据基本部位的构件可靠度进行，未能从系统可靠度角度全面把握压力钢管的整体安全性.文中考虑明钢管各基本部位之间的相关性，提出了由4个基本部位构成的串联系统，采用二阶界限法分析典型明钢管工程实例的系统可靠度，识别明钢管系统失效的控制部位，并研究了随机变量对明钢管系统可靠度的影响.研究表明：按现行规范设计的平直管道和倾斜管道，支承环及其近旁管壁是明钢管系统失效的控制部位；随机变量均值对明钢管系统可靠度的影响显著，需在设计、施工和运行各环节中严格控制均值波动范围，提高结构的整体安全性.
2013, (6): 81-87.
摘要:
动态测试了钱塘江北岸海宁段鱼鳞石塘在涌潮作用过程中受到的作用力，初步探索了涌潮与鱼鳞石塘相互作用的特性，得到了鱼鳞石塘迎潮面条石所受作用力随时间和空间的分布特征.在分析涌潮入射方向和潮头高度影响涌潮压力的同时，还观测并初步分析了台风与大潮共同作用时的涌潮压力.分析表明，涌潮冲击对鱼鳞石塘迎潮面结构物具有一定破坏作用.此次分析研究结果可为保护设计钱塘江临江一线古海塘提供可靠的参考依据.
动态测试了钱塘江北岸海宁段鱼鳞石塘在涌潮作用过程中受到的作用力，初步探索了涌潮与鱼鳞石塘相互作用的特性，得到了鱼鳞石塘迎潮面条石所受作用力随时间和空间的分布特征.在分析涌潮入射方向和潮头高度影响涌潮压力的同时，还观测并初步分析了台风与大潮共同作用时的涌潮压力.分析表明，涌潮冲击对鱼鳞石塘迎潮面结构物具有一定破坏作用.此次分析研究结果可为保护设计钱塘江临江一线古海塘提供可靠的参考依据.
2013, (6): 88-91.
摘要:
对于寒冷地区的混凝土结构，常采用表面保温措施来防止裂缝的产生.根据朱伯芳院士提出的计算公式进行理论分析，以引洮工程柳林沟渡槽为例，分别计算不保温、采用3和5 cm厚的聚氨酯保温板3种情况下的温度变化和温度应力，并分析不同厚度保温层的保温效果.计算结果表明：箱形渡槽在越冬期间降温快，会产生可观的温度应力，需要选用合适厚度的保温材料来减小槽身表面和棱角处的温度变化和温度应力，避免槽身产生裂缝，从而影响槽身结构的整体性和稳定性.
对于寒冷地区的混凝土结构，常采用表面保温措施来防止裂缝的产生.根据朱伯芳院士提出的计算公式进行理论分析，以引洮工程柳林沟渡槽为例，分别计算不保温、采用3和5 cm厚的聚氨酯保温板3种情况下的温度变化和温度应力，并分析不同厚度保温层的保温效果.计算结果表明：箱形渡槽在越冬期间降温快，会产生可观的温度应力，需要选用合适厚度的保温材料来减小槽身表面和棱角处的温度变化和温度应力，避免槽身产生裂缝，从而影响槽身结构的整体性和稳定性.
2013, (6): 92-95.
摘要:
目前许多溃坝事件中都存在人因失误，在水利工程中对溃坝事件的研究往往集中在工程因素方面，而对人因失误的研究很少.对我国1954—2010年的3 500多座溃坝事件中的人为因素进行研究，并挑选板桥水库、沟后水库及小海子等14座水库典型溃坝事件进行具体分析，研究探讨其内在规律和联系，得出导致人因失误的主要原因为管理人员专业技术不够、违反操作规定、经验不足、责任心不强以及缺乏预防意识，分析研究结果可为水库的安全管理提供一定的借鉴作用.
目前许多溃坝事件中都存在人因失误，在水利工程中对溃坝事件的研究往往集中在工程因素方面，而对人因失误的研究很少.对我国1954—2010年的3 500多座溃坝事件中的人为因素进行研究，并挑选板桥水库、沟后水库及小海子等14座水库典型溃坝事件进行具体分析，研究探讨其内在规律和联系，得出导致人因失误的主要原因为管理人员专业技术不够、违反操作规定、经验不足、责任心不强以及缺乏预防意识，分析研究结果可为水库的安全管理提供一定的借鉴作用.
水利水运工程学报