三峡大学学报(自然科学版)

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土木水电论坛_水利工程

  • 双变量耦合模型在水文预报中的应用

    禹佳奇;包为民;包沐曦;卢金利;落全富;

    为了解决潮汐河段的水流演算问题以及现有的河道水流演算模型只能模拟某一特定变量的问题,对双变量耦合模型进行参数概化,并选取全国范围内来源于不同水系的19个河段汛期作为洪水资料进行验证,将计算结果与马斯京根法进行比较,双变量耦合模型的确定性系数更高,模拟过程与实际水流过程的拟合程度更好,模拟精度较高.应用于实际流域后表明该方法可有效提高洪水预报精度.

    2020年03期 v.42;No.174 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 705K]
  • 非洲奥果韦河水力资源理论蕴藏量估算

    李璐;董晓华;赵乔;周清平;薄会娟;魏冲;

    非洲大陆电力严重短缺,同时水能资源没有得到充分利用,水电开发量仅占技术可开发水能资源的7%,水电资源有较大开发空间.本文以非洲奥果韦河为研究对象,通过收集该流域地形、降雨和径流资料,对奥果韦河流域的降雨及径流特性进行分析.对奥果韦河干流采用径流直接计算,同时对缺资料支流移用径流系数的方法,估算奥果韦河流域的理论蕴藏量,分析了该流域的水力资源空间分布情况.结果表明:奥果韦河流域年降雨量均值为1 800 mm,从西到东降雨量逐渐减少;奥果韦河多年平均流量为4 730 m~3/s,干流多年平均丰水枯水比值为1.77,年内变化较大;奥果韦河水力资源主要集中于干流中下游、伊温多河和恩古涅河,其理论蕴藏量分别为6 389.39 MW,1 043.02 MW,1 572.43 MW.本研究对"一带一路"沿线国家缺资料地区的水力资源估算提供了新方法,对开拓国外水电市场具有重要意义.

    2020年03期 v.42;No.174 6-11+28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1773K]
  • 澜沧江不同中游水库分层对溶解氧垂向分布的影响研究

    官卓宇;王慎;张思思;许尤;马骏;刘德富;

    弱水动力情势下的水体水温分层是普遍的自然现象.为了研究澜沧江不同水深水库的水温分层与溶解氧垂向分布的关系,于2017年6月(丰水期)、2018年1月(枯水期)对小湾、漫湾、大朝山和糯扎渡4个中游水库(样点实测水深172 m、46 m、53 m、105 m)相关环境因子进行监测.结果表明,小湾和糯扎渡水体出现分层,深度大、水体滞留时间长(142.66 d、158.58 d)所表征的表底能量输入差异大、水体更新慢为分层主要成因;而漫湾和大朝山水体深度小,水体滞留时间短(8.66 d、8.18 d),水体未出现分层.因分层明显,空气对底层水体的复氧受阻导致小湾水库、糯扎渡水库溶解氧浓度垂向差异较大,甚至呈现先下降后上升的"倒V"分布模式,在温跃层区域出现温跃层溶解氧极小值(MOM)现象;而漫湾、大朝山等混合型水库因无分层,物质垂向交换频繁,溶解氧垂向差异不大.MOM区域的溶解氧和浮力频率N~2呈显著负相关.大浮力频率表征的密度分层可能导致沉降有机物质停留时间较长,同时对溶解氧扩散的阻隔都是MOM现象产生的重要原因.

    2020年03期 v.42;No.174 12-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K]
  • 不同设计水文条件下颍河水环境容量计算研究

    焦丽宏;向龙;穆小玲;樊洪波;

    针对水环境容量受水文条件影响的特征,本文以颍河(郑州段)为例,采用一维水环境容量模型探讨了3种不同设计水文条件下水环境容量的差异.结果表明:分水期设计条件较常规方法(多年平均流量)计算的COD和氨氮容量分别增加了7.15%和9.75%;月平均流量设计条件较常规方法计算的COD和氨氮容量分别增加了4.89%和6.35%;分水期与月平均流量设计条件水环境容量接近,COD和氨氮容量仅分别增加了2.14%和3.20%.比较3种设计水文条件下水环境容量的大小,发现在考虑河道动态特性的设计水文条件下计算的水环境容量更能真实有效地反映河流水环境容量的实际变化规律,从而实现水环境容量的总量分配和季节性利用.

    2020年03期 v.42;No.174 19-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K]
  • 双轴压缩状态下岩体水力劈裂试验研究

    史亚旋;徐力群;陶韵成;刘冲;毛翼飞;沈宇扬;

    针对水利工程中的岩体水力劈裂问题,采用自制水密封装置和水压加载系统,以水泥砂浆作为类岩石材料,基于不同轴压组合,开展双轴压缩状态下的岩体水力劈裂试验,研究了不同轴向压力对水力劈裂发展过程的影响.试验结果表明:双轴压缩状态下岩体顺缝向轴压可放大高压水流劈裂破坏能力,顺缝向轴压与临界劈裂水压呈负相关关系;垂缝向轴压可较强抑制裂缝扩展,垂缝向轴压与临界劈裂水压呈正相关关系;双轴压缩状态下,加载水压历时曲线呈M形,水力劈裂破坏具有非瞬时性;水力劈裂发展过程可分为弹性变形、缝端损伤区发展、劈裂破坏、持续变形开裂和完全破坏等5个阶段.

    2020年03期 v.42;No.174 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1822K]

土木水电论坛_灾害与防治

  • 降雨条件下不同非饱和参数的数值模拟研究

    秦世伟;陈俊;武亚军;赵玮;

    降雨条件下边坡渗透稳定性研究十分重要,但是考虑气候因素下的边坡温湿耦合研究则较少.基于广西某边坡,对考虑气候条件下的边坡渗透稳定性进行了数值模拟,得到了不同监测点孔压、温度、位移及安全系数.数值仿真结果表明:降雨条件下边坡孔压不断升高,停雨后由孔压逐渐回落,监测点越靠近坡脚,孔压上升幅度以及整体上的孔压值均大于远离坡脚的监测点.进气值a越大,m、n及k值越小,边坡内部整体的温度越高,与此同时,距离坡脚越近,温度变化幅度要大于远离坡脚的监测点;边坡位移与安全系数在降雨前期变形较大,而在降雨后期及停雨过后较小,参数a与k对边坡位移影响较大,而参数m、n影响则较小;对考虑蒸发条件下的边坡温湿耦合情况下的渗透稳定性规律进行了灰关联度敏感性分析,进气值a与渗透系数k是影响边坡稳定的关键因素,而拟合参数m及n影响较小.

    2020年03期 v.42;No.174 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 4357K]
  • 气候环境影响下的膨胀土裂隙试验研究

    陈晓静;陈亮;李昆朋;

    膨胀土边坡裂隙的发育对边坡的稳定性有重要影响,在自然环境中,膨胀土边坡或地基所处的环境(环境温度、湿度、光照度等)在不断地发生变化,随着环境的变化,土体的裂隙非线性开展.通过在室外堆建的膨胀土试验模型,研究在自然环境下,随着周围温度、湿度等环境的变化,膨胀土沿失水面的裂隙开展规律;并利用灰度方法统计定量化研究了不同环境条件下裂隙的面积变化.研究发现:蒸发环境是决定裂隙最终形态的主要因素,在裂隙产生的过程中,裂隙开展的速率并不是随着时间单调变化的,而与周围环境直接相关.研究成果可为膨胀土边坡稳定分析提供参考.

    2020年03期 v.42;No.174 35-39+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 3174K]
  • 基于正交试验的柏堡滑坡变形敏感性分析

    陈源;易庆林;刘艺梁;曾怀恩;周宝;

    针对三峡库区柏堡滑坡,选取滑带土的粘聚力c和内摩擦角φ、滑坡体重度γ等作为影响因素进行正交试验,并对试验结果进行极差分析以及显著性试验.从分析结果可知,滑带土内摩擦角、降雨量是滑坡稳定性最为敏感因素;结合敏感性分析对滑坡发生滑动的诱发因素进行推断:降雨是引起滑坡的主要原因,持续多日的降雨以及日降雨量的突然涨幅加快了滑坡体上的雨水入渗,降低了滑带土的抗剪强度,从而引起滑坡的稳定性降低;滑坡的稳定性对库水位不敏感,库水位的变动对滑坡的稳定性有一定的影响但有限.

    2020年03期 v.42;No.174 40-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1510K]
  • 库水位下降对八字门滑坡稳定性分析

    梁卫;卢书强;张巷生;

    库水位的下降速率是诱导滑坡产生的重要因素,研究库水位与滑坡稳定性之间的关系,可以有效地减少滑坡灾害的发生.根据对八字门滑坡的地质调查,通过Geo-Studio软件提供的Seep/W和Slope/W模块对库水位下降速度对滑坡稳定性的影响分析,研究了两种不同的工况下库水位以0.6 m/d、0.8 m/d、1.0 m/d、1.2 m/d不同的速率从159 m下降到145 m对孔隙水压力和滑坡稳定性系数的变化.发现在同一工况下,滑坡库水位下降速率越大,孔隙水压力变化越明显,滑坡体稳定系数越低,库水位以1.2 m/d下降的速率下降时,稳定系数从初始的1.036下降到0.944,同一工况不同下降速率日降幅为0.6 m/d,八字门滑坡处于欠稳定状态,日降幅为1.2 m/d,八字门滑坡处于不稳定状态,当库水位日降幅为1.2 m/d叠加50年一遇暴雨,滑坡产生大面积滑移.控制水库水位下降速率和检测降雨量,分析八字门滑坡后期的滑坡位移变形,可以有效地给滑坡区周围的居民提供安全预警.

    2020年03期 v.42;No.174 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
  • 三峡库区消落带160~175m植被生长与土壤环境关系研究

    邵艳艳;李铭怡;彭逗逗;许文年;肖海;杜颖;

    探究不同海拔高程处植物群落与土壤环境间的关系及两者与海拔的变化规律,以三峡库区香溪河段水淹前消落带160~175m为研究区,运用Pielou指数、Shannon-wiener指数、Simpson指数以及重要值等指标进行植物群落特征调查分析.结合室内分析,研究了土壤pH、容重SD、有机碳SOC、土壤养分(TN、TP、AN、AP)的变化特征,并利用冗余分析(RDA)和Pearson相关性分析研究了土壤理化因子与消落带植物群落多样性的关系.结果显示:植物群落结构简单,物种较少,且随海拔高程的增加植物群落组成和生物多样性显著增加.土壤理化性质随海拔高程的变化呈波动变化,土壤容重逐渐升高,土壤养分含量则先升高后降低.相关性分析结果表明海拔对消落带地区植物群落和土壤环境具有重要影响,而土壤环境与植物群落之间存在相互作用.

    2020年03期 v.42;No.174 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]

土木水电论坛_土木工程

  • 深埋洞室软岩开挖卸荷-流变与支护时机研究

    张胜佳;许晓亮;赵想利;周鑫;黄鹏;

    由于软岩的流变特性,深埋软岩洞室开挖后的很长一段时间内围岩变形持续发展,支护不当或不及时支护极易引发洞室围岩失稳.以四川省甘孜藏族自治州丹巴县大渡河丹巴水电站工程为背景,以室内试验为基础,开展软岩卸荷力学参数劣化分析,确定开挖卸荷、开挖卸荷-流变的计算参数,对穿越断层破碎带的深埋软岩开展开挖卸荷-流变与支护时机的数值模拟研究.结果表明:洞室的流变变形在选取的4种二次支护时机中均为5年左右洞室变形基本收敛,10年左右洞室变形完全收敛,其后支护结构稳定基本不发生变形;同时考虑工程实际中的"先让后抗"的支护原则,当初衬拱顶拱底相对位移(Δ_(A1B1))为Δ_(A1B1max)的80%时进行二次支护为4种二次支护时机中相对最佳的二次支护时机.

    2020年03期 v.42;No.174 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1052K]
  • 筒型基础静压沉贯过程颗粒流模拟数值分析

    李文帅;朱小军;

    筒型基础的安装过程是施工中的关键环节,是决定安装成败的关键所在.针对沉贯过程中土体变形较大的特点采用颗粒流软件建立筒型基础动态沉贯安装模型,分析了安装过程中土体位移场、孔隙率、土体应力状态等因素的变化特征,以土体位移及颗粒间接触力链变化为依据,分析了形成土拱效应的细观机理.结果表明:筒体沉贯过程中形成的土塞效应有助于土拱的形成,同时土拱效应的产生导致土体应力状态发生变化,最终宏观表现为沉贯阻力异常增大.

    2020年03期 v.42;No.174 63-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 2885K]
  • 高温后掺纳米CaCO_3混凝土劈裂抗拉性能研究

    苗生龙;李庆涛;赵园园;胡海波;刘玉田;

    为研究不同高温后掺纳米碳酸钙(NC)混凝土的劈裂抗拉性能,进行了不同NC掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和3.0%)混凝土的高温试验,对分别采用自然冷却和喷水冷却方式后的NC混凝土进行了加载试验.分析了温度、NC掺量及冷却方式等对混凝土劈裂抗拉强度的影响.结果表明:随着受热温度的增加,NC混凝土的劈裂抗拉强度逐渐降低.在混凝土中添加适量的NC可以改善混凝土高温后的劈裂抗拉性能.不同的冷却方式对NC混凝土劈裂抗拉强度有不同的影响:高温(尤其是400℃以上)后采用喷水冷却的混凝土静置两周后,其劈裂抗拉强度均高于采用自然冷却后的劈裂抗拉强度.同时,800℃后,自然冷却的NC混凝土试块在室内放置两周后多数发生自行坍塌情况,几乎完全丧失强度.研究结果可为进一步开展纳米混凝土高温后的其它力学性能和耐久性能提供参考.

    2020年03期 v.42;No.174 68-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1326K]
  • 风化砂混凝土的抗冻性研究及改良试验

    杨俊;罗空空;

    主要研究了风化砂取代河沙作为细骨料对混凝土抗冻性的影响,以及聚羧酸减水剂对风化砂混凝土抗冻性的改良效果,论证了风化砂混凝土应用于道路建设的可行性.通过将风化砂作为细骨料100%取代河沙配制风化砂混凝土,并用聚羧酸减水剂对其进行改良,将普通C30河沙混凝土作为对照组,在标准条件下养护28 d后,分别进行40、80、120、160、200次冻融循环,然后进行抗压、抗折强度试验.结果表明:当经过40~120次冻融循环后,风化砂混凝土和普通混凝土的抗冻性较为接近,两者的强度损失率差值仅为1.33%~6.22%;当经过160~200次冻融循环后,风化砂混凝土的抗冻性较普通混凝土显著下降,两者的强度损失率差值为9.86%~19.93%,达到冻融前期的3倍;通过聚羧酸减水剂改良后,风化砂混凝土的抗冻性有较大提升,能够达到工程应用对混凝土抗冻的一般要求.

    2020年03期 v.42;No.174 73-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 902K]
  • 城市开发强度对通风环境的影响及风道识别——以武汉市为例

    尹杰;詹庆明;

    城市密集地区表面粗糙导致城市通风受到阻碍,以致城市建成环境内部微气候和空气质量不理想,故营造城市通风廊道有助于节能减排和改善城市生态环境.以35 km×50 km的武汉市主城区为例,将建成环境划分为100 m×100 m的栅格单元,分别统计开发强度指标建筑密度、容积率和平均建筑高度,选取开发强度各异的12个栅格单元地块进行CFD数值模拟,采用因子分析和相关系数法统计开发强度指标与通风效能指标的关联强度,其中建筑密度呈现显著的负相关,而建筑高度呈现正相关.依据开发强度的叠加图层识别密集地区的城市通风廊道,为科学规划设计城市空间形态,改善通风环境提供参考.

    2020年03期 v.42;No.174 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 4193K]

土木水电论坛_电力网络

  • 水轮发电机组多回路鲁棒调速控制研究

    李文武;余跃;徐康;石强;吴永华;童华敏;

    针对水轮发电机组调速系统模型中参数不确定的控制问题,提出水轮发电机组多回路鲁棒调速控制策略.首先考虑多种因素建立水轮发电机组调速系统单回路控制模型;在此基础之上构建包含伺服系统的第一控制回路、包含水轮机的第二控制回路和包含发电机的第三控制回路,3个回路互相嵌套,由此构建水轮发电机组多回路鲁棒调速控制系统框架;最后通过实例利用鲁棒控制理论中的混合灵敏度和μ综合两类方法分别设计此3个回路.仿真结果表明,在负荷突然增加或减少时,多回路鲁棒调速控制系统在上升时间、调整时间等多个时域指标上均优于传统PID控制单回路系统和双回路鲁棒控制系统,具有良好的抗干扰能力和控制效果.

    2020年03期 v.42;No.174 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 859K]
  • 带电跨越施工被牵导线与封网碰撞仿真分析

    孟遂民;申威;唐波;

    张力架线跨越带电线路施工时,被牵导线可能跌落碰撞封网结构,威胁封网跨越装置的安全,还可能与被跨带电线路发生碰撞或过于接近而引发闪络.因此,准确地获得跌落导线冲击过程中封网结构强度与垂直位移的变化,对封网装置的设计施工十分重要.根据架线施工流程,分析了断线事故过程,针对现有模拟的假设缺陷与仿真难点,引入序列求解,通过隐式-显式序列求解法,结合非线性动态分析理论,建立导线-封网碰撞仿真流程,参照工程数据,运用ANSYS/LS-DYNA实体建模,实现对被牵导线跌落封网结构过程的准确仿真.最后,对碰撞过程中封网的垂直位移变化、结构强度进行分析,可为封网结构断线冲击防护设计与理论研究提供参考.

    2020年03期 v.42;No.174 91-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1346K]

机电工程

  • 高压输电线路救援机器人机械臂壳体拓扑优化设计

    田启华;段龙飞;周祥曼;黄佳康;杜义贤;

    高压输电线路救援机器人轻量化是其实用性的关键性能之一.以高压输电线路救援机器人机械臂壳体为对象,采用拓扑优化的方法对该结构进行了优化设计,并依据优化结果对机械臂壳体进行了重构和验证分析.通过对重构前后的静应力对比分析表明,在满足强度刚度条件下,重构后的机械臂壳体质量降低了41.40%.研究可为高压输电线路救援机器人轻量化设计提供一种新的思路和方法.

    2020年03期 v.42;No.174 96-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K]
  • 人字闸门底枢摩擦副接触力学特性分析

    赵新泽;周紫嫣;赵美云;

    引入Fang接触模型对人字闸门底枢摩擦副进行建模分析,计算了人字闸门底枢摩擦副的接触区域大小、接触应力,研究了外载荷、底枢半径、接触间隙及配对副材料等参数对接触特性的影响.结果表明,外载荷与底枢半径对底枢摩擦副的接触特性有较大的影响.在相同的底枢半径及接触间隙条件下,随着外载荷增加,接触面积减小,接触区域越集中,相应的接触应力越高.随着底枢半径的增大,接触面积也增大,接触区域分散,相应的接触应力减少.并且在极端重载情况下,底枢半径对接触应力存在更大的影响.接触面积与接触间隙之间存在负相关关系,最大接触应力与其存在正相关关系.最大接触应力与底枢配对副材料的杨氏模量之间存在一个正相关关系,从减少摩擦磨损的角度,选择表面硬度高而韧性良好的材料作为配对副材料将改善底枢的耐磨性,从而有效地降低接触应力.

    2020年03期 v.42;No.174 100-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 2322K]
  • 基于多目标遗传算法的主动悬架滑模控制器设计

    高坤明;秦志昌;郭宗和;马驰骋;马迎坤;

    为提高车辆的乘坐舒适性和行驶稳定性,针对主动悬架的车身垂直加速度、悬架动行程和轮胎动载荷性能冲突,以及考虑参数不确定与外界干扰带来的鲁棒性问题,本文拟采用滑模控制方法对汽车非线性主动悬架进行主动减振控制研究,并结合多目标遗传算法对滑模控制器进行多目标参数优化.首先,根据1/4车辆主动悬架系统模型利用Lyapunov稳定性理论进行滑模控制器设计;其次,基于滑模控制到达条件和滑模面的稳定条件,结合Hurwitz稳定判据选择合适的滑模面参数;然后,为改进滑模控制方法中按经验选取参数时的不足,采用多目标遗传算法对滑模控制器参数进行多目标优化;最后,进行数值仿真模拟.仿真结果表明,采用多目标遗传算法对滑模控制器进行参数优化后显著地改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性,对汽车非线性主动悬架的减振控制起到了一定的推动作用.

    2020年03期 v.42;No.174 106-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1995K]
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