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基于拟流场法的库区渗漏入口性态模拟分析研究

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基于拟流场法的库区渗漏入口性态模拟分析研究

作者：阳勇波西安理工大学

学位级别：硕士

我国是世界上水库大坝最多的国家,但百分之八十的水库修筑于上世纪六七十年代,目前很多水库存在各种隐患,隐患如果不及时处理,严重可导致大坝溃坝。大坝溃坝造成的后果难以想象,从以往的经验中总结,导致大坝溃坝的隐患中占比最大的是渗... 详细信息

我国是世界上水库大坝最多的国家,但百分之八十的水库修筑于上世纪六七十年代,目前很多水库存在各种隐患,隐患如果不及时处理,严重可导致大坝溃坝。大坝溃坝造成的后果难以想象,从以往的经验中总结,导致大坝溃坝的隐患中占比最大的是渗漏问题。针对大坝渗漏隐患的查找方法中,拟流场法具有查找速度快、抗干扰能力强、对环境无污染等优势。但目前拟流场法的研究中缺乏对库水中不同部位出现异常电流密度时的解释,而且难以通过电流密度的分布情况判断渗漏入口的大小规模等信息。为解决以上问题,本文从模拟角度分析拟流场法探测渗漏入口的原理,并且建立三维有限元电流场模型,设立渗漏入口出现在不同部位的多个工况,并改变渗漏入口的大小、形状、数量,得出不同情况下水库中电流场的分布规律,构建相关拟合公式,提出使用拟流场法探测到的电流场反映渗漏入口大小、形状、数量的方法。主要成果如下:(1)建立基于拉普拉斯方程的汇一电流源模型,模拟验证电流场拟合水流场的可行性。将实际复杂渗漏情况简化为三种模型的叠加:无穷大水体中的汇、无穷大半空间水底的汇、无穷大平面水体边缘的汇,针对三种简化模型建立汇一电流源模型,计算对比特定剖面上流速矢量与电流密度矢量的分布情况以及特定直线上流速分量与电流密度分量的分布曲线,结果表明电流场与水流场在模型中的分布情况完全相同。三种简化渗漏模型验证了电流场拟合水流场的合理性,并且为后续分析使用拟流场法探测库区渗漏入口提供依据。(2)揭示库区不同部位出现渗漏时电流密度分布规律。分别建立坝体、坝基、绕坝渗漏的三维模型,模拟实际探测时的测线布置情况,为库底、库岸、坝面布置测线,计算加入电流场后测线上的电流密度分布情况,总结不同部位以及渗漏入口位置测线上的电流密度分布规律,基于以上规律,提出测线上出现不同异常变化时的判断对策,为提高大坝工程的安全隐患排除速率提供帮助。(3)提出基于拟流场法的渗漏入口大小、形状、数量的判别方法。通过观察不同大小渗漏入口对两个方向测线上产生的异常值范围,建立了两个方向上渗漏入口大小与影响范围的函数关系曲线,提出了相应的电流密度峰值与渗漏入口大小的拟合公式。固定渗漏入口大小,改变渗漏入口的长宽比,总结不同长宽比渗漏入口测线上的电流密度分布规律。改变渗漏入口与渗漏出口的数量,得出电流场对不同数量渗漏入口的响应情况。总结以上结论,提出使用拟流场法判断渗漏入口的大小、形状、数量的方法。(4)通过相关拟合公式分析了工程模型库区的渗漏入口位置与大小。根据实际工程资料对水库进行三维建模,按照资料中提到的渗漏发生方式构建渗漏通道,模拟拟流场法的探测。计算测线上的电流密度分布曲线,与第三章中描述渗漏入口在坝基渗漏时的测线上电流密度的分布规律进行对比,验证了其规律的准确性。计算测线上电流密度峰值与影响范围,与第四章中拟合公式的结果对比,验证了拟合公式在工程应用的可行性。

关键词：大坝拟流场法测线布置渗漏入口电流密度

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流场法探测堤坝渗漏数值模拟及分析

河海大学学报（自然科学版） 2018年第1期46卷 52-58页

作者：白广明张守杰卢建旗杨甫权黑龙江省水利科学研究院黑龙江哈尔滨150080

为深入研究拟流场基本特征和流场法探测原理,完善流场法探测堤坝渗漏入口技术,从建立拟流场数学模型入手,通过对有渗漏典型堤坝工程拟流场进行有限元法数值模拟计算,得到了拟流场电位、电场强度及电流密度等主要物理量分布的基本特征。... 详细信息

为深入研究拟流场基本特征和流场法探测原理,完善流场法探测堤坝渗漏入口技术,从建立拟流场数学模型入手,通过对有渗漏典型堤坝工程拟流场进行有限元法数值模拟计算,得到了拟流场电位、电场强度及电流密度等主要物理量分布的基本特征。拟流场中电极附近电位、电流密度及电场强度呈尖峰状密集分布,其他区域数据幅值很小,且均匀分布;渗漏通道入口将引起堤坝前局部水域拟流场电流密度和电场强度数值异常突变。模拟结果表明流场法可以探测出渗漏通道入口,探测设备需要具有较小分度值和较强的抗干扰能力。

关键词：拟流场流场法电位电场强度电流密度堤坝渗漏渗漏入口有限元法

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声纳探测白云水电站大坝渗漏点的应用研究

人民长江 2012年第1期43卷 36-37,54页

作者：谭界雄杜国平高大水曹建辉杜家佳国家大坝安全工程技术研究中心湖北武汉430010 长江勘测规划设计研究院水利水电病险治理咨询中心湖北武汉430010 南京帝坝工程科技有限公司江苏南京210061

以湖南省白云水电站混凝土面板堆石坝水下面板覆盖层的渗漏声纳探测为例,介绍了"渗漏水库声纳探测仪"的测量原理、测量工艺和测量的结论性成果。对大坝11 844 m2范围内防渗面板的渗漏隐患进行了分级、分区,并对水库渗漏入水口的渗漏流... 详细信息

以湖南省白云水电站混凝土面板堆石坝水下面板覆盖层的渗漏声纳探测为例,介绍了"渗漏水库声纳探测仪"的测量原理、测量工艺和测量的结论性成果。对大坝11 844 m2范围内防渗面板的渗漏隐患进行了分级、分区,并对水库渗漏入水口的渗漏流速、渗漏量、三维渗漏坐标进行定量描述。同时对声纳渗漏测量结果进行了连通试验方法的验证。此专利技术的成功应用,为水库渗漏入水口的快速探测提供了新的途径。

关键词：水库渗漏声纳探测渗漏入口混凝土面板坝

综合物探法在小排吾水库大坝渗漏探测中的应用

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大坝与安全 2015年第6期29卷 51-54,62页

作者：王祥宋子龙姜楚李璐湖南省水利水电科学研究所湖南长沙410007

以湖南省小排吾水库大坝渗漏隐患探测为例,提出基于"自然电场法"、"流场法"和"高密度电法"的综合物探法技术方案,介绍了综合物探法的工作原理、方法及结论性成果,并对小排吾水库主副坝渗漏通道、库区渗漏入口进行了定量描述。该技术方... 详细信息

以湖南省小排吾水库大坝渗漏隐患探测为例,提出基于"自然电场法"、"流场法"和"高密度电法"的综合物探法技术方案,介绍了综合物探法的工作原理、方法及结论性成果,并对小排吾水库主副坝渗漏通道、库区渗漏入口进行了定量描述。该技术方法的成功应用为水库渗漏入口、渗漏通道的有效快速探测提供了新的思路。

关键词：水库渗漏综合物探法自然电场法流场法高密度电法渗漏通道渗漏入口

声纳探测技术在白云水电站混凝土面板坝的应用研究

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