检索结果-南通市图书馆

山区卵砾石河道低流速旋转涡流水-床界面垂向紊动特征研究

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工程科学与技术 2025年

作者：魏世辰王跃森刘超李龙国李乃稳四川大学水利水电学院四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室

在山区河流的深潭、浅滩、边滩、块石绕流和交汇处等，水流受微地形影响，除了沿河流方向的流动外，还存在大量的局部旋转涡流。这些微地貌区域流态复杂，水体与床层交换剧烈，尤其是携带了大量营养物或污染物的悬浮颗粒的沉积，形成了... 详细信息

在山区河流的深潭、浅滩、边滩、块石绕流和交汇处等，水流受微地形影响，除了沿河流方向的流动外，还存在大量的局部旋转涡流。这些微地貌区域流态复杂，水体与床层交换剧烈，尤其是携带了大量营养物或污染物的悬浮颗粒的沉积，形成了物理和化学多样性的生境，为河流生态多样性提供了物质基础。本文采用室内模型实验的方法，模拟河流涡旋区水-床相互作用，利用粒子成像测速技术（PIV）结合床层脉动压力测量，研究床面紊流特征和压力沿床层深度分布的规律，从而探究涡旋区水体与床层间水流和物质交换的机制。研究发现，因界面颗粒凹凸，界面流场呈现高流速区和低流速区的涡流条带结构特征和时间随机过程变化。流速脉动幅值随流速和床层粒径增大而增大，脉动频率随床层粒径减小而降低。流速大的区域，涡量值大，涡的尺度与颗粒粒径尺度相同，湍流涡相互剪切、混掺作用强，紊动能和耗散率值大。脉动流速象限分析表明，湍流猝发随着界面颗粒粒径和流速增加而猝发概率增大，进而增强水体与床层水流交换，如床层粒径为12 mm，流速为0.42 m/s时，猝发概率为96.8%，喷射和扫掠事件更为发散，存在更多的强紊流事件。而床层粒径为3 mm，流速为0.26 m/s时，猝发概率仅为50%,湍流猝发概率大大减小。脉动流速与脉动压力时间随机过程分析表明，脉动压力与流速变化过程显著负相关，流速峰值与压力谷值对应。界面处脉动压力最大，并沿床层深度呈自然指数规律衰减，且不同深度脉动压力随机过程中压力最大值呈现时间不不同步特征，出现明显相位差。正是在这种界面紊流引起的时间随机过程不同相位差和压力脉动值差驱动下，水流在界面颗粒床层出现喷射和扫掠等猝发事件，进而促使界面上水流与孔隙水流产生“泵吸”交换，进而推动河流水体与床层间悬浮颗粒与溶质运移。本文研究为揭示山区河流水流与颗粒床层间细微悬浮颗粒和溶质以及水流竖向交换提供了研究基础。

关键词：山区河流颗粒床层涡旋流紊动特征水流交换

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侵蚀功能仪试样形状改进及允许粒径研究

水利水运工程学报 2025年

作者：王焱龙辛俊龙张鹏涛薛江寒陈辰陈建康四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室中电建电力检修工程有限公司

近年来，极端天气和地质灾害导致堰塞坝和土石坝漫顶溃决频发，为探究漫顶过程中的水土相互作用机理，需对坝体土石料进行冲蚀试验。堰塞坝和土石坝级配宽泛，如何对粗粒土开展冲蚀试验，准确获取其冲蚀参数是目前的研究难点之一。对于... 详细信息

近年来，极端天气和地质灾害导致堰塞坝和土石坝漫顶溃决频发，为探究漫顶过程中的水土相互作用机理，需对坝体土石料进行冲蚀试验。堰塞坝和土石坝级配宽泛，如何对粗粒土开展冲蚀试验，准确获取其冲蚀参数是目前的研究难点之一。对于固定管道截面尺寸的改进侵蚀功能仪，通过建立其三维管道模型并利用Ansys Fluent进行流体仿真模拟，研究选取合适的试样截面几何形状及最大允许粒径。采用2种试样截面形状（矩形和圆形）及4种试样推出高度，探究不同试样参数对冲蚀段水流流态的影响。结果表明随试样推出高度的增加，试样上方流体低流速区域扩大，流速分布不均匀化程度加剧，但相比矩形截面试样，圆形截面试样上方流体所受影响较小，可在更大的试样推出高度下满足改进EFA冲蚀设备的水流剪应力测量需求，从而提高其在固定管道截面尺寸下的试验最大允许粒径，满足粗粒料的冲蚀特性测量需求。

关键词：粗粒土冲蚀试验截面形状最大允许粒径

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不同速率下松散颗粒直剪试验声发射特征

西南交通大学学报 2025年第1期60卷 128-136页

作者：吴鑫罗筱毓李龙灿刘永红朱旭林华李四川师范大学工学院四川成都610101 四川大学水利学与山区河流开发保护国家重点试验室四川成都610065

松散颗粒堆积体在自然界和工业生产活动中广泛存在.为研究其力学性质和失稳过程,基于声发射(acoustic emission,AE)技术探究松散体剪切过程的声学特征演化规律.首先,分析松散颗粒在不同剪切速率下的AE特征参数;其次,结合加载过程的力学... 详细信息

松散颗粒堆积体在自然界和工业生产活动中广泛存在.为研究其力学性质和失稳过程,基于声发射(acoustic emission,AE)技术探究松散体剪切过程的声学特征演化规律.首先,分析松散颗粒在不同剪切速率下的AE特征参数;其次,结合加载过程的力学特征对AE演化阶段进行划分;最后,利用频谱变化和小波包能量占比进一步验证松散颗粒剪切破坏的AE演化规律.结果表明:能量和振铃计数随剪切过程而逐步增大,且剪切速率越快,能量和振铃计数增幅越大;小事件数与大事件数的比值(b值)在剪切过程中逐渐降低,剪切速率越大,b值越小;不同速率下的颗粒抗剪强度约为140kPa,剪切力峰值集中在400N左右,振铃计数、AE能量与b值在剪切运动过程中的变化与剪切破坏阶段密切相关;频谱重心会随剪切过程逐步降低,从大约350 kHz降低至250kHz,同时,较低频带能量占比增加、较高频带能量占比减少,导致频谱重心不断下移.

关键词：松散颗粒剪切速率声发射频谱分析小波包分解

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长距离输水工程竖井式高位水池水力特性研究

水利学报 2025年第2期56卷 159-169,180页

作者：刘达黄本胜李明张建民张力方邱静广东省水利水电科学研究院广东广州510635 广东省水动力学应用研究重点实验室广东广州510635 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

鲤鱼洲竖井式高位水池位于珠江三角洲水资源配置工程输水干线的起点,其承担着水流消能衔接和提供输水水头的作用。当高位水池内出现自由跌流时,竖井内易出现水流掺气,增加下游输水管道进气的风险。为此开展了1∶10比尺的物理模型试验和... 详细信息

鲤鱼洲竖井式高位水池位于珠江三角洲水资源配置工程输水干线的起点,其承担着水流消能衔接和提供输水水头的作用。当高位水池内出现自由跌流时,竖井内易出现水流掺气,增加下游输水管道进气的风险。为此开展了1∶10比尺的物理模型试验和数值模拟分析,研究高位水池内的水流掺气规律和水流流态,同时结合气泡运动过程分析推导了掺气影响范围长度的半理论半经验公式,并在此基础上提出减少水流掺气的工程措施。研究结果表明,在自由跌流的作用下,高位水池内水体存在掺气区、过渡区和低扰动区的明显分层,掺气浓度在掺气区与低扰动区基本不随水深的变化而变化,在过渡区随水深增加而减小。掺气范围大小主要与跌流流量、水流落差、竖井水体速度、溢流堰直径等因素有关。受工程条件的限制,鲤鱼洲高位水池的水流落差无法改变,因而采取扩大竖井直径1.63倍与增设分流管的措施,结构优化后,竖井内掺气影响范围长度以及掺气浓度明显减小。

关键词：竖井跌水水流掺气物理模型试验数值模拟

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斜切挑坎横向压力差研究

中国水利水电科学研究院学报(中英文) 2025年第1期23卷 54-65,82页

作者：冉雨博刘超邓军卫望汝隆强四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

斜切挑坎在挑流设计中是一种常用的挑坎体型,能使水流在纵向上充分扩散,避免水流集中冲击于同一位置。斜切体型设计会使挑射水流在运动过程中在横向方向上呈现扩散角度增大的现象,但对此现象的深入研究较少。本文主要针对长边侧与短边... 详细信息

斜切挑坎在挑流设计中是一种常用的挑坎体型,能使水流在纵向上充分扩散,避免水流集中冲击于同一位置。斜切体型设计会使挑射水流在运动过程中在横向方向上呈现扩散角度增大的现象,但对此现象的深入研究较少。本文主要针对长边侧与短边侧之间的横向压力差进行研究,探究斜切挑坎横向压力差受挑坎尺寸与来流条件的影响,为后续斜切挑坎水舌横向扩散研究提供相关参考依据。本文使用数值模拟方法对不同挑坎尺寸与来流条件下斜切挑坎的出流情况进行模拟,分析了斜切挑坎内横向压力差的分布特征,以及挑坎尺寸与来流条件对横向压力差的影响。研究发现,最大横向压力差位于斜切挑坎短边边墙末端底板位置,横向压力差与斜切角度、来流流速、来流水深呈正相关,与挑坎半径呈负相关,并拟合了最大横向压力差与挑坎尺寸、来流条件有关的计算式。研究成果对斜切挑坎挑流水力设计具有一定的借鉴意义。

关键词：挑流消能斜切挑坎数值模拟挑坎出口压力差

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基于特征雨型识别的山洪灾害动态临界雨量研究

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水电能源科学 2025年第3期43卷 12-16页

作者：吴雪梅辉尚强赵雨婷覃光华李红霞四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

鉴于降雨雨型对山洪预警指标计算及预警精度有很大影响,以四川省清溪河流域为例,首先,基于K均值聚类方法进行特征雨型识别,并与《手册》型设计雨型进行对比;然后,利用动态时间弯曲法(DTW)进行流域实际降雨与不同雨型的相似性分析判别;最... 详细信息

鉴于降雨雨型对山洪预警指标计算及预警精度有很大影响,以四川省清溪河流域为例,首先,基于K均值聚类方法进行特征雨型识别,并与《手册》型设计雨型进行对比;然后,利用动态时间弯曲法(DTW)进行流域实际降雨与不同雨型的相似性分析判别;最后,利用水文模型试算出各雨型条件下的动态临界雨量,并判断验证预警效果。结果发现,《手册》型设计雨型与研究流域差异较大,出现场次仅占研究场次的2.34%,聚类雨型对大多数场次降雨过程具有较好的适用性,其中聚类Ⅲ型出现频次接近50%;不同雨型计算出的临界雨量相差较大,以24 h历时为例,居中集中型的《手册》型雨型对应临界雨量值最低,偏前均匀型的聚类Ⅱ型对应临界雨量值最高。研究表明,根据雨型判断选择相应预警指标,能显著提升山洪预警的准确性和可靠性。

关键词：山洪预警临界雨量雨型不确定性 K均值聚类 DTW

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雅鲁藏布江米林段小流域土壤侵蚀特征

工程科学与技术 2025年第2期57卷 115-124页

作者：陈豪爽兰玲王协康四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

雅鲁藏布江是中国最长的高原河流,水资源丰富,但沿岸土壤侵蚀严重,滑坡、泥石流灾害频发,生态环境脆弱,影响着流域的水电开发,因此,揭示其土壤侵蚀特征对于水资源管理与水电开发具有重要意义。本文采用修正通用土壤流失方程(RUSLE)模型... 详细信息

雅鲁藏布江是中国最长的高原河流,水资源丰富,但沿岸土壤侵蚀严重,滑坡、泥石流灾害频发,生态环境脆弱,影响着流域的水电开发,因此,揭示其土壤侵蚀特征对于水资源管理与水电开发具有重要意义。本文采用修正通用土壤流失方程(RUSLE)模型,开展了雅鲁藏布江流域米林段12条典型小流域多年土壤侵蚀演化的定量研究,并分析了地震前后的侵蚀特征。结合地理探测器探究了米林段小流域的土壤侵蚀驱动因子,分析了多因子交互作用对土壤侵蚀的影响,并探讨了研究区土壤侵蚀的风险区域。结果表明:1)研究区主要发生微度和轻度侵蚀,其中:多空普、鲁霞普曲、丹娘沟年平均侵蚀量均超过3×10^(5) t,生态环境脆弱;门着普沟、蹦嘎沟、曲鲁沟、额阿东沟多年平均侵蚀量均不超过105 t。2)地震加剧了流域土壤侵蚀。地震前,气候条件与植被覆盖相互作用,使土壤侵蚀总体呈下降趋势;地震后,降雨侵蚀阈值降低,温度影响加强,流域对气候变化更为敏感。3)植被覆盖是主要的驱动力因子,其与地形、气候的交互作用主导土壤侵蚀;坡度与其他因素交互作用的影响最显著。4)裸地与归一化差异植被指数(NDVI)小于0.41的区域是流域土壤侵蚀的主要风险区。地震后,裸地的土壤侵蚀模数增加56.88 t·km^(-2)·a^(-1),NDVI范围为0.05至0.14区域的土壤侵蚀模数达到103.46 t·km^(-2)·a^(-1)。研究成果可丰富现有对雅鲁藏布江流域土壤侵蚀特征的认识,为水电开发与水土保持政策提供科学依据。

关键词：土壤侵蚀地理探测器雅鲁藏布江时空演变

精轧螺纹钢筋扩大头抗浮锚杆在某工程抗浮中的应用

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建筑结构 2025年第3期55卷 131-138,115页

作者：任东兴彭涛杨宗耀薛鹏符文熹赵晓彦李佳龙彭界超中冶成都勘察研究总院有限公司成都610023 中国五冶集团有限公司成都610063 西南交通大学地球科学与环境工程学院成都611756 四川大学水利水电学院成都610065 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065

抗浮锚杆在解决工程抗浮问题中起到了至关重要的作用。针对普通抗浮锚杆抗拔承载力低和易变形的问题,设计了一种采用精轧螺纹钢筋(PSB)代替普通钢筋的PSB扩大头抗浮锚杆,单根抗浮锚杆抗拔承载力特征值达到700kN,超过常用抗浮锚杆2.8倍... 详细信息

抗浮锚杆在解决工程抗浮问题中起到了至关重要的作用。针对普通抗浮锚杆抗拔承载力低和易变形的问题,设计了一种采用精轧螺纹钢筋(PSB)代替普通钢筋的PSB扩大头抗浮锚杆,单根抗浮锚杆抗拔承载力特征值达到700kN,超过常用抗浮锚杆2.8倍。并通过现场抗拔试验,对PSB扩大头抗浮锚杆开展了变形研究。结果表明,PSB扩大头抗浮锚杆在最大试验荷载1065.1kN作用下锚头位移仅为8.23~15.32mm,平均值为10.98mm,卸载后回弹率为48.41%~72.05%,未出现破坏,展现了优良的性能。与普通HRB钢筋抗浮锚杆相比,PSB扩大头抗浮锚杆通过提高单根抗浮锚杆的抗拔承载力实现减少所需抗浮锚杆的数量,进一步减少钢筋的用量,间接减少了建筑行业的碳排放。

关键词：抗浮锚杆抗浮卵石地层精轧螺纹钢筋

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大型土岩边坡开挖稳定性研究

地质灾害与环境保护 2025年第1期36卷 39-46页

作者：叶冰霜陈正峰符文熹四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川大学水利水电学院中国建筑西南勘察设计研究院有限公司

依托某城区红岩地块大型堆积体古边坡开挖工程，采用现场调查、监测反馈、原位试验和数值模拟等手段，分析该工程边坡的开挖响应。结果表明：新堆积体边坡(XHP1、XHP2)分布在早期堆积体范围内，滑动方向与原有堆积体一致，初步判断其为... 详细信息

依托某城区红岩地块大型堆积体古边坡开挖工程，采用现场调查、监测反馈、原位试验和数值模拟等手段，分析该工程边坡的开挖响应。结果表明：新堆积体边坡(XHP1、XHP2)分布在早期堆积体范围内，滑动方向与原有堆积体一致，初步判断其为后者的局部复活；变形监测数据表明斜坡在自然状态下处于稳定状态；现场剪切试验准确测量和评估了岩土体的剪切强度、剪切刚度和变形特性等，为场地内工程设计和施工提供了重要参考依据；垂高5 m和10 m两种分层开挖方式的数值模拟表明，两种开挖方式对边坡的稳定性和破坏特征影响相似，塑性区范围影响不显著，因此在实际施工中选择后者以节省工期。研究成果为确保城区不良地质体上的施工安全和边坡稳定性提供了参考依据。

关键词：城市不良地质体工程开挖现场监测原位试验数值模拟