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泸定M_(S)6.8级地震大岗山拱坝横缝及阻尼器工作性态分析

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岩土力学 2024年第5期45卷 1527-1539页

作者：江德军黄会宝巨淑君高强蒋明成国能大渡河流域水电开发有限公司四川成都610041 四川大学水利水电学院四川成都610065 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

横缝作为高拱坝强度的薄弱部位,在地震作用下的工作性态至关重要。泸定M_(S)6.8级(面波震级)地震中,大岗山拱坝坝顶顺河向峰值加速度PGA达到586.63 cm/s^(2),坝址烈度达Ⅷ度,是唯一经历近场强震考验及设置阻尼器抗震措施的200m级高拱坝... 详细信息

横缝作为高拱坝强度的薄弱部位,在地震作用下的工作性态至关重要。泸定M_(S)6.8级(面波震级)地震中,大岗山拱坝坝顶顺河向峰值加速度PGA达到586.63 cm/s^(2),坝址烈度达Ⅷ度,是唯一经历近场强震考验及设置阻尼器抗震措施的200m级高拱坝。依据震后大坝横缝及阻尼器宏观现象和监测原观数据,对横缝及阻尼器工作性态进行了分析,结果表明地震过程中大坝横缝存在开合过程,震后部分横缝存在残余张开,开度增量在-0.05~0.43mm之间,总体表现为下游侧略大于上游侧,左岸大于右岸,初步分析主要由于横缝高频开合导致灌浆材料部分剥离测缝计无法复位,拱坝仍处于弹性工作状态;拱坝坝顶3组阻尼器在地震前后两端位移增量在0.32~1.06 mm之间,表现为拉伸,其中靠近拱冠梁的16#横缝位移增量最大。结合测缝计监测成果初步分析,阻尼器在强震作用下对降低局部区域横缝开度有一定作用,在主震后的历次余震中阻尼器未见明显动作痕迹。相关成果可为震后大坝安全评估、高拱坝抗震设计及研究提供参考。

关键词：泸定地震大岗山拱坝横缝阻尼器

基于参数随机反演的拱坝位移监控指标拟定方法

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水力发电学报 2024年第1期43卷 124-133页

作者：贾冬焱马春辉杨杰冉蠡仝飞西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 西安理工大学水利水电学院西安710048

针对传统混凝土拱坝位移监控指标拟定中未考虑大坝材料参数不确定性的问题,结合贝叶斯推断理论、粒子群优化和长短时记忆网络提出一种基于随机反分析结果的拱坝位移监控指标拟定方法。利用粒子群方法优化长短时记忆神经网络作为代理模型... 详细信息

针对传统混凝土拱坝位移监控指标拟定中未考虑大坝材料参数不确定性的问题,结合贝叶斯推断理论、粒子群优化和长短时记忆网络提出一种基于随机反分析结果的拱坝位移监控指标拟定方法。利用粒子群方法优化长短时记忆神经网络作为代理模型;基于不同监测点实测位移值和代理模型计算位移值建立联合似然函数;在已知材料参数先验分布下,通过贝叶斯推断获得材料参数的后验分布;利用材料参数的后验分布计算监控指标的水压分量,结合实测位移数据确定混凝土拱坝位移监控指标。工程实例分析表明:通过贝叶斯推断方法,可以反演得到准确的材料参数后验结果;以混合法确定的位移监控指标充分利用了材料参数的随机反分析结果,具有更好的预警效果。

关键词：拱坝随机反演贝叶斯推断监控指标

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特高拱坝变形机理可解释性智能预测模型

水力发电学报 2024年第10期43卷 107-120页

作者：马春辉余飞程琳杨杰西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 西安理工大学水利水电学院西安710048

针对传统“黑箱”模型可以预测却无法解释拱坝变形的缺陷,利用Shapley Additive Explanation(SHAP)理论对特高拱坝的机器学习变形预测模型进行解构分析,分析水压、温度、时效对特高拱坝不同部位径向水平位移的影响规律。构建特高拱坝变... 详细信息

针对传统“黑箱”模型可以预测却无法解释拱坝变形的缺陷,利用Shapley Additive Explanation(SHAP)理论对特高拱坝的机器学习变形预测模型进行解构分析,分析水压、温度、时效对特高拱坝不同部位径向水平位移的影响规律。构建特高拱坝变形监测数据的轻量梯度提升算法(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)黑箱预测模型,利用SHAP对存在多重共线性的因子进行剔除,再从整个因子集和单个样本两个角度分析不同影响因子对模型变形预测的贡献度;通过分析拉西瓦特高拱坝坝肩、坝基、拱冠等不同部位的径向水平位移与影响因子间的关系,发现时效因子对高程越高、越靠近拱冠位置的径向水平位移影响越大,温度因子主要影响靠近拱冠位置的径向水平位移,水压因子主要影响高程较高位置的径向水平位移,而坝基和深入坝肩岩体测点的径向水平位移几乎不受水位、温度的影响。解决了以往“黑箱”变形预测模型可视性差、内部机理不明的问题,根据可解释模型得到的相关规律可为特高拱坝的工作性态分析和运行管理提供借鉴。

关键词：水利工程特高拱坝监控模型 SHAP可解释性 LightGBM算法变形预测

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基于W指数的冰川型泥石流的年轮定灾方法

地球科学 2024年

作者：皋子琪吕立群周冠宇黄锋马超陶正想梁锦杭王兆印北京林业大学水土保持学院清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

冰川型泥石流在瓤打曲流域频发，对当地安全造成了严重威胁，重建泥石流的暴发历史、流动范围和成因，可以为工程建设提供防灾减灾参数。本文基于树木年轮的愈伤组织和生长抑制响应，给出了年轮生长抑制的评判阈值和年轮定灾的Wit指数... 详细信息

冰川型泥石流在瓤打曲流域频发，对当地安全造成了严重威胁，重建泥石流的暴发历史、流动范围和成因，可以为工程建设提供防灾减灾参数。本文基于树木年轮的愈伤组织和生长抑制响应，给出了年轮生长抑制的评判阈值和年轮定灾的Wit指数的新计算方法，并重建了1890-2021年的泥石流的暴发时间和流动范围；用泥石流实际暴发时间验证了年轮生长抑制的评判阈值和Wit新计算方法的合理性。结果表明：(1)冰川活跃区年轮生长抑制的阈值修订为25%；(2)Wit指数计算需要排除生长释放因子，利用年轮的创伤组织和生长抑制会增大泥石流灾害事件的定年准确率。

关键词：泥石流冰川愈伤组织生长抑制灾害重建

北京“23·7”特大暴雨影响下城市交通应急响应时间动态分析:以北京市通州区为例

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应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 365-377页

作者：李瑞栋倪广恒陆科成龚傲凡清华大学水利水电工程系北京100084 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

暴雨洪涝事件影响城市交通路网运输性能,增加城市应急通行时间.然而,现有研究主要集中于2h设计雨型下城市交通路网受损过程,对长历时特大暴雨情形则考虑不足.2023年7月,北京地区发生历史罕见的长历时特大暴雨事件,造成严重洪涝灾害.联... 详细信息

暴雨洪涝事件影响城市交通路网运输性能,增加城市应急通行时间.然而,现有研究主要集中于2h设计雨型下城市交通路网受损过程,对长历时特大暴雨情形则考虑不足.2023年7月,北京地区发生历史罕见的长历时特大暴雨事件,造成严重洪涝灾害.联合利用城市洪涝模型和动态交通路线规划分析,量化评估了特大暴雨事件对北京市通州区居民通过城市路网前往医院、紧急避难场所等地所需通行时间的影响.研究结果表明:(1)特大暴雨事件可使居民前往避险地点时间增加约20min;(2)短时极大雨强与前期足量积水均会显著减缓城市交通系统通行性能恢复速度,放大暴雨洪涝灾害风险.因此,在评估城市洪涝灾害风险时需综合考虑短时降雨强度超限造成的突发性失稳与长时间连续降雨致涝造成的渐进性失稳风险,并据此优化极端暴雨洪涝场景下灾害风险管控与应急资源配置.

关键词：城市洪涝风险交通规划应急响应渐进失稳 “23·7”特大暴雨极端雨洪事件

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非线性剪胀模型土石坝变形计算适用性评价

水力发电学报 2024年第2期43卷 99-109页

作者：王克汤洪洁王睿张建民清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学水利水电工程系北京100084 清华大学水利部水圈科学重点实验室北京100084 水利部水利水电规划设计总院北京100120

以有限元方法为代表的高土石坝变形数值模拟的准确性极大依赖于本构模型对坝料应力应变关系描述的准确性。本文在邓肯-张EB模型基础上,建立了用于分析坝体变形的考虑剪胀的实用性非线性模型(EB-Dilatancy模型,简称为EBD模型)。基于阿尔... 详细信息

以有限元方法为代表的高土石坝变形数值模拟的准确性极大依赖于本构模型对坝料应力应变关系描述的准确性。本文在邓肯-张EB模型基础上,建立了用于分析坝体变形的考虑剪胀的实用性非线性模型(EB-Dilatancy模型,简称为EBD模型)。基于阿尔塔什面板砂砾石坝的大坝变形监测数据,设计了3个反演方案,获得最优的EB模型和EBD模型参数。采用最优参数模拟常规三轴试验,并与实际物理试验进行比较。结果表明:在坝体变形方面,传统的EB模型难以同时准确模拟堆石坝的沉降和水平变形分布,而EBD模型则能够在维持沉降分布模拟精度的基础上提高水平变形的计算精度;EB模型无法实现在合理模拟大坝变形的前提下有效模拟材料单元应力-应变响应,相比之下EBD模型可以同时实现大坝变形和材料单元力学行为的良好模拟。

关键词：高土石坝本构模型剪胀变形监测反演分析三轴试验

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一种基于手持式三维激光扫描的堆石坝试坑体积检测方法

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中国农村水利水电 2024年

作者：廖亚斌纪鹏袁坤杜涛姚强中国水利水电第七工程局有限公司四川大学水利水电学院四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室

土石坝的填筑质量直接关系到大坝的运行安全，目前常用的灌水法密度检测方法，存在费时费力、效率低、精度差和易受人为因素影响等问题。本文提出了一种基于手持式三维激光扫描仪的堆石坝检测坑体积测量方法，能够迅速扫描各种类型检测... 详细信息

土石坝的填筑质量直接关系到大坝的运行安全，目前常用的灌水法密度检测方法，存在费时费力、效率低、精度差和易受人为因素影响等问题。本文提出了一种基于手持式三维激光扫描仪的堆石坝检测坑体积测量方法，能够迅速扫描各种类型检测坑，精确计算检测坑体积，有效解决了灌水法中体积测量效率低、误差大的难题。在双江口315m高坝压实质量检测应用实例中，与传统的灌水法相比，本方法得到的6组压实指标检测结果的最大相对误差仅4.08%，充分证明了本方法在压实质量检测中的有效性和准确性。

关键词：三维激光堆石坝灌水法点云体积测量

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地下洞室群施工通风方案模拟分析

水利水电技术(中英文) 2024年

作者：唐子龙于家豪付红刚邓洪李沛段荣洁天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室中国水利水电第七工程局有限公司

抽水蓄能电站地下洞室群爆破施工产生大量炮烟、粉尘等污染物，同时由于厂房三期施工阶段各洞室纵横交错、结构复杂，粉尘的排放规律尚不明确。为了评价初设通风方案的通风效果，本文采用计算流体力学软件Fluent对地下厂房爆破通风过程... 详细信息

抽水蓄能电站地下洞室群爆破施工产生大量炮烟、粉尘等污染物，同时由于厂房三期施工阶段各洞室纵横交错、结构复杂，粉尘的排放规律尚不明确。为了评价初设通风方案的通风效果，本文采用计算流体力学软件Fluent对地下厂房爆破通风过程进行三维非稳态气固两相流数值模拟，分析了厂房内部风流场分布规律和粉尘在洞室群内的动态迁移规律，结果表明：厂房内部风流场主要包含射流区、贴壁附流区、涡流区、回流区等部分，涡流区及风管射程有限是导致粉尘回旋滞留的主要原因，最后对初设通风方案提出了优化建议。

关键词：施工通风数值模拟 Euler-lagrange两相流洛宁抽水蓄能电站

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中国工业用水演变驱动因素分析

环境科学 2024年第8期45卷 4520-4528页

作者：张旭张建云敖天其王小军王炳轩河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室南京210098 河海大学环境学院南京210098 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 四川大学水利水电学院成都610065 河海大学水文水资源学院南京210098

为深化工业用水量随社会经济发展变化规律的认识,提出“双层嵌套式”的结构分解分析(SDA)方法,量化了2002~2020年我国不同行业工业用水量变化驱动因素的影响.结果表明,以消费、投资和出口为代表的规模扩张因素是不同行业工业用水量增长... 详细信息

为深化工业用水量随社会经济发展变化规律的认识,提出“双层嵌套式”的结构分解分析(SDA)方法,量化了2002~2020年我国不同行业工业用水量变化驱动因素的影响.结果表明,以消费、投资和出口为代表的规模扩张因素是不同行业工业用水量增长的主要因素,其中人均消费扩张效应增长较快,且不同行业工业规模扩张的主要驱动因素存在明显差异,直接推动了工业结构变化.而工艺用水变动和水资源重复利用率变动是遏制工业用水量增长的主要因素,两者累计已完全抵消了工业规模扩张的正向效应,累计减少工业用水量112亿m^(3);但金属采选、冶炼加工及电力等能源加工行业的工艺用水变动负向效应偏小,仅依靠水资源重复利用率提升的工业用水效率提升潜力较小.因此,需要基于不同行业影响差异有针对性地强化工业节水管理,推动工业生产结构和消费结构转型升级,保持工业用水负增长态势.

关键词：工业用水结构分解分析(SDA) 投入产出模型重复利用率不同行业