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圆端形墩台尾迹水动力特性开缝控制三维数值分析

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水利学报 2024年第6期55卷 675-685页

作者：李东风白福青方志浩张红武胡建永浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室浙江水利水电学院浙江杭州310018 浙江海洋大学船舶与海运学院浙江舟山316022 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 浙江海洋大学海洋工程与装备学院浙江舟山316022

水流绕流水闸闸墩、导流墩等水工建筑物后产生旋涡分离流,其三维尾迹结构水动力特性复杂,对旋涡分离流进行流动控制,不仅是闸墩优化设计的需要,而且关系到工程运行的效率和工程安全。在验证三维水动力数学模型的基础上,对圆端形墩台开... 详细信息

水流绕流水闸闸墩、导流墩等水工建筑物后产生旋涡分离流,其三维尾迹结构水动力特性复杂,对旋涡分离流进行流动控制,不仅是闸墩优化设计的需要,而且关系到工程运行的效率和工程安全。在验证三维水动力数学模型的基础上,对圆端形墩台开缝后的旋涡分离流和流动控制的三维水动力特性进行了研究,对比了无缝与开缝墩台方案下纵向、横向和竖向方向的时均流速分布,紊流动能以及紊流强度分布等水力学指标,探究了开缝墩台水动力特性。分析表明,墩台开缝后可以明显改善墩台后方的水流结构,开缝位置越靠近水深的中部位置,对墩后尾流旋涡的抑制越大,对绕流墩台绕流的控制越来越好,水深中部位置开缝最大程度的影响了开缝墩后的上部水流和下部水流,使得开缝对时均流速的影响最大,开缝对旋涡的抑制也最大最佳。为抑制墩后的旋涡对工程的不利影响,工程的设计中应首先确定墩台后的水深,开缝位置应尽量设置在墩台后水深的中部位置。

关键词：圆端形墩台开缝流动控制紊流动能旋涡分离流三维数值模拟

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一种新型双曲弧面海堤护坡结构防潮消能效果的数值模拟研究

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水电能源科学 2024年第8期42卷 187-191页

作者：秦鹏李杰成徐欣悦周晔凯陈锴锋罗清清陶杰晖浙江水利水电学院水利与环境工程学院浙江杭州310018 浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室浙江杭州310018 河海大学水利水电学院江苏南京210098

发展新型护坡结构对提高海堤工程结构强度,降低失事风险具有重要意义。为得到一种新型海堤护坡结构的更加准确的试验数据,基于Flow-3D软件对双曲弧面海堤护坡结构进行水动力数值模拟试验,并从消能防潮效果和压强分布特征等角度与传统海... 详细信息

发展新型护坡结构对提高海堤工程结构强度,降低失事风险具有重要意义。为得到一种新型海堤护坡结构的更加准确的试验数据,基于Flow-3D软件对双曲弧面海堤护坡结构进行水动力数值模拟试验,并从消能防潮效果和压强分布特征等角度与传统海堤护坡结构进行对比分析。计算结果进一步验证了新型海堤护坡结构的导流消能效果,证明其能在中、高流速涌浪冲击下有效提高越浪高度,形成较好的潮涌景观效果,同时还明晰了新型双曲海堤护坡的结构安全薄弱区域。研究成果为复杂水流条件下新型海堤护坡结构的应用及推广提供了理论及数据支撑。

关键词：双曲弧面海堤护坡防潮消能 Flow-3D 数值模拟

一种新型双曲弧面海堤护坡结构的防浪消能效果

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长江科学院院报 2024年第4期41卷 89-94页

作者：周晔凯秦鹏李杰成匡义田蕾吴仕琪徐欣悦浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室杭州310018 浙江水利水电学院水利与环境工程学院杭州310018 杭州市富阳区水利水电工程质量安全服务保障中心杭州311400

研发新型海堤护坡结构对守护人民生命安全、提高海堤工程稳定性具有重要意义。针对钱塘江河口潮流强劲,而传统海堤护面光滑,难以对强大冲击浪进行有效缓冲的工程问题,设计研发了一种具有双曲弧面结构的海堤护坡结构,采用室内水力试验和... 详细信息

研发新型海堤护坡结构对守护人民生命安全、提高海堤工程稳定性具有重要意义。针对钱塘江河口潮流强劲,而传统海堤护面光滑,难以对强大冲击浪进行有效缓冲的工程问题,设计研发了一种具有双曲弧面结构的海堤护坡结构,采用室内水力试验和数值模拟等手段对其防浪效果、压强分布特征进行分析。研究结果表明,新型海堤护面结构通过有效引导、改变冲击浪的流向及流态,既能起到较好的消能作用,又能增强钱塘江大潮的观景效果,为复杂水流条件下海堤护坡结构设计提供了新的工程思路。

关键词：双曲弧面海堤护坡室内水力试验数值模拟消能防浪

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流激振动对双线供水管道力学及振动特性研究

水电能源科学 2024年

作者：陈连映聂俊坤夏进喜马文涛徐存东韩文浩宁夏太阳山水务有限责任公司华北水利水电大学水资源学院浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室

为探究机组泵站开机产生的流激振动对双线供水管道稳定性的影响,以刘家沟水库工业水厂#1、#2水泵机组埋土管道区间段为例,建立“双线管道—人工填土—地基”为一体的三维有限元模型,根据左线管道的实测数据进行流激振动等效荷载反演,探... 详细信息

为探究机组泵站开机产生的流激振动对双线供水管道稳定性的影响,以刘家沟水库工业水厂#1、#2水泵机组埋土管道区间段为例,建立“双线管道—人工填土—地基”为一体的三维有限元模型,根据左线管道的实测数据进行流激振动等效荷载反演,探究送水泵站开机产生的流激振动对双线供水管道力学特性及振动特性的影响。结果表明,机组泵站开机状态下两者的Mises应力相差较大、z向位移响应更为接近,相较于左线管道,右线管道所承担的流激振动等效荷载减小了30.6%、z向位移折减16.0%;流激振动作用下左线、右线管道的主频基本相同,分别为24.8、49.6、74.4 Hz;随着Z3节点与右线管道距离逐渐增加,右线管道结点的最大功率谱密度值逐渐减小,振动衰减逐渐增加;随着左线管线距离的增加,振动能量呈先减小后增加的趋势。研究成果可为类似供水管道工程提供理论参考和依据。

关键词：供水管道流激振动数值模拟荷载反演力学及振动特性

盐-冻侵蚀环境下聚丙烯纤维混凝土的寿命预测

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硅酸盐通报 2024年第6期43卷 2111-2120,2129页

作者：徐存东汪志航陈家豪李准王海若徐慧华北水利水电大学水利学院郑州450046 浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室杭州310018 河南省水工结构安全工程技术研究中心郑州450046

针对我国西北地区混凝土结构在盐-冻侵蚀下耐久性降低的问题,本研究选取不同聚丙烯纤维掺量(0、0.6、0.9、1.2、1.5 kg·m^(-3))的混凝土试件,将其分别放入清水、3%NaCl、5%Na_(2)SO_(4)溶液中进行冻融循环试验,分析试件质量损失率、动... 详细信息

针对我国西北地区混凝土结构在盐-冻侵蚀下耐久性降低的问题,本研究选取不同聚丙烯纤维掺量(0、0.6、0.9、1.2、1.5 kg·m^(-3))的混凝土试件,将其分别放入清水、3%NaCl、5%Na_(2)SO_(4)溶液中进行冻融循环试验,分析试件质量损失率、动弹性模量和抗压强度的变化规律,并基于Weibull理论和灰色预测理论分别建立标准模型,对聚丙烯纤维混凝土结构的最大服役年限进行预测,同时结合SEM分析聚丙烯纤维对混凝土的作用机理。结果表明:清水冻融工况对混凝土造成的损伤要低于盐冻侵蚀,其中氯盐对混凝土的力学性能侵蚀破坏最为严重;聚丙烯纤维的渗入可以有效减缓冻融侵蚀作用下混凝土力学性能的衰减速率,削弱因外界侵蚀对抗压强度等带来的影响。当纤维掺量达到1.2 kg·m^(-3)时效果最优,灰色预测模型和Weibull两种模型的寿命预测结果大致相似,其中灰色预测模型只能根据现阶段所含有的数据进行大范围的推断,而Weibull模型预测结果较为精确。该结果可为混凝土的力学性能研究和选择较佳的模型预测混凝土服役寿命提供一定的理论指导和依据。

关键词：混凝土聚丙烯纤维 Weibull模型灰色预测模型耐久性寿命预测

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盐冻条件下纤维混凝土耐久性及强度预测

水利水运工程学报 2024年第1期 94-103页

作者：徐存东陈家豪李准连海东华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室浙江杭州310018 河南省水工结构安全工程技术研究中心河南郑州450046

为探明玄武岩纤维细石混凝土在盐冻条件下的耐久性,准确预测混凝土在非线性特征及外界多因素影响下的强度变化,以甘肃景电灌区盐碱地的水工建筑物群及其服役环境条件为验证原型,通过开展室内材料试验,改变冻融介质(清水、3%NaCl溶液、5%... 详细信息

为探明玄武岩纤维细石混凝土在盐冻条件下的耐久性,准确预测混凝土在非线性特征及外界多因素影响下的强度变化,以甘肃景电灌区盐碱地的水工建筑物群及其服役环境条件为验证原型,通过开展室内材料试验,改变冻融介质(清水、3%NaCl溶液、5%Na2SO4溶液)及玄武岩纤维体积掺量(0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%),初步探究玄武岩纤维细石混凝土在不同盐冻环境下的单轴抗压强度变化规律。基于室内试验结果,通过构建天牛须搜索算法(BAS)与BPNN结合的BAS-BP模型,预测了盐冻条件变化下玄武岩纤维细石混凝土的抗压强度;为验证BAS算法的准确性,同时构建经两个智能算法改进的BPNN模型,对不同模型计算得出的性能指标进行分析及误差对比。试验结果表明:适量的玄武岩纤维掺入可以提高细石混凝土的抗盐冻性能,纤维体积掺量为0.15%时,细石混凝土的各方面性能最优;NaCl溶液中的试件比Na2SO4溶液的冻融损伤更严重。模型预测误差对比表明,BAS-BP模型具有较好的准确性和稳定性。

关键词：细石混凝土玄武岩纤维抗压强度神经网络天牛须搜索算法(BAS)

早期受盐-冻耦合作用下掺玄武岩纤维混凝土耐久性劣化规律

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硅酸盐通报 2024年第3期43卷 816-824页

作者：徐存东李博飞李准王海若曹骏徐慧华北水利水电大学水利学院郑州450046 浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点试验室杭州310018 河南省水工结构安全工程技术研究中心郑州450046

针对西北寒旱区早期受冻混凝土在盐-冻耦合作用下耐久性快速降低等问题,本文基于室内快速冻融试验,以3.5%(质量分数,下同)NaCl+5.0%Na_(2)SO_(4)复合盐溶液为冻融介质,研究了不同玄武岩纤维体积掺量下混凝土的耐久性劣化规律,同时采用... 详细信息

针对西北寒旱区早期受冻混凝土在盐-冻耦合作用下耐久性快速降低等问题,本文基于室内快速冻融试验,以3.5%(质量分数,下同)NaCl+5.0%Na_(2)SO_(4)复合盐溶液为冻融介质,研究了不同玄武岩纤维体积掺量下混凝土的耐久性劣化规律,同时采用扫描电子显微镜、超声法缺陷检测和核磁共振孔径检测三种分析手段探究了玄武岩纤维在微观层面上对早期受盐-冻耦合作用下混凝土宏观性能的改善作用。研究结果表明:在早期受冻混凝土中掺加玄武岩纤维能够有效提高抗压强度,减小质量损失;随着纤维掺量的增加,抗压强度、相对动弹性模量呈先增加后降低的趋势;随着冻融循环次数的增加,不同体积掺量玄武岩纤维早期受冻混凝土试块的超声脉冲传播速度逐渐增大,各组试块的总孔隙率与冻融次数呈正相关,且掺加玄武岩纤维能增加无害孔,减少多害孔,从而提高混凝土抗冻耐久性;试验中纤维掺量为0.15%(体积分数)的试块表现最优越。该研究可为寒旱灌区早期受冻混凝土耐久性研究及后期维护提供参考。

关键词：早期受冻冻融循环掺玄武岩纤维混凝土纤维掺量耐久性孔隙率

基于WRF模式的好溪流域致洪暴雨千米尺度预报研究

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水电能源科学 2024年第4期42卷 6-9,14页

作者：贾彦方吴志勇李源何海欧剑汪瑛琪河海大学水文水资源学院江苏南京210098 浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室浙江杭州310018 江苏省水利工程科技咨询股份有限公司江苏南京210029

鉴于好溪流域内多山地和丘陵,梅汛期和台汛期常突发强暴雨,致使其千米尺度下的数值预报难度较大的问题,选取好溪流域2015~2020年的10场致洪暴雨事件,利用中尺度数值天气预报模式WRF和GFS预报数据进行6、30、54 h的回顾性预报,并测试了5... 详细信息

鉴于好溪流域内多山地和丘陵,梅汛期和台汛期常突发强暴雨,致使其千米尺度下的数值预报难度较大的问题,选取好溪流域2015~2020年的10场致洪暴雨事件,利用中尺度数值天气预报模式WRF和GFS预报数据进行6、30、54 h的回顾性预报,并测试了5种云微物理参数化方案的敏感性。结果表明,在千米尺度下,WRF模式模拟的降雨量偏小,对山区的预报效果优于河谷地区;Lin方案的整体预报效果最佳,而WSM3方案最差;选取的10场极端降水事件受到台风和西南低空急流等异常天气的影响,Lin方案和WSM5方案适用性较好;WRF模式对暴雨的预报效果优于大暴雨。研究结果对于提高山区小流域致洪降雨的模拟和预报精度具有借鉴意义。

关键词：暴雨预报 WRF模式对流解析尺度异常天气山区小流域

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北支江上游水闸船闸工程质量安全监督探索

浙江水利水电学院学报 2024年第2期36卷 67-70页

作者：吴婉徐一琅匡义杭州市富阳区林业水利局浙江杭州311400 浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室浙江杭州310018

基层水利质监机构人员力量不足,将难以承担大中型水利工程高标准、高要求的质量安全监督工作。为解决这一矛盾,分析富阳区北支江上游水闸船闸工程在质量安全监督中存在的问题和改进的方向,通过完善工作机制、提优政府购买服务、充实技... 详细信息

基层水利质监机构人员力量不足,将难以承担大中型水利工程高标准、高要求的质量安全监督工作。为解决这一矛盾,分析富阳区北支江上游水闸船闸工程在质量安全监督中存在的问题和改进的方向,通过完善工作机制、提优政府购买服务、充实技术力量、制定质监计划、开展质监活动等多元举措,为基层水利质监机构承担大中型水利工程质量安全监督工作提供了可行案例,也为进一步深化体制改革和简政放权提供借鉴。

关键词：水闸船闸水利工程质量安全监督