两种库水附加质量模型的重力坝动力响应研究_黄耀英
大型灌区多级渠道与水库群联合输水调控方式研究
大型灌区多级渠道与水库群联合输水调控方式研究目录1. 内容概述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究意义 (4)2. 文献综述 (5)2.1 渠道输水技术 (7)2.2 水库群输水技术 (8)2.3 联合输水调控技术 (9)3. 研究方法 (11)3.1 数据来源 (12)3.2 研究对象与范围 (13)3.3 研究内容与步骤 (13)4. 大型灌区多级渠道输水特性分析 (15)4.1 渠道输水系统结构 (16)4.2 渠道输水水力特性 (17)4.3 渠道输水水量调节效应 (18)5. 大型灌区水库群输水特性分析 (19)5.1 水库群结构与规模 (21)5.2 水库群调度策略 (23)5.3 水库群水质保障措施 (24)6. 多级渠道与水库群联合输水调控模式构建 (25)6.1 调控目标与指标体系 (26)6.2 调控方案设计与优化 (27)7. 案例分析 (29)7.1 某大型灌区实例介绍 (31)7.2 多级渠道与水库群联合输水调控效果评估 (31)8. 结果讨论与展望 (33)8.1 结果分析与讨论 (33)8.2 存在问题及改进方向 (35)8.3 研究结论与建议 (36)1. 内容概述本文档将重点探讨大型灌区中多级渠道与水库群的联合输水调控策略,旨在提高水资源利用效率,优化水资源配置,并确保灌溉区域的供水安全。
在概述部分,首先将对大型灌区的背景、水资源管理和输水调控的现状进行简要介绍,以建立研究的理论和实践基础。
随后,本文档将阐述灌区水资源分布的特征,包括水资源的可行性和有效性,以及多级渠道与水库群在灌区中的分布和功能。
这部分内容旨在为后续的研究提供基础数据和地区概况。
在研究内容概述中,将重点介绍本文档的研究目标和研究方法。
研究目标将包括但不限于:开发和验证一种有效的输水调控模型,能够针对大型灌区的多级渠道与水库群进行实时和历史数据的模拟分析。
研究不同的调控策略对灌区供水安全、水资源利用率和能源消耗的影响,并提出优化建议。
两种库水附加质量模型的重力坝动力响应研究_黄耀英
第40卷第7期2009年4月人 民 长 江Y a n g t z e R i v e rV o l .40,N o .7A p r .,2009收稿日期:2008-08-20作者简介:黄耀英,男,三峡大学土木水电学院,讲师,博士。
文章编号:1001-4179(2009)07-0064-03两种库水附加质量模型的重力坝动力响应研究黄耀英 孙大伟 田 斌(三峡大学土木水电学院,湖北宜昌443002)摘要:对两种不可压缩性库水附加质量模型的混凝土重力坝动力响应进行了研究,得到结论:①相对有限元模型计算结果比较,韦斯特伽德模型进行折半处理后计算得到的大坝自振频率较直接使用韦斯特伽德模型计算的精度高;②当水体区域向上游取3倍坝高可以得到比较稳定的自振频率;③由于大坝是弹性体,上游面坝体结点的等效结点荷载不仅受该结点动水附加质量本身的影响,同时受到该结点周边结点的动水附加质量的影响。
关 键 词:库水附加质量;地震响应;混凝土重力坝;抗震分析中图分类号:T V 642.3 文献标识码:A 坝水耦合作用是混凝土大坝抗震分析中的一个重要课题。
自从We s t e r g a a r d 提出垂直刚性坝面的库水动水压力理论以来,这一问题已经历了70多年的深入研究,但仍有比较多的问题不甚清楚。
目前工程上常假定库水为不可压缩流体,此时,库水的动力作用就相当于在大坝系统的质量矩阵中加上一个附加质量矩阵,关于附加质量矩阵的计算,工程上常用的有两种方法[1~7],即按有限元计算的方法和按广义韦斯特伽德公式计算的方法。
陈厚群等[4]通过白山拱坝模型实测以及三向电拟试验求得振型动水压力,得到结论:流固耦合的有限单元数学模型给出的结果与试验结果很符合,而广义韦斯特伽德公式给出的结果偏大,建议对广义韦斯特伽德公式进行折半修正。
李瓒等[5]对二滩拱坝采用有限元模型和韦斯特伽德模型进行动力分析计算的结果也表明韦斯特伽德模型夸大了动水压力的影响。
211189550_重力坝计算与实测坝踵应力差异中扬压力作用研究
2023年4月水 利 学 报SHUILI XUEBAO第54卷 第4期文章编号:0559-9350(2023)04-0381-11收稿日期:2022-07-25;网络首发日期:2023-03-01网络首发地址:https:??kns.cnki.net?kcms?detail?11.1882.TV.20230228.1103.001.html基金项目:国家重点研发计划项目(2021YFC3090102);中国长江三峡集团有限公司科研项目(SXSN?4983)作者简介:张国新(1960-),教授级高级工程师,主要从事水工结构研究。
E-mail:zhanggx@iwhr.com重力坝计算与实测坝踵应力差异中扬压力作用研究张国新1,2,程 恒1,耿 峻3,周秋景1,张海龙3,丁 宇3(1.中国水利水电科学研究院,北京 100038;2.流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038;3.中国长江三峡集团有限公司流域枢纽运行管理中心,湖北宜昌 443134)摘要:坝踵应力是评价重力坝安全的重要指标,按无拉应力准则设计的重力坝采用有限单元法分析时往往出现较大的拉应力,但实际工程中未见观测到拉应力的报道,有的甚至出现较大压应力,同时实测应力变幅往往远小于计算值。
本文统计了国内外24座重力坝观测结果,分析了坝踵应力蓄水前后变化特点,以一典型重力坝断面为例,采用材料力学法和有限元法对坝踵应力进行计算,对比分析了理论坝踵和实测坝踵应力变化规律,重点研究了扬压力对两个坝踵点应力贡献作用,揭示了计算和观测坝踵应力差异的原因之一。
结果表明:理论上的坝踵应力是坝踵基岩一侧计入扬压力作用的有效应力,实测坝踵应力则是距基础一定距离、坝体混凝土内部的总应力,两者存在一个与扬压力接近的应力差;按无拉应力准则设计的重力坝,坝内测点不会出现拉应力,最小压应力为0.5~1.0倍的上游水头;实测坝踵的有效应力取决于渗流场和孔隙水压力系数(B系数),该点渗透压力变幅小于上游水头且存在滞后,致使应力变幅明显小于理论坝踵应力变幅;扬压力在理论坝踵和实测坝踵的作用差异是实测与计算坝踵应力差异显著的重要原因之一。
重力坝动力特性测试方法模型试验研究
大坝混凝土内部相对湿度与孔隙水饱和度关系
201917) 作者简介:费大伟 (1995—),男,安徽合肥人,硕士研究生,主要从事水工程安全监控方面的研究。
E-mail:feidawei951014@ 通信作者: 黄耀英 (E-mail:huangyaoying@)
大坝混凝土是一种贫胶凝材料(胶凝材料为 100~300 kg/m3),工程中为了降低坝体混凝土内部水化热及 节约成本,在配合比设计时常高掺粉煤灰来代替水泥,因此大坝混凝土与结构工程中使用的高性能混凝土 的内部孔隙结构存在较大差异。混凝土大坝长期运行后,坝体上游面会形成稳定渗流场,而由于混凝土的 水分扩散系数比导温系数小(后者为前者的 1 200~1 600 倍),坝体下游面一定深度处的内部相对湿度常年保 持为 100%,那么对于大坝混凝土内部相对湿度与孔隙水饱和度的关系是否也呈现出上述规律,针对这个问 题,本文结合 0.5 水胶比的大坝混凝土,开展混凝土内部相对湿度监测和孔隙水饱和度测试。
越高,蒸发得到的水蒸气越多,绝对湿度就越大;反之绝对湿度越小。
饱和绝对湿度指在一定温度下,单位体积的空气中所能容纳的最大水汽量。如果超过最大水汽量,多
余的水蒸气就会凝结,变成水滴。空气的饱和绝对湿度不是固定不变的,随温度的变化而变化。温度越高,
单位体积空气中能容纳的水蒸气就越多,饱和绝对湿度就越大。
关 键 词:大坝混凝土;相对湿度;孔隙水饱和度;粉煤灰掺量
中图分类号:TV431+.1
文献标志码:A
文章编号:1009-640X(2021)03-0025-06
混凝土的湿度分为混凝土外部环境湿度和混凝土内部微环境湿度,在研究混凝土吸湿-脱湿特性时,常 需要建立相对湿度和孔隙水饱和度之间的吸湿-脱湿关系曲线[1]。目前,关于混凝土外部环境湿度和孔隙水 饱和度的关系,多是表现为环境相对湿度 100% 对应孔隙水饱和度 100%[2-6]。然而,混凝土耐久性能的退化 取决于混凝土的内部微环境,因此需要研究混凝土内部微环境相对湿度和孔隙水饱和度的关系。从已有的 研究来看,混凝土内部环境湿度和孔隙水饱和度的关系并不等同于混凝土外部环境湿度和孔隙水饱和度的 关系,即混凝土内部相对湿度 100% 并不对应孔隙水饱和度 100%。张庆章等[1] 预测了不同温度下相对湿 度、毛细压力与饱和度之间的关系,并给出了水灰比为 0.43 混凝土在 20~80 ℃ 下的排湿曲线,表明孔隙内 部相对湿度 100% 时,混凝土孔隙水饱和度为 50%~100%。Jiang 等[7] 通过试验获得了水胶比 0.48~0.68 的 混凝土在 10~45 ℃ 下孔隙水饱和度与内部相对湿度的关系曲线,可得混凝土内部湿度接近 100% 时,孔隙 水饱和度基本在 80% 左右。鲁彩凤等[8] 通过试验验证了不同强度等级混凝土内部微环境相对温湿度、粉 煤灰掺量与孔隙水饱和度之间的关系,结果表明混凝土内部湿度 100% 时,孔隙水饱和度均未达到 100%, 最低仅为 50%。
基于增量动力分析的混凝土重力坝抗震性能分析
2018 年 10 月
水利水运工程学报
HYDRO⁃SCIENCE AND ENGINEERING
No.5 Oct. 2018
DOI: 10.16198 / j.cnki.1009⁃640X.2018.05.007 陈灯红, 谢京辉, 杨乃鑫. 基于增量动力分析的混凝土重力坝抗震性能分 析 [ J] . 水 利 水 运 工 程 学 报, 2018 ( 5) : 48⁃55. ( CHEN Denghong, XIE Jinghui, YANG Naixin. A study of seismic performance of concrete gravity dam based on incremental dynamic analysis[ J] . Hydro⁃Science and Engineering, 2018(5) : 48⁃55. ( in Chinese) )
结果评估重力坝抗震性能。 以 Koyna 重力坝为例,分别建立以无质量地基法和附加质量法的传统模型和以黏弹 性边界法和流固耦合法建立的坝体-地基-库水相互作用抗震分析模型。 选取 16 条地震记录作为输入,选取地 面峰值加速度作为地震强度指标、坝顶相对位移作为结构性能指标,以此为基础作 IDA 曲线。 将两种模型分位 分析结果进行对比,结果表明:针对不同保证率的地面峰值加速度( PGA) ,新模型总体安全冗余度高于传统模 型 10% ~ 20%,以传统方法建立的抗震分析模型的计算结果偏于保守,Koyna 大坝的极限抗震能力约为 0������ 45g, 其功能保障水平约为 0������ 34g;IDA 方法也将为今后大坝抗震设计提供一种新的思路。
基于增量动力分析的混凝土重力坝抗震性能分析
陈灯红1, 2, 谢京辉1, 2, 杨乃鑫1, 2
重力坝地震动水压力试验
中 图 分 类 号 :TV32+1;TV642
文 献 标 志 码 :A
在地震作用 下,上 游 库 水 对 大 坝 坝 面 产 生 很 大的动水压力并对整个坝体的动力响应有很大影 响,考虑大坝—库 水 相 互 作 用 已 成 为 大 坝 地 震 响 应分析中的热点 问 题。 Westergaard H M[1]研 究 了直立刚性坝面 的 地 震 动 水 压 力 问 题,并 提 出 了 不考虑水可压缩性的附加质量模型。由于该模型 简 单 实 用 、易 于 计 算 、结 果 偏 安 全 等 至 今 仍 为 工 程 界所采 纳。 目 前,我 国 《水 工 建 筑 物 抗 震 设 计 规 范》[2]仍采用附 加 质 量 模 型 作 为 重 力 坝 抗 震 设 计 中动水压力 模 拟 方 法。 然 而,坝 体—库 水 的 相 互 作 用 非 常 复 杂 ,以 往 研 究 表 明 此 问 题 与 坝 体 弹 性 、 库水可压缩性、泥 沙 和 地 基 特 性 及 地 基—库 水 相 互 作 用 、库 底 淤 积 沙 层 — 库 水 相 互 作 用 、坝 体 — 地 基相互作用等因素密切相关 。 [3] 其中库水的 可 压 缩性对坝 面 动 水 压 力 的 影 响 已 取 得 相 应 研 究 成 果[3~9],但采用不同方法、提出 不 同 模 型 所 得 结 果 差 别 较 大 ,至 今 尚 无 统 一 的 观 点 。 然 而 ,库 水 可 压 缩性对大坝动力 响 应 及 动 水 压 力 的 影 响 程 度,考 虑水可压缩性加之淤沙层影响的方法实现起来非 常复杂,相关 研 究 还 不 成 熟。 若 要 舍 弃 附 加 质 量 模 型 ,还 需 对 坝 体 — 库 水 相 互 作 用 进 行 深 入 研 究 。 由于数值分析受 多 方 面 限 制,因 此 试 验 手 段 可 作 为有效的补 充。 鉴 此,本 文 对 黄 登 重 力 坝 工 程 挡 水坝段进行了动 水 压 力 地 震 模 型 试 验,研 究 了 坝 体 结 构 的 自 振 频 率 、动 水 压 力 、加 速 度 放 大 倍 数 分
考虑围压效应的高土石坝动力响应分析
Vl o 1 . 47 NO . 2 Fe b. 2O1 4
考虑 围压效 应 的高土石坝动 力响应分析
曹学兴 1 , 2 ,何蕴龙 ,熊 垫 ,冯 蕊 ,王 超 ,岑威钧
( 1 .武汉大学水资源与水 电工程科学 国家重点试验室 ,武汉 4 3 0 0 7 2 ;2 . 华能澜沧江水 电有 限公 司,昆明 6 5 0 2 1 4 ; 3 . 长江勘测规划设计研究 院,武汉 4 3 0 0 1 0 ;4 . 天津大学水利工程仿 真与安全 国家重点 实验 室 ,天 s p o n s e o f Hi g h Ro c k il f l Da m Co n s i d e r i n g Co n in f i n g Pr e s s u r e Ef fe c t
Ca oXue xi n g 一, HeYu nl o n g ,Xi o ngKu n ,Fe n gRu i , W a n gCha o 4
第4 7卷 第 2期 2 0 1 4 年 2月
D0I : 1 0 . 1 1 7 8 4 / t d x b z 2 01 1 l 1 0 2 9
天津大学学报 ( 自然科学与工程技术版) J o u r n a l o f T i a n j i n Un i v e r s i t y ( S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y )
,
C e nWe i j u n
( 1 . S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o we r E n g i n e e r i n g S c i e n c e ,
考虑大变形条件下的堤坝动力稳定性研究
/ c d N f Ag f — () 1
G 只与围
压有关。 因此可将 临界剪应变用参考剪应变归一化后 , 表示
1粉砂土液化参数的室内试验
本 研 究 采 用 自动 三 轴 测 试 系统 来 完 成 循 环 三轴 试验 , 计
固结 应 力 分 别取 为 5 P 、0 P 和 10K a 0Ka 10 Ka 5 P。由于 该 粉砂 土 的相 对 密 实度 较 大 , O6 , 围 压较 高 时 孔 隙水 压 力 常 为 .5 在 较 难 达 到 围压 , 而此 时 已 经 因 为 变形 过 大 而 发 生 液 化 。故 当 残 余 应 变 达 到 5 时 , 然 孔 压 还 没 达 到 围 压 , 认 为 已 经 达 % 虽 也
【 关键词 】堤坝 地震 粉砂土 大变形 有限元分析 【 中图分类号 】V4 T 61 / 文献标识码 B
【 文章编号 】 04 10(000—580 10—0 12 1)607—3
0 引 言
可 液 化粉 砂 土 地 基 广泛 分 布 在 我 国 东 南 沿海 地 区 , 地 在
范 围 26— .10 8 — 1 8 — 23 5 — O1 3 . 0 8 O 0 8 2 . 2 0 2 1. 2 7 6 8 2 . 9 2 . 1 一 . 4 3 — 1 5 7
均 值 27 0 07 8 . 3 2. 1) ( 82 - 2 64 06 .5
第3 2卷第 6期
Vo _2 l 3 No 6 .
建
筑
施
- r -
B I D N 0 S R C 1 N U L I G C N T U T0
考 虑 大 变 形 条 件 下 的 堤 坝 动 力 稳 定 性 研 究
三种水质动态预测模型在米山水库的应用与结果对比
2023年11月 灌溉排水学报第42卷 第11期 Nov. 2023 Journal of Irrigation and Drainage No.11 Vol.42140文章编号:1672 - 3317(2023)11 - 0140 - 05三种水质动态预测模型在米山水库的应用与结果对比黄林显1,张明芳2,钱 永3,4*,邢学睿5,邢立亭1,韩 忠6(1.济南大学 水利与环境学院,济南 250022;2.威海市水文中心,山东 威海 264209; 3.中国地质科学院 水文地质环境地质研究所,石家庄 050061;4.河北省/地调局地下水污染机理与修复重点实验室,石家庄 050061;5.山东正元地质资源勘查有限责任公司,济南 250101;6.山东省第六地质矿产勘查院,山东 威海 264209)摘 要:【目的】分析不同水质预测模型的预测精度,探寻最优的水库水质预测方法。
【方法】分别构建了季节性差分自回归滑动平均模型(SARIMA )、霍尔特-温特(Holt-Winters )模型和长短时记忆(LSTM )神经网络模型,利用米山水库2012—2018年的月平均电导率观测数据对模型进行训练,利用2019年月电导率实测数据对模型进行验证,考察3种预测模型的准确性和稳定性。
【结果】SARIMA 模型和Holt-Winters 模型仅能考察水质数据的时序演化趋势,预测精度较低;相比之下,LSTM 神经网络模型能同时考察水质数据的时序演化趋势及不同时刻之间的前后依赖关系,具有较强的非线性映射能力,预测精度最高。
【结论】LSTM 神经网络预测模型仅在电导率值突变处误差相对较大,但整体预测效果较为理想,因此在水质预测中更加具有推广价值。
关 键 词:时间序列模型;LSTM 模型;电导率;水质预测;米山水库中图分类号:P641.2 文献标志码:A doi :10.13522/ki.ggps.2022653 OSID : 黄林显, 张明芳, 钱永, 等. 三种水质动态预测模型在米山水库的应用与结果对比[J]. 灌溉排水学报, 2023, 42(11): 140-144.HUANG Linxian, ZHANG Mingfang, QIAN Yong, et al. Comparison of Three Models for Predicting Water Quality in Mishan Reservoir[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(11): 140-144.0 引 言【研究意义】地表水质预测能够有效揭示水环境的演化趋势,及时评估水体污染状况并制定相应治理措施,对水生态环境保护和水资源管理具有重要意义[1]。
重力坝-库水-地基相互作用分析方法比较研究
重力坝-库水-地基相互作用分析方法比较研究王铭明;陈健云;徐强【期刊名称】《大连理工大学学报》【年(卷),期】2013(053)005【摘要】对5种不同高度的重力坝分别采用流固耦合模型与附加质量模型进行了坝体-库水系统相互作用的时域地震动分析.将这两种模型计算所得动水压力结果与Westergaard公式解析解相比较可知,约70 rn高的中低重力坝采用Westergaard 公式计算动水压力就能满足工程实际的要求;对于160 m以上的中高重力坝,采用流固耦合模型计算库水作用及坝体动力响应较为接近现实情况.从坝体频率、位移、峰值加速度(PGA)三个方面的结果可以看出,附加质量模型模拟地震条件下库水对坝体作用较流固耦合模型有一定的夸大,对中高坝而言更为显著.地基对200 m级高坝库水作用的影响非常明显,在计算坝体与库水相互作用时地基作用不可忽略;对于70 m高的中低坝,地基作用可以不用考虑.【总页数】8页(P715-722)【作者】王铭明;陈健云;徐强【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连 116024;昆明理工大学电力工程学院,云南昆明 650500;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连 116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TV321【相关文献】1.库水重力坝无限地基系统地震响应分析 [J], 刘钧玉;张萍;张思淼;王宇眑;宁宝宽2.重力坝—库水—地基动力相互作用对坝体的影响 [J], 钱胜国;陆秋蓉3.重力坝—库水—淤沙—地基系统的地震波动分析 [J], 贺向丽;叶懋;伍文龙4.重力坝坝体-库水相互作用的振动台试验研究 [J], 李德玉;张伯艳;王海波;禹莹5.考虑重力坝—地基动力相互作用时关于地基边界范围的研究 [J], 桂国庆因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于有限元的重力坝稳定及动力响应分析
[
8]
谱值βmax=2.
0 .
图 4 重力坝振型云图
图 5 重力坝设计反应谱
通过 Mode
l、
Spe
c
t
rum 分析后,将各阶振型的最大反应组合叠加得到结构的最大反应 .各阶振型效应可
应用规范规定的均方根法(
SRSS)组合得到 .
通 过反应谱分析,得到的重力坝各阶位移和应力变化值见表2.其中第1、第6、第12 和第15 阶位移云图
74
孙 颖,等:基于有限元的重力坝稳定及动力响应分析
0T(
ïì1+1
βmax-1),
ï
ïβmax,
β= íï
9
æ T0 ö 0.
ï
÷÷
,
ïβmax çç
î
èT ø
0<T≤0.
1,
0.
1<T≤T0 ,
T0 <T,
(
6)
式中:
T 为体系自振周期;
T0 为特征周期;
β 为 加 速 度 反 应 谱 标 准 值;
J].世界地震工程,
2007(
1):
110
G
114.
[
2]周朝,张子琴 .混凝土重力坝的三维有限元分析[
J].科技创新与应用,
2016(
36):
23
G
24.
[
3]薛松 .基于 ANSYS 的高混凝土重力坝有限元静动力分析[
D].郑州:华北水利水电大学,
2018.
[
4]龚勋,辛欣,李萌,等 .反应谱分析法在重力坝抗震性能分析中的应用研究[
556
0.
基于Mike的水库大坝溃坝洪水影响分析
基于Mike的水库大坝溃坝洪水影响分析黄振江1卢典1钟平1杨晟2(1.湖南五凌电力科技有限公司,湖南 长沙 410000;2.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,湖南 长沙 410000)摘要:文章对五强溪水库大坝进行了溃坝洪水分析计算,根据工程实际情况分析了大坝溃坝成因,采用Mike系列软件构建一、二维耦合水动力模型,进而模拟了溃坝洪水演进过程及影响范围。
结果显示,溃坝最大洪峰流量为97 231.7 m3/s,洪水传播至常德市时洪峰流量均小于常德市百年一遇防洪标准31 600 m3/s,对常德市区基本没有影响;下游总淹没面积最大约为183.2 km2;桃源县淹没面积最大,为89.94 km2;淹没水深最大区域为五强溪镇,约20.02 m。
该模型可以为五强溪水库大坝安全管理及下游城镇避险转移提供技术支撑。
关键词:溃坝;洪水演进;预测分析中图分类号:TV122.4 文献标识码:A 文章编号:2096-1936(2024)01-0045-04DOI:10.19301/ki.zncs.2024.01.014Analysis of dam failure flood impact based on Mike for a reservoir dam HUANG Zhen-jiang LU Dian ZHONG Ping YANG ShengAbstract:This paper conducts an analysis and calculation of a dam failure flood for the Wuqiangxi Reservoir dam. Based on the actual engineering conditions, the causes of dam failure are analyzed. The Mike software series is employed to construct a one-dimensional and two-dimensional coupled hydrodynamic model, which simulates the process and impact range of the dam failure flood. The results indicate that the maximum peak flow of the dam failure is 97 231.7 m3/s. When the flood reaches Changde City, the peak flow is less than the 100-year flood control standard of 31 600 m3/s, with minimal impact on the urban area. The maximum total inundation area downstream is approximately 183.2 km2, with Taoyuan County having the largest inundation area of 89.94 km2. The area with the maximum inundation depth is the town of Wuqiangxi, reaching about 20.02 m. This analysis can provide technical support for the safety management of the Wuqiangxi Reservoir dam and the evacuation planning for downstream towns.Key words:dam break; flood evolution; predictive analysis1 工程概况五强溪水电站位于湖南省沅陵县境内沅水干流中下游,工程以发电为主,兼有防洪、航运等综合效益。
重力坝分析的改进有限元等效应力法
重力坝分析的改进有限元等效应力法
杨会臣;贾金生;郑璀莹
【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》
【年(卷),期】2013(011)002
【摘要】本文提出了重力坝分析的改进有限元等效应力法,分析了改进前后应力计算结果的变化,研究表明,当网格尺寸较大时,改进的等效应力方法具有更高的精度.对比研究了采用有限元等效应力方法、材料力学方法计算应力在结果上的相同点和不同点.分析表明,有限元等效应力法在解决应力集中的同时,还能反映地基刚度对建基面竖向正应力分布的影响,从而解决了材料力学的一些限制.结合我国第一座胶结颗粒料永久工程—守口堡工程的设计,详细分析了地基刚度对坝基面应力分布的影响,取得了很好效果.
【总页数】5页(P112-116)
【作者】杨会臣;贾金生;郑璀莹
【作者单位】中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038
【正文语种】中文
【中图分类】TV641.3
【相关文献】
1.有限元应力积分等安全系数剩余推力法重力坝深层稳定分析研究 [J], 孙剑;孙建生;曹国珍;石玉山
2.混凝土重力坝局部等效应力法初探 [J], 黄耀英;沈振中;吴中如;王德信
3.有限元等效应力法在重力坝强度分析中的应用 [J], 范书立;陈健云;郭建业
4.重力坝坝踵等效应力法 [J], 王春涛;邹时华
5.基于等效应力法的混凝土拱坝有限元分析 [J], 赵佳楠
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基于BP神经网络-加权马尔科夫模型的泄水闸水平位移预测
第31卷第6期2020$1月水资源与水工程学报Journal of Water Resources &Water EngineeringVol.31 No.6Dec.,2020D01:10.11705/j.i n.1672 -643X.2020.06.29基于B P神经网络-加权马尔科夫模型的泄水闸水平位移预测丁倩1,黄耀英1,谢同1,李峰1,高磊2(1.三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌443002; 2.湖北汉江王甫洲水力发电有限责任公司,湖北襄阳430048;)摘要:针对传统变形统计模型和BP神经网络模型对水工建筑物变形预测精度欠佳的问题,建立了 BP神经网络-加权马尔科夫模型。
首先,采用均值-均方差法对BP神经网络模型拟合的相对误差序列进行状态分类,并检验状态序列的马氏性。
然后计算各阶自相关系数和转移权重,利用加权和最大概率值预测未来的随机状态。
最后以王甫洲水利枢纽泄水闸11#闸墩测点水平位移实测数据为例,分析比较逐步回归统计模型、BP神经网络模型和BP神经网络-加权马尔科夫模型的预测效果。
结果表明:相比于逐步回归统计模型和BP神经网络模型,BP神经网络-加权马尔科夫模型的预测精度更高,说明BP神经网络-加权马尔科夫模型较为可靠。
关键词:水平位移预测;预测精度;BP神经网络;加权马尔科夫模型;马氏检验中图分类号:TV61 文献标识码:A文章编号:1672-643X(2020)06-0187-07Prediction of horizontal displacement of sluice gate based onBPneural network - weighted Markov modelDING Qian1,HUANG Yaoying1,XIE Tong1,LI Feng1,GAO Lei2(1 .College o f Hydraulic &Environmental Engineering,China Three Gorges University,Yichang443002 ,C hina;2.Hubei Hanjiang Wangfuzhou Hydropower Co. ,L tt. ,Xiangyang430048, China )Abstract:Aiming at the problem of poor prediction accuracy o f traditional defo and BP neural network model,this paper discussed the horizontal displacement prediction o network- weighted Markov model.First,the mean - mean square error method was used to clas relative error sequence fitted by the BP neural network and to check the Mar Then,the autocorrelation coefficients a nd weights of each order were calculated,and the weighted andmaximum probability values were used to predict the future random state.Finally,taking the horizontal displacement of the Gat^ Pier11 of Wangfuzhou Water Control Project as an example,the prediction results of the stepwise regression statistical model,BP neural network model and BP work-weighted Markov model were compared.The results show that compared to the stepwise regressionstatistical model and BP neural network model,the BP neural network - weighted Markov model has er prediction accuracy,which indicates that this model is more reliable.Key words:horizontal displacement prediction;prediction accuracy;BP netural network;weightedMarkov model;Markovity testi研究背景大坝原型观测资料的正分析主要是建立统计模型、确定性或混合模型以及预测模型[1]。
基于最大熵和云模型的RCC坝变形监控指标拟定
第4期水利水运工程学报No.4 2018 年8月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Aug. 2018DOI:10.16198/ki.l009-640X.2018.04.004肖磊,万智勇,黄耀英,等.基于最大熵和云模型的RCC坝变形监控指标拟定[J].水利水运工程学报,2018(4): 24-29. (XIAO Lei, WAN Zhiyong, HUANG Yaoying, et al. RCC Dam deformation monitoring index based on maximum entropy and cloud m odel[J]. Hydro-Science and Engineering, 2018(4) :24-29. (in Chinese))基于最大熵和云模型的RCC坝变形监控指标拟定肖磊\万智勇2,黄耀英\刘钰\袁斌1(1.三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌443002; 2.武汉大学水利水电学院,湖北武汉430072)主商要:变形监控指标是评估和监测大坝安全的重要指标。
以高寒地区某碾压混凝土重力坝的挡水坝段为例,首先引人改进的快速Myriad滤波法对大坝变形监测数据进行预处理,然后采用最大熵法和云模型法拟定大坝运行期变形监控指标,最后探讨了异常概率与云模型弱外围元素对定性概念贡献率之间的联系。
实例分析表明,虽然云模型法按3£…原则拟定的变形监控指标与最大熵法按照异常概率为1%与5%拟定的变形监控指标存在一定差异,但在监测时段内大坝实测变形最大值均小于两种方法拟定的变形监控指标,由于两者均通过数字特征值进行计算,包含的主观成分少,拟定的变形监控指标更可信;采用云模型中的弱外围元素拟定的变形监控指标与异常概率2. 15%时的变形监控指标较接近,云模型弱外围元素对定性概念贡献率的计算可以为变形监控指标拟定的异常概率确定提供参考。
关键词:RCC坝;最大熵;云模型;变形监控指标;异常概率中图分类号:TV698. 1;TV642文献标志码:A文章编号:1009-640X(2018)04-0024-06变形监控指标用来评估和监控大坝安全的标准,对工程安全起着重要的参考作用。
大坝监测量最佳统计模型优选方法
大坝监测量最佳统计模型优选方法
黄耀英;何一洋;沈振中;李春光
【期刊名称】《水利学报》
【年(卷),期】2022(53)2
【摘要】现有报导的大坝监测量数学模型主要以拟合精确性为目标,忽略模型简单性原则的定量分析。
本文从系统论角度出发,提出一种以模型拟合良好性、检验有效性以及模型简单性三方面为优选原则的大坝监测量最佳统计模型优选方法。
首先将监测数据系列划分为回归数据与检验数据,依据先验知识确立统计模型优选集合,然后通过回归或优化方法,基于回归数据系列辨识统计模型参数,接着基于检验数据系列,对参数辨识的统计模型进行检验分析,最后将拟合精度、模型因子数和检验效果进行标准化,计算决策量,依据决策量大小优选最佳统计模型。
结合梅山大坝
11~#坝垛水平位移监测资料展示了本文提出的监测量最佳统计模型优选方法。
结果表明,不同测点监测数据对应不同的统计模型,经模型优选所得出的最佳统计模型不仅具有良好的拟合性与检验有效性,而且具备模型简单性。
【总页数】11页(P154-164)
【作者】黄耀英;何一洋;沈振中;李春光
【作者单位】三峡大学水利与环境学院;河海大学水利水电学院;中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TV698.1
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水资源评价模型优化及驱动因子分析研究
水资源评价模型优化及驱动因子分析研究
焦娇
【期刊名称】《水利科技与经济》
【年(卷),期】2024(30)3
【摘要】为了识别湘江流域水环境的驱动因子,并对水环境的评价模型予以优化,采用聚类分析的方式,对湘江流域77个水质监测点进行聚类,并基于主成分分析的方式,分析各聚类监测点的水质指标,建立湘江流域的WQImin水环境评价模型,并通
过皮尔逊相关性分析,确定各区域水环境的主要驱动因子。
结果表明,整个湘江流域
的主要污染因子为溶解氧、五日生化需氧量和高锰酸盐,因区域的主要产业不同,各
聚类站点的主要污染物也存在差异;根据WQImin模型计算得到湘江流域各监测站WQImin的范围为70~95.2,非汛期的水质要明显优于汛期水质,且湘江流域各地区之间的水质存在较大差异;根据皮尔逊相关性分析,确定长沙、株洲、湘潭以及衡阳
水环境主要驱动因子为化肥使用、工业废水排放和常住人口,永州的主要驱动因子
为化肥使用和常住人口,而娄底和郴州的主要驱动因子为工业废水排放和常住人口。
【总页数】6页(P54-58)
【作者】焦娇
【作者单位】河北省张家口水文勘测研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TV213
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( 1) 本文计算的 大 坝 自振 频 率与 文 献 [ 3] 计 算 的结 果 相 ( 2) 动水附加质量提 高了大 坝的整 体质量 , 使得 大坝满 库 时的自振频率较空库时小 ; ( 3) 由于韦斯特伽德 模型夸 大了动 水压力作 用 , 由它计 算 出的库水附加质量偏大 , 所以 韦斯特伽 德模型 进行折 半计算 后 得到的大坝自振频率较直接使用韦斯特伽德模型 计算的精度高 ( 相对有限元法计 算结果比较 ); ( 4) 对水体区域范围 进行敏 感性分 析表明 , 当水 体区域 向 上游取 3 倍坝高可以得到比较稳定的自振频率结果。
3. 200 8 . 439 11 . 110 16 . 380 24 . 780 3. 165 8 . 333 10 . 989 16 . 129 25 . 000 2. 732 7 . 246 10 . 870 14 . 930 23 . 260 2. 527 6 . 660 10 . 960 12 . 720 18 . 740 2. 806 7 . 403 11 . 010 14 . 300 21 . 690 2. 710 7 . 227 10 . 980 15 . 060 23 . 780 2. 725 7 . 284 10 . 990 15 . 090 23 . 810 2. 726 7 . 286 10 . 990 15 . 090 23 . 810 2. 726 7 . 286 10 . 990 15 . 090 23 . 810 2. 726 7 . 286 10 . 990 15 . 090 23 . 810
[ 5]
度 ; H i 为包含节点 i的铅 直截面上的水深 ; Z i 为包含 节点 i 的 铅 直截面上从 坝基算起到节点 i的高度 ; yni 为在节点 i 的坝面法向 加速度 ; A i 为与节点 i 有关的辅助面积 ; i 为在节点 i 的坝面 法 线方向的余弦向量 ; [M p i ] 为节点 i 的库水 附加质 量 , 可直接 将 其组合到大坝系统的质量矩阵中。 当采用有限元模型计 算动水 的附加 质量时 , 需要 对水体 进 行有限单元离散 , 此时 , 附加质量矩阵为 : [M p ] = [ S ] T [H ] - 1 [ S ] ( 6) 式中 阵。 为水的 密度 ; [H ] 为动 水压 力劲度 矩 阵 ; [ S ] 为 影响 矩 本文采用振型叠加法或纽马克法 ( N e wM ark) 求解动力控 制
表 1 混凝土重力坝的自振频率比较
工况 阶 1 2 3 次 4 5
式中 [ C ] 、[M ] 和 [K ] 分别为结构阻尼矩阵、 质量矩阵和劲度矩 阵 ; 0 、 1 为系数。 首先求出结构的 工程频率 f 1 和 f 2, 然后 得到相 应的圆 频率 和 , 再结合水工建筑物抗 震设计 规范假 定的阻 尼比 1 和 1 2 例如 : 采用韦斯特伽德模 2, 由式 ( 8 ) 可计算得到系数 0和 1。 型进行柯依那 ( K oyna) 重力坝 满库下 大坝的 地震 响应时 , 本文 计算的
2 2 2 当采用振型叠加 法时 , 则直接按 规范给 定前若 干阶振 型的 阻尼比= 1 , 2 ,
, n )。
2 算例分析
2 . 1 基本资料
印度柯依那 ( K oyna) 重力 坝 [ 3] , 最大坝 高 103 m, 采用 有限 元法对该坝及水体区域进行动 力响应分析 , 材料参数取为 : 动弹 性模量 E = 31. 5 GP a , 容重 = 26. 5 kN /m 3, 各阶振型的阻尼比 均取为 0. 05。按平面应变问题考虑 , 利用 衰减三角 级数叠 加模 型人 工生成 地震波 , 基底 顺河向 均匀输 入地震 波 , 地 震历程 10 s 。由于本文重点不是进行大坝地震破坏分析 , 所以峰值加 速度 调至 0. 1 g , 如图 1 所示。
- 2 力 /M Pa 力 /M Pa s ) 1. 622 3. 144 2. 111 3. 681 - 1 . 741 - 3 . 521 - 2 . 464 - 3 . 829
- 0. 236 - 0. 338 - 0. 228 - 0. 407
- 4. 585 - 6. 636 - 4. 651 - 7. 468
第 40 卷 第 7 期 2 0 0 9年 4 月 文章编号 : 1001- 4179( 2009) 07- 0064- 03
人 民 长 江 Y angtze R iver
V o.l 40 , No . 7 A pr . , 2009
两种库水附加质量模型的重力坝动力响应研究
黄耀英 孙大伟 田 斌
( 三峡大学 土木水电学院 , 湖北 宜昌 443002) 摘要 : 对两种不可压 缩性库水附加质量模型的混凝土重力坝动力响应进行了研究 , 得到结论 : 相对有 限元模 型计算结果比较 , 韦 斯特伽德模型进行折半处理后计算得到的 大坝自振 频率较直接 使用韦斯特 伽德模型 计算 的精度高 ; 当水体区域向上游取 3 倍坝高可以得到比较稳定的自振频率 ; 由于大坝是弹性体 , 上游面坝体 结点的等效结点荷载不仅受该结点动水附加质量本身 的影响 , 同时受到 该结点周边 结点的动水 附加质量 的影 响。 关 键 词 : 库水附 加质量 ; 地震响应 ; 混凝土重力坝 ; 抗震分析 文献标识码 : A 在大坝系统的质量矩阵中加上一个附加 质量矩阵 [M p ] , 此时 , 有限元动力控制方程为 : [M * ] { y } + [ C ] { y } + [K ] { y } = - [M * ] { yg } ( 1) 式中 { y }、{ y }、{ y } 分别为相对位移、 速度 和加速度 ; { yg } 为 地 面加速度 ; [M * ] = [M ] + [M p ] ; [M ] 、[K ] 、 [ C ] 分别为整体质 量矩阵、 劲度矩阵和阻尼矩阵 ; [M p ] 为附加质量矩阵。 关于附加质量矩阵的计算 , 工程上常用的有两种方法 , 即 按 有限元模型计算的方法和 按广义 韦斯特 伽德模 型计算 的方法。 当采用广义韦斯特伽德模 型计算 动水压 力时 , 作用在 上游坝 面 上的动水压力及附加质量矩阵为 : P i = i yni 7 H i (H i - Z i ) i = 8 [M p i ] = iA i ( i )T i [M p ] = [M p i ] 式中 P i 为上游坝面的 动水 压力 , 以压 为正 ; ( 2) ( 3) ( 4) ( 5) 为库 水的 质量 密
河向速度 / 河向 速度 / 向加速度 / 向加 速度 / 直向应 - 1 s ) (m 0 . 231 0 . 369 0 . 220 0 . 401 - 1 s ) (m - 2 s ) (m 4 . 904 5 . 952 4 . 196 7 . 582
位 移 /c m 位移 / cm ( m 空库 韦氏 模型满库 韦氏 模型折半 满库 有限 元模型满 库 1. 181 2. 201 1. 601 2. 609 - 1 . 013 - 2 . 193 - 1 . 343 - 2 . 499
1 基本原理
当大坝受到地震运动激励 时 , 坝基随着地震产生刚性位移 , 同时大坝还 发 生弹 性 位移 , 因而 产 生 库水 对 坝体 的 动 水压 力 ( 包括刚体位移加速度和弹性位移加 速度产生 的动水压 力 ), 而 动水压力又影响着坝的弹性位 移加速度 , 所以它们相互影响着 , 这就需要把坝体和水 体作为一个整体进行动力反应分析。 当假设库水为不 可压缩流 体时 , 库水的 动力作 用就相 当于 收稿日期 : 2008- 08- 20 作者简介 : 黄耀英 , 男 , 三峡大学土木水电学院 , 讲师 , 博士 。
中图分类号 : TV 642 . 3
坝水耦合作用是混 凝土大 坝抗震 分析中 的一个 重要课题。 自从 W estergaard 提出垂直刚性坝面的 库水动水压 力理论以来 , 这一问题已经历了 70 多年的深入研究 , 但仍有比较多的问 题不 甚清楚。目前工程上常假定库 水为不可压缩流体 , 此时 , 库水的 动力作用就相当于在 大坝系统的质量矩阵中加上一个附加质量 矩阵 , 关 于 附 加 质 量 矩 阵 的 计 算 , 工 程 上 常 用 的 有 两 种 方 法 [ 1~ 7] , 即按有限元计算 的方法 和按广 义韦斯特 伽德 公式 计算 的方法。陈厚群等 [ 4] 通过 白山 拱坝 模型 实测 以及 三向 电拟 试 验求得振型动水压力 , 得到结论 : 流固耦 合的有限单元数学模型 给出的结果与试验结 果很符合 , 而广 义韦斯 特伽德 公式给 出的 结果偏大 , 建议 对 广义 韦 斯 特伽 德 公式 进 行折 半 修 正。李 瓒 等 对二滩拱坝采 用有限 元模 型和 韦斯 特伽 德模 型进 行动 力 分析计算的结果 也表 明韦 斯特 伽德 模型 夸大 了动 水压 力的 影 响。李瓒等 [ 5] 认为应取 3 倍以上坝 高的水库 域。文献 [ 6, 7] 采 用有限元模型计算动 水附加质 量时 , 对上游 水体取 3 倍坝 高进 行有限单元离散。但对比分析上述两种 计算方法对大坝自振频 率的影响以及对大坝 地震响应 的影响 , 有关 文献报 导的仍 显不 足。因此 , 本文对上述两种 不可压缩 性库水 附加质 量模型 的混 凝土重力坝动力响应 进行研究。
由表 2 数据可见 : ( 1) 由于库水附加质 量的影 响 , 大 坝满库 的地震 响应较 空 库时大 ; 例如 : 空库时计算的坝顶 最大顺河 向位移 为 1. 181 c m, 韦斯特伽德模型满库计算的坝 顶最大顺河 向位移 为 2. 201 c m, 增大 86% , 有限元模型满库计 算的坝 顶最 大顺河 向位 移 2. 609 cm, 增大 121 %。 ( 2) 韦斯特伽德模型满库的地震响应较韦斯 特伽德模型折 半满 库时大 ; 例 如 : 韦斯特 伽德 模型 满库计 算的 坝颈最 大拉 应 力为 3 . 144 M Pa , 折 半 满 库 计 算 的 坝 颈 最大 拉 应 力 为 2. 111 MPa 。 ( 3) 有限元模型满库的地震响应较韦斯特伽 德模型满库时 大 , 原因为韦斯 特伽德模型的 库水附加 质量是 假设大 坝为刚 性 获得的 , 而实际 大坝是弹性体 , 上游面坝体结点的等效结点荷 载 不仅受该结点库水附加质 量本身 的影响 , 同时 受到该 结点周 边 结点的库水附加质量的影响。