高坝工程总溶解气体过饱和与水体含沙量关系

为研究伴随高坝泄水产生的总溶解气体(TDG)过饱和现象与水体中含沙量关系的问题,提出切实可行的减缓TDG过饱和影响的措施,通过实验的方法,对含沙水体中TDG过饱和的生成和释放进行了研究分析。结果表明:同样初始条件下,在含沙水体与清水中的TDG过饱和生成过程中,TDG过饱和度没有明显变化。在TDG释放过程中,含沙水体中TDG释放速率明显快于清水中TDG释放速率,据此提出可通过开启排沙孔等泄洪调度方式使泄流中悬沙含量增加,促使TDG沿程释放加快,降低其对鱼类的影响。     

含沙量对过饱和总溶解气体释放过程影响分析

高坝泄水常为高含沙水流,对含沙水体过饱和总溶解气体(TDG)释放规律的研究具有重要的理论和现实意义。为探讨泥沙含量以及紊动强度等特性对过饱和TDG释放过程的影响,设计了静置水柱、搅拌诱发紊动以及明渠水流3种实验条件,通过对不同含沙量工况下过饱和TDG释放过程的观测研究,分别计算各工况下的释放系数。结果表明,泥沙含量和紊动强度均对过饱和TDG的释放起着促进作用,而且随着含沙量和紊动强度的增大,释放系数逐渐增大。本研究对于过饱和TDG数值模拟研究中释放系数的取值具有指导意义,同时也可为过饱和TDG影响的减缓措施研究提供基础数据和参考依据。     

大坝泄洪下游水体溶解气体超饱和理论分析及应用

根据溶解气体的传输过程,对大坝泄洪导致下游水体溶解气体浓度超饱和现象进行了理论分析.引入溶解气体的有效饱和浓度、气泡被卷吸进入水体的有效水深等参数,认为下游水体中溶解气体的来源不仅依赖于大气在自由水表面的传质,而更多地依赖于气体在气泡界面的传质.把难以测量的气体传质系数、气泡尺寸等参数与水流的紊动特性参数建立定量关系,以美国Ice Harbor大坝为例,采用该定量关系式计算了下游水体中溶解气体浓度的分布,实测结果验证了理论分析的合理可靠性.     

溶解气运移特征砂槽模型实验研究

借助于砂槽承压含水层模型 ,以氩溶解气为研究对象 ,模拟气体聚集或稀释的异常源产生后 ,其在含水层中的运移过程。实验包括三组 ,分别模拟在不同的气源气体流量、水头压力和承压荷载条件下氩溶解气的运移过程。在实验的基础上 ,分析研究氩溶解气的运移特征 (主要包括运移模式、运移速率和溶解气峰值含量 )与气源气体流量、水位和承压荷载压力的关系。结果表明氩溶解气在低流量的范围内呈现出与离子类似的弥散特征 ,与离子不同的是氩溶解气的运移明显地受到气源气体流量的影响。     

三峡大坝下游溶解氧变化特性及影响因素分析

根据三峡工程坝区水域实测数据,分析了水库蓄水以后大坝上、下游断面溶解氧浓度和溶解氧饱和度的变化特性,探讨了水位、流量因素对大坝下游水体溶解氧量的影响。结果表明,坝身孔口过流水体大量掺气后进入下游河道导致下游水体溶解氧浓度和饱和度显著增加,甚至达到超饱和状态。由于电站过流基本不改变水体溶解氧量,在电站和坝身孔口同时过流时,两种水体掺混后,下游溶解氧量主要受流量比的影响。此外,下游溶解氧量随流量的增加和下游水位的升高而增大。过坝总流量超过35 000 m3/s,下游水位超过68 m以及坝身孔口过流流量占总流量的绝大部分时,需特别重视溶解氧超饱和现象对水生生物可能造成的影响。     

羊八井地热田水文地球化学特征

西藏羊八井地热田热流体化学成分主要是以氯化钠为主的地下热水.在地热田未开采的深部,地热流体是处于高温高压过饱和的液相状态,其中溶解有大量的CO_2、H_2S等气体.当地热流体从地下深部往地表上升过程中,由于压力、温度迅速降低,地热流体变成了三相,详见表1.液相—流出井口的地下热水或出露地表的温泉水;气相—溶解气体因压力降低而     

三峡水库蓄水后下游河道悬沙恢复效率

受诸多因素影响,枢纽下游不饱和水流冲刷过程中悬移质泥沙含沙量沿程恢复非常复杂。为了进一步弄清枢纽下游悬沙沿程恢复的规律,本文引入含沙饱和度及饱和度恢复效率系数分别描述悬沙恢复的程度和效率,基于宜昌—大通河段的实测水沙资料,分析悬沙恢复效率的变化趋势及其影响因素,并建立计算饱和度恢复效率系数的经验公式。结果表明：(1)三峡水库下游河道不同河段的恢复效率随时间未出现一致的趋势性变化,但总体上沿程减小,其中单位河长内悬移质全沙的恢复程度在枝城—沙市河段最大、在螺山—汉口河段最小,相差约23倍;(2)含沙饱和度、床沙补给强度以及流量等影响悬沙恢复效率,饱和度恢复效率系数随进口含沙饱和度的增大而减小,随床沙补给强度的增大而增大,床沙补给强度为正时饱和度恢复效率系数随流量的增大而减小、床沙补给强度为负时随流量的增大而增大;(3)基于饱和度恢复效率系数与进口含沙饱和度、流量以及床沙补给强度的关系,建立了计算河段出口悬移质全沙以及各粒径组悬沙含沙量的经验公式。     

雅砻江垮山堵江及溃泄洪水

１９６７年６月８日在四川西部的雅砻江发生了垮山堵江,堆积体达６８００万ｍ＾３,形成了３００多ｍ的高坝,蓄水量６．８亿ｍ＾３,溃坝最大流量５７００ｍ＾３／ｓ,溃泄洪水演进至下游１７００多ｋｍ的长江重庆后始消除其影响,这是一次罕见的特大型垮山堵江事件。由于初夏少雨,下游来水量不大,预报、抢救及时,使灾害减轻到最低限度。分析了垮山的原因,论述了垮山江的蓄水历史经验,对于类似地区尤其是对下游正在兴建中的二     

准饱和多孔介质中圈闭气体对渗透系数的影响

含圈闭气体的地下水流称为准饱和流,准饱和流中的圈闭气体对含水层渗透系数有重大影响。通过柱试验开展了粉砂、细砂、中砂和粗砂4种介质圈闭气体饱和度与准饱和渗透系数关系的研究。结果表明:圈闭气体饱和度明显受介质的粒径影响,在细粒介质中圈闭气体饱和度明显较大;4种介质圈闭气体饱和度在0~15%范围内,准饱和渗透系数与完全饱和相比减少了32.82%~56.38%,且准饱和渗透系数与圈闭气体饱和度之间可表达为一个负线性相关的经验公式;该公式与Faybishenko公式等效,但形式简单,参数较少,使用方便;准饱和渗透系数的变化规律可概化为圈闭气体占据了原有的有效孔隙,造成原有效孔隙度减少,从而使渗透系数减小。利用该理论,Kozeny-Carman方程能较准确地描述准饱和渗透系数的变化规律,而基于哈根-泊肃叶方程的渗透系数公式则存在较大误差,不适用于描述准饱和渗透系数;试验结果证明了室内测定饱和渗透系数时排除圈闭气体的必要性。     

金沙江水电开发中的超高陡边坡问题

讨论了金沙江中、下游复杂的地质环境和地形特征。如 ,发育的活动性构造、强烈和频繁的地震活动以及世界水电工程中罕见的陡峻超高边坡等。分析了高坝大库施工和运营过程中可能出现的边坡问题 ,诸如边坡岩体中的高应力状态 ,陡峻超高边坡的地震响应 ,边坡岩体强度在频繁、强烈地震影响下的弱化 ,加固技术和高成本 ,以及高位能、大流量泄洪的影响等问题。系统深入地开展这些问题的研究 ,将对选坝、工程布置、工期、造价和施工运行安全以及岩体工程地质力学理论的发展都有十分重要的意义。     

汶川地震紫坪铺面板堆石坝地震波输入研究

对国家强震动台网中心紫坪铺面板堆石坝区域台站实测主震记录以及大坝台网实测余震记录进行分析,研究主震与强余震地震动的基本特征。分别选取茂县地办、郫县走石山、成都中和这3组基岩台站实测主震地震动,紫坪铺台站2008年11月6日实测余震地震动以及按水工抗震规范人工生成地震动作为数值计算的地震动输入,对紫坪铺大坝进行三维动力有限元分析,并与实测结果进行对比。研究表明,郫县走石山与成都中和2个远场台站位于断层下盘,其实测地震动的加速度反应谱长周期（0.65 s以后）分量过于丰富,不宜作为断裂带附近紫坪铺大坝的地震动输入;紫坪铺大坝台站实测的余震地震动1 Hz附近（大坝基频）的频率成分相对较少,且持续时间较短,以至于难以激发大坝响应;对比坝顶实测地震动加速度反应谱和数值计算反应谱,建议汶川地震中紫坪铺大坝动力计算时可采用茂县地办台站实测地震动或按抗震设计规范反应谱人工生成地震动。     

Excess air during aquifer storage and recovery in an arid basin (Las Vegas Valley, USA)

The Las Vegas Valley Water District in Nevada, USA, has operated an artificial recharge (AR) program since 1989. In summer 2001, observations of gas exsolving from tap water prompted a study that revealed total dissolved gas (TDG) pressures approaching 2?atm with a gas composition that it is predominantly air. Measurements of TDG pressure at well heads and in the distribution system indicated two potential mechanisms for elevated TDG pressures: (1) air entrainment during AR operations, and (2) temperature changes between the winter recharge season and the summer withdrawal season. Air entrainment during pumping was investigated by intentionally allowing the forebay (upstream reservoir) of a large pumping station to drawdown to the point of vortex formation. This resulted in up to a 0.7?atm increase in TDG pressure. In general, the solubility of gases in water decreases as the temperature increases. In the Las Vegas Valley, water that acquired a modest amount of dissolved gas during winter artificial recharge operations experienced an increase in dissolved gas pressure (0.04?atm/°C) as the water warmed in the subsurface. A combination of air entrainment during AR operations and its amplification by temperature increase after recharge can account for most of the observed amounts of excess gas at this site.     

页岩气等温解吸特性研究

页岩气以吸附态、游离态和溶解态存在于页岩储层中,其中吸附态为主要赋存状态,考察页岩气解吸特征对于我国页岩气勘探开发研究有着重要的理论指导意义。选取了位于南方海相页岩储区的四川和湖北荆门等地的页岩样品,对其常规地球化学性质进行了分析,结果表明页岩样品有机碳含量较高且发育较为成熟;采用MSB磁悬浮天平等温吸附仪进行等温解吸实验并对解吸速率和解吸效率进行计算,结果表明：30~10 MPa时页岩解吸量很低并且无明显变化;10~05 MPa时页岩解吸量迅速上升,该阶段为主要解吸段;吸附势理论可用于判断页岩气解吸情况和页岩样品解吸性能强弱,吸附势越大越不利于解吸     

基于土石坝动力特性的坝料动力参数反演

采用现行的室内外试验方法确定的土石料动力参数与实际坝料的动力参数有何差异是人们关心的问题之一。提出了基于土石坝动力特性的坝料动力参数反演方法,并使用该方法反演了一个假想混凝土面板堆石坝的坝料动力参数,证明该方法是可行的,计算精度基本满足实际工程要求。利用紫坪铺面板堆石坝在汶川地震中的余震加速度响应信息,反演了坝料的最大动剪切模量系数K和指数n。结果表明,由室内动三轴试验得到的坝料最大动剪切模量系数K值偏小,建议进一步研究予以修正。     

堆石料三维形状量化及其对颗粒破碎的影响

筑坝堆石料由于尺寸较大,必须对其按一定比例缩尺后才能用来开展室内三轴试验。但缩尺前后颗粒形状难免会有差异,如何评价颗粒形状变化对堆石料变形特性的影响是十分重要的。引入了高精度的三维激光扫描技术对紫坪铺面板坝筑坝堆石料2.5～5、5～10、10～20 mm以及20～40 mm 4个粒径组的颗粒进行了空间形状分析,在此基础上进一步开展了单一粒组的三轴试验,研究了4个粒组的颗粒形状指标与颗粒破碎率的相关性。试验表明,紫坪铺堆石料颗粒破碎率随着其平均球度的增加而减小,并且呈近似半对数线性关系;随着围压的增加,颗粒形状对颗粒破碎的影响逐渐减弱,颗粒强度的影响逐渐增大。紫坪铺堆石料的颗粒强度随着颗粒尺寸的增加逐渐减小,但其破碎率反而随着颗粒尺寸的增加而逐渐减小,主要是因为试验所采用的紫坪铺堆石料颗粒尺寸越小时,其形状越不规则。因此,研究缩尺效应对颗粒破碎率的影响时,要同时考虑颗粒尺寸和颗粒形状。     

Numerical simulation of the seismic response of the Zipingpu concrete face rockfill dam during the Wenchuan earthquake based on a generalized plasticity model

The strong ground motion of the 2008 Wenchuan earthquake in China caused considerable damage to the Zipingpu concrete face rockfill dam (CFRD). The maximum crest settlement was approximately 1.0 m, and compressive failure and joint dislocations were observed in the face slabs. This damage has made it necessary to understand the damage pattern and safety of high CFRDs subjected to strong earthquake shaking, and the response of the Zipingpu CFRD during the Wenchuan earthquake can be used as a benchmark for this purpose. In this study, a 3D dynamic procedure was employed to simulate the dynamic responses of the Zipingpu CFRD. The rockfill materials were described using a generalized plasticity model, while the interfaces between the face slabs and cushions were modeled using zero-thickness interface elements that follow a perfect elasto-plastic stress–strain model in the tangential direction using Coulomb’s friction law. Dam deformation, face-slab stress, and face joint dislocations were simulated, and the results were compared with the field measurements. Using the generalized plastic model, the residual deformation of the dam during the earthquake could be directly obtained without being complemented by separate, semi-empirical procedures. The rockfill materials shrank to the center of the valley due to the strong shaking, causing crushing damage in the zone of the slabs. The dislocation of construction joints was also duplicated by the numerical procedure. The results of this study indicate that a 3D finite element procedure based on a generalized plasticity model can be used to evaluate the dynamic responses of CFRDs during strong earthquakes.