利用温度全局优化法探测堤坝多重集中渗漏

利用地温探测堤坝工程中的多重集中渗漏通道位置是一种反问题,为取得全局最优解及突破现有方法的局限性,采用不同优化算法相互配合的温度全局最优化方法,以达到有效准确探测显著集中渗漏通道的位置。结合各算法优势及目标函数不连续性等特点,选用全局搜索(GS)、多初始点(MS)及遗传算法(GA)3种方法联合补充优化。首先利用GS搜索局部最优点; 然后结合目标函数不连续点及上述局部最优点,人工增加MS优化起始点进行多初始点优化; 最后依据上述局部解,利用GA混合算法优化,从而有效提高全局最优化的概率。根据堤坝工程集中渗漏通道低温补给的特点,对优化目标函数进行了具有特定物理意义的修正; 为减少每次迭代的优化参数,基于温度测试精度提出分步优化方法,根据温度或修正目标函数残差吸引盆特征确定某步优化的集中渗漏数量; 由修正残差与温度测量精度相对大小确定优化是否终止,对应修正残差最小的优化结果为集中渗漏通道位置的真实解。结合工程实例,计算了某水库左坝肩的多重集中渗漏通道位置,分步优化了两个主要的集中渗漏位置,直接法优化3个集中渗漏位置。文献及工程实践证明了该法的正确性及有效性,为了堤坝等水利工程岩土体的集中渗漏整治提供了科学依据。     

利用自然电位和电阻率法探测土坝渗漏

不管在建坝场地中使用了多么先进的土工技术，一般情况下也不能保证岩土水坝完全不漏水。在非固结或裂隙地层中，当渗漏速度超过临界值时将出现侵蚀、冲刷，产生导致堤坝坍塌的地下水熔和下沉。这种情况说明了渗漏路径和监测渗漏随时间变化的重要性。在通过探测、填绘和监测有关地带的异常渗漏状况评价工作中，地球物理勘查特别是地电方法起到了重要作用。渗漏的探测为具体防漏方法在技术和经济上的更好规划提供了可能。在渗漏研究中个别的地球物理方法起到了主要的和辅助的作用。     

坝体隐患的雷达探测技术及应用

隐患探测是堤坝安全监测和加固处理的重要课题。传统的常规方法有诸多局限,而基于电磁波原理和现代信号分析技术的探地雷达方法具有明显优势,它可以检测坝体疏松、裂缝、空洞及渗漏和散浸等缺陷。     

天然源面波法在堤坝渗漏隐患探测中的应用

正由于土石坝运行时间较长老化,裂缝、洞穴、松散等多种多样的隐患问题突出。在各类大坝隐患中,渗漏隐患危害较大,主要表现为坝体渗漏、坝基渗漏及绕坝渗漏。因此,定期对大坝进行安全鉴定及除险加固非常重要。目前国内在探测堤坝渗漏隐患方面开展了大量的地球物理方法和勘探设备的研究工作,取得了显著成果,形成了较为完备的技术体系。而本次针对山东省某水库堤坝隐患探测,选择采用天然源面波法,对坝体及坝基进行速度分层,进一步查明水库坝体地层结构、     

磁共振方法在堤坝渗漏探测中的实验

为精确定位堤坝渗漏点位置,介绍了一种能直接定量探测水的地球物理方法--磁共振法。通过阐述磁共振方法的基本原理和反演算法,确定适用于堤坝渗漏探测的线圈类型和测量方式。采用吉林大学自主研制的JLMRS型磁共振探水仪,在辽宁桓仁崔家街堤坝坝顶铺设4匝边长为12.5 m的正方形线圈,连续测量15个点,测量深度达35 m。经过数据处理和反演解释,得到坝体二维含水量剖面图,为消除上游水体对实验结果的影响提出了修正方法,进而得到坝体二维相对含水量剖面。实验结果表明:崔家街大坝存在3个渗漏点（距溢洪道140、180和240 m处）和2个渗透区（距溢洪道100～150 m和170～250 m处）;深度为-20~-10 m,为砾卵石层渗漏,与工程地质资料和下游渗水情况相符。     

堤坝隐患综合物探方法研究与应用

针对堤坝渗漏隐患探测的各种方法进行探讨,分析各种方法用于探测渗漏隐患的可行性和其存在的问题。根据作者多年从事渗漏隐患探测工作的经验,提出一套适合于各类坝渗漏探测的工作方法,该工作方法经多次实践,证明具有简便、实用和准确等特点。     

应用高密度电阻率法实现坝体渗漏快速探测

坝体渗漏探测是水利工程除险加固工作的重要环节,事关大坝安全运行,具有重要工程意义。文中以某坝体渗漏处理的问题为例,为解决传统探测手段的不足,开展了高密度电阻率法探测试验,结合工区地质和岩体地球物理特征分析,快速定位坝体渗漏区域。工程处理结果表明,高密度电阻率法可有效地解决小范围和小渗流量的渗漏部位探测问题,定位快速准确,可为查找坝体渗漏的原因以及工程治理措施提供依据。     

岩溶地下水分散流场示踪探测原理及其在水库渗漏研究中的应用

溶隙流一般称为分散流;岩溶管道流一般称为管流。本文仅研究分散流场的示踪探测问题。为此,导出了各类分散流场示踪数学模型,建立了各类分散流场与示踪曲线的对应关系,并以猫跳河四级水电站某些部位岩溶分散流场作为示踪探测的应用实例,取得了良好的效果。      

热源法探测陡河水库左坝肩绕坝渗漏通道

通过热源法对陡河水库渗漏通道的探测发现,陡河水库左坝肩存在着绕坝渗漏通道.在左坝肩基岩10m高程附近存在低温场异常,通过对水库底部附近温度场分布测量,判定出低温水来自上游右支河水的补给,通过低温区分布确定出绕坝渗漏强渗漏通道的位置,在库水位保持在32m时,根据热源法计算出渗漏通道的渗漏量在3.59×105～4.74×105m3/d之间,钻孔发现水库边基岩中的水位比库水位低22m,水位差是造成了水库跌窝事故的主要原因,在11#钻孔中发现了来自河床的细砂,在11#和9#孔中的连通试验证实基岩中的强渗漏通道.     

热脉冲法监测集中渗漏的模型试验

基于光纤布拉格光栅（FBG）传感系统,提出了适用于土石坝心墙集中渗漏监测的热脉冲法。采用由传感加热单元、稳压电源、调压器、光纤光栅解调仪组成的监测系统进行了集中渗漏监测的模型试验。首先进行了骨料干燥和湿润条件下的试验,试验结果表明,采用温升作为判别指标难于对渗漏状态作出准确判断,为此定义了2个无量纲的判别指标? 和 ? 。采用两种渗漏流量进行了试验,并分别采用? 和 ? 进行了渗漏状态的识别,结果表明2个判别指标均能进行渗漏的准确定位,且能定性反映渗漏强度的大小,采用? 作为判别指标的识别效果优于?。     

潜流交换温度示踪方法研究进展

潜流带是河流生态系统中活跃的生态群落交错区,是地表水和地下水相互作用的重要界面。研究潜流带内存在的潜流交换机制对评估水资源的开发利用以及维持和修复河流生态系统健康有着重要意义。系统介绍了温度示踪方法的一维垂向稳态和瞬态热运移解析模型,梳理归纳了基于温度示踪的时序数据采集方法、信号分析方法和数值方法的相关研究进展,最后对比论述了温度示踪方法的优势和存在的主要问题,同时指出了地下水的多维流动、温度测量的不确定性以及非理想条件对解析模型的影响仍是未来温度示踪方法需要进一步研究的重点。     

流场法探测土石坝渗流矢量分布的有效性分析

利用电流场的电势微分控制方程与渗流场的流速势微分控制方程的相似性原理,流场法通过检测电流场的分布来确定渗流场,并能快速查明堤坝的管涌渗漏入口。为了更精确地描述土坝管涌的渗流分布及渗流方向,可以测试迎水面和背水面的水平方向与垂直方向的电位差,模拟渗流的矢量分布。从电流密度、电位微分及电位微分绝对值等方面,阐述了矢量流场法模拟渗流矢量分布的基本原理,并以某土石坝渗漏探测为例开展了验证工作。结果显示,矢量流场法可以有效揭示土石坝的渗流等级及渗流方向,结合流场法和矢量流场法探测成果,可为查明土石坝渗漏入口、渗流等级及渗流方向提供新的思路。     

建场法多测站探测系统的研究

建场法多测站探测系统是解决水文地质、煤田地质、环境与工程地质问题的一种行之有效的方法。本文论述了FDK-1分布式多功能电磁法勘探仪中的分布式数据采集的组成结构、高分辨率数据采集技术、IGBT大功率脉冲发送及双向吸收回路技术。     

裂隙网络非连续介质滲流场与温度场耦合分析研究

在岩体水力学研究中，一个重要问题就是岩体渗流场与温度场的耦合分析。笔者关注了国内外相关的研究，对其发展的趋势进行了展望。系统综述了裂隙岩体渗流一温度耦合的研究情况，阐明了裂隙岩体三种渗流模型的特点、适用范围及裂隙网络非连续介质模型的研究概况，分析了裂隙岩体渗流一温度耦合作用研究及工程应用。最后，提出基于裂隙网络非连续介质渗流温度耦合分析是目前亟待解决的课题，并指出今后需要深入研究的问题。     

新型管幕冻结法温度场影响参数分析

新型管幕冻结法中冻结管周围温度场的发展状况是这一工法施工的技术重点,为研究这一工法中温度场的发展变化规律,在模型中选取2条路径,并在路径上布设分析点,通过分析土体导热系数、容积热容量、相变潜热、原始地温这4个因素对温度场发展规律的影响,形成如下结论：与港珠澳拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护形式更加灵活多样,受地形制约更小;土体导热系数对温度场有显著的影响,导热系数越大,温度下降越快,且幅度越大;容积热容量对温度场的影响效果较大,容积热容量越小,温度下降越快,且幅度越大;土体相变潜热对温度场变化几乎没有影响;原始地温越低,达到相同温度所需要的冻结时间越短。所得结果可供今后类似工程参考。     

裂隙网络非连续介质渗流场与温度场耦合分析研究

在岩体水力学研究中,一个重要问题就是岩体渗流场与温度场的耦合分析。笔者关注了国内外相关的研究,对其发展的趋势进行了展望。系统综述了裂隙岩体渗流-温度耦合的研究情况,阐明了裂隙岩体三种渗流模型的特点、适用范围及裂隙网络非连续介质模型的研究概况,分析了裂隙岩体渗流-温度耦合作用研究及工程应用。最后,提出基于裂隙网络非连续介质渗流温度耦合分析是目前亟待解决的课题,并指出今后需要深入研究的问题。     

地热采灌对井回灌温度场的模拟研究

利用地下水流数值模拟软件Feflow求解地热采灌对井系统水热耦合模型,进行温度场模拟研究。结果表明：在现状回灌温度为39.6℃时,5年后该系统回灌温度场影响半径为64 m,当回灌温度降低到13.5℃时,回灌温度场影响半径为68 m。该系统回灌温度场随采暖周期呈周期性变化,停灌后温度有所回升,说明该系统回灌尾水温度(39.6℃)偏高,且采灌井距(850 m)偏大,不利于热储水位流场的恢复。在进行地热对井回灌时,应根据热储层特征和布井场地条件,选择合适的采灌井距和回灌温度。     

河岸带潜流层温度示踪流速计算方法

为揭示低温水影响下的河岸带潜流层的温度场和流场分布特性,利用野外水温水位实时监测试验,研究河岸带潜流层温度场在不同季节、不同空间位置上的分布特性,并利用水温资料计算获得地下水流速。结果表明:河岸带潜流层温度场在夏季和冬季分别呈现出"上暖下冷"和 "上冷下暖"的温度分层现象;通过对温度示踪方法的4种计算方法进行分析比较,得到Hatch相位法计算的地下水流速具有较高的准确性,在2014年12月15—31日时段内流速大小为1.03×10-4~7.96×10-4m/s,在空间上,断面深度增加,地下水流速降低,且不同深度流速曲线接近平行。     

热害矿井巷道温度场分布规律研究

为解决深部开采带来的热害问题，基于地质学和热力学理论，建立了热害矿井巷道温度场的数学模型，研究了巷道内部温度场随埋深和通风热速的变化规律。计算结果表明，巷道温度场对埋深的敏感度要高于风速、温度随埋深的增加而呈阶段性递增。控制入口温度是解决矿井热害的关键。以上结论为矿井热害的综合治理提供了重要依据。