感潮河道桥梁和码头工程群对行洪累积影响 被引量：4

1

作者 陈珺 于明田 +1 位作者 邓丽华 陆迎香 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2021年第2期49-56,共8页

以宁波甬江流域感潮河段所建工程群为研究对象,基于Delft3D数学模型开展了典型洪潮条件下桥梁和码头群对河道行洪的累积影响研究,对比分析单类工程群和两类工程群对河道洪水位和流速的影响。结果表明:桥梁和码头群对河道行洪存在累积影... 以宁波甬江流域感潮河段所建工程群为研究对象,基于Delft3D数学模型开展了典型洪潮条件下桥梁和码头群对河道行洪的累积影响研究,对比分析单类工程群和两类工程群对河道洪水位和流速的影响。结果表明:桥梁和码头群对河道行洪存在累积影响,位置集中在宁波大学上游的甬江、奉化江和姚江河段;在两类工程群单独作用下均存在水位(流速)增加或减小的区域,桥梁和码头群的联合作用使得水位(流速)变化幅度更大,但不是两类工程群影响幅度的简单叠加;在两类工程群单独作用下水位(流速)变化相反的区域,桥梁和码头群的联合作用下水位(流速)的变化幅度减小。 展开更多

关键词 感潮河流 桥梁和码头群 工程群 行洪影响 累积影响 数值模拟

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金沙江堰塞湖溃决后淤积河段疏浚措施实验研究 被引量：1

2

作者 冯云龙 王明 +2 位作者 侯极 张春泽 周勤 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第3期121-127,136,共8页

2018年金沙江上游因强降雨发生大型山体滑坡形成堰塞湖,堰塞湖溃决后大量泥沙随溃坝洪水向下游输移,导致下游河道形态及水流特性突变。某规划电站尾水河段受该事件影响,床面淤积6~10 m。为保障该电站如期正常建设,针对尾水河段上下游3 k... 2018年金沙江上游因强降雨发生大型山体滑坡形成堰塞湖,堰塞湖溃决后大量泥沙随溃坝洪水向下游输移,导致下游河道形态及水流特性突变。某规划电站尾水河段受该事件影响,床面淤积6~10 m。为保障该电站如期正常建设,针对尾水河段上下游3 km河道,开展动床物理模型试验研究,探索尾水河段设计水位恢复方案。河道演变分析表明,堰塞湖溃决后的第1年,工程河段河床单向显著冲刷;至2022年汛前,河道整体表现为上冲下淤,尤其弯道下游石滩显著生长发育。通过模型试验预测了工程河段2027年地形,届时河道床而仍较堰塞湖溃决前高1~6 m,需要采取疏浚措施才能保障规划电站尾水口水位降低至设计水位。为有效减小疏浚范围及疏浚量,详细分析了弯道下游新生石滩段的水沙特性及演变趋势,提出了下游先期局部疏浚,通过自然演变调整床面,再开展整体疏浚的整治方案。试验证明,该方案较直接疏浚方案缩短了疏浚长度,可减少约6.88万m3疏浚量。继续针对新方案开展淤积试验,由于上游电站已陆续建成使用,其拦蓄作用大幅减少了研究河段来沙量,在5个典型年的水沙作用下,研究河段床面整体保持相对稳定,仅尾水出口下游左侧呈现一定程度淤积,建议管理单位定期按需要进行必要的局部疏浚维护,以保障电站安全运行。 展开更多

关键词 堰塞湖 动床模型 河床演变 发电水位 疏浚

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水工物理模型水下高精度超声水位测量 被引量：8

3

作者 舒岳阶 吴俊 +2 位作者 周远航 马御风 周世良 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2027-2034,共8页

针对现有水下超声波水位测量方法精度偏低,无法满足水工物理模型实验测量需求的问题,分析了水下超声波水位测量误差来源和误差量级,综合考虑水声速与渡越时间对测量精度的影响,提出了一种水下高精度超声水位测量方法。首先,分析了超声... 针对现有水下超声波水位测量方法精度偏低,无法满足水工物理模型实验测量需求的问题,分析了水下超声波水位测量误差来源和误差量级,综合考虑水声速与渡越时间对测量精度的影响,提出了一种水下高精度超声水位测量方法。首先,分析了超声波换能器间隙误差对声速测量精度的影响,提出了间隙误差计算方法,从原理上消除了水体环境变化对水位测量精度的影响;其次,基于超声波回波信号的包络形态不变原则,采用归一化包络时差法检测超声波渡越时间,并给出了离散数值计算算法流程,以减小信号衰减特性的渡越时间检测的影响。理论分析表明,该方法能从水声速和渡越时间两方面同时减小水位测量误差。为了验证本方法的可行性,开发了实验样机,并进行了计量检定实验,实验结果表明,在400 mm量程范围内,水位测量误差小于0.1 mm,满足水工物理模型实验高精度水位测量需求。 展开更多

关键词 水工物理模型 高精度 超声 水位 间隙误差 包络检测

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高桩码头基桩损伤的光纤光栅传感阵列识别 被引量：4

4

作者 舒岳阶 吴俊 +1 位作者 周世良 王俊杰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2349-2362,共14页

为了实现高桩码头基桩损伤的检测,对基桩挠度测量方法、静态损伤特征及损伤识别方法等进行了研究。基于应变与曲率、曲率与挠度的关系,采用两列对称布置的光纤光栅应变传感器阵列,实现了高桩码头基桩损伤前后挠度的测量;推导了多损伤条... 为了实现高桩码头基桩损伤的检测,对基桩挠度测量方法、静态损伤特征及损伤识别方法等进行了研究。基于应变与曲率、曲率与挠度的关系,采用两列对称布置的光纤光栅应变传感器阵列,实现了高桩码头基桩损伤前后挠度的测量;推导了多损伤条件下的基桩挠度函数,分析了基桩损伤的静态特征,确定了损伤识别指标;提出了高桩码头基桩分段损伤识别方法,并通过数值仿真与物理模型实验进行了验证。数值计算结果表明,计算损伤与预设损伤的位置基本一致,损伤程度的测量误差最大为3.3%。物理模型实验表明,预设损伤位于实测损伤范围之内,且基桩截面损伤系数与实测损伤程度呈线性关系,线性度为0.8875,即光纤光栅传感器阵列能有效识别损伤。本方法对于损伤前后基桩均适用,且具有物理意义明确,不依赖优化算法,可长期监测等优点,满足高桩码头基桩损伤的监测需求。 展开更多

关键词 光纤传感 高桩码头 基桩 损伤识别 光纤光栅 挠度变化

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大型港工系船柱结构安全监测方法与实验 被引量：2

5

作者 吴俊 舒岳阶 +2 位作者 周世良 柏鲁勇 曹师宝 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1631-1639,共9页

现有的结构安全监测方法尚无法完全满足复杂系泊条件下系船柱结构安全监测的需要。针对系船柱结构及系缆特点,提出了标准条件系缆力的概念与指标。以此为基础,依据弹性力学原理推导了标准条件系缆力反演模型,并根据缆力方向的范围与反... 现有的结构安全监测方法尚无法完全满足复杂系泊条件下系船柱结构安全监测的需要。针对系船柱结构及系缆特点,提出了标准条件系缆力的概念与指标。以此为基础,依据弹性力学原理推导了标准条件系缆力反演模型,并根据缆力方向的范围与反演模型的应变监测点要求,研究了系船柱表面多点应变布置方案,提出了基于多点应变融合的系船柱结构受力安全监测方法。针对系船柱应变分布特点与长期监测要求,研究提出了应变均化的布拉格光纤光栅传感器表面焊接传感方案,并在1 500 kN系船柱上成功部署了5支应变传感器与1支温度传感器,开展了长时间连续监测。通过分析标准条件反演缆力与船舶实际缆力值,标准条件系缆力反演误差最大为8.1%。证明该方法具有较强的可行性与操作性,能有效实现港工既有系船柱结构的安全状态监测与预警。 展开更多

关键词 系船柱 标准条件系缆力 反演模型 结构安全监测 多点应变融合

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基于激光入射光斑识别的非接触式波高测量 被引量：3

6

作者 吴俊 舒岳阶 +1 位作者 曹师宝 丘宇杭 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2065-2074,共10页

为了实现水工物理模型实验中波高这一重要参量的高精度测量,提出了一种基于激光入射光斑识别的非接触式波高测量方法。构建了波高测量装置的图像成像几何关系模型,研究了波高测量装置主要参数的确定方法。根据激光入水二值化图像特征构... 为了实现水工物理模型实验中波高这一重要参量的高精度测量,提出了一种基于激光入射光斑识别的非接触式波高测量方法。构建了波高测量装置的图像成像几何关系模型,研究了波高测量装置主要参数的确定方法。根据激光入水二值化图像特征构造了激光入水特征模板,提出了激光光斑动态跟踪算法。最后,根据确定的结构参数与图像传感器参数,搭建了实验装置,对波高传感器进行了标定,并利用标定曲线对电动位移平台模拟的波浪进行了测量。实验结果表明:实测位移与电动位移平台设定的位移基本吻合,最大误差仅为0.65 mm。该方法基本满足水工物理模型实验波高测量的高精度、非接触与高动态性等需求。 展开更多

关键词 激光测量 水工物理模型 激光光斑 二值化图像 图像识别 波高测量

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黄河夺淮对淮河中下游影响及防洪治理措施综述 被引量：3

7

作者 陈珺 于明田 +1 位作者 邓丽华 陆迎香 《人民长江》 北大核心 2021年第11期9-15,共7页

历史上黄河夺淮对淮河造成了重大影响,导致淮河中下游洪涝灾害频发,目前黄河虽已北归,但其带来的不利影响仍延续至今。阐述了黄河夺淮对淮河水系和洪泽湖演变的影响,回顾了1949年至今中国在淮河治理方面的成就,指出了淮河流域目前存在... 历史上黄河夺淮对淮河造成了重大影响,导致淮河中下游洪涝灾害频发,目前黄河虽已北归,但其带来的不利影响仍延续至今。阐述了黄河夺淮对淮河水系和洪泽湖演变的影响,回顾了1949年至今中国在淮河治理方面的成就,指出了淮河流域目前存在的洪涝问题,并对今后应采取的淮河治理措施进行了分析。结果表明:为了治理淮河的洪涝灾害,应当采取扩大中游河槽、开挖引河、河湖分离、建设入海水道二期工程等工程措施,同时应与非工程措施相结合,并综合考虑水资源、航运等影响,开展多目标的综合治理。 展开更多

关键词 黄河夺淮 洪涝灾害 治理措施 淮河流域

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基于Picard迭代的PN×PN-2谱元法求解定常不可压缩Navier-Stokes方程 被引量：1

8

作者 邱周华 曾忠 刘浩 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2021年第2期142-150,共9页

该文给出了一种求解二维定常不可压缩Navier-Stokes方程的基于Picard线性化迭代的PN×PN-2谱元法.通过Picard线性化将不可压缩Navier-Stokes方程的求解转化为一系列线性的Stokes-type方程,再利用非交错网格的P N×PN-2谱元法计... 该文给出了一种求解二维定常不可压缩Navier-Stokes方程的基于Picard线性化迭代的PN×PN-2谱元法.通过Picard线性化将不可压缩Navier-Stokes方程的求解转化为一系列线性的Stokes-type方程,再利用非交错网格的P N×PN-2谱元法计算每个迭代步的Stokes-type方程.为了消除伪压力模,压力离散比速度离散低两阶,非交错网格的应用使得方程的离散方便且不会带来相应的插值误差,从而保证了谱精度.通过此方法数值计算了有精确解的Stokes流动、Kovasznay流动和方腔顶盖驱动流,结果表明,迭代收敛非常快,误差收敛达到了谱精度收敛,并且避免了压力震荡的出现,表明了该文方法准确可靠. 展开更多

关键词 定常NAVIER-STOKES方程 Picard迭代 谱元法 伪压力模

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复杂河道环境内水流冲击桥墩的数值模拟——以广安五福桥为例 被引量：8

9

作者 郭辉 王明慧 +2 位作者 李开兰 蒋树平 周勤 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第30期13086-13094,共9页

广安市拟在西溪河原拱桥上游修建行车桥改善城市交通,桥梁拟建于河道弯顶处,拟建位置上下游涉水建筑物较多,汛期时桥墩周围水动力环境较为复杂。为研究汛期时弯道处桥墩受水流冲击的规律,以FLOW-3D水动力学数值模拟软件为研究工具对固... 广安市拟在西溪河原拱桥上游修建行车桥改善城市交通,桥梁拟建于河道弯顶处,拟建位置上下游涉水建筑物较多,汛期时桥墩周围水动力环境较为复杂。为研究汛期时弯道处桥墩受水流冲击的规律,以FLOW-3D水动力学数值模拟软件为研究工具对固定工况中水流冲击圆柱形桥墩的过程进行数值模拟。将河道模型拆分为简单模型进行模拟,发现模拟计算结果与经验公式结果较为吻合,在该基础上进行数值模拟,结果表明:河道中景观闸与拱桥间为水流急变区,可能对河床及桥墩底部造成冲刷;拟建桥区水流对桥墩的冲击压力时程变化呈现不规律脉动,主频范围为0~0.02 Hz;凹岸桥墩所受水流冲击力明显大于凸岸,随着流量增大,凹岸桥墩受力方向与顺河向的正夹角增大,凸岸桥墩受力与顺河向的负夹角减小。 展开更多

关键词 弯道 桥群 脉动频率 冲击 数值模拟

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基于LBM的大尺度水流运动三维模拟方法及其GPU并行实现 被引量：5

10

作者 刁伟 程毅 +1 位作者 徐启航 谢春航 《水电能源科学》 北大核心 2022年第7期131-135,共5页

为有效模拟水利工程中大尺度流动现象,引入基于格子Boltzmann方法的单相自由液面模型,将其与大涡模拟方法相结合,建立了用于模拟水利工程中大尺度水流运动的数值模型,并在图形处理器上实现了大规模并行计算。首先,应用所提模型对水坝坝... 为有效模拟水利工程中大尺度流动现象,引入基于格子Boltzmann方法的单相自由液面模型,将其与大涡模拟方法相结合,建立了用于模拟水利工程中大尺度水流运动的数值模型,并在图形处理器上实现了大规模并行计算。首先,应用所提模型对水坝坝体完全溃决、部分溃决后的溃坝波演进过程进行了模拟和分析,得到与理论公式、试验观测一致的模拟结果,验证了所提模型的正确性和模拟实际流动问题的有效性;再对某实际拱坝的泄洪现象进行了计算,分析了下泄水舌的扩散、水面的破碎和融合等过程,并模拟得到了与经验公式一致的泄流系数,进一步验证了所提模型的可行性;最后对计算效率的分析表明,基于图形处理器的并行方法可使计算网格的演进达到数千万次每秒,相对单核CPU加速超过50倍。 展开更多

关键词 格子BOLTZMANN方法 单相自由水面 并行计算 溃坝波 大尺度三维模拟

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基于深度强化学习与流固耦合技术的鱼类自主游动行为模拟 被引量：2

11

作者 李涛 张春泽 +1 位作者 但云峰 赵旭 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第32期14392-14400,共9页

鱼类自主游动的模拟问题一直是仿生学、鱼类行为学以及生态水力学等诸多学科共同关注的重要难题。建立一种基于流固耦合数值模拟技术与深度强化学习算法的智慧鱼体自主行为决策平台,可以实现鱼体在不同周围环境条件下以最优决策方案完... 鱼类自主游动的模拟问题一直是仿生学、鱼类行为学以及生态水力学等诸多学科共同关注的重要难题。建立一种基于流固耦合数值模拟技术与深度强化学习算法的智慧鱼体自主行为决策平台,可以实现鱼体在不同周围环境条件下以最优决策方案完成游泳任务。该平台采用深度强化学习算法实现鱼脑功能,模拟其不断学习和最终决策;通过浸没边界-Lattice Boltzmann方法对流场及鱼体运动进行实时模拟,可为鱼体提供丰富的训练样本并执行鱼脑决策。基于该平台对鱼类典型捕食运动以及卡门游动进行训练并分析其训练效果。仿真结果表明:在捕食游动问题中,具有不同初始位置偏角的鱼体均能以最优轨迹到达目标点;在卡门游动问题中,鱼体能自主调节尾拍频率,使之接近涡街脱落频率,进而从卡门涡场中吸收能量,以稳定步态在涡街中运动。在鱼类自主游动问题的研究方面,该决策平台较传统物理实验具有更强大的复杂流场适应性,并可为水利工程、生态环境工程等领域的数字孪生提供技术支持。 展开更多

关键词 流固耦合 鱼类游泳 人工智能 深度学习 强化学习

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从水动力学角度分析深潭对产漂流性卵鱼类繁衍的生态学意义 被引量：2

12

作者 李涛 张春泽 +1 位作者 周勤 赵旭 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第5期32-37,共6页

深潭浅滩连续分布是产漂性卵鱼类产卵场的典型特征.为了探究深潭对于鱼类产卵繁衍的生态学意义,利用单相自由液面Lattice-Bolzmann方法对不同来流条件下各类深潭内流场进行模拟,分析其主要水动力特征及影响因素.通过理论分析研究鱼卵在... 深潭浅滩连续分布是产漂性卵鱼类产卵场的典型特征.为了探究深潭对于鱼类产卵繁衍的生态学意义,利用单相自由液面Lattice-Bolzmann方法对不同来流条件下各类深潭内流场进行模拟,分析其主要水动力特征及影响因素.通过理论分析研究鱼卵在涡旋中的受力与运动模式,并针对理想涡旋与实际深潭中鱼卵运动过程分别开展数值模拟,探究鱼卵颗粒的运动规律和持续时间.结果表明:涡旋流动是深潭内的重要流场特征,涡旋数量与大小主要由河道流速及深潭形态决定.由于与主流存在显著的流速差异,当主流流速过高时,深潭可以为亲鱼提供丰富的宜产卵流速选择.另外,产在潭内的鱼卵在径向压差力作用下,能够在深潭内作比较稳定的离心涡旋运动,最终到达涡旋外周进入主流界面,该随流运动过程不但可以为鱼卵受精提供适宜的水动力环境,还能在主流流速较低时,增加鱼卵有效漂程,降低鱼卵沉底死亡风险. 展开更多

关键词 鱼卵运动学 涡旋 漂流性鱼卵 深潭-浅滩 浸没边界-格子Boltzmann方法

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