基于人工神经网络的挑流冲刷预报

挑流冲刷的深度直接关系到大坝的安全,是泄洪消能工设计的首要依据。为此以200多组原型观测资料为依据,建立了旨在预测冲坑深度的改进向后传播(BP)神经网络模型和广义回归神经网络(GRNN)模型,并对影响BP模型精度的网络拓扑结构、数据处理方式以及网络学习算法进行了分析。利用这两种模型对10个工程的冲坑深度进行了预报,并与传统预报公式的计算结果作了比较。结果表明:这两种模型都能比较准确地对冲刷进行预报,并各自在一定范围内占优;如果将二者联合使用,则预测结果明显优于传统公式。     

高拱坝挑流水舌左右碰撞作用下河床基岩冲刷平衡深度的数学模型

应用紊动射流理论和水流动量方程,建立了高拱坝挑流水舌左右碰撞作用下,考虑水舌空中扩散三维性、漏碰流量以及碰撞能量损失的河床基岩冲刷平衡深度的数学模型。试验验证模型是合理可行的,对高拱坝挑流水舌碰撞作用下的水垫塘设计和应用具有参考意义。     

从基岩特性探讨挑流冲刷破坏机理

作者在特制的高速水流试验陡槽的天然基岩河床上,进行了大比尺挑流冲刷的模型试验.结合分析试验成果,参考了国内外原型观测和模型试验的资料,探讨了基岩挑流冲刷破坏的机理,着重讨论了基岩构造完整程度、岩层产状的不同、胶结程度优劣等影响因素.     

冲刷坑冲刷过程的数值模拟

为了探索用数值模拟的方法来模拟冲刷坑形成过程及预测冲刷深度的可行性,在贴体非正交曲线坐标系中,采用控制体积法对二维散粒体河床的冲刷进行了数值模拟,根据冲刷过程中坑底动水压强和冲刷深度之间的平衡关系,来控制坑底边界网格移动进而模拟冲刷坑的冲刷过程及流场变化过程,实现了对冲坑底边界动态发展过程的自动模拟.计算得到的控制参数变化规律,表明用此方法模拟冲坑发展过程的可行性;计算结果与试验吻合较好,说明本方法可以有效地用来模拟冲坑发展过程,并能正确的反映挑流冲刷中流场结构和速度、压力等参数的变化.     

丁坝挑角等参数对坝头冲刷深度的影响

丁坝是山区沿河公路冲刷防护的常用构造物，坝头冲刷深度是丁坝设计的一个重要参数。影响坝头冲刷深度的因素很多，其中丁坝的挑角、漫水高度以及边坡系数对坝头冲刷影响很大。在分析上述参数对丁坝水流结构和冲刷特性的影响基础上，通过室内模型试验，对不同条件下的丁坝冲刷规律、特点进行观测。根据大量试验数据，并以不漫水板式正挑丁坝为基本研究对象，分析后得到了三个影响参数对丁坝冲刷深度的作用特点，建立了影响系数的计算公式。     

粘性土河床桥台冲刷计算

应用流体力学原理对桥台绕流的流场和旋涡体系进行了分析。根据水工模型试验资料，运用水力学连续性原理，结合粘性土的特点，建立了粘性土河床桥台冲刷计算公式，以供设计人员参考。     

挑流冲刷过程的压力谱场特性的随机分析

本文通过试验和应用紊流理论简要论述了挑流冲刷过程的压力脉动特征,并对其特性进行了分析。得出水流脉动压强的随机统计特征值随冲刷过程的进展趋于均化,稳定冲坑边界压力幅值的概率密度近似于正态分布,随冲刷的稳定相临两点脉动压强具有更好的相关性,谱密度函数向低频方向移动。这些对人们从水理方面了解和加深岩壁冲刷机制的认识是有益的。     

水压力传感器系统在河床冲刷深度 实时监控中的应用研究

阐述了桩基础范围内的河床冲刷实时监测的必要性;介绍了水压力传感器监测系统的应用、技术难 点和解决方案。通过潮位监测点的设置,有效解决了水位波动的修正问题,采用依托于基桩的单点定位埋设法 实现了传感器可靠定位和传感器信号的可靠传输,苏通大桥的工程实践表明,该方法具有实时性、连续性、长 期性和精度高的特点。根据实测结果分析了桩基础范围内河床局部冲刷的机理。     

多股挑、跌流水舌作用下基岩冲刷平衡深度

分析了多股挑、跌流水舌在水垫中扩散的水力特点 ,提出多股水舌在完全混合扩散区能量汇聚 ;以卡里巴、塔贝拉等工程原型冲坑资料为准 ,引入基岩抗冲水深 ,提出多股挑、跌流水舌作用下冲坑水深的估算方法 ;用小湾表、中孔多股挑、跌流作用下的试验值进行比较 ,表明预报公式可行。研究成果供水垫塘设计参考     

沿河路基冲刷机理与冲刷深度

沿河路基路基冲刷是公路水毁中的一个主要类型，而最大冲刷深度将直接影响沿河路基的安全，在对沿河路基水毁的水力机理和泥沙运动规律进行理论分析的基础上，对凹岸最大冲刷深度的影响因素，进行了合理划分和适当简化，采用人工弯道概化模型试验方法进行了不同条件下的冲刷试验，结合野外调查资料，对试验数据进行回归分析，建立了最大冲刷深度与主要影响因素（水深，泥沙粒径，河宽，河弯半径）的关系式，经实测资料验证，该关系式能够比较准确的反映工程实际情况。     

一级直线边墙窄缝挑坎参数选择与冲坑深度估计

以理论关系为基础给出了一级直线边墙窄缝挑坎的边墙收缩角、收缩比和挑坎出口底板竖向挑角的确定方法，对任意选择的6个工程采用建议方法得到的计算值与它们的选用值一致；还给出了估计窄缝挑坎后冲刷坑深度的经验表达式，计算结果与几个文献中的实测结果基本一致．     

关于挑跌流对河床的动水压力及基岩的防护问题

挑跌流消能是我国泄水工程最为普遍采用的消能方法。但高速水流对基岩或岸坡的破坏以及对建筑物影响—这些带有根本性的问题一直难以弄清楚。本文从水力学的随机过程论的观点,结合我国设计中的最高拱坝和最大水电站二滩工程的消能防冲实验研究探讨了挑跌流水流对下游河床的动水作用力和可能造成基础破坏的水力学机理。结论认为,挑跌流所形成的巨大压力脉动是基岩或护坦板破坏的根本原因;并根据实验资料分析给出影响脉动压力大小及特性的基本要素和简单地评价挑跌流消能防冲的基本标准以及讨论了提高防冲措施的途径。     

翼型宽尾墩后河床冲刷机理研究

对溢流坝段闸墩尾部型式进行了试验研究,特别对翼型宽尾墩引起的挑跌水流作用于河床上的动水压特性、挑距及冲刷范围随平均流场参数变化的规律作了探讨。并将定床试验的力学特性与动床试验的冲坑特性之间的关系作了初步研究,给出了冲坑深度与范围的计算方法。     

桥墩局部冲刷深度的预测

在现有国内外研究成果的基础上,从桥墩局部冲刷机理出发,利用不同国家的实测资料,用量纲分析原理和逐步回归分析,建立一种概念清晰、形式简单的桥墩局部冲刷计算公式。通过1个实例的计算结果表明,该计算方法切实可行,可为公路桥梁设计人员提供有益的参考。     

圆柱形桥墩附近三维流场及河床局部冲刷分析

应用大型流场分析软件FLUENT，采用现代三维运动界面追踪技术VOF（volume of fluid）方法和标准k-ε模型，耦合求解对桥墩附近三维流场进行了合理模拟，得出了剪应力的分布特征，为河床冲刷分析和合理防护措施的制定奠定了基础．     

古田溪三级大坝下游河床冲刷原型观测与分析

根据古田溪三级大坝溢流道下游河床冲刷原型观测资料 ,分析下游河床冲刷坑特性 ,提出符合工程实际的冲刷系数k值 ,分析、预测河床冲刷对坝基安全的影响 .     

横丹水电站下游冲刷坑二维数值模拟

采用二维数学模型,对横丹水电站泄水建筑物下游冲刷过程进行了二维数值模拟.以泥沙起动拖曳力作为泥沙起动判据,在二维流场计算的基础上,提取每个时间步后床面各节点水流剪切应力,通过比较水流剪切应力与泥沙起动拖曳力的大小来控制床面高程的变化;采用动网格模型、弹簧光顺模型和局部重构模型较好的完成了计算过程中网格的移动和动边界局部网格自动调整,实现了冲刷坑冲刷过程的二维数值模拟.结果表明,模拟计算的冲刷坑形态和深度与模型实测值吻合良好.在冲刷起始阶段,床面剪切应力下降较快,之后下降较慢.与冲刷坑起始冲刷较快,之后冲刷较慢具有良好的一致性.     

上覆粗砂层河床群桩基础冲刷特性试验

采用波流水槽试验,针对上覆粗砂层双层砂土进行局部冲刷机理研究,并与中国和美国规范的局部冲刷深度计算方法对比分析.试验研究表明:由于上覆粗砂层的存在,冲刷前期进展缓慢,后期主要为细砂层冲刷,发展较快;而上覆粗砂层对下卧细砂层冲刷起到抑制作用,粗砂层越厚,抑制效果越明显;中美规范对于上粗下细双层砂土局部冲刷深度计算结果偏大,应进行适当折减,以更为合理地反映粗砂层对细砂层冲刷的影响.     

东流水道冲刷坑系列正态模型研究

在东流水道冲刷坑的研究中,模型中对下滩群整治采用鱼骨坝式鱼咀和围堰式鱼咀两种结构形式坝后冲刷坑进行了试验研究,研究表明:系列正态模型是一种利用不完全相似的模型取得相似试验成果的一种有效的方法。     

溢流拱坝纵向扩散挑流

应用鼻坎水流转向原理,提出在溢流拱坝末端布置适当的变向鼻坎,即可得到纵向扩散挑流。