2013年4月第2期（总第138期）

 

 

(双月刊)

 

目  次

 

 

涌潮的水槽模拟及验证…………………………………………黄静，潘存鸿，陈刚，匡翠萍，李红燕(1)

 

混凝土坝变形组合预报模型的蛙跳建模方法…………………………王伟，钟启明，刘守华，李益兵(9)

 

表面振动压实仪法测定粗粒土密度的影响因素………………………………朱俊高，轩向阳，薄以霆(15)

 

基于数值模拟的地下洞室施工安全预警指标……………………………………王建敏，任青文，杨印(20)

 

长江口深水航道疏浚土处理现状及未来展望…………………………赵德招，刘杰，程海峰，王珍珍(26)

 

某水电站引水隧洞出口高边坡变形机理研究…………………………………陈兴周，柴军瑞，白俊光(33)

 

山区河流滩群河段的碍航特征与整治原则分析………………………………赵志舟，赵世强，许光祥(39)

 

潮流作用下复合桥墩局部冲刷研究……………………………………………倪志辉，王明会，张绪进(45)

 

长江口河段柔性护滩结构周边河床冲刷形态分析…………贾晓，胡志锋，吴华林，周发林，唐晓峰(52)

 

基于渗流与应力耦合的防渗墙与坝体相互作用的数值模拟……………………………高江林，陈云翔(58)

 

钢筋混凝土构件组合体徐变系数的计算……………………黄卫兰，陈灿明，陈程，唐崇钊，陆道彪(64)

 

改进Elman神经网络在径流预测中的应用……………………………………………………… 崔东文(71)

 

道路工程施工期风险状态监测系统研究………………………………………韩尚宇，田其煌，洪宝宁(78)

 

大型水闸三角闸门的优化设计……………………………………………………………董顾春，朱召泉(83)

 

入海河口闸下淤积机理及模拟技术研究进展…王向明，张新周，窦希萍，赵晓冬，徐雪松，曲红玲(87)

 

岩土与地质工程中分布式光纤传感技术研究进展………………………高磊，陈晖东，余湘娟，周斌(93)

 

 

南京水利科学研究院重大成果介绍

 

 

“高土石坝抗震设计理论研究与工程应用”成果简介…………………………………………………(封三)

 

 

 

HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING

 

(Bimonthly)

 

Apr. 2013    No.2 (Total No.138)

 

CONTENTS

 

 

Experimental simulation and validation of the tidal bore in the flume

 

……………………HUANG Jing，PAN Cun-hong，CHEN Gang，KUANG Cui-ping，LI Hong-yan(1)

 

Concrete dam deformation forecasting with combined model based on modeling method in shuffled frog leaping algorithm

 

…………………………………………WANG Wei，ZHONG Qi-ming，LIU Shou-hua，LI Yi-bing(9)

 

Influence factors of dry density of coarse-grained soil measured by surface vibrating compactor

 

………………………………………………………ZHU Jun-gao，XUAN Xiang-yang，BO Yi-ting(15)

 

Early safety warning indexes of an underground grotto based on numerical simulation

 

………………………………………………………WANG Jian-min，REN Qing-wen，YANG Yin(20)

 

Current situation and future prospect of dredged material disposal in the Yangtze estuary deepwater navigation channel

 

…………………………………ZHAO De-zhao，LIU Jie，CHENG Hai-feng，WANG Zhen-zhen(26)

 

Research of deformation mechanism for high slope linked with a hydropower station diversion tunnel outlet

 

…………………………………………………CHEN Xing-zhou，CHAI Jun-rui，BAI Jun-guang(33)

 

Analysis of navigation hindering characteristics and regulation principle of shoal group reaches of mountain rivers

 

………………………………………………ZHAO Zhi-zhou，ZHAO Shi-qiang，XU Guang-xiang(39)

 

Local scour of composite piers under action of tidal current

 

………………………………………………………NI Zhi-hui，WANG Ming-hui，ZHANG Xu-jin(45)

 

Local scour near flexible beach protection project in the Yangtze River estuary

 

………………………………JIA Xiao，HU Zhi-feng，WU Hua-lin，ZHOU Fa-lin，TANG Xiao-feng(52)

 

Numerical simulation of interaction between cut-off wall and earth-rock dam based on coupling of seepage and stress

 

……………………………………………………………………GAO Jiang-lin，CHEN Yun-xiang(58)

 

Calculation method for creep coefficient of reinforced concrete composite members

 

……………HUANG Wei-lan，CHEN Can-ming，CHEN Cheng，TANG Chong-zhao，LU Dao-biao(64)

 

An improved Elman neural network and its application to runoff forecast

 

……………………………………………………………………………………… CUI Dong-wen (71)

 

Risk monitoring system during highway construction period

 

…………………………………………………HAN Shang-yu，TIAN Qi-huang，HONG Bao-ning(78)

 

Optimum design of a large-scale sector gate

 

……………………………………………………………………DONG Gu-chun，ZHU Zhao-quan(83)

 

Advances in study of siltation mechanism and simulation technique for channels downstream of sluices in estuaries

 

…………………………WANG Xiang-ming，ZHANG Xin-zhou，DOU Xi-ping，ZHAO Xiao-dong，

 

XU Xue-song，QU Hong-ling(87)

 

Advance of the distributed optical fiber technology in geotechnical and geological engineering

 

…………………………………………GAO Lei，CHEN Hui-dong，YU Xiang-juan，ZHOU Bin(93)

 

 

NEWS ………………………………………………………………………………………(inside back cover)

 

 

 

涌潮的水槽模拟及验证

 

黄静¹， 潘存鸿²， 陈刚²， 匡翠萍¹， 李红燕²

 

(1. 同济大学 土木学院水利工程系， 上海 200090； 2. 浙江省水利河口研究院， 浙江 杭州 310020)

 

 

摘要：在涌潮玻璃水槽中，通过调节水槽两端变频器的频率控制潮前水深的稳定，使水体具有一定的潮前落潮流速，并以此为工况，增加下游变频器不同的运行频率模拟各种强度的涌潮，测试涌潮的传播速度、涌潮高度、流速垂向分布等水动力学特征参数，捕捉涌潮形态.在此基础上，选用2010年10月钱塘江河口盐官河段的现场实测资料对试验结果进行比较分析，结果表明涌潮水槽试验结果与盐官河段实地观测资料匹配良好.这说明涌潮玻璃水槽物理模型能成功模拟涌潮，适用于涌潮的测试研究.

 

 

关键词：水槽试验； 涌潮传播速度； 涌潮高度； 流速垂向分布； 涌潮形态

 

 

 

混凝土坝变形组合预报模型的蛙跳建模方法

 

王伟¹， 钟启明¹， 刘守华¹， 李益兵²

 

(1. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 江苏省射阳县水利局， 江苏 射阳 224300)

 

 

摘要：混凝土坝变形的影响因素多而复杂，监测数据包含大量的不确定性信息，因此依据多种建模方法建立的各单一模型的预报效果各不相同.组合模型能够弥补单一模型的局限性，如何在建模过程中使权重系数实时反映单一模型对监测信息的变化，是组合模型建模的关键.从优化极值角度考虑各单一模型中未知量与权重系数之间的相互性，利用蛙跳算法(SFLA)的分布式全局优化性能同步确定其值，提出相应的蛙跳优化建模方法.混凝土坝变形长期监测资料的应用表明，该方法具有良好的预报效果，简化了组合模型的确定过程，提高了模型的预报能力，为混凝土坝变形预报分析提供了新的计算方法.

 

 

关键词：蛙跳算法； 混凝土坝； 组合模型； 变形； 预报

 

 

 

表面振动压实仪法测定粗粒土密度的影响因素

 

朱俊高^1,2， 轩向阳^1,2， 薄以霆³

 

(1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室， 江苏 南京 210098； 2. 河海大学 岩土工程研究所， 江苏 南京 210098； 3. 苏州市水利工程质量检测中心有限公司， 江苏 苏州 215000)

 

 

摘要：我国相关规范测定粗粒土最大干密度的方法之一为表面振动压实仪法，该法规定的激振时间及表面压重主要参考国外相关规范，国内这方面研究较少.采用表面振动压实仪法测定了2种粗粒土多种级配土料的干密度，研究了激振时间及表面压重对粗粒土干密度的影响规律.试验表明，在试验时间(8 min)内，粗粒土干密度和相对密度都随激振时间的增加而增大，但增幅逐渐减小；激振时间达到6 min时，干密度和相对密度基本达到最大值，趋于稳定.不同压重下的粗粒土干密度测定试验结果表明，在一定的压重范围内，粗粒土干密度和相对密度都随着压重的增加而增大，且增幅逐渐减小.

 

 

关键词：粗粒土； 干密度； 激振时间； 压重

 

 

 

基于数值模拟的地下洞室施工安全预警指标

 

王建敏¹， 任青文¹， 杨印²

 

(1. 河海大学 力学与材料学院， 江苏 南京 210098； 2. 河海大学 水利水电工程学院， 江苏 南京 210098)

 

 

摘要：事先确定地下洞室开挖的安全预警指标以便及时采取工程措施，是确保围岩稳定的关键.根据洞室所在区域的工程地质资料建立地下洞室开挖的有限元模型，通过非线性分析，获得不同地质地段洞室断面的位移发展曲线，结合相关规范对围岩变形容许值的规定，以容易量测的洞室周边位移为对象，确定了地下洞室开挖的安全预警指标.最后，建立了一个圆形地下洞室数值模型，求解了4组围岩状态下地下洞室的安全预警指标，并与围岩塑性区发展情况对比，说明了利用数值模拟方法结合相关规范确定地下洞室施工安全预警指标可以用于判断洞室安全程度，也验证了地下洞室施工安全预警指标确定方法的可行性.

 

 

关键词：地下洞室； 安全预警指标； 数值模拟

 

 

 

长江口深水航道疏浚土处理现状及未来展望

 

赵德招， 刘杰， 程海峰， 王珍珍

 

(上海河口海岸科学研究中心 河口海岸交通行业重点实验室， 上海 201201)

 

 

摘要：长江口深水航道疏浚土产生量大，但如何对其进行更好地处理是水运工程领域的一大技术难题.利用大量工程现场资料，从长江口深水航道疏浚土的基本特性出发，对比分析了疏浚土处理现状，展望了疏浚土处理的发展模式.研究表明，长江口深水航道各工程阶段的疏浚土处理模式基本适应了不同维护水深条件下的疏浚土特点，总体仍以海洋倾倒为主.但在海洋倾倒区日渐严格控制、泥沙资源供需关系日趋紧张以及滩涂湿地面临侵蚀威胁等诸多新情势下，长江口疏浚土应遵循多用少抛的处理原则，利用疏浚土吹填造地、湿地保护等多途径处置将是未来长江口深水航道疏浚土处理的发展方向.

 

 

关键词：长江口深水航道； 疏浚土处理； 海洋倾倒区； 现状及展望

 

 

 

某水电站引水隧洞出口高边坡变形机理研究

 

陈兴周¹， 柴军瑞¹， 白俊光²

 

(1. 西安理工大学 水利水电学院， 陕西 西安 710048； 2. 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院， 陕西 西安 710065)

 

 

摘要：在运行过程中，某水电站引水隧洞出口高边坡监测数据显示，边坡中上部出现了反常的向上游变形的趋势，此种变形有别于一般边坡的变形规律.在详细分析地质资料、监测数据和外界影响因素的基础上，对引水隧洞出口高边坡的变形机理进行了深入探讨，结果发现1998年库区遭遇的千年一遇的洪水是边坡变形趋势改变的重要诱因，边坡上硬下软的岩体构造特性和充分发育的层间剪切带是其变形的内在原因，边坡岩体的卸荷流变、库水位变化、降雨和泄洪雾化、岩体风化、水-岩长期作用等是变形发展的外界因素.目前，边坡各监测点的变形基本趋于稳定，但在后期运行过程中边坡变形发展趋势仍然值得关注.因此，必须坚持长期监测，发现异常情况应及时分析处理.

 

 

关键词：引水隧洞； 高边坡； 变形机理

 

 

 

山区河流滩群河段的碍航特征与整治原则分析

 

赵志舟¹， 赵世强²， 许光祥¹

 

(1. 重庆交通大学 河海学院， 重庆 400074； 2. 重庆西南水运工程科学研究所， 重庆 400016)

 

 

摘要：滩群河段广泛分布于西南山区河流，与单一滩段的航道整治相比，多个距离较近滩点形成的滩群，通航环境复杂，整治难度更大.通过对不同山区河流典型滩群的河势特点、碍航特征与整治经验的总结，归纳了滩群的碍航特征与整治时应遵循的一般原则.滩群河段的各滩点碍航特征各异，但滩群河段的主要碍航特征通常与滩群所处的长河段的河势特征有关.滩群的整治应顺应河势，注意个滩整治对相邻滩的影响，着重解决好控制性滩点的整治；对于沙卵石浅滩群，应考虑整治后各滩点间的输沙平衡.

 

 

关键词：滩群； 碍航特征； 航道整治

 

 

 

潮流作用下复合桥墩局部冲刷研究

 

倪志辉^1，2， 王明会¹， 张绪进^1，2

 

(1. 重庆交通大学 水利水运工程教育部重点实验室， 国家内河航道整治工程技术研究中心， 重庆 400074； 2. 重庆交通大学 西南水运工程科学研究所， 重庆 400016)

 

 

摘要：桥墩冲刷是桥梁水毁的重要原因之一，准确地计算桥墩冲刷深度具有重要意义.为了比较准确地计算桥墩局部冲刷深度，结合某跨海大桥，采用非结构网格技术和大、小模型嵌套的方法建立该大桥海区的平面二维潮流数学模型，采用潮位、流速、流向等实测资料进行验证.在此基础上，对该海区的潮流动力进行了模拟研究，分析了大桥工程对周围海域的潮流动力影响，并采用我国行业标准推荐的2种公式以及美国现行规范推荐的公式计算多座跨海大桥桥墩的局部冲刷计算.结果表明：大桥工程对桥区附近水域流速和潮位影响不大，桥墩可能发生最大局部冲刷深度的位置均位于主墩深槽附近.

 

 

关键词：复合桥墩； 局部冲刷； 数学模型； 跨海大桥； 冲刷公式

 

 

 

长江口河段柔性护滩结构周边河床冲刷形态分析

 

贾晓¹， 胡志锋¹ ， 吴华林¹， 周发林²， 唐晓峰²

 

(1. 上海河口海岸科学研究中心， 上海 201201； 2. 交通运输部长江口航道管理局， 上海 200003)

 

 

摘要：近年来软体排型式的柔性护滩结构在长江中下游水利工程及航道整治工程中得到广泛应用.此类工程实施后，其外缘通常会产生不同形态的冲刷坑.为研究总结分析此类问题，以长江口深水航道治理工程及其上延工程中的固定断面监测资料为基础，对长江中下游及河口地区软体排及其相关配套工程实施后，软体排外缘的实际冲刷情况进行了梳理.尝试根据引起局部冲刷的动力原因，将冲刷坑形态分为沿软体排冲刷槽、绕流冲刷坑和跌流冲刷坑，并具体分析了不同形态冲刷坑的特征及演变过程.

 

 

关键词：柔性护滩； 软体排； 冲刷坑； 冲刷形态； 河床变形

 

 

 

基于渗流与应力耦合的防渗墙与坝体相互作用的数值模拟

 

高江林， 陈云翔

 

(江西省水利科学研究院， 江西省水工安全工程技术研究中心， 江西 南昌 330029)

 

 

摘要：封闭式坝体防渗墙在土石坝除险加固工程中得到广泛应用.然而，目前针对土石坝加固工程中增建的封闭式坝体防渗墙的研究相对较少，特别是关于墙-坝体相互作用的研究中很少考虑渗流与应力的耦合作用.为探讨土石坝加固工程中墙-坝体相互作用的数值模拟方法及作用机理，在分析实际工程条件的基础上，利用ABAQUS有限元软件建立渗流与应力耦合数值模型，实现了同时考虑墙-土接触、渗流-应力耦合共同作用的模拟.分析结果表明，所采用的耦合数值模型能较好模拟防渗墙与坝体的相互作用；土石坝加固工程中的封闭式坝体防渗墙墙体的应力主要由水平荷载引起，简单忽略渗流与应力的耦合作用会导致墙体应力的计算结果偏于不安全.

 

 

关键词：防渗墙； 土石坝； 相互作用； 数值模拟； 流固耦合； 有限元法； 除险加固

 

 

 

钢筋混凝土构件组合体徐变系数的计算

 

黄卫兰¹， 陈灿明¹， 陈程²， 唐崇钊¹， 陆道彪¹

 

(1. 南京水利科学研究院 水利部水科学与水工程重点实验室， 江苏 南京 210029； 2. 江苏省苏科建设技术发展有限公司， 江苏 南京 210008)

 

 

摘要：钢筋混凝土构件的徐变可以用来估计结构物如大型桥梁的长期变形，不仅与混凝土的徐变特征有关，其取值还涉及构件配筋及受力状况.以钢筋混凝土构件为对象，推导了钢筋混凝土构件在轴向受压和压弯状态下徐变系数的计算方法，分析了徐变可复、不可复和部分可复3种徐变方程计算结果的差异，采用混凝土标准试件和钢筋混凝土配筋压柱进行了徐变试验，并分析比较了计算结果.结果表明，文中介绍的3种徐变方程的计算结果与试验结果接近，可以方便应用.

 

 

关键词：钢筋混凝土； 组合体； 徐变系数； 计算方法

 

 

 

改进Elman神经网络在径流预测中的应用

 

崔东文

 

(云南省文山州水务局， 云南 文山 663000)

 

 

摘要：针对传统静态前馈神经网络动态性能较差的缺点，提出一种基于遗传算法（GA）优化Elman神经网络连接权值的GA-Elman多元变量年径流预测模型.以新疆伊犁河雅马渡站径流预测为例进行实例分析，并构建传统Elman，传统BP和GA-BP多元变量年径流预测模型作为对比模型，预测结果与文献IEA-BP网络模型预测结果进行对比.结果表明：①GA-Elman模型的拟合及预测效果略优于文献IEA-BP模型，该模型用于多元变量年径流预测是合理可行的，具有较好的预测精度和泛化能力.②在相同网络结构及传递函数等条件下，GA-Elman模型的预测精度和泛化能力优于GA-BP模型，传统Elman模型优于传统BP模型，表明具有适应时变特性的Elman反馈动态递归网络预测性能优于BP网络；GA能有效优化Elman神经网络连接权值，使网络的预测精度和泛化能力有了较大提高.

 

 

关键词：Elman神经网络； BP神经网络； 遗传算法； 径流预测

 

 

 

道路工程施工期风险状态监测系统研究

 

韩尚宇¹， 田其煌²， 洪宝宁³

 

(1. 南昌航空大学 土木建筑学院， 江西 南昌 330063； 2. 福州市勘测院， 福建 福州 350003； 3. 河海大学 岩土工程科学研究所， 江苏 南京 210098)

 

 

摘要：为提高道路工程施工期现场监测系统的合理性与科学性，以佛山一环工程实际为背景，从监测体系设置、数据申报和成果分析3个方面对传统的现场监测体系进行改进研究，建立了一套新的道路工程施工期风险状态监测信息系统.结果表明，借助费用-损失分析理论确定监测项目的方法，有助于提高监测体系设置的科学性；基于Internet数据网上申报系统，解决了观测资料上报滞后、信息沟通困难等问题；借助小波网络建立的组合预测模型可在很大程度上提高监测成果趋势预测的准确性.

 

 

关键词：风险状态监测； 监测项目评选； 数据申报系统； 数据分析； 趋势预测

 

 

 

大型水闸三角闸门的优化设计

 

董顾春， 朱召泉

 

(河海大学 土木工程与交通学院， 江苏 南京 210098)

 

 

摘要：三角闸门以往的优化设计往往是将闸门简化成为平面体系，或者对其各个构件分别进行优化.前者忽略了三角闸门作为一个空间体系各构件之间的联系，而后者各个构件的最优并不能等同于整体结构的最优.按照三角闸门真实的三维情况，利用APDL语言对三角闸门有限元模型进行二次优化，融合了有限元法结构分析的准确性与优化方法求极值问题的高效性，成功地解决了三角闸门的三维优化问题，为三角闸门结构的优化设计提供了一种有效方法.

 

 

关键词：三角闸门； 优化设计； APDL； ANSYS

 

 

 

入海河口闸下淤积机理及模拟技术研究进展

 

王向明¹， 张新周¹， 窦希萍¹， 赵晓冬¹， 徐雪松²， 曲红玲³

 

(1. 南京水利科学研究院 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室， 江苏 南京 210029； 2. 中交第四航务工程勘察设计院有限公司， 广东 广州 510230； 3. 江苏省交通规划设计院股份有限公司， 江苏 南京 210005)

 

 

摘要：从闸下淤积的机理、物理模型试验和数值模拟技术3个方面，概述了对闸下淤积问题的研究进展.针对目前闸下淤积研究中存在的问题，着重介绍了采用概化物理模型试验研究建闸河口闸下淤积的研究成果，提出了建闸河口闸下淤积物理模型模拟的改进方法，在不能取得理想模型沙的条件下，闸下淤积特性试验应以满足闸下河道内淤积泥沙输移特征来确定模型的动力边界条件，并指出下一步要加强潮汐条件下浑水异重流、浮泥运动对闸下淤积的影响研究.

 

 

关键词：闸下淤积； 机理； 模拟技术； 黏性泥沙； 研究进展

 

 

 

岩土与地质工程中分布式光纤传感技术研究进展

 

高 磊， 陈晖东， 余湘娟， 周 斌

 

(河海大学 土木与交通学院岩土工程研究所， 江苏 南京 210098)

 

 

摘要：在岩土与地质工程监测领域，分布式光纤传感技术作为一种新型智能监测技术，与传统的电阻式、电感式和振弦式传感器等工程监测技术相比，其分布式、长距离、高精度、抗干扰等优势明显，成为近年来工程智能监测领域的研究热点之一.介绍了分布式光纤传感技术的分类，总结了近几年国内外分布式光纤传感技术在混凝土结构健康、桩基工程、基坑、边坡、温度场、土体变形等方面监测的最新工程实践和研究成果，以及该技术的工程布设和温度补偿方法、新型传感器与监测系统研发，并展望了岩土与地质工程分布式光纤传感技术将来的发展方向.

 

 

关键词：分布式光纤传感技术； 岩土工程； 地质工程； 研究进展