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渗漏是堤坝破坏主要形式之一，只有确定渗漏发生的确切位置和集中渗漏通道的大小和强度，才能对其有效治理。本文基于渗流和渗漏情况下堤坝温度场特征及温度示踪基本原理，对复杂的实际问题进行科学简化合理假设，把集中渗漏通道简化为圆柱状并作为边界条件，结合钻孔探测温度实际，运用稳定热传导理论，建立了圆柱状堤坝渗漏温度示踪模型。利用测井温度曲线的最大异常温度，该模型可以计算渗漏通道的位置，渗漏通道大小，流速等参数。工程实践表明，对于垂向流速较小的地下水渗漏进行温度场示踪是有效的方法。 相似文献
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利用孔中温度场分布确定堤坝渗透流速的热源法模型研究 总被引：15，自引：1，他引：15
地下水温度场是研究地下水运动的一种良好的天然示踪剂。库水或河水发生集中的强渗漏时,由于库水、河水与地下水之间的温度差异,渗漏水必将对周围地层温度产生影响。本文对这种由于热源运动而产生的影响进行研究,将渗漏通道看作是一个线热源,利用虚拟热源法推导出了地层中过余温度公式,提出了一个利用孔中温度分布研究堤坝渗漏的简化模型。利用该模型可以计算出堤坝渗透流速,为工程加固提供科学依据。 相似文献
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利用温度全局优化法探测堤坝多重集中渗漏 总被引：1，自引：0，他引：1
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。 相似文献
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为有效应用基于分布式光纤测温的渗流热监测技术,需研究待监测区的背景温度场特征。为此,建立了土石坝饱和-非饱和瞬态渗流场与温度场耦合模型（流-热耦合）,模型考虑了热对流、热传导和热扩散效应,温度边界按周期性气温考虑,且相关参数按非线性考虑,如流体黏度的热效应、导热系数受含水率影响等,其仿真结果更接近土石坝温度场的真实状态。基于典型算例,讨论了与大气温度相关的周期性波动温度场特征。计算结果表明：温度场受坝体渗流和气温的影响,库水及气温是两个重要热源,饱和带的温度受库水渗流控制,非饱和带主要受气温控制,具有季节波动特征;在土石坝心墙部位若发生集中渗漏,渗漏通道附近岩土体的温度受库水影响;若在心墙上敷设分布式光纤传感器,很容易捕捉到渗漏点位置及渗漏发生的时刻。渗流热监测技术在理论上可以反映渗流场的时空分布特征,在资料分析中还应关注由气温波动引起的温度异常。 相似文献
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地下水温度示踪理论与方法研究进展 总被引：6，自引：0，他引：6
对地下水温度示踪理论与方法的相关研究做了评述,介绍了当前地质体中温度场与渗流场耦合作用模型、数值模拟技术和渗流参数反演方法,并从温度示踪方法的两个主要应用领域:地表水与地下水交换和工程地下水渗漏探测(以堤坝为例),说明地下水温度示踪的应用研究.在地质体中温度场与渗流场耦合模型方面,裂隙介质、非饱和带、复杂边界条件和非D... 相似文献
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环境同位素的方法研究堤坝渗漏是一种有效的方法,利用环境同位素堤坝渗漏研究中的基本原理,环境同位素作为天然示踪剂,标记着地下水、河水和降水。目前用来定量的描述堤坝渗漏过程的同位素场微分方程模型相对较少,在作一定的假定和简化的前提下,基于力学基本定律和微元法推导堤坝渗漏的放射性同位素微分模型,为定量计算和精确模拟堤坝渗漏提供确定性的数学模型,为分析堤坝渗漏过程提供帮助。 相似文献
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多年冻土区桩基温度场研究 总被引：5，自引：1，他引：4
为了解决多年冻土区桥梁桩基浇筑混凝土对冻土层地温的影响,把握后续工程施工,需要对多年冻土区桩基温度场进行认真分析与研究。结合冻土桩的特点,根据冻融循环条件下土体热量迁移的基本规律,基于多孔介质和热力学理论,建立了多年冻土区桩基温度场控制方程。该控制方程不仅包括了热传导和相变潜热对温度分布的影响,而且考虑了混凝土水化热的释放规律,并将研究成果与的西藏某大直径灌注桩温度场现场试验结果进行对比分析。结果表明：所建立的冻土区桩基温度场控制方程计算结果与实测结果吻合较好。在此基础上,应用该模型作数值分析,着重分析了不同深度处桩侧土层温度随时间变化规律和混凝土浇注后不同时期温度沿桩径方向的变化规律,于解决西部多年冻土地区公路运营安全和行车性能,准确掌握多年冻土地区已建桥涵和新建桥涵基础稳定性,具有非常重要的理论和实际意义。 相似文献
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浅层地温场中热对流数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
温度示踪的研究区域大多在地表浅层,浅层地温场主要受气象和水文影响。气温波动可用傅立叶级数精确表示,由此建立了在表层气温和垂向水流共同影响下的浅层地温场瞬态分析模型,用Laplace变换的方法得到其解析解,并用有限元模拟了垂向水流对浅层地温的影响。模拟结果表明：浅层地温有季节波动,在地下水补给区,气温波动振幅衰减速率明显减缓,表现为表层气温波动可以影响到更深的深度;在排泄区,温度波振幅衰减很快。另外,还模拟了水平集中渗漏带附近的瞬态温度场,发现由于热对流的传热能力远大于热传导,强渗漏带温度迅速与补给源温度相一致,温深剖面出现异常,温度异常带形成后,继而通过热传导改变较大范围内地质体热量分布。离低温补给源越近,地质体降温越快,温度改变越多;反之则越慢,温度改变越少。因此,由温深剖面的温度异常,可精确探查渗漏带位置。 相似文献
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为了研究多年冻土表层的水热分布情况,在非饱和冻土的能量守恒方程和水分迁移的质量控制方程的基础上考虑冰水相变和水汽相变过程,并考虑水汽运移传热及温度势对水汽迁移的影响,建立了非饱和冻土的水-热-汽耦合模型。采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法可方便地计算它们的演化过程。为此,在计算中先求解能量守恒方程的含冰量及气态水含量,再对未冻水含量和温度场进行求解,从而实现了温度场与水汽场的耦合。在此基础上,模拟计算了第1类热边界条件下半无限空间介质内非稳态温度场、体积含水率及水汽通量的分布情况,并将计算结果与未考虑耦合的解析解进行比较,结果显示水汽耦合的作用不容忽略。最后,针对处于季节性周期温度边界下路基的水热场的分布情况进行计算。研究表明,相比于水-热耦合模型,所建立的水-热-汽耦合模型得到的计算结果更为接近实际监测结果,可很好地揭示非饱和冻土中的水热汽迁移特征及其相变过程。 相似文献
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热脉冲法监测集中渗漏的模型试验 总被引：2，自引：1，他引：1
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?。 相似文献
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北盘江流域沿线山高谷深,岩溶水文地质条件复杂,局部区域水资源短缺,岩溶渗漏问题成为水利水电工程建设的瓶颈。文章综合地质调查测绘、钻探及物探、水文地质试验、岩溶水系统分析、地下水均衡分析等方法,论证了PCH水库不会发生邻谷渗漏及绕坝基深部的岩溶管道型渗漏,但发生溶隙型渗漏的可能性较大。采用有限元法模拟溶隙渗漏显示:随着T1yn1-1灰岩溶蚀率的增大,坝基抗滑稳定系数稍有降低,潜在失稳模式为后缘剪断T1yn1-2岩体,前缘沿T1yn1-2层内岩屑夹泥型软弱结构面剪出;坝基渗漏量呈线性增加,T1yn1-1灰岩溶隙密集带为坝基主要渗漏区。当溶隙密集带沿T1yn1-1灰岩与T1yn1-2泥灰岩接触带水平发育且集中分布时,坝基抗滑稳定系数将明显减小,坝基渗漏量将明显增大;当溶隙密集带垂直发育、分散发育或主要分布于坝后区域时,其对坝基抗滑稳定及坝基渗漏量影响微弱。岩溶水文地质分析及数值模拟均显示,复杂岩溶水系统势汇区下游区域多以溶隙渗漏为主,其工程影响有限,具备建坝成库条件。 相似文献
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为探究寒区冰封水库热状况的时空演变规律,于2010年6月~2011年8月对丰满水库的水温和冰情进行了原型观测。基于现场观测资料,阐述了丰满库区不同季节热结构的变化规律,重点分析了汛期洪水过程对分层结构的影响,并发现解冻初期水库表层浮力流动现象。同时,典型水温分层期1月和6月的坝前75~800m范围4条水温观测垂线基本一致,且同期电站下泄水温与坝前取水口对应高程平均水温差异较小,说明该水域范围内无三维水温效应。由于深层取水影响,丰满电站下泄水温过程较为稳定,但与坝址天然水温相比,5~7月、10~12月分别表现出月平均高达10.8℃、7.9℃的春夏低温水和秋冬高温水现象。此外,冰情监测结果表明,丰满水库冬季基本全库封冻,坝前最大冰厚约0.7m,且库区冰厚沿程出现不均匀分布的规律。 相似文献
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裂隙岩体渗流耦合传热分析 总被引：2，自引：0，他引：2
以地下裂隙岩体在裂隙水—孔隙水和温度场之间耦合作用为研究对象,对热和流体流动控制方程采用有限容积数值方法进行离散求解,设置了六种裂隙水—孔隙水流速方案,给出了部分无量纲温度场,并分析了传热与流动原因。分析结果表明：岩体内裂隙水—孔隙水引发的热质迁移对裂隙岩体的温度场分布有重要影响;当裂隙岩体内发生地下裂隙水—孔隙水渗流、及热量的转移时,会产生渗流场、温度场之间的耦合作用;裂隙内水流渗透速度是影响岩体温度的主要因素,孔隙内水流渗透速度是影响岩体温度的次要因素,温差主要发生在裂隙水边界层处。 相似文献
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土体冻结和融化时的水分迁移、相变与传热是一个相互影响的耦合过程。采用基于有限体积法的开源软件OpenFOAM，编制描述土体冻融过程的水热耦合计算程序。首先，基于土体水分和热量迁移基本方程、水分相变与温度的平衡方程，同时考虑相变对水分特征参数和热特性参数的影响以及相变潜热对传热过程的影响，建立冻土水热耦合数学模型。然后，采用基于多面体网格的有限体积方法对水热耦合控制方程进行空间离散，采用全隐式向后差分方法对方程进行时间离散，由此编制冻土水热耦合计算程序。该程序具有良好的几何适应性、质量和能量守恒性，具备面向复杂问题的并行计算功能。最后，采用该程序对两组不同温度边界条件的室内土体冻结试验进行数值模拟，并与试验结果进行对比，结果表明该程序可以较为准确地模拟土体冻结过程中温度场和水分场的演化特征。 相似文献