基于AutoBANK软件的闸基渗流分析

发布时间：2017-07-02 14:08

  本文关键词：基于AutoBANK软件的闸基渗流分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水闸作为保障国民经济持续发展的重要基础设施之一,在防洪排涝、农业灌溉、水产养殖、城镇居民生活供水、工业水力发电等方面发挥着巨大的经济效益和社会效益。一旦水闸发生事故,对交通及城镇的基础设施的毁坏,所造成的人员伤亡,远比一般的公共设施失事造成的后果要严重更多。因此,水闸的安全稳定在整个国民经济安全体系中具有日益重要的地位。影响水闸的安全的因素主要有闸室的稳定性、结构强度、闸基渗流安全、安全管理制度的规范等。其中在水闸的整体安全中,渗流安全占有重要的位置,在水闸失事原因中,由于渗流破坏引起的事故占32.8%之多。水闸渗流问题的研究目的在于利用渗流理论提升水闸的稳定性,科学准确的渗流分析为合理选择渗流控制措施、评价水闸工程的安全可靠性提供必要的依据,因此对水闸渗流计算的研究具有十分重要的实际意义。本文首先介绍了国内外关于渗流问题的研究现状和闸基渗流稳定计算在经济建设、生命安全和社会发展等方面的实用价值与理论意义。详细介绍了研究渗流的基本理论—达西定律、渗流的基本方程、渗流的基本参数等。介绍了有限元渗流分析理论的原理及有限元分析软件AutoBANK的工作原理和软件的使用方法,并介绍了传统渗流计算方法—改进阻力系数法的计算原理。本文以祁庄闸为例分别用AutoBANK软件和改进阻力系数法分别对闸基渗流计算,并收集相同工况下的渗流监测系统测量数据,将两种计算方法的结果与渗流监测成果进行对比分析,其研究结论如下：(1)根据计算结果,AutoBANK软件数值计算结果与传统渗流计算方法—改进阻力系数法计算结果比较接近,说明AutoBANK软件在渗流理论计算方面是可行的。(2)对于各水平段及出口段渗透比降值的计算,AutoBANK软件计算结果大于用改进阻力系数法的计算结果,用AutoBANK软件计算的结果是偏于安全的。(3)运用AutoBANK软件进行计算,从渗流域有限元划分的网络中可以看出,它能将研究对象划分为更小的对象,能够计算出渗流场内任一点的渗压水头值和渗透比降值,计算的结果会将更加精确。(4)将AutoBANK软件的渗流计算结果与工程实测结果相比,数据相差均在百分之五以内,并且小于阻力系数法的计算误差,说明在实际应用方面AutoBANK软件用于闸基渗流场的计算是更加精确、可靠的。
【关键词】：水闸 渗流 有限元 AutoBANK 改进阻力系数法
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV66;TV223.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-17
• 1.1 选题背景及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究进展13-15
• 1.2.1 国外研究进展13-14
• 1.2.2 国内研究进展14-15
• 1.3 研究内容和技术路线15-17
• 1.3.1 研究内容15-16
• 1.3.2 课题研究的技术路线16-17
• 2 渗流的基本定律17-29
• 2.1 渗流的基本定律—达西定律17-20
• 2.1.1 达西定律17-19
• 2.1.2 达西定律的适用条件19-20
• 2.2 渗流的基本方程20-24
• 2.2.1 运动方程20-21
• 2.2.2 渗流的连续性方程21-22
• 2.2.3 稳定渗流微分方程式22-23
• 2.2.4 非稳定渗流微分方程式23-24
• 2.2.5 有自由面的渗流微分方程式24
• 2.3 渗流的基本参数24-28
• 2.3.1 孔隙率、有效孔隙率、饱和度24-26
• 2.3.2 渗透系数26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 渗流的有限元分析原理及AutoBANK软件介绍29-35
• 3.1 引言29-30
• 3.1.1 渗流有限元研究发展史29
• 3.1.2 有限单元法渗流分析的基本思想29-30
• 3.2 渗流问题的变分原理30-33
• 3.3 AutoBANK软件介绍33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 传统渗流计算方法—改进阻力系数法计算原理35-42
• 4.1 渗流计算方法的介绍35
• 4.2 改进阻力系数法计算原理35-41
• 4.3 本章小结41-42
• 5 祁庄闸闸基渗流稳定计算实例分析42-65
• 5.1 工程概况42-46
• 5.1.1 流域概况42
• 5.1.2 水文气象资料42-43
• 5.1.3 工程地质资料43-45
• 5.1.4 工程规模及设计标准45-46
• 5.1.5 祁庄闸工程设计资料46
• 5.2 AutoBANK软件计算闸基渗流46-57
• 5.2.1 模型的建立过程46-48
• 5.2.2 渗流分析的计算结果48-57
• 5.3 改进阻力系数法计算闸基渗流57-62
• 5.3.1 渗径长度计算57
• 5.3.2 渗压计算57-62
• 5.4 计算结果比较分析62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 6 祁庄闸闸基渗流实测资料分析65-71
• 6.1 渗流监测方法及原理65-66
• 6.2 祁庄闸渗流监测系统的布置66-68
• 6.3 渗流观测成果整理及分析68-69
• 6.4 AutoBANK软件计算结果与渗流监测成果对比分析69-70
• 6.5 本章小结70-71
• 7 结论与展望71-73
• 7.1 结论71
• 7.2 展望71-73
• 参考文献73-75
• 致谢75-76
• 个人简历76
• 在学期间发表的学术论文76

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本文编号：510198