大壩
關注創建者：屈旭東 創建時間：2016-11-30
大壩的視頻教程
【5】基于ABAQUS聲固耦合方法模擬大壩-庫水相互作用
本課程適用于對大壩庫水相互作用科學研究的研究生和工程師。本課程基于聲-固耦合方法(the coupling acoustic-structure，以下簡稱CAS法)結合阻抗邊界條件可對庫水表面重力波、庫底吸收邊界、壩體-庫水交界面耦合邊界和庫尾輻射邊界進行模擬，通過算例驗證該方法的準確性。個人認為對相關研究的同學會有很大幫助！！
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大壩崩潰過程二維仿真模型-SPH（Dam_breaking SPH-2D）
本視頻錄制了大壩崩潰過程(Dam breaking)二維仿真模型的建立步驟。 本教程最大的亮點在于采用SPH method對液體的流動過程進行仿真。目前，二維的SPH仿真教程還比較少。相信該視頻對于想做流固耦合（FSI）的朋友能有所幫助和啟發。教程中采用的前后處理軟件為LS-prepost, 求解器為LS-Dyna。如有看不明白的地方，歡迎留言。
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大壩崩潰過程二維仿真模型-ICFD（Dam_breaking ICFD-2D）
本視頻詳細講解了大壩崩潰過程(Dam breaking)二維仿真模型的建立步驟。 本教程最大的亮點在于采用LS-Dyna ICFD對液體的流動過程進行仿真。流體仿真模型需要的最基本的關鍵字在該模型中都已經包含，在熟悉該仿真模型的建立過程后，大家可以利用教程中用到的關鍵字建立自己的流體仿真模型。希望該視頻對于想分析流體運動狀態的朋友能有所幫助和啟發。
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大壩的實例教程
2023年4月27日-28日，遠算參加了由中國大壩工程學會主辦的2023學術年會，中國科學院陳祖煜院士、中國工程院王超院士、鈕新強院士等知名學者出席了本次會議，遠算CAE專家兼高級副總裁閔皆昇閔博士受邀作《基于結構有限元仿真的數字孿生技術助力大壩安全智能運維》的主題報告。
閔博士在會議上先介紹了遠算大壩健康管理數字孿生平臺。該平臺通過融合國產可控結構有限元仿真模型，數據分析模型和監測感知網，搭建大壩狀態在線監控和安全評估系統，借助高性能并行計算技術快速獲取大壩安全關鍵參數，并依據行業標準規范，全維度評估大壩健康狀態，利用三維可視化渲染技術，形成時間上由過去到未來、空間上由點及面的風險全要素信息一張圖，實現工程安全智能化運維。
閔博士也介紹了遠算大壩結構有限元仿真組件的整體功能架構和分析流程，即通過精確幾何網格建模和材料模型參數數據同化建立大壩孿生體，對混凝土拱壩、重力壩的位移、揚壓力、應力和地震響應，以及土石壩和堆石壩的邊坡穩定、滲流穩定和抗震穩定等重要安全評估指標實現仿真預測預演。
閔博士對仿真組件中數據同化模型、非飽和-非穩定滲流仿真模型、有限元強度折減法邊坡穩定分析模型、基于網格自適應技術的剛體極限平衡法邊坡穩定分析模型和大壩抗震動力學分析模型也進行了詳細闡述。
參會嘉賓對閔博士的報告內容表現出強烈興趣，并在會后與遠算進行了深入探討。
一直以來，遠算始終堅持深耕行業，充分發揮自身數值仿真技術優勢，積極推動雙碳目標下水庫大壩智慧化建設與高質量發展。
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1 水庫大壩的病害成因分析
一般來講，水庫大壩可能會出現的病害成因較多，在實際的加固維修設計中，必須要結合實際情況采用合理方法處理。通常是從水利工程的設計方面、施工方面和工程地質方面進行研究，找出水庫大壩病害原因。當然，無論是哪種原因，都必須要深入現場，實地考察，對水庫周邊的保護措施、植被狀況、大壩外觀、地質條件進行分析，并充分了解大壩近幾年的運行狀況，進行相應的土工試驗。一般病害的成因大致可以分為幾點：壩基或壩肩存在滲漏現象、壩體施工時填筑不合格、大壩防滲體不符合技術要求、壩體中存在較多蟻穴、壩體斷面尺寸較小、坡度較陡等等。當然具體原因要經過勘探和檢測得出，只有找出正確的病害成因，才能選擇最佳的加固處理方案。
2 水庫大壩的壩坡加固設計
壩體加固是水庫大壩常見的一種整治設計方法，這主要是針對壩體整體較為單薄，或者存在較為嚴重滲漏問題時采用。一般壩坡的加固設計方案主要可以分為兩種，具體設計方法如下所示：
2．1上游削坡減載與拋石壓腳相結合，下游培厚加固
設計時，根據壩坡穩定計算結果，選擇適當的拋石位置，增大阻滑力，并將上部壩坡削為穩定邊坡。選擇合理的拋石位置尤其重要，靠壩軸線不能超過原壩體最危險滑弧最底處所對應的位置，否則會增大滑動力，但也不能過于靠前，錯過滑弧的出露點而起不到抗滑作用。
展開 01 應用背景
Tuilières 大壩位于法國中部的多爾多涅河上，建成于1908年，1947年整體抬升了50cm，共有8個溢流通道，配備8個STONEY H13.5 x L10m閘門和1個用配重系統控制 的H13.5 x L7m閘門。
Tuilières 發電廠安裝了8臺Kaplan垂直軸水輪機，最大總功率為38MW，年發電量為148GWh，水輪機最大允許流量為420m3/s。Tuilières 大壩的整體位置和現場照片分別如圖1和圖2所示，其中4號閘門已損壞，需要對大壩啟動特殊評估，包括對穩定性的論證，以及考慮細長結構的抗震能力的論證。圖3是大壩4號閘門的壩體樁基結構的設計圖。
圖1 Tuilières 大壩的整體結構圖2 大壩現場照片圖3 大壩的壩體樁基結構設計圖
02 解決方案
采用通用結構仿真軟件建立單個壩體與周邊一定范圍地基的子結構簡化幾何模型，采用實體單元進行網格劃分，如圖4所示。再從左往右按照一個左岸壩體樁基，中間6個壩體樁基，一個特殊壩體樁基（寬4米）及一個右岸壩體樁基的形式進行子結構組裝形成完整的大壩樁基分析模型，如圖5所示。假設磚石的壩體部分的彈性模量為18000MPa，地基部分的彈性模量為15000MPa，磚石壩體的密度為2.2t/m3。
圖4 大壩樁基子結構分析模型圖5 完整大壩樁基分析模型
對大壩進行基于模態分析的瞬態動響應計算：首先分析獲取壩體的固有模態；再進行質量矩陣、剛度矩陣、阻尼矩陣和二次項（合加速度）的映射；然后計算大壩的廣義動響應來獲取壩基結構的物理場信息，包括每一時刻的位移場、速度場和加速度場；最后計算應力結果，疊加由自重、靜水壓、水動力載荷引起的應力。
03 結果展示
首先計算初始結構模型，得到的初始結構的模態結果如圖6所示。
展開 國家能源局大壩安全監察中心 介紹
國家能源局大壩安全監察中心（簡稱大壩中心）是國家能源局直屬司局級事業單位，負責為水電站大壩運行安全提供技術監督服務和管理保障，承擔電力行業水電站大壩安全注冊（備案）、定期檢查、監測管理、應急管理、信息化建設、隱患排查治理等工作及相關技術監督服務。
大壩中心自成立以來，協助上級起草大壩安全規章與規范性文件，編制技術標準，積極開展各項大壩安全監察工作，為電力企業提供全方面技術服務和指導。
截至2021年底，在國家能源局注冊和備案大壩總數達638座，約占全國水電總裝機的容量77%，約占全國水庫總庫容的57%。
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大壩的最新內容
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1、智慧水利建設領域
5G技術、互聯網、物聯網、大數據、云平臺、云計算、衛星遙感、地信系統、人工智能、無人機、無人船、水下機器人、水庫
大壩安全監測、水利一體化監測裝置等。
研究背景與意義
潰壩現象是指大壩或堤壩結構因洪水、地震、人為破壞或結構本身缺陷等原因突然失效，壩內水體以劇烈的流態向下游泄流，往往造成災難性的后果。歷史上的潰壩事故，如1975年河南板橋水庫潰壩，造成嚴重的人員傷亡和財產損失。因此，深入研究潰壩過程中的水動力學特性，建立精確的數值模型，對于預測洪災、制定應急預案以及大壩的設計與安全評估具有重大意義。
此次展會，FLOW-3D 中國攜最新版水利流體動力仿真軟件—— FLOW-3D HYDRO 2025R1 亮相，共同探討水利行業的前沿技術和產品信息，通過LED直觀展示軟件在水壩和溢洪道、河流與環境、水處理、輸運基礎設施等領域的CFD應用案例，解決改善進水口和溢洪道的流動效率和分布，進行大壩的復雜環境影響評估，魚道的設計和優化等常見難題。
國際大壩委員會第28屆大會暨第93屆年會
國際大壩委員會第28屆大會暨第93屆年會（以下簡稱“大會”）于2025年5月16日至23日在成都世紀城新國際會展中心舉辦。會議由水利部、四川省人民政府和國際大壩委員會主辦，并獲得科技部、國家能源局、中國科學技術協會的支持。
Dog River Reservoir
Project by Freese & Nichols
面對Douglas County日益增長的用水需求，工程師們需要將Dog River水庫的存儲容量增加250%，同時確保大壩具備抵御可能最大洪水（PMF）的泄洪能力至2050年。
Strathcona大壩溢洪道的模擬結果顯示，在大洪水通過期間，所有閘門在水庫水位升高時完全打開。請注意最左側海灣惡劣的進水條件和橋墩漫頂的影響。
John Hart大壩 - 溢洪道優化
John Hart混凝土大壩將進行改造，包括一個新的自由頂溢洪道，位于現有的閘門溢洪道和目前正在建設的低水位出口結構之間。
混凝土面板堆石壩智能化設計研究與應用案例分享【11月5日直播】
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斗門水庫工程全生命周期數字孿生應用案例【10月18日直播】
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