土質(zhì)堤壩是堤壩的主要結(jié)構(gòu)型式之一，在實際運行過程中不可避免存在工程老化、滲漏、內(nèi)部孔洞及裂縫等諸多隱患。土質(zhì)堤壩隱患極具隱蔽性，隱患深度、位置等也難以判別，容易導(dǎo)致事故發(fā)生，其探測與診斷一直是水利界的技術(shù)難題。本書針對土質(zhì)堤壩隱患探測難題，介紹了同位素綜合示蹤、熱滲耦合、溫度-水力層析、電磁聲多源融合以及CCTV和三維激光重構(gòu)等隱患探測方法，并針對現(xiàn)有堤壩安全評價標(biāo)準(zhǔn)部分指標(biāo)仍以定性評判為主、缺乏定量化評價指標(biāo)的問題，介紹了基于群組決策、改進(jìn)FCE以及組合賦權(quán)和云模型的堤壩安全評價新方法。
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土質(zhì)堤壩滲漏隱患精細(xì)探測與診斷關(guān)鍵技術(shù)，中國大壩工程學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎二等獎，2021年，排名第1
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 土質(zhì)堤壩隱患診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 同位素示蹤技術(shù)研究現(xiàn)狀 3
1.2.2 溫度示蹤技術(shù)研究現(xiàn)狀 4
1.2.3 水力層析技術(shù)研究現(xiàn)狀 5
1.2.4 堤壩隱患物探技術(shù)研究現(xiàn)狀 7
1.2.5 管道CCTV探測技術(shù)研究現(xiàn)狀 10
1.3 堤壩安全評價研究現(xiàn)狀 11
第2章 基于同位素綜合示蹤的土質(zhì)堤壩集中滲漏診斷技術(shù)研究 13
2.1 引言 13
2.2 堤壩滲漏隱患的同位素綜合示蹤診斷技術(shù)數(shù)學(xué)模型 15
2.2.1 理論分析 15
2.2.2 模型建立 17
2.2.3 堤壩滲漏的環(huán)境同位素示蹤判別 26
2.2.4 環(huán)境同位素滲漏分析的數(shù)學(xué)篩選法 35
2.3 堤壩滲漏綜合示蹤稀釋測流物理模型研究 38
2.3.1 微元法廣義稀釋模型建立 39
2.3.2 微元法廣義稀釋模型結(jié)果 42
2.3.3 微元法廣義稀釋模型與傳統(tǒng)點稀釋公式對比 43
2.3.4 垂向流速的計算 43
2.4 滲漏涌水含水層綜合示蹤稀釋技術(shù)水文地質(zhì)參數(shù)的測定 44
2.4.1 放射性同位素示蹤劑的選擇、防護(hù)及示蹤儀器 44
2.4.2 含水層涌水性質(zhì)的分類及參數(shù)測試手段 47
2.4.3 涌水含水層滲透系數(shù)K測定方法 49
2.4.4 誤差分析 51
2.5 工程應(yīng)用 52
2.6 本章小結(jié) 55
第3章 基于熱滲耦合的土質(zhì)堤壩集中滲漏診斷技術(shù)研究 57
3.1 引言 57
3.2 穩(wěn)定滲流時堤壩集中滲漏熱滲耦合傳熱模型 58
3.2.1 基于移動有限長線熱源法的三維理論解析模型 58
3.2.2 基于固-液耦合作用的堤壩滲漏傳熱數(shù)值模型 62
3.3 滲流-集中滲漏共同作用的堤壩傳熱模擬實驗研究 67
3.3.1 實驗理論基礎(chǔ)及方法 67
3.3.2 實驗平臺設(shè)計及基礎(chǔ)參數(shù)測定 68
3.3.3 實驗過程及結(jié)果分析 74
3.4 基于實驗的滲流-集中滲漏-傳熱仿真及對比研究 89
3.4.1 基于滲漏傳熱三維理論解析模型仿真結(jié)果 89
3.4.2 基于固-液耦合作用的滲漏傳熱數(shù)值模型仿真結(jié)果 92
3.4.3 考慮滲流對溫升影響的流速分界點 98
3.4.4 實測值與計算值的對比研究 100
3.5 工程應(yīng)用 106
3.5.1 工程概況 106
3.5.2 壩區(qū)溫度場分布與綜合分析 106
3.5.3 滲流場與溫度場耦合計算分析 110
3.5.4 滲漏通道范圍確定 112
3.6 本章小結(jié) 113
第4章 基于溫度-水力層析聯(lián)合的土質(zhì)堤壩滲漏診斷技術(shù)研究 115
4.1 引言 115
4.2 基于溫度 + 水頭聯(lián)合的土質(zhì)堤壩滲漏反演算法研究 116
4.2.1 抽水試驗參數(shù)分析 116
4.2.2 水力層析反演算法 118
4.2.3 溫度+水頭聯(lián)合反演算法 123
4.2.4 溫度+水頭聯(lián)合反演算法的程序?qū)崿F(xiàn) 125
4.2.5 滲透系數(shù)反演結(jié)果評價 127
4.3 融合溫度數(shù)據(jù)的土質(zhì)堤壩水力層析聯(lián)合反演試驗研究 129
4.3.1 土質(zhì)堤壩地層集中熱源模擬與參數(shù)反演 129
4.3.2 地層溫差邊界模擬與滲透系數(shù)反演 134
4.4 土質(zhì)堤壩滲漏聯(lián)合反演試驗方案優(yōu)化設(shè)計 140
4.4.1 抽水速率對反演結(jié)果的影響 141
4.4.2 觀測井間距對反演結(jié)果的影響 145
4.4.3 抽水試驗次數(shù)對反演結(jié)果的影響 150
4.4.4 抽水井位置對反演結(jié)果的影響 154
4.5 工程應(yīng)用 157
4.5.1 工程概況 157
4.5.2 滲漏通道模型建立 157
4.5.3 水力層析計算結(jié)果 159
4.5.4 工程驗證 161
4.6 本章小結(jié) 163
第5章 基于電磁聲多源融合的土質(zhì)堤壩無損隱患診斷技術(shù)研究 164
5.1 引言 164
5.2 基于電磁聲多源無損探測技術(shù)綜合應(yīng)用研究 165
5.2.1 土質(zhì)堤壩隱患綜合物探技術(shù)探測原則 165
5.2.2 土質(zhì)堤壩隱患探測地球物理基礎(chǔ) 165
5.2.3 土質(zhì)堤壩隱患綜合物探技術(shù)體系研究 166
5.3 關(guān)鍵方法及理論概述 167
5.3.1 探地雷達(dá)法 167
5.3.2 面波法 172
5.3.3 高密度電阻率法 173
5.4 工程應(yīng)用 181
5.4.1 廣州市天湖水庫隱患綜合探測應(yīng)用研究 181
5.4.2 中山市逸仙水庫對比探測應(yīng)用研究 188
5.5 本章小結(jié) 193
第6章 基于CCTV和三維激光重構(gòu)的穿堤壩涵管隱患識別與定位技術(shù)研究 194
6.1 引言 194
6.2 點云數(shù)據(jù)處理理論 195
6.2.1 點云配準(zhǔn) 195
6.2.2 點云濾波 196
6.2.3 點云壓縮 197
6.2.4 點云分割 198
6.3 基于CCTV的輸水涵管隱患識別與評價 198
6.3.1 檢測設(shè)備與操作程序 198
6.3.2 檢測結(jié)果 200
6.3.3 輸水涵管評估 201
6.4 基于圖像融合和改進(jìn)閾值的圖像增強(qiáng)技術(shù) 202
6.4.1 輸水涵管探測圖像缺陷 202
6.4.2 基于空域融合的對比度增強(qiáng) 203
6.4.3 改進(jìn)閾值函數(shù) 204
6.4.4 細(xì)節(jié)增強(qiáng) 205
6.4.5 圖像增強(qiáng)技術(shù)驗證 206
6.5 CCTV和三維激光掃描聯(lián)合定位技術(shù) 209
6.5.1 CCTV檢測 210
6.5.2 三維激光掃描 210
6.5.3 綜合數(shù)據(jù)處理 211
6.5.4 檢測成果 211
6.6 本章小結(jié) 211
第7章 堤壩安全評價創(chuàng)新理論與方法研究 214
7.1 引言 214
7.2 堤防工程安全評價標(biāo)準(zhǔn)研究 214
7.2.1 堤防工程安全評價原則 214
7.2.2 堤防工程安全評價內(nèi)容 215
7.2.3 堤防工程質(zhì)量評價 217
7.2.4 堤防工程運行管理評價 218
7.2.5 堤防工程安全復(fù)核 218
7.2.6 堤防工程安全綜合評價 221
7.3 基于群組決策的土壩安全評價方法研究 222
7.3.1 土壩安全評價體系建立 222
7.3.2 改進(jìn)AHP-熵權(quán)法組合優(yōu)化賦權(quán) 223
7.3.3 土壩安全評價 226
7.3.4 工程應(yīng)用 227
7.4 基于改進(jìn)FCE的土壩安全評價方法研究 232
7.4.1 基于全優(yōu)型合成算子的模糊綜合評價法 233
7.4.2 土壩安全風(fēng)險模糊綜合評價 235
7.4.3 工程應(yīng)用 236
7.5 基于組合賦權(quán)和云模型的堤防安全評價方法研究 238
7.5.1 基于云模型的安全評價方法 238
7.5.2 工程應(yīng)用 247
7.6 本章小結(jié) 250
參考文獻(xiàn) 251
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