水利工程是指利用水資源進(jìn)行規(guī)劃、建設(shè)和管理的工程項(xiàng)目。水利工程不僅可以更有效地利用水資源，還能達(dá)到防洪減災(zāi)、水土保持、發(fā)展新能源以及生態(tài)保護(hù)等目的。所以說，水利工程無論在哪個(gè)時(shí)代，都是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要保障。

水利工程如果不能安全施工與實(shí)施，很容易造成自然災(zāi)害的出現(xiàn)，我國(guó)歷史上就曾出現(xiàn)過多次的特大洪水災(zāi)害，從“大禹治水”、“修建鄭國(guó)渠”等事件中不難看出，古人對(duì)于水利工程的建設(shè)一直以來都是鄭重其事的。

有限元分析軟件——Abaqus 對(duì)于模擬諸如大壩等建筑物的力學(xué)行為具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。首先，Abaqus軟件具有強(qiáng)大的模擬能力，可以分析大壩等建筑物的力學(xué)行為、穩(wěn)定性和應(yīng)力狀態(tài)；其次，它可以進(jìn)行防滲計(jì)算，考慮水壓力、溫度場(chǎng)、滲流場(chǎng)、重力場(chǎng)的作用，以及溫度場(chǎng)和力場(chǎng)、滲流場(chǎng)和力場(chǎng)的耦合。

土壩施工、快速降水及抗震分析

當(dāng)土體的坡度小于特定值時(shí)，土壩的結(jié)構(gòu)將取決于土體的穩(wěn)定性。然而，在特定載荷情況下，土體的穩(wěn)定性需要做出權(quán)衡考慮。因此，在設(shè)計(jì)過程中，我們需要考慮到這些載荷情況。

（1）施工模擬

在第一階段，將大壩各單元移除，并將巖石層的地壓或重力作用下的變形進(jìn)行建模。在每個(gè)階段中，新的填筑層將被加入，并對(duì)其進(jìn)行瞬時(shí)固結(jié)分析。

（2）蓄水模擬

所有三層構(gòu)筑完成后，水壩分三個(gè)階段蓄水，并求解蓄水結(jié)束后的穩(wěn)態(tài)過程。

（3）快速降水模擬

分析水庫(kù)中的水在 7 小時(shí)內(nèi)全部放干，土壩的應(yīng)力、孔壓等的變化情況。

（4）抗震模擬

在考慮地震載荷時(shí)，我們必須注意其動(dòng)態(tài)性質(zhì)，并把所有慣性力，包括土壩內(nèi)孔隙中的流體和水庫(kù)中水的慣性力，都納入考慮。

柯依納（Koyna）重力壩抗震分析

在地震發(fā)生時(shí)，當(dāng)?shù)厮贿_(dá)到91.75米，對(duì)壩基尺寸長(zhǎng)103米、寬71米的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。利用Abaqus進(jìn)行實(shí)測(cè)地震加速度作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究，采用混凝土損傷塑性材料模型，評(píng)估結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和在任意載荷下的破壞情況。

海堤抗波浪荷載分析

海浪的運(yùn)動(dòng)形式相當(dāng)復(fù)雜，因此有效分析其對(duì)水工結(jié)構(gòu)的影響一直是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。Aalborg大學(xué)的工程師使用Abaqus進(jìn)行分析，以期在不穩(wěn)定頻率下更好地理解海浪對(duì)海堤的影響。

水電站直埋式蝸殼結(jié)構(gòu)分析

針對(duì)直埋式蝸殼的設(shè)計(jì)和工程問題，專題研究將對(duì)其中的關(guān)鍵問題展開深入探討，為方案論證和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。這種完全聯(lián)合承載結(jié)構(gòu)可以解決高 HD 值管道結(jié)構(gòu)鋼襯厚度過大并保證其整體安全性，然而，像三峽電站這么大直徑蝸殼結(jié)構(gòu)的采用直埋方案，國(guó)內(nèi)外尚無先例。

巴拿馬運(yùn)河擴(kuò)建項(xiàng)目抗震分析

在巴拿馬運(yùn)河擴(kuò)建工程中，設(shè)計(jì)人員在對(duì)龐大水閘（寬55米、長(zhǎng)427米、高31.3米）的抗震分析中，選擇了Abaqus作為核心軟件。

Abaqus軟件幫助水利工程安全發(fā)展與落實(shí)施工，得益于以下幾點(diǎn)強(qiáng)大的功能和靈活性適

用于模擬各種復(fù)雜的問題。

? 界面接觸 ( 允許在地震作用下混凝土和巖石之間發(fā)生分離和滑移 )

? 非線性材料 (Mohr-Coulomb plasticity model and hardening)

? 吸能邊界條件

? 水對(duì)抗震的影響

? 統(tǒng)一前后處理界面和方便的流程自動(dòng)化

既要金山銀山，也要綠水青山。發(fā)展水利工程安全發(fā)展與落實(shí)施工，不但是為了有效利用水資源，減輕水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)土地和生態(tài)環(huán)境，更是推動(dòng)可再生能源發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的關(guān)鍵一步。