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黄河下游复航的生态建设方案探讨
张金良, 张远生, 练继建, 安催花
当前状态:  doi: 10.12170/20200117001
[摘要](31) [HTML全文](3) [PDF 6493KB](1)
摘要:
泥沙淤积、河势游荡、涉水工程碍航等是制约黄河下游生态航道建设的关键问题。采用实测资料分析、数学模型计算、综合分析等方法,分析表明小浪底水库运用以来,黄河下游最小平滩流量已达到4 300 m3/s,最小通航流量相应水面宽度达到120~200 m,水深达到1.0~2.5 m;未来通过水沙调控体系的完善和联合运用,可在较长时间内维持下游4 000 m3/s左右的中水河槽,具备一定的复航条件。研究提出随着古贤、东庄等水库建成生效和黄河下游生态廊道建设,通过中水河槽和通航河槽的生态疏浚、游荡性河段整治及碍航建筑物生态改造,可打造长约800 km、航道标准达到整体Ⅳ级局部Ⅲ级的生态航道。建议按照“统筹部署、先易后难、先通后畅、逐步提高”的原则,加快推进黄河下游生态航道建设。
基于降雨情景模拟的城市社区尺度暴雨内涝研究
石小芳, 赵明洁, 杨青青, 张菲菲, 吴燕娟, 高超
当前状态:  doi: 10.12170/20200914001
[摘要](3) [HTML全文](2) [PDF 8362KB](0)
摘要:
全球变暖背景下城市暴雨内涝灾害频发,对我国东部沿海城市影响显著。根据暴雨内涝的致灾因子进行分类,基于SWMM(Storm Water Management Model)对宁波地区分别构建了台风和非台风暴雨情景内涝响应模拟模型,并对比分析了台风暴雨内涝和非台风暴雨内涝的特征及其差异。结果表明:(1)台风和非台风暴雨在变化趋势、分布特征和时程分布上差异显著。(2)台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受潮位影响,在高潮位时发生倒灌。在非台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受降雨影响,并随着重现期的增大而增大。(3)台风和非台风暴雨情景下,研究区发生内涝的子汇水区数量和等级随着重现期的增大而增加,积水区域逐渐连片分布,最多有17个子汇流区发生内涝,占总内涝区域的80%。而在相同重现期的台风暴雨情景下,排水管网负荷率更高、节点洪流更大、内涝更重、积水历时更长、积水深度更深,积水历时超过10.7 h,积水深度超过67 cm。本研究丰富了研究暴雨洪涝的方法,可为社区尺度的内涝研究提供参考。
真三轴应力下混凝土的动态力学性能及破坏准则
徐媛媛, 彭刚, 王乾峰, 肖姝娈, 李威, 彭竹君
当前状态:  doi: 10.12170/20200305003
[摘要](4) [HTML全文](2) [PDF 1032KB](0)
摘要:
为研究混凝土结构处于复杂应力状态下的静动态力学特性,进行了不同应力比及加载速率下的真三轴压缩试验。对混凝土的强度特性和变形特性展开了深入分析,并基于八面体应力空间建立了考虑应变速率效应的真三轴动态破坏准则。结果表明:真三轴受压下的混凝土极限抗压强度随着应力比的增大而增大。随着应变速率的增加,应力比较低时,混凝土的极限抗压强度逐渐增大;应力比较高时,极限抗压强度先减小后增加。随着应变速率的增加,侧向受压面上的变形从受压破坏变成受拉破坏的过程更短;随着应力比的增大,侧应力较大方向上的变形越来越小。基于八面体应力空间建立的真三轴动态破坏准则表达式中包含3个率效应参数,经验证与试验数据吻合较好。
考虑爆破累积损伤效应的含泥化夹层边坡滑移分析
闫长斌, 张彦昌, 陈艳国, 徐晓
当前状态:  doi: 10.12170/20200127001
[摘要](16) [HTML全文](6) [PDF 826KB](1)
摘要:
反复爆破振动是诱发滑坡的重要因素,特别是含泥化夹层的复杂岩质边坡。为揭示多次爆破振动下含泥化夹层复杂岩质边坡失稳破坏机制,根据能量守恒定律,基于Newmark滑块位移法,考虑爆破累积损伤效应,引入泥化夹层强度折减系数,建立了多次爆破振动下含泥化夹层边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测方法。探讨了剪切模量、倾角和连续率等泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量的影响,并对泥化夹层参数敏感性进行了分析。研究结果表明:(1)考虑爆破累积损伤效应引起的泥化夹层强度参数劣化,边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测结果更加合理。(2)泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量具有显著影响。随泥化夹层剪切模量的增大,边坡抵抗变形能力增大,累积滑移量减小。随泥化夹层倾角的增大,边坡剪切段滑移量无明显变化,但蠕滑段滑移量明显增大,总的累积滑移量随之增大。泥化夹层连续率越高,边坡累积滑移量越大。(3)参数敏感性分析表明,泥化夹层剪切模量对多次爆破振动下边坡累积滑移量影响最显著,其次是泥化夹层倾角,再次是泥化夹层连续率。
不同发展情景下雄安新区用水强度及需水量预测
吕良华, 姜蓓蕾, 耿雷华, 张海滨, 于新兴
当前状态:  doi: 10.12170/2020040100
[摘要](7) [HTML全文](2) [PDF 465KB](0)
摘要:
雄安新区尚处在规划建设阶段,未来发展情景存在不确定性,预测不同发展情景下可能的用水强度及需水量对于指导新区建设发展、实现水资源可持续利用具有重要意义。从社会经济发展模式、用水效率模式和生态环境发展模式三个角度,对雄安新区发展情景进行了概化。结合《河北雄安新区规划纲要》,通过借鉴国内新区以及国内外发达城市近年用水效率值、社会经济发展指标,预测了不同发展情景下新区近期和远期的各类用水强度指标以及相关社会经济发展指标。利用定额法预测了新区近期和远期的生活、工业和农业需水量。利用Tennant法和定额法预测了新区近期和远期的河道内外生态环境需水量。2022、2035年不同发展情景的需水总量分别在8~10、9~12 亿m3水平。在注重社会经济发展和生态环境保护的同时,严控用水强度可将用水总量控制在8~9 亿m3相对较低水平。严格控制生活、生产各类用水强度,采取多种措施提高用水效率对于新区控制用水总量,实现水资源可持续利用至关重要。
ERA-Interim和ERA-5再分析资料中台风模拟精度评估
李江夏, 胡玉植
当前状态:  doi: 10.12170/20200222001
[摘要](13) [HTML全文](12) [PDF 982KB](2)
摘要:
针对海洋水动力模拟中常用的10 m高度风速和海平面气压参数,通过对欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA-Interim(ERA-I)和其最新开发的ERA-5两套再分析风资料中的台风中心、最大风速和中心气压等要素进行识别,分析了2013—2015年两套资料对西北太平洋台风的模拟精度。结果表明:ECMWF再分析风资料对台风中心位置的反映存在一定偏差,台风强度越低,台风中心位置模拟的偏差越大;再分析资料中的台风最大风速较实测偏低,中心低压较实测偏高;ERA-5资料对台风的模拟精度显著优于ERA-I资料,但在西北太平洋仍低估了台风的强度,且台风强度越高,低估越明显。基于ERA-5资料建立了台风风场再分析最大风速与实测最大风速的相关关系,提出了在不具备实测台风数据的情况下直接修正ERA-5资料的方法。通过与实测资料比较,修正后风场显著优于修正前。
不同反滤准则及其在宁南山区水库设计中的应用
杨佩瑶, 王红雨, 张刚, 何金沙
当前状态:  doi: 10.12170/20191227001
[摘要](24) [HTML全文](14) [PDF 752KB](0)
摘要:
渗流作用是引起土石坝破坏的主要原因之一,合理设置反滤层能有效控制土体发生渗透破坏。为评价不同反滤准则在以黄土为筑坝材料的土坝中的效果,探讨黄土丘陵山区水利工程反滤系统适宜的设计准则,结合宁夏南部山区乔家沟水库土坝反滤系统设计案例,在反滤料级配曲线的上、下包线范围内平行选取4条不同的级配曲线,通过理论计算得出不同反滤准则所需的反滤料和被保护土料的特征粒径,对比分析了国内外7种反滤准则在该工程中的适用性。结果表明:当被保护土料为粉质黏性黄土时,我国现行碾压式土石坝设计规范(SL 274—2001)反滤准则在该工程反滤料级配曲线的上下包线内适用范围大、效果好,能同时满足滤土与排水条件。
半偏减法集对势在区域旱灾风险评估中的应用
金菊良, 赵行玥, 崔毅, 周玉良, 陈梦璐, 宁少尉
当前状态:  doi: 10.12170/20200901005
[摘要](17) [HTML全文](4) [PDF 721KB](1)
摘要:
为深入挖掘旱灾风险动态评估中评价样本与评价标准之间存在的不确定性问题,提出用半偏减法集对势这一新的联系数伴随函数,建立区域旱灾风险动态评估的半偏减法集对势方法(SSSPP),并应用于宿州市2007—2017年旱灾风险动态评估和风险脆弱性因子识别研究。结果表明:宿州市旱灾风险综合等级基本在2级以上,处于偏危险状态,通过半偏减法集对势值可判别2009、2010及2011年处于偏反势,为高危险年份。通过半偏减法集对势方法识别出了宿州市旱灾风险脆弱性指标有:相对湿润度指数、土壤相对湿度、土壤类型、单位面积水资源量、耕地率、农业人口比例、水库调蓄率、单位面积现状供水能力、单位面积应急浇水能力、灌溉指数、节水灌溉率,这11个指标是宿州市降低旱灾风险等级进一步需要调控的对象。
季节性供水渠道边坡稳定性研究
朱锐, 黄英豪, 张晨, 郭万里, 陈皓
当前状态:  doi: 10.12170/20200302002
[摘要](11) [HTML全文](2) [PDF 1021KB](7)
摘要:
由于渠道季节性通、停水引起的干湿循环过程显著降低了渠基膨胀土的强度,进而影响膨胀土渠道的稳定性。以北疆典型膨胀土渠道为例,通过直接剪切试验对不同干湿循环次数下渠基膨胀土的力学特性和表面裂隙发育特征进行研究,在此基础上对水位骤降期间渠道边坡的稳定性进行了数值计算。结果表明:随着干湿循环次数的增加,试样表面的裂缝发育不断加剧,并在一定循环次数后逐渐趋于稳定;试样的黏聚力发生较为显著的衰减,而内摩擦角值则呈小幅度波动式衰减的趋势。在5次干湿循环后,试样的黏聚力和内摩擦角分别降低了36.5%~48.2%和10.8%~26.1%。此外,随着运行年份(干湿循环次数)的增加,渠道边坡稳定性呈逐年下降趋势;排水时间对于渠道边坡的稳定性同样影响显著,排水时间越长,渠道边坡稳定性越高。建议该膨胀土渠道边坡排水时间不少于12 d,诊断、维修间隔不长于4~5年。研究成果对北疆供水工程建设与维护具有一定参考价值。
黑龙江省参考作物蒸散量变化及气象因子分析
王子龙, 刘莹, 姜秋香, 李世强, 柴迅, 何馨
当前状态:  doi: 10.12170/20200831003
[摘要](3) [HTML全文](1) [PDF 1232KB](0)
摘要:
为研究中纬度寒区参考作物蒸散量时空变化及影响因子变化,揭示参考作物蒸散量与各气象因子间响应关系,基于黑龙江省34个标准气象站点数据资料,运用Penman-Monteith公式方法计算逐日参考作物蒸散量。利用累积距平、气候倾向率、趋势分析和突变检验、Hurst指数方法,分析了黑龙江省参考作物蒸散量时空变化特征及气象因子间响应关系,明确了产生差异性的主要原因。结果表明:整体上,黑龙江省1990—2019多年平均参考作物蒸散量呈下降趋势;春季相对湿度是影响参考作物蒸散量变化的主要气象因子,而冬季影响参考作物蒸散量较大的气象因子是平均气温;全省高蒸散区集中在以泰来为中心的西南部,低蒸散区集中在以呼中为中心的西北部;风速和气温是影响黑龙江省南部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素,相对湿度是影响北部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素;对未来变化趋势预测表明,黑龙江省Hurst指数为0.60~0.69,说明未来参考作物蒸散量变化呈与现在相同的下降趋势且具有一定持续性。
中小型水库防洪标准对比研究及对策建议
邹鹰
当前状态:  doi: 10.12170/20200503003
[摘要](13) [HTML全文](2) [PDF 509KB](1)
摘要:
我国中小型水库众多、分布广泛,为社会提供了极大的经济和生态效益,但也有可能因大坝失事给水库下游地区造成人员伤亡和财产损失,成为洪灾风险的来源之一。通过与美国大坝等级划分和入库设计洪水选择指南的对比,指出了我国相关设计规范中,对中小型水库防洪标准的规定相对偏低,与我国当前的经济社会发展水平不相适应;分析论证了我国存在高风险潜在危险的中小型水库提高防洪标准的必要性和可行性,并提出了提高我国高风险潜在危险等级的中小型水库防洪能力的对策建议。
壳聚糖基印迹水凝微球对Cr (VI)的选择性吸附研究
蔡伟成, 郭牧林
当前状态:  doi: 10.12170/20200326002
[摘要](7) [HTML全文](4) [PDF 1255KB](0)
摘要:
目前水环境污染物成分复杂,常用的化学沉淀法已很难将重金属污染物分类去除并资源化利用,由此产生了大范围的危废污染环境,需要二次处理。利用离子印迹技术对壳聚糖基水凝微球进行改性,制备具有对Cr (VI)特异识别性能的吸附材料(CTS-IGB),对其在单一Cr (VI)溶液和模拟电镀废水中的吸附行为特征进行研究。研究结果表明:在20 ℃、pH值为3时,CTS-IGB在单一Cr (VI)溶液和模拟电镀废水中Cr (VI)的吸附量在180 min内分别达到37.4 和44.3 mg/g,半饱和吸附时间仅分别为5.8和23.5 min;吸附行为符合准二级动力学。吸附等温线拟合表明吸附过程符合Freundlich模型;热力学参数表明吸附过程是放热反应且吸附后无序度减小;相比于未改性壳聚糖水凝微球,CTS-IGB在共存离子(模拟电镀废液及其他双组份溶液)工况下对Cr (VI)的选择性提高32%~74%。该材料可作为一种潜在的吸附材料用于污染水环境中Cr (VI)的分离及回收。
地下水含盐量对人工冻结效果影响分析
叶超, 李忠超, 梁荣柱, 肖铭钊, 蔡兵华, 吴文兵
当前状态:  doi: 10.12170/20200916001
[摘要](6) [HTML全文](3) [PDF 1268KB](0)
摘要:
目前对于人工冻结法的研究主要集中在地下水渗流对冻结效果的影响,未考虑地下水含盐量的影响。对地下水含盐量对冻结效果的影响机制认识不深入。含盐量将会影响地下水的热力学性质,在近海地层和海底进行临时地层冻结加固时,高含盐量地下水将会影响地层冻结效果。基于热流耦合模型,采用COMSOL多场耦合分析软件对双管冻结条件下高含盐量地下水冻结机理展开研究。重点分析冻结温度场、冻结交圈、冻结管间距对冻结效果的影响。研究表明:当地下水含盐量高于4%时,下游的冻结范围受地下水含盐量增加的影响较大。随着地下水含盐量的增加,冻结前期用时较长,积极冻结阶段用时逐渐缩短;当冻结壁完全交圈并冻结完全时,冻结壁中心位置处温度随地下水含盐量的提高而有所升高;冻结管间距的增加将会放大了地层水含盐量对冻结的影响。
长江口登陆台风增水数值模拟
周才扬, 殷成团, 章卫胜, 熊梦婕, 张金善
当前状态:  doi: 10.12170/20200525002
[摘要](7) [HTML全文](3) [PDF 3725KB](2)
摘要:
1810号强台风“安比”是1990年以来直接登陆上海的最强台风,却并未诱发较大风暴增水。采用ERA-Interim数据集作为背景风场资料建立了双重嵌套的高分辨率风暴潮与天文潮耦合数学模型,研究了台风“安比”在长江口地区风暴潮增水特征及成因。结果表明:台风期间增水主要集中在长江口北支出口沿岸,而长江口南支在台风登陆后出现明显的减水过程,台风登陆位置导致了长江口南、北支增水分布的差异;移行风对台风路径右侧增水影响更大,除梯度风场的向岸风作用外,落潮期间移行风场的作用致使连兴港附近岸段风暴增水平均增幅26.8%;除台风强度外,台风路径也是影响长江口地区风暴增水大小的重要因素之一。
流域水沙变化和人类活动对长江口河槽演变的影响
刘杰, 程海峰, 韩露, 叶婷婷, 王珍珍
当前状态:  doi: 10.12170/20200313001
[摘要](8) [HTML全文](4) [PDF 8809KB](0)
摘要:
基于1998—2016年长江口系列水下地形等有关资料,研究了流域减沙和人类活动对长江口河槽冲淤演变的影响趋势。结果表明:近20年长江口滩槽格局总体稳定,但南支以下河槽呈现由净淤积向净冲刷转变,口内的河槽冲刷、容积扩大,口外的航道拦门沙浅滩长度缩短。河口边滩圈围、江中沙洲人工守护及三峡工程的拦洪消峰作用促使长江口滩槽格局的稳定,而流域来沙减少与河口促淤圏围则促进南支以下河槽由净淤积向净冲刷转变。2002—2003年基本为长江口南支以下河槽冲淤转变的分界点,河口冲淤转变对应的流域年输沙量临界值约2.54亿t。未来,长江流域来沙量可能长期维持在临界值以下的较低水平,长江口将呈现岸滩槽地貌格局稳定条件下的缓慢冲刷趋势。
基于BP神经网络的黑龙江漠河段冰坝预测
宋春山, 林立邦, 韩红卫, 朱新宇, 乔厚清
当前状态:  doi: 10.12170/20200619002
[摘要](4) [HTML全文](0) [PDF 891KB](0)
摘要:
黑龙江干流上游在开江流凌期经常出现冰坝,并产生凌汛灾害。为预测黑龙江漠河段的开江日期和冰坝发生情况,利用黑龙江漠河段1960—2010年的水文气象数据建立基于BP神经网络的冰坝预测模型,预测该河段2011—2015年的冰坝发生情况及开江日期,并和实际情况对比分析。研究结果表明:该模型的预测精度较高;通过对27年的气温转正日期和开江日期的分析发现,二者的日期均趋于稳定,且在气温转正后的15 d左右黑龙江漠河段会顺利进入开江阶段;预测2011—2015年的开江日期,最大误差为3 d,根据水文情报预报规范,此次预测为甲等预测方案且预测结果均合格。
寒冷环境下国内大坝混凝土的保温抗冰技术现状
赵成先, 孙红尧, 罗建华, 李红鑫, 潘旭勇, 裴成元
当前状态:  doi: 10.12170/20200106003
[摘要](26) [HTML全文](14) [PDF 899KB](0)
摘要:
大体积混凝土大坝施工时内外大温差会造成混凝土的开裂,寒冷环境下大坝运行时冰的冻融过程会对混凝土造成胀裂破坏,因此寒冷环境下混凝土大坝浇筑时必须采取临时保温措施,大坝运行时必须采取永久保温措施。大坝上游面接(临??)水部位水结冰过程中的推力、剪切力和拉拔力会破坏保温材料,所以大坝上游面必须采取抗冰措施。从保温材料种类、抗冰技术、应用案例和调研结果等方面回顾了寒冷环境下国内混凝土大坝的保温和抗冰技术的现状,目前主要采用泡沫塑料作为临时保温材料,采用聚苯板和聚氨酯泡沫作为大坝永久保温材料,采用在保温材料表面涂布涂料或砂浆的方式以及采用抗冰装置的方式抵抗冰的破坏。抗冰技术尚处于起步阶段,最后提出了目前大坝保温抗冰技术存在的问题和需要继续研究的内容。
澜沧江上游河谷哑贡倾倒变形体形成机制及过程
李明, 涂国祥, 罗新平, 尚琪
当前状态:  doi: 10.12170/20200304002
[摘要](7) [HTML全文](4) [PDF 1544KB](0)
摘要:
陡倾层状岩体的深层倾倒变形是我国西南深切河谷常见的一种地质现象。第四纪以来,伴随青藏高原隆升,强烈的河谷下切是导致这一现象的重要原因。以澜沧江上游河谷哑贡倾倒变形体为例,采用底摩擦重力试验和数值计算的方法,对河谷下切过程中该倾倒变形体的形成机制和过程进行了研究,结果表明:该边坡随着河谷下切、岩体卸荷及边坡应力场的重新分布,岩体中形成了较深的应力松弛区,主应力方向调整为重力方向,应力松弛区中陡倾的层状岩体向河谷方向发生倾倒变形。根据物理试验特征及数值分析结果,倾倒变形演化过程可归纳为:卸荷(回弹拉裂阶段)、变形(裂隙发育阶段)及折断(裂隙贯通阶段)。
反滤层粒度组成及厚度对渗流特性的影响
蔡世兴, 朱海波, 马栋和, 王常明, 韩松伶
当前状态:  doi: 10.12170/2020082501
[摘要](13) [HTML全文](6) [PDF 1492KB](1)
摘要:
反滤层的粒度组成和反滤层厚度及其结构对大坝渗流特性具有显著的影响。针对某黏土心墙砂砾石坝,设计了黏土心墙两侧反滤层材料的颗粒级配范围线(上、下包线),配制了材料颗粒级配,并对其进行了4组渗透变形试验,获得了试验材料的临界坡降、渗透系数和渗透破坏形式。根据渗透试验结果和双层反滤结构,采用有限元数值方法对两层反滤料厚度的11种组合(各层厚度变化范围为0.5~2.5 m)的大坝渗流特性进行了模拟分析。结果表明:(1)反滤层的第一层粒度较细,包线内土料粒度由细变粗时,对渗透系数的影响较小,对临界坡降和破坏坡降的影响较大,且破坏类型由流土变为管涌形式;第二层反滤砂砾石颗粒较粗,且5 mm以下细颗粒含量很少,渗透特性取决于粗粒材料的含量,为过渡型破坏类型。(2)当双层反滤层总厚度不变(厚度3 m)时,改变反滤层的厚度组合和粒度组合,对大坝单宽渗流量和心墙出逸点高程的影响较小。第一层反滤料厚度从0.5增加到2.5 m,心墙和反滤料的出逸比降均呈非线性增长,第一层反滤料出逸比降增幅为92.7%,第二层反滤料的出逸比降增幅为70%。第一层反滤料粒度变化比第二层反滤料粒度变化对心墙和反滤料出逸比降的影响小。(3)反滤层厚度保持3 m时,建议第一层反滤料厚度取1.0~1.5 m,相应地第二层反滤料厚度取2.0~1.5 m;粒度组成选取两层反滤料都靠近下包线位置,即粒度较粗为最优。
基于MODFLOW模型滹沱河傍河地下水源地保护区划分
冷文鹏, 陶亚, 孙若涵, 夏建新
当前状态:  doi: 10.12170/20200611001
[摘要](11) [HTML全文](3) [PDF 715KB](0)
摘要:
科学合理地划分地下饮用水源地保护区,能够以最精准的范围和较低的经济成本来预防水源受到污染。基于MODFLOW模型对石家庄市滹沱河新调整的地下水源地的地下水流场进行模拟计算,采用MODPATH计算了种不同工况下示踪粒子反向运移100和1 000 d的运移轨迹。结果表明,2种工况下示踪粒子在100 d末的平均运移距离分别为0.54和0.49 km;示踪粒子在1 000 d末的平均运移距离分别为6.1和5.6 km。此外,还考虑了入渗场使用条件下地下水流场变化。分析2种工况的计算结果表明,水源地的抽水井概化成井群时,示踪粒子反向运移的轨迹几何形状更加规则,且迁移距离相对较短。同时,考虑到入渗场补水情况,将整个入渗场范围纳入一级保护区。
城市水-能源-粮食耦合协调发展研究
王丽川, 侯保灯, 周毓彦, 陈晓清, 王欣, 黄亚
当前状态:  doi: 10.12170/20200217001
[摘要](14) [HTML全文](5) [PDF 720KB](1)
摘要:
水资源、能源、粮食是我国的重要资源,三者之间相互依存,在城市发展过程中起着重要作用,是城市可持续发展的重要基础资源。以上海市为例,构建上海市W-E-F(Water-Energy-Food 简写为W-E-F)系统的综合评价指标体系,采用熵值法和变异系数法对指标赋权,然后建立耦合协调度模型,分析上海市W-E-F系统和各子系统间协调发展水平,并应用灰色GM (1, 1)模型预测2018—2025年上海市W-E-F系统的耦合协调度发展趋势。结果显示:上海市W-E-F系统发展分为两个阶段,第一阶段为2003—2013年,W-E-F系统呈下降趋势;第二阶段为2013—2017年,W-E-F系统呈稳定上升趋势,并在未来2018—2025年耦合协调度呈稳定上升趋势,至2025年过渡到良好协调发展水平,但未上升到优质协调发展水平。上海市应继续提高资源利用效率,拓展城市协调发展空间。
基于灰色残差GM(1,1)-Markov模型的水工混凝土劣化预测研究
康春涛, 贡力, 王忠慧, 杨轶群, 王鸿
当前状态:  doi: 10.12170/20200228002
[摘要](17) [HTML全文](10) [PDF 587KB](0)
摘要:
我国西北地区水工混凝土建筑物经常受到低温冻害和盐渍侵蚀作用,因此混凝土劣化预测的研究对水工建筑物的寿命预测具有十分重要的意义。为模拟水工混凝土建筑物所受到的破坏,以实验室方法进行混凝土试件的盐冻试验,得到4种工况下混凝土试件随着盐冻次数的增加,其质量和抗压强度的变化情况。研究抽取了其中两种工况的原始数据,首先利用灰色残差GM(1,1)模型对原始数据进行处理,并建立预测模型;然后通过预测模型进行计算,得到质量和抗压强度的修正值;最后通过灰色残差GM(1,1)-Markov模型,对150~200次盐冻试验的试件质量和抗压强度进行预测。结果表明:试件质量和抗压强度的预测值与原始值相比误差较小,说明该模型可较好预测混凝土劣化的质量和抗压强度损失。
基于相对差异函数的海绵城市弹性评价
冯峰, 靳晓颖, 刘翠, 冯跃华
当前状态:  doi: 10.12170/20200318002
[摘要](15) [HTML全文](5) [PDF 691KB](0)
摘要:
针对海绵城市中观尺度的区域水系统综合评价问题,引入工程弹性的理念,构建了由生态弹性、工程弹性、自然弹性和社会弹性4个维度共17个影响因子的弹性指标体系,基于相对差异函数的模糊可变评价模型,对17个指标5个级别(极强、较强、中等、较弱、极弱)弹性阈值进行说明和界定。以开封市为研究实例进行评价计算,结果显示:2013年、2014年和2015年系统弹性为Ⅴ级,表明这3年开封市的海绵城市水系统具有极弱的弹力;2016年、2017年为Ⅳ级,开封市海绵城市水系统弹性为中等。同时对2013年、2017年的17个指标的相对隶属度覆盖等级进行对比,与开封海绵城市建设和成效进行对照分析,评价结果与实际情况高度吻和,均发生了明显的弹性增强过程。经过实例计算可得基于相对差异函数的海绵城市水系统弹性评价体系构建合理,针对中观尺度的评价区域,能够通过指标信息确定对应的相对隶属度,获得精准的评价结果,为海绵城市提高水系统弹性提供可靠的理论依据和数据支持。
水压力环境中混凝土孔隙水压力变化规律研究
孙豹, 彭刚, 王乾峰, 梁辉
当前状态:  doi: 10.12170/20190322001
[摘要](270) [HTML全文](142) [PDF 764KB](7)
摘要:
为研究水压力环境中混凝土的孔隙水压力变化规律,进行了不同水压力作用下混凝土的孔隙水压力变化试验,基于试验数据,采用有限元软件ANSYS对不同水压力作用下混凝土的孔隙水压力变化进行瞬态反演数值模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:在水压力作用下,混凝土的孔隙水压力变化特征可分为快速增加、缓慢增加和稳定等3个阶段,当混凝土在0.875 MPa的水压力作用下,混凝土的孔隙水压力达到与所施加水压力相等的值需要9 h以上。采用有限元软件ANSYS数值模拟得到混凝土的孔隙水压力变化规律与试验数据吻合较好。
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2020-06期封面
2020, (6).  
[摘要](39) [HTML全文](26) [PDF 4609KB](26)
摘要:
2020-06期目录
2020, (6): 1-1.  
[摘要](41) [HTML全文](26) [PDF 321KB](11)
摘要:
梅花形阵列粗糙床面明渠紊流特性
钟亮, 葛晨曦, 孙建云
2020, (6): 1-8.   doi: 10.12170/20191026002
[摘要](111) [HTML全文](47) [PDF 12143KB](11)
摘要:
梅花形阵列粗糙是常见的床面粗糙形态,但其水流紊动特性参数在颗粒间的沿程变化和不同象限间的分布差异等研究仍较薄弱。采用不同颗粒大小和排列间距的圆形玻璃珠制作了3种梅花形阵列粗糙床面,基于明渠紊流的PIV水槽试验资料,探讨了无量纲纵向紊动强度Tu、雷诺应力R和紊动能E的分布规律。结果表明:① 颗粒顶部以上区域的TuRE沿程基本呈条带状变化,受颗粒影响较小,而颗粒顶部以下区域则受颗粒影响明显,沿程变化相对复杂,表现出一定的周期性和分区性,并可分为颗粒区和粒间区。② 颗粒顶部以上区域TuRE的垂线分布基本重合,颗粒顶部以下区域则波动明显,分布曲线呈“S”和倒“L”等形状。③ 粒间区各象限的RE沿程变化较为平缓,接近水平线,第2、4象限的RE总体大于第1、3象限;颗粒区各象限的RE沿程分布呈“∪”状并在沿程位置参数x+ = 0附近有最小值。研究成果对鱼道及航道工程设计等具有一定的指导意义。
基于梅雨监测指标的安徽江淮地区梅雨过程识别
周平, 周玉良, 金菊良, 宁少尉, 崔毅, 吴成国
2020, (6): 9-15.   doi: 10.12170/20200823003
[摘要](92) [HTML全文](9) [PDF 479KB](14)
摘要:
据国标《梅雨监测指标》规定的入梅和出梅条件,识别了安徽省江淮地区1957—2020的梅雨过程及其特征量,对比分析了国标与其发布前其他研究在雨日、出梅条件等方面的异同及其对梅雨过程识别和特征量的影响。结果表明:据国标识别的安徽江淮地区梅雨过程和特征量与其他现有研究方法的识别结果基本一致,以日降水量大于气候平均6—7月日降水量的1/2为雨日,比据国标规定的雨日识别的空梅年增多,识别的部分年份入梅偏晚;1957—2020年中有13个空梅年,约占1/5,非空梅年平均于6月19日入梅,7月13日出梅,梅雨期长23.7 d,梅雨期和降水集中期的降水量分别为270.7和263.0 mm,约占年降水量的1/4,占6—7月降水量的3/4;当研究区域较小时,应据环流和雨日条件确定区域的出梅日,不宜以最后一个雨期结束日的次日为出梅日;安徽江淮地区在空、枯梅容易出现较重旱情,尤其是连续的空、枯梅年,而梅雨量大且集中的年份易发生洪涝,尤其是梅雨量大于400 mm的年份(如2020年)。
熵权模糊集对分析法在溪洛渡水库汛期分期中的应用
刘浅奎, 王文圣, 余思怡, 王宁
2020, (6): 16-22.   doi: 10.12170/20191205001
[摘要](78) [HTML全文](46) [PDF 509KB](2)
摘要:
溪洛渡水利枢纽工程是长江防洪体系的重要组成部分,为提高溪洛渡水库的防洪能力和兴利效益,实现金沙江流域洪水资源的安全利用,探讨溪洛渡水库汛期合理划分并进行分期调度是十分必要的。收集并确定了影响溪洛渡水库汛期分期的水文气象因素,建立了基于熵权的模糊集对分析法,利用该方法将溪洛渡水库的汛期划分为次汛期、过渡期与主汛期,最后与模糊集分析法、集对分析法进行了对比分析。研究结果表明,熵权模糊集对分析法简单实用,能客观反映金沙江流域暴雨洪水特性对汛期的影响,汛期分期成果合理,与模糊集分析法、集对分析法的分期结论基本一致。提出的熵权模糊集对分析法用于汛期分期合理可行,为水库汛期动态汛限水位的制定提供了参考依据。
近55年京津冀地区降水多尺度分析
路洁, 刘晶, 刘明阳, 曹永强, 李玲慧, 宁月
2020, (6): 23-31.   doi: 10.12170/20191019001
[摘要](164) [HTML全文](53) [PDF 1872KB](13)
摘要:
以京津冀地区25个气象站点1964—2018年的逐日降水数据为基础资料,采用距平法、Mann-Kendall检验法、线性拟合及空间插值分析等方法,从多年平均降水、年内降水分配和极端降水3个尺度分析京津冀地区降水的变化特征。结果表明:(1)京津冀地区年平均降水呈不显著减小的趋势,降水变差系数为0.14~0.41。年平均降水空间上表现为“东多西少、南多北少”的特点,其中燕山山地和海河平原降水离散程度相对较高。(2)京津冀地区年内降水呈现出集中化趋势,降水主要集中在7月下旬,并呈不显著提前化趋势。降水集中度在空间上表现为由东北向西南方向逐渐减少;降水集中期在空间上呈现出由北向南逐渐增强的趋势。(3)京津冀地区极端降水在129.57~252.68 mm之间波动,约占总降水的28.6%~47.9%。极端降水与年均降水的空间分布大致相同,仅有其中7个气象站点的变化趋势稳定。
水库泄水总溶解气体过饱和对鱼类的危害
曾晨军, 莫康乐, 关铁生, 陈求稳, 李婷, 张辉
2020, (6): 32-41.   doi: 10.12170/20200731002
[摘要](57) [HTML全文](6) [PDF 982KB](7)
摘要:
水库建设促进了库区渔业养殖的发展,但高坝大库泄水导致的总溶解气体(Total Dissolved Gas, TDG)过饱和可能导致下游河道尤其下一梯级水库的鱼类患气泡病甚至死亡。为探究TDG过饱和对鱼类的胁迫效应,以金沙江梯级电站溪洛渡至向家坝江段为研究对象,构建立面二维TDG动态模型,推求库区控制断面的安全水深阈值,结合库区主要鱼类生活习性和网箱养殖深度,研究TDG过饱和对野生鱼类和网箱养殖鱼类的胁迫效应。结果表明:梯级电站库区的野生鱼类具有足够的垂向空间进行深度补偿以规避TDG过饱和的危害,其生活习性以及利用深度补偿的能力决定了受过饱和TDG胁迫的程度;但养殖鱼类受网箱限制难以自由下潜至安全水深,为保证养殖鱼类的安全,网箱深度至少应大于安全水深阈值,在TDG过饱和胁迫期,鱼类的游泳水深应持续限制在安全水深阈值以下。对于具有利用深度补偿能力的鱼类,梯级电站的库区比最后一个梯级的下游河道更安全,需要对最后一级电站实施比中间梯级更严格的坝下近区TDG饱和度限制标准。
非淹没双直立圆柱系统波浪爬升的数值模拟
陈浩民, 倪云林
2020, (6): 42-47.   doi: 10.12170/20191018004
[摘要](89) [HTML全文](39) [PDF 1160KB](2)
摘要:
波浪爬升是近海构筑物和海洋平台结构设计中的重要参数。全面掌握波浪的爬升特性有利于结构的安全保证和优化。采用有限元方法建立了求解Berkhoff缓坡方程的数值模型,并计算了非淹没单个直立圆柱周围的波高分布,计算结果与解析解吻合很好。以非淹没双直立圆柱为研究对象,探讨了圆柱间距对波浪爬升的影响。结果表明:上游圆柱周围的波高分布曲线波动较大,但最大相对波高和最小相对波高的发生位置基本与单个圆柱的情况相同;当圆柱间距为1/4波长的奇数倍时,最小相对波高明显减小,圆柱肩部出现第二峰值;而当圆柱间距为1/4波长的偶数倍时,最小相对波高则明显增加,圆柱肩部出现第二谷值。下游圆柱周围的波高分布曲线与单个圆柱的情况相似,但波高相对较小。
不同卸荷速率下岩石强度变形特性
钱亚俊, 武颖利, 裴伟伟, 朱玥妍
2020, (6): 48-54.   doi: 10.12170/20200428001
[摘要](115) [HTML全文](58) [PDF 968KB](13)
摘要:
岩体工程的开挖本质上是岩体的卸荷过程,不同的卸荷速率会显著影响岩体的强度变形特性,开展相关研究对于岩体工程的安全稳定分析具有重要意义。针对岩石开挖卸荷中各种可能的应力路径,开展了普通三轴压缩试验以及恒主应力差卸围压、恒轴压卸围压、升轴压卸围压的3种卸荷试验,重点分析了不同卸荷速率对开挖卸荷岩体力学特性的影响规律。研究得出主要结论如下:(1)不同卸荷方案、不同卸荷速率的岩样,都具有典型的脆性破坏特征,当围压降低到一定程度时,岩样突然破坏,轴压陡降,环向应变显著增大。(2)当围压卸荷速率较高,岩样临近破坏时,变形模量随围压卸荷比的变化曲线几乎成90°直线下降,泊松比随围压卸荷比的变化曲线几乎成90°直线上升;而卸荷速率较低时,变形模量和泊松比下降/增长的趋势相对较缓。这说明围压卸荷速率越大,岩样脆性破坏特征越显著。(3)3种卸荷方案岩样在不同的卸荷速率下,破坏时的应力状态基本都位于普通三轴压缩Mogi-Coulomb强度包络线的下方,即围压卸荷时的岩样比普通三轴压缩状态的岩样更容易破坏。
配筋率对混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程声发射特征的影响
巩妮娜, 胡少伟, 范向前, 蔡小宁
2020, (6): 55-63.   doi: 10.12170/20191225002
[摘要](42) [HTML全文](24) [PDF 8096KB](8)
摘要:
为了探讨配筋率对混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程及声发射特征的影响,通过4组直偏裂缝钢筋混凝土三点弯曲梁开展Ⅰ-Ⅱ复合型断裂试验及声发射信号采集,并分析试验结果。结果表明:随着配筋率的增加,失稳荷载近似线性增加,配筋率影响混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂模式;裂缝稳定扩展过程中振铃计数出现若干个峰值,累计计数的突变可以表征Ⅰ-Ⅱ复合型断裂临界状态,且3个参数间具有较强的相关性;声发射峰频点均呈现分频段集中的现象,从85%荷载水平开始,140~155 kHz的频段占比减小,30~45 kHz频段占比增加,临近失稳临界状态时峰频分布趋于分散。
库区滑坡涌浪三维数值模拟分析
邓成进, 党发宁, 陈兴周, 袁秋霜, 陈莉丽
2020, (6): 64-71.   doi: 10.12170/20191125002
[摘要](101) [HTML全文](80) [PDF 935KB](13)
摘要:
针对某水库库区的3#变形体滑坡涌浪问题,采用三维数值模拟方法分析库区滑坡涌浪传播过程,研究网格尺寸对数值分析计算精度的影响,同时建立1∶280的水工物理模型进行验证,并与潘家铮法计算的涌浪高度进行对比。结果表明:数值分析计算精度与模拟网格尺寸、涌浪剧烈程度及涌浪传播距离有关;三维数值分析和物理模型试验得到的涌浪高度变化曲线的趋势基本一致,涌浪传播至坝前时,各种方法得到的坝前涌浪高度误差较小,数值分析结果可作为大坝安全影响的评价依据。3#变形体形成的涌浪在第4次波峰(t=151 s)时超过坝顶超高约8.37 m,仅占最大坝高的3.3%,且过流量有限,不会对大坝安全构成威胁。
复杂双面边坡整体稳定性分析
潘池, 李飒
2020, (6): 72-79.   doi: 10.12170/20190730001
[摘要](627) [HTML全文](144) [PDF 1786KB](12)
摘要:
实际工程中边坡常呈现出复杂的几何结构,利用有限元强度折减法讨论了3种边界条件下凹凸坡结构和不同坡度组合情况双面边坡的安全系数和破坏特性,并与单面平直边坡进行对比分析。研究发现:在本次计算条件下,双面边坡垂直放坡时,单面平直边坡的安全系数大于凸坡;对于凸坡其他情况,全约束边界条件下安全系数最大,与平直边坡相比提高了约3%。所有形式的凹坡的安全系数均大于平直边坡,其中,全曲面凹坡在全约束边界条件下安全系数提高了近10%,约为其余形式凹坡的2倍。当双面边坡横纵坡度不等时,边坡沿危险坡面产生滑移,决定边坡整体稳定性的因素为较陡的坡度;坡度相等时,边界条件对双面边坡破坏模式的影响较为明显,不同边界条件将导致边坡不同的破坏形态,在半约束条件下,双面边坡只沿法向约束一侧产生滑移破坏,而另外两种约束条件下,其破坏区域均为对称形状。
含充填节理岩体中应力波传播规律的三维模拟
丁英勋, 王志亮, 黄佑鹏
2020, (6): 80-88.   doi: 10.12170/20190529001
[摘要](21) [HTML全文](10) [PDF 1422KB](5)
摘要:
为研究应力波在含充填节理岩体空间中的传播特性,采用离散元软件探讨不同产状节理对P波透、反射规律的影响。首先,建立三维节理岩杆的计算模型,合理选用透射边界和Rayleigh阻尼;然后,将所得计算结果与等效波阻抗理论解相比较,以验证模型的合理性;最后,分别考虑不同节理角度、厚度、间距、数目及入射波频率下的P波透、反射系数变化特征。结果表明:在节理倾向方位角β为0°~60°时,透射系数随β的增大而减小,而在β为60°~90°时随β的增大而增大;透射系数随入射波频率的增大而减小,反射系数反之。若定义节理间距与厚度的正比关系,则透射系数随节理间距的增加而增加,反射系数反之;此外,根据不同节理厚度下的节理数目与透(反)射系数关系曲线特征,定义图线中的包络线为临界透(反)射曲线,则在给定节理数目时,其透(反)射系数总大(小)于临界透(反)曲线上对应的透(反)射系数数值。
水泥固化锌污染土压缩特性影响因素分析
戴元志, 冯中华, 范成文
2020, (6): 89-93.   doi: 10.12170/20191008001
[摘要](70) [HTML全文](53) [PDF 774KB](1)
摘要:
基于固结试验,研究了不同养护温度、锌离子质量分数及水泥掺量条件下水泥固化锌污染土的压缩特性,推导出能够综合反映三者对压缩系数影响规律的经验式。结果表明:基于该经验公式,根据某一已知条件(即上述3个变量值)对应的固化体或者素土的压缩系数值可以较好地预测其他条件下的固化体压缩系数。此外,锌离子质量分数一定时,固化体压缩系数随水泥掺量的增大呈指数性减小。水泥掺量一定时,压缩系数随锌离子质量分数的增大而增大。压缩系数随养护温度的提高而减小,固化体压缩系数比值与养护温度之间呈现较好的对数函数关系。
EHP工法桩强度性状试验研究
杜旭青, 翁佳兴, 别学清, 宋苗苗, 邱成春, 李辉
2020, (6): 94-100.   doi: 10.12170/20191213001
[摘要](74) [HTML全文](34) [PDF 921KB](8)
摘要:
针对实际工程应用中水泥土搅拌桩出现的桩身强度分布不均匀、成桩质量差等问题,对传统的边钻进边搅拌施工工艺进行改进。改进的水泥土桩采用钻孔外预先搅拌均匀水泥土浆液,再边钻孔边浇筑的施工工艺,从而形成一种性质可调控的新型环保均质塑性桩体(Environmental Homogeneous Plastic Pile),即EHP工法桩。通过对现场取芯样和室内方法制备水泥土试样开展一系列的无侧限抗压试验,并结合桩体芯样剖面物质组成分析,对EHP工法桩的强度特性进行了研究。建立了不同形状水泥土试样强度间的定量关系,通过引入强度折减系数对改进施工工艺现场制备桩体强度的折减幅度进行分析。结果表明:改进施工工艺制备的水泥土桩桩身均匀性和桩体强度均优于传统施工工艺制备的水泥土桩,且有效地基加固深度明显增大;和室内标准养护试样相比,不同施工工艺制备的水泥土桩,均出现一定程度的强度折减;对于EHP工法桩,桩体强度折减系数随水泥掺量的增加而减小,在0.55~0.75范围内变化;和传统施工工艺制备的水泥土桩相比,EHP工法桩的强度降低幅度相对较小,具有更优良的承载能力。
考虑倾角的土质边坡Green-Ampt改进入渗模型
雷文凯, 董宏源, 陈攀, 吕海波, 梅国雄
2020, (6): 101-107.   doi: 10.12170/20191027002
[摘要](22) [HTML全文](22) [PDF 1031KB](4)
摘要:
针对传统Green-Ampt入渗模型忽略坡角和土体非饱和区对边坡降雨入渗的影响这一情况,利用倾角对土体入渗势能梯度进行修正,并将入渗时边坡土体按含水率划分为饱和层、过渡层和未湿润层,建立考虑倾角的土质边坡分层假定入渗模型,推导边坡降雨入渗深度与降雨历时的关系,并通过入渗实例将新模型与传统模型进行比较。研究结果表明:分层假定模型预测的坡面产流时间及湿润锋深度与降雨历时的关系较传统Green-Ampt入渗模型(简称为GA模型)更接近实测值;自由入渗阶段,分层假定模型的湿润锋扩展深度与GA模型一致,但入渗速率低于GA模型;积水入渗阶段,分层假定模型的湿润锋扩展深度及入渗速率均大于GA模型,湿润锋扩展深度的差值随着降雨历时的增大逐渐增大,而入渗速率差值的变化呈相反趋势。根据新模型,分析了倾角和雨强对边坡降雨入渗的影响,发现随着边坡倾角的增大或雨强的减小,雨水入渗到坡体内相同深度所需的降雨历时增加,这种现象在倾角大于60°或雨强小于20 mm/h时尤为明显。
考虑土体强度空间变异性的单桩水平承载力研究
韩吉伟, 刘晓明, 杨月红, 黎冰, 鲍安琪
2020, (6): 108-114.   doi: 10.12170/20200424001
[摘要](27) [HTML全文](15) [PDF 853KB](6)
摘要:
空间变异性是土体的固有天然属性,在确定桩基础承载力时理应考虑土的这一特性。应用已有的土体参数随机模拟方法,考虑不同的变异系数和相关距离,通过数值方法研究了土体强度的空间变异性对单桩水平承载力的影响。研究发现:确定性分析得到的单桩水平承载力明显大于考虑土体强度空间变异性后的单桩水平承载力均值,应用规范方法设计的单桩基础仍有失效的可能;相关距离对单桩水平承载力均值无明显影响,但承载力标准差随相关距离的增大而增大;随着变异系数的增大,单桩水平承载力均值随之减小,但承载力标准差随之增大。因土体强度空间变异性导致单桩承载力的不确定性,其分布规律可以用对数正态分布进行描述,据此规律可获得任一荷载下单桩基础的失效概率。
水围压下粉煤灰混凝土的含水量及动态力学性能研究
梁甲, 王乾峰, 张修文, 肖洋
2020, (6): 115-120.   doi: 10.12170/20191010002
[摘要](84) [HTML全文](55) [PDF 623KB](8)
摘要:
为了研究粉煤灰对水围压下混凝土的含水量及其动态力学特性的影响,对粉煤灰掺量为0、20%和40%的混凝土试件(F00、F20和F40)进行了不同水围压(1、3和5 MPa)和不同应变速率(10−5、10−4、10−3和10−2/s)作用下的动态压缩试验,同时还开展了大气环境中干燥混凝土试件的动态压缩试验。分析了水围压、粉煤灰掺量对混凝土含水量的影响,并结合含水量数据,进一步研究了粉煤灰掺量、水围压和应变速率与混凝土动态强度间的关系。研究结果表明:①相同粉煤灰掺量下,混凝土的含水量随着水围压的增加呈现先增大后减小再增大的趋势;在相同水围压条件下,F00混凝土含水量最大,F40次之,F20最小,说明粉煤灰掺量对混凝土的含水量有显著影响。②可用三次函数描述了不同粉煤灰混凝土的含水量与水围压之间的关系。③不同水围压条件下,粉煤灰混凝土单位体积含水量所对应的混凝土动态强度增加值与应变速率呈二次函数关系,并建立了不同水围压条件下粉煤灰混凝土的动态强度增加值与应变速率之间的关系式。
规则波对大直径群桩作用的数值模拟研究
干桂轩, 孙亮, 岳磊, 韩松林
2020, (6): 121-126.   doi: 10.12170/20191006001
[摘要](95) [HTML全文](81) [PDF 1037KB](17)
摘要:
多桩柱结构在海洋工程中应用广泛,大直径群桩效应使得桩柱所受到的波浪力与单桩大为不同。首先使用基于势流理论开发的三维水动力分析程序DIFFRACT计算了单个圆柱和双圆柱所受到的波浪力,通过与相应解析解的对比验证了数值结果的准确性。进一步分析了大尺度多桩柱结构在规则波中所受的波浪力。群桩间的水动力相互作用使桩群中每个圆柱所受的波浪力存在多个峰值,其最大值可达单个圆柱所受波浪力的2.30倍,并且最大波浪力圆柱的位置受桩群布置的影响。
2020 年总目录
2020, (6): 1-6.  
[摘要](16) [HTML全文](10) [PDF 586KB](9)
摘要:
尾矿坝溃决机理与溃坝过程研究进展
赵天龙, 陈生水
[摘要](2220) [PDF 945 KB](1332)
摘要:
尾矿库是维持矿山生产的重要设施,同时也是矿山的重大危险源,开展尾矿坝溃决机理与溃坝过程研究对于提升我国尾矿库防灾减灾水平具有重要意义。分析比较了尾矿坝与挡水土石坝在溃决机理与溃坝致灾过程方面的区别和联系,总结了尾矿坝在坝体形式、填筑方式、坝料组成和溃决机制等方面的特点,对近年来我国在尾矿坝溃坝机理与溃坝致灾过程方面的研究工作进行了较为系统的总结,指出当前我国尾矿坝工程理论研究中存在的问题,并对该领域今后需深入开展的研究工作提出建议。
三维圆柱绕流数值模拟湍流方法的选择
乔永亮, 桂洪斌, 刘祥鑫
[摘要](1204) [PDF 1368 KB](1009)
摘要:
研究湍流模拟方法对三维圆柱绕流数值模拟精度的影响,分别采用雷诺平均法(RANS)中的κ-ω模型、SST模型以及大涡模拟法(LES)对亚临界区内雷诺数Re=3 900时的三维圆柱绕流进行数值计算,分析了圆柱体表面的受力、圆柱后流场时均速度特性与瞬时涡量分布情况。结果表明,当流体流过圆柱表面时,圆柱表面出现的与流速方向相反的负压力差区域使流体从圆柱表面分离,引起了不稳定的周期性交替脱落的湍流涡泄,从而在圆柱表面产生周期性波动的升力,同时在圆柱后近流场区域形成回流区。研究还发现,LES法对圆柱体的受力以及流场时均速度特性的模拟效果要优于κ-ω模型与SST模型;相较于前人利用浸入边界法得到的模拟结果,LES法的模拟精度也有了较大提升;同样,通过对瞬时流场涡量等值线图的分析,并与已有的模拟结果进行对比,发现LES法不但可以从整体上表现出漩涡的周期性脱落,而且对流场中不同位置的、复杂的小尺度湍流涡泄也描述得非常细致,得到的自由分离剪切层长度与湍流涡泄的卷曲度更符合湍流涡泄的特征。所以,在亚临界区,LES法对湍流的模拟效果相对较好。
近20年中国水资源及用水量变化规律与成因分析
刘晶, 鲍振鑫, 刘翠善, 王国庆, 刘悦, 王婕, 管晓祥
[摘要](268) [HTML全文](190) [PDF 6173 KB](15)
摘要:
水资源成为制约我国经济社会再发展的主要因素之一。水安全问题已上升到国家安全的战略高度,特别是近年来水资源短缺等问题加剧了水安全形势。选取我国10个水资源一级区1997—2016年水资源量及用水数据,借助Mann-Kendall法对其进行显著性检验,采用Kendall倾斜度表征各要素时间序列变化特征。从时间和空间尺度上揭示我国水资源及用水量变化特征及规律。分析表明:近20年我国水资源总量呈不明显减少趋势,其中北方水资源总量增加不明显,南方水资源量减少不明显。我国总用水量显著增加,除农业用水增加不明显外,其他各行业用水都呈显著增加趋势,尤其生活用水增加最明显。十大水资源一级区相邻区域水资源总量和总用水量的变化特征表现出相似性,不同地区变化特征表现出空间异质性。与国际水资源利用领先水平相比,我国农业节水潜力较大。
基于模糊层次分析法的平原水库健康综合评价
岳强, 刘福胜, 刘仲秋
[摘要](1186) [PDF 873 KB](557)
摘要:
为了解决平原水库安全评价中存在的忽略生态和可持续性问题,针对平原水库面积大、水深小、坝线长和基础处理差的特点,在健康功能分区的基础上,综合考虑安全、生态特征、可持续性和社会政治环境等因素构建了平原水库健康综合评价体系,指标体系包括围坝安全、水库社会效益、水库生态效应和状态持续性4类一级指标和15个二级指标。利用模糊数学方法提高层次分析法确定各指标权重的准确性,构建平原水库健康综合评价的多目标多层次模糊模型,克服了传统评价方法的主观随意性,系统分析各类指标的耦合影响,改进评判分析的不确定性。评价结果表明:该方法操作方便、效果较好,可用于一般水库的健康评价。
基于HEC-RAS及HEC-GeoRAS的溃坝洪水分析
贺娟, 王晓松
[摘要](1029) [PDF 679 KB](1140)
摘要:
洪水漫顶、渗漏等原因引起的垮坝失事,将会给下游人民带来巨大的生命财产损失,因此,对溃坝洪水引起的淹没范围的准确预测至关重要。通过对大渡河上22座梯级水电站进行对比分析,选定长河坝电站水库大坝为研究对象,分析洪水漫顶引起的长河坝溃坝,及由其引起的下游黄金坪、泸定水电站的连续溃坝对泸定县的淹没范围。首先利用HEC-GeoRAS和Google地球提取研究区域的地形数据,然后将建好的模型导入到一维溃坝洪水计算工具HEC-RAS中进行溃坝洪水演进模拟,最后通过HEC-GeoRAS分析研究区域的洪水淹没范围及流速分布。结果表明:由长河坝溃坝引起的下游泸定县的洪水淹没范围为左右岸平均漫堤宽度约200 m,已经淹没到了城区;从流速分布图得出河道中心的流速均较大,最大流速为16.217 m/s。研究结果可为洪水风险图的制作及防洪决策提供一定的技术支持。
花岗岩石粉细度及掺量对混凝土微观孔隙的影响
赵井辉, 刘福胜, 韦梅, 程明
[摘要](933) [PDF 1290 KB](469)
摘要:
掺合料混凝土技术快速发展和建筑节能要求不断提高背景下,通过压汞法试验,研究分析花岗岩石粉的细度及掺量对混凝土微观孔隙结构的影响规律,从微观层面论证花岗岩石粉作为混凝土掺合料的可行性,并在微观层面进行混凝土宏观抗渗抗冻试验的联系分析。研究表明:花岗岩石粉越细,对混凝土小孔径孔隙的填充作用越好,对大孔径孔隙填充作用不明显,综合填充效果较差;混凝土中掺入0~150 μm花岗岩石粉,当掺量为10%和20%时,对混凝土孔隙结构参数及孔级分配起到优化作用;0~150 μm花岗岩石粉掺量控制在30%以内时有利于提高混凝土抗渗性能;0~150 μm花岗岩石粉掺量控制在20%以内时可保证掺合料混凝土抗冻等级与不掺石粉的混凝土抗冻等级相同,当花岗岩石粉掺量增大至30%时,掺合料混凝土抗冻等级有所降低。
浮式防波堤研究进展
沈雨生, 周益人, 潘军宁, 王兴刚
[摘要](1358) [PDF 1310 KB](595)
摘要:
浮式防波堤与其他传统防波堤相比,可适应水深较大、地基软弱、大潮差和引入水体交换等情况,在港口海岸工程、海洋工程以及海水养殖等诸多领域具有广阔应用前景。对国内外浮式防波堤的主要研究成果和进展进行了综述,从理论推导、经验公式和数值计算3个方面归纳和总结了浮式防波堤波浪透射系数的计算方法。介绍了浮式防波堤结构型式的研究进展,重点分析了浮箱式、浮筒式、浮筏式及其相应改进结构等不同型式浮式防波堤的消浪原理和消浪效果,分析比较了不同结构型式浮式防波堤的优缺点。最后介绍了浮式防波堤在国内外的工程应用,并分析了限制浮式防波堤应用的主要原因,指出了目前浮式防波堤研究方面的不足,以及推广应用浮式防波堤需要进一步研究的内容。
基于分布式光纤测温技术的堤坝渗漏监测
何宁, 丁勇, 吴玉龙, 周彦章, 李登华, 何斌
[摘要](1123) [PDF 1878 KB](1014)
摘要:
渠道堤坝普遍存在渗透变形及渗漏破坏等工程问题,传统大坝及岸堤安全监测技术测点分散、容易漏测。在介绍分布式光纤测温技术原理的基础上,通过室内试验和现场原型试验,开展了分布式光纤测温技术方法比选、测量精度和稳定性分析、渗漏监测及分析方法、常规监测技术对比分析、工程实践应用等研究,论证了分布式光纤测温技术应用于堤坝渗漏监测的可行性和适用性。布里渊测温系统受温度和应变影响,测值波噪明显,光纤埋设及保护要求较高,拉曼测温系统可测得绝对温度,其测温稳定性及精度均优于布里渊测温系统;加热法和梯度法监测渠道堤坝渗漏在技术上均可行;分布式光纤测温技术具有监测距离长、空间分辨率高、远程线性测量等特点,在渠道堤坝渗漏监测实践应用中具有显著的技术优势。
硫酸盐和干湿循环耦合作用下混凝土性能研究
刘道维, 刘本义, 李向东, 袁杰
[摘要](1029) [PDF 543 KB](680)
摘要:
试验主要研究了粉煤灰与矿渣粉掺量以及新拌混凝土含气量对混凝土在硫酸盐和干湿循环耦合作用下质量损失、抗压强度、相对动弹性模量等性能变化的影响。研究结果表明:经过3个干湿循环周期后,掺有矿物掺合料的混凝土试件强度增长大于基准组混凝土;从第4个干湿循环周期开始,掺矿物掺合料的混凝土试件的质量损失均小于基准组混凝土,且试件质量损失大大减少;掺加矿渣后,混凝土试件经过6次干湿循环周期,相对动弹性模量仍保持在60%以上;粉煤灰和矿粉复掺对混凝土的抗硫酸盐干湿循环破坏能力有所提高,当粉煤灰与矿粉比例为3∶1时,采用复掺对改善干湿循环过程中混凝土试件的抗压强度的效果最好。并且,混凝土中适当引气也可提高其抗硫酸盐干湿循环性能。
海河流域径流变化趋势及其归因分析
张利茹, 贺永会, 唐跃平, 王国庆
[摘要](966) [HTML全文](42) [PDF 1360 KB](386)
摘要:
在气候变化和人类活动共同影响下,流域径流发生了很大变化。尤其是海河流域,水资源匮乏的现象更为严重,分析水资源变化趋势对实现水资源的可持续开发利用具有重要意义。根据海河流域实际地形地貌特征及水文站分布情况,选取观台、响水堡、张家坟、下会和桃林口等5个水文站所在的区域,采用Mann-Kendall秩次相关检验法及线性回归方法,分析检验各典型区域年径流量的历史变化趋势。基于半分布式流域水文模型——TOPMODEL,采用水文模拟的途径,定量评估了典型区域气候变化和人类活动对径流变化的影响。归因结果表明:除桃林口外的其他4个水文站的年径流量均呈显著减小趋势,海河典型区域年径流减小主要跟人类活动有关,其占比都在65%以上。人类活动对观台、张家坟和响水堡站径流量减小的影响占比为65%~70%,对桃林口站径流量减小的影响占比为75.4%,对下会站径流量减小的影响占比高达81.7%,主要原因是海河流域自20世纪60年代中后期以来进行大规模水利建设所产生的水文效应。
港珠澳大桥桥墩浮拖运输方案分析
秦尧, 唐友刚, 刘成义, 刘浩宇, 别社安
[摘要](1025) [PDF 1145KB](7909)
摘要:
根据港珠澳大桥桥墩结构质量和尺度巨大的特点,提出了合理的装船运输方案.采用水动力分析软件,建立桥墩的三维质量模型、桥墩主体与半潜驳船的驳运联合体模型.基于势流理论计算船体受到的波浪荷载,分析联合体在海上拖航过程中的稳定性、运动响应,检验桥墩浮拖过程的稳定性.计算结果表明:不采用加固措施,横浪条件下桥墩的稳定性难以满足,浪向角不大于45°时满足拖航要求;采用侧向支墩及钢丝绳对桥墩局部加固,桥墩在所有浪向条件下均满足稳定性要求.
利用PLAXIS软件计算考虑降雨的边坡稳定性
孔郁斐, 周梦佳, 宋二祥, 杨军, 张龙英, 施洪刚, 刘剑
[摘要](2969) [PDF 1143KB](2777)
摘要:
降雨条件下的边坡稳定性分析,需要同时考虑水的渗流与边坡内力进行耦合计算。非饱和土的特殊性质增加了计算难度,其渗透性、强度都会随含水量的变化而变化。介绍了非饱和土的有效应力原理,并比较了PLAXIS 和Geo-Studio两款软件使用的有效应力原理和破坏准则的异同。PLAXIS软件中用有限元法计算非饱和土的渗流问题,利用简化的Bishop有效应力公式进行固结、变形及边坡稳定性计算,土体本构关系根据需要选用;Geo-Studio软件中也使用有限元法计算非饱和渗流,但其边坡安全系数计算方法为极限平衡法,强度准则为Fredlund双变量理论。最后结合算例详细介绍了PLAXIS软件中进行非饱和土边坡计算的建模方法。算例显示,PLAXIS软件中建立的计算模型可以准确反映降雨过程中边坡安全系数的变化规律。今后的工程设计中,可以考虑使用这一软件进行非饱和土边坡设计计算。

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