南水北调与水利科技（中英文）
2015年第13卷第4期文章目次
2015, 13(4):609-613.
摘要:
根据2010 年遥感反演得到的黑河流域蒸散发量以及土地利用数据进行土地利用重分类, 运用最邻近法对蒸 散数据进行了重采样, 统计了额济纳三角洲各土地利用类型各月以及年蒸散发量, 并分析了其时空分异特征。结果 表明: 额济纳三角洲遥感分析面积为8 0731 6 km2 , 依据水分耗散和补给特征, 土地利用类型可分为水域、农田、裸 地、建设用地和林草绿洲等五类, 年蒸散发量大小排序为水域( 8151 9 mm) > 农田( 1421 8 mm ) > 林草绿洲( 1031 3 mm) > 建设用地( 611 6 mm) > 裸地( 551 6 mm) 。2010 年蒸散水量为51 39 亿m3 , 裸地、林草绿洲、水域依次占 711 6%、181 5%、61 9%。水域、农田、裸地、建设用地和林草绿洲的月最大蒸散发量分别出现在6 月、8 月、6 月、6 月、6 月, 最小分别出现在11 月、1 月、1 月、1 月、1 月, 极值比的最大、最小值分别为2231 5( 农田) 、431 5( 水域) 。 6 月- 9 月各地类蒸散发量之和占全年的比例在61. 3%( 水域) ~ 83. 9%( 农田) ; 11 月- 次年3 月蒸散发量之和占 全年的比例在2. 7%( 农田) ~ 7. 7%( 水域) 。同一土地利用类型的蒸散发量空间变异性也很显著, 各土地利用类型 所属像元年蒸散发量极值比、标准差、变异系数的最大值分别为301 3、5111 5、01 63( 水域像元) , 水域年蒸散发量空 间分异性最大。
根据2010 年遥感反演得到的黑河流域蒸散发量以及土地利用数据进行土地利用重分类, 运用最邻近法对蒸 散数据进行了重采样, 统计了额济纳三角洲各土地利用类型各月以及年蒸散发量, 并分析了其时空分异特征。结果 表明: 额济纳三角洲遥感分析面积为8 0731 6 km2 , 依据水分耗散和补给特征, 土地利用类型可分为水域、农田、裸 地、建设用地和林草绿洲等五类, 年蒸散发量大小排序为水域( 8151 9 mm) > 农田( 1421 8 mm ) > 林草绿洲( 1031 3 mm) > 建设用地( 611 6 mm) > 裸地( 551 6 mm) 。2010 年蒸散水量为51 39 亿m3 , 裸地、林草绿洲、水域依次占 711 6%、181 5%、61 9%。水域、农田、裸地、建设用地和林草绿洲的月最大蒸散发量分别出现在6 月、8 月、6 月、6 月、6 月, 最小分别出现在11 月、1 月、1 月、1 月、1 月, 极值比的最大、最小值分别为2231 5( 农田) 、431 5( 水域) 。 6 月- 9 月各地类蒸散发量之和占全年的比例在61. 3%( 水域) ~ 83. 9%( 农田) ; 11 月- 次年3 月蒸散发量之和占 全年的比例在2. 7%( 农田) ~ 7. 7%( 水域) 。同一土地利用类型的蒸散发量空间变异性也很显著, 各土地利用类型 所属像元年蒸散发量极值比、标准差、变异系数的最大值分别为301 3、5111 5、01 63( 水域像元) , 水域年蒸散发量空 间分异性最大。
2015, 13(4):614-617.
摘要:
以海口市排涝工程为例, 根据设计流量分析法, 探讨了海口市水利排涝和市政排水重现期的对应关系。结果 表明, 市政排水重现期1 年对应水利排涝重现期10 年; 市政排水重现期2 年对应水利排涝重现期15~ 20 年; 市政 排水重现期3 年对应水利排涝重现期20~ 28 年; 市政排水重现期5 年对应水利排涝重现期30~ 40 年; 市政排水重 现期10 年对应水利排涝重现期45~ 70 年。据此, 结合已有成果, 最终得出了适用于其它地区水利排涝与市政排水 重现期的多项式转换模型。
以海口市排涝工程为例, 根据设计流量分析法, 探讨了海口市水利排涝和市政排水重现期的对应关系。结果 表明, 市政排水重现期1 年对应水利排涝重现期10 年; 市政排水重现期2 年对应水利排涝重现期15~ 20 年; 市政 排水重现期3 年对应水利排涝重现期20~ 28 年; 市政排水重现期5 年对应水利排涝重现期30~ 40 年; 市政排水重 现期10 年对应水利排涝重现期45~ 70 年。据此, 结合已有成果, 最终得出了适用于其它地区水利排涝与市政排水 重现期的多项式转换模型。
2015, 13(4):618-621.
摘要:
根据1960 年- 2011 年的实测入库流量资料, 以河川径流量为相依随机变量, 介绍加权马尔可夫链模型的相 关概念及预测未来一年入库流量的步骤, 采用均值2标准差分级法把入库流量序列划分成枯、偏枯、偏丰、丰4 种状 态。以各阶自相关系数为权重, 预测2010 年- 2011 年的入库流量, 将其所在状态区间与实测值进行对比。结果表 明, 加权马尔可夫链模型对密云水库入库流量预测精度较高, 以此又对2012 年- 2013 年的入库流量进行了预测。 最后对其遍历性和平稳分布进行分析, 计算入流丰、枯状态在实测序列中的重现期, 其中出现偏枯状态的概率最大, 由此预测密云水库未来的入库流量处于偏枯状态。
根据1960 年- 2011 年的实测入库流量资料, 以河川径流量为相依随机变量, 介绍加权马尔可夫链模型的相 关概念及预测未来一年入库流量的步骤, 采用均值2标准差分级法把入库流量序列划分成枯、偏枯、偏丰、丰4 种状 态。以各阶自相关系数为权重, 预测2010 年- 2011 年的入库流量, 将其所在状态区间与实测值进行对比。结果表 明, 加权马尔可夫链模型对密云水库入库流量预测精度较高, 以此又对2012 年- 2013 年的入库流量进行了预测。 最后对其遍历性和平稳分布进行分析, 计算入流丰、枯状态在实测序列中的重现期, 其中出现偏枯状态的概率最大, 由此预测密云水库未来的入库流量处于偏枯状态。
2015, 13(4):622-649.
摘要:
作为我国重要的粮食生产基地, 华北平原的最主要灌溉水源是地下水。但是, 从山前平原到滨海平原, 该区地 下水资源量差异巨大。为了揭示华北平原典型井灌区粮食生产地下水保障能力的差异, 以山前平原保定、中部平原 德州和滨海平原沧州地区井灌区为典型研究区, 建立了地下水保障能力评价指标体系, 并利用彭曼公式计算了粮食 作物灌溉需水量, 利用概率统计的方法分析了三个典型地区的地下水保障程度。研究结果表明: 保定地区的粮食生 产多年平均地下水保障能力为中等水平, 德州和沧州地区均处于极弱水平; 地下水保障程度随降水量增大呈直线增 大, 降水量每增加100 mm, 保定地区保障程度增加4. 9%, 德州地区增加1. 6%, 沧州地区增加0. 6%; 未来50 年 ( 2011 年- 2060 年) , 保定、德州和沧州地区的地下水保障程度均符合对数正态分布, 其中保定地区主概率对应中等 水平, 概率水平为0. 726, 德州和沧州地区主概率均对应极弱水平, 发生概率分别为0. 577 和1。
作为我国重要的粮食生产基地, 华北平原的最主要灌溉水源是地下水。但是, 从山前平原到滨海平原, 该区地 下水资源量差异巨大。为了揭示华北平原典型井灌区粮食生产地下水保障能力的差异, 以山前平原保定、中部平原 德州和滨海平原沧州地区井灌区为典型研究区, 建立了地下水保障能力评价指标体系, 并利用彭曼公式计算了粮食 作物灌溉需水量, 利用概率统计的方法分析了三个典型地区的地下水保障程度。研究结果表明: 保定地区的粮食生 产多年平均地下水保障能力为中等水平, 德州和沧州地区均处于极弱水平; 地下水保障程度随降水量增大呈直线增 大, 降水量每增加100 mm, 保定地区保障程度增加4. 9%, 德州地区增加1. 6%, 沧州地区增加0. 6%; 未来50 年 ( 2011 年- 2060 年) , 保定、德州和沧州地区的地下水保障程度均符合对数正态分布, 其中保定地区主概率对应中等 水平, 概率水平为0. 726, 德州和沧州地区主概率均对应极弱水平, 发生概率分别为0. 577 和1。
2015, 13(4):626-629.
摘要:
利用基于纵向集成算法和假设抽取法的产业关联分析方法对2010 年浙江省各部门的用水关联性进行分析, 并据此获得经济部门间虚拟水转化运移情况。研究结果表明, 浙江省经济系统中各部门水资源直接消耗量与纵向 集成消耗量差异很大, 但是所有部门总的直接消耗量与总的纵向集成消耗量相等, 均为2201 08 亿m3 , 即经济系统 的不同部门之间发生了虚拟水转化运移。在经济系统内部, 农业为虚拟水净输出部门, 其净输出量为781 46 亿m3 , 而工业、建筑业和服务业则是虚拟水净输入部门, 净输入量为321 98 亿m3 、431 22 亿m3 和21 26 亿m3 。研究成果将 对区域产业结构调整和水资源管理政策制定提供参考。
利用基于纵向集成算法和假设抽取法的产业关联分析方法对2010 年浙江省各部门的用水关联性进行分析, 并据此获得经济部门间虚拟水转化运移情况。研究结果表明, 浙江省经济系统中各部门水资源直接消耗量与纵向 集成消耗量差异很大, 但是所有部门总的直接消耗量与总的纵向集成消耗量相等, 均为2201 08 亿m3 , 即经济系统 的不同部门之间发生了虚拟水转化运移。在经济系统内部, 农业为虚拟水净输出部门, 其净输出量为781 46 亿m3 , 而工业、建筑业和服务业则是虚拟水净输入部门, 净输入量为321 98 亿m3 、431 22 亿m3 和21 26 亿m3 。研究成果将 对区域产业结构调整和水资源管理政策制定提供参考。
2015, 13(4):630-634.
摘要:
作为调蓄城市洪水的主要工程手段, 城市上游水库和城市河道整治工程在保护沿岸居民不受侵害的同时, 也 改变了天然河道洪水槽蓄关系, 再加上气候变化的影响, 导致城市洪水的形成、演变及时空分布规律发生了变异。 利用水文变异诊断系统和谢才2曼宁公式, 分析了宣恩城区变化环境下洪水的变异形式、程度及其成因。结果发现: 1956 年- 2010 年面平均年最大月雨量序列在1998 年发生了跳跃向下的中变异, 说明气候变化影响下降雨呈减少 趋势; 宣恩站实测年最大日流量序列在1999 年发生了跳跃向下的中变异, 其洪峰流量呈减少趋势; 流域洪水变异是 气候变化和人类活动双重影响的结果, 但前者影响仅为后者的41%; 渠化改造导致宣恩站洪水流量减少, 加剧了洪 水变异, 因此其防洪预警预案需要适应环境变化而进行调整。
作为调蓄城市洪水的主要工程手段, 城市上游水库和城市河道整治工程在保护沿岸居民不受侵害的同时, 也 改变了天然河道洪水槽蓄关系, 再加上气候变化的影响, 导致城市洪水的形成、演变及时空分布规律发生了变异。 利用水文变异诊断系统和谢才2曼宁公式, 分析了宣恩城区变化环境下洪水的变异形式、程度及其成因。结果发现: 1956 年- 2010 年面平均年最大月雨量序列在1998 年发生了跳跃向下的中变异, 说明气候变化影响下降雨呈减少 趋势; 宣恩站实测年最大日流量序列在1999 年发生了跳跃向下的中变异, 其洪峰流量呈减少趋势; 流域洪水变异是 气候变化和人类活动双重影响的结果, 但前者影响仅为后者的41%; 渠化改造导致宣恩站洪水流量减少, 加剧了洪 水变异, 因此其防洪预警预案需要适应环境变化而进行调整。
2015, 13(4):635-638.
摘要:
为分析人类活动对浑河径流特性的影响, 利用浑河流域的北口前、大伙房、抚顺、沈阳、黄腊坨和邢家窝棚6 个 水文站1959 年22011 年的日流量资料, 以大伙房水库关闸蓄水时间为初始研究时段, 对比分析了研究时段内浑河流 域年、汛期、非汛期、月及日径流量的变化特性。结果表明: 大伙房水库建成后的前20 年, 浑河流域径流量变化平 缓, 而之后的近30 年里径流量出现偏高峰值, 但是大伙房水库汛期蓄水量所占比例并没有显著变化, 汛期蓄水量变 化趋势与全年蓄水量变化趋势十分相符。
为分析人类活动对浑河径流特性的影响, 利用浑河流域的北口前、大伙房、抚顺、沈阳、黄腊坨和邢家窝棚6 个 水文站1959 年22011 年的日流量资料, 以大伙房水库关闸蓄水时间为初始研究时段, 对比分析了研究时段内浑河流 域年、汛期、非汛期、月及日径流量的变化特性。结果表明: 大伙房水库建成后的前20 年, 浑河流域径流量变化平 缓, 而之后的近30 年里径流量出现偏高峰值, 但是大伙房水库汛期蓄水量所占比例并没有显著变化, 汛期蓄水量变 化趋势与全年蓄水量变化趋势十分相符。
2015, 13(4):639-642.
摘要:
以郑州市为研究对象, 构建了包括最严格水资源管理、水资源优化配置等6 个方面、20 项指标的水生态文明 城市评价指标体系, 对2013 年郑州市水生态文明城市建设现状进行了评价。结果显示, 其最严格的水资源管理18 分( 得分率72%, 下同) 、水资源优化配置9 分( 60%) 、防洪排涝体系6. 5 分( 65%) 、节水型社会建设14 分( 70%) 、水 生态保护与修复9 分( 45%) 、水文化建设6 分( 60%) , 总分62. 5 分, 整体刚刚达到水生态文明城市标准。可见, 郑 州市最严格水资源管理、节水型社会建设方面相对较好, 水资源优化配置、水生态保护与修复体系建设等方面稍显 欠缺。
以郑州市为研究对象, 构建了包括最严格水资源管理、水资源优化配置等6 个方面、20 项指标的水生态文明 城市评价指标体系, 对2013 年郑州市水生态文明城市建设现状进行了评价。结果显示, 其最严格的水资源管理18 分( 得分率72%, 下同) 、水资源优化配置9 分( 60%) 、防洪排涝体系6. 5 分( 65%) 、节水型社会建设14 分( 70%) 、水 生态保护与修复9 分( 45%) 、水文化建设6 分( 60%) , 总分62. 5 分, 整体刚刚达到水生态文明城市标准。可见, 郑 州市最严格水资源管理、节水型社会建设方面相对较好, 水资源优化配置、水生态保护与修复体系建设等方面稍显 欠缺。
2015, 13(4):643-649.
摘要:
泥沙颗粒对水体中的磷具有较好的亲和能力, 河湖中的水沙运动可以改变磷的赋存状态并在一定条件下造成 水体富营养化等生态环境问题。综合近年研究成果, 目前关于河湖泥沙对磷的迁移转化作用研究存在研究内容局 限、作用机理分歧、数学模型不全面等问题, 且多为宏观层面研究。有必要在实验技术创新的基础上探讨水沙微界 面吸附, 并结合生态作用完善复杂条件多因子耦合对泥沙迁移转化磷的理论研究。
泥沙颗粒对水体中的磷具有较好的亲和能力, 河湖中的水沙运动可以改变磷的赋存状态并在一定条件下造成 水体富营养化等生态环境问题。综合近年研究成果, 目前关于河湖泥沙对磷的迁移转化作用研究存在研究内容局 限、作用机理分歧、数学模型不全面等问题, 且多为宏观层面研究。有必要在实验技术创新的基础上探讨水沙微界 面吸附, 并结合生态作用完善复杂条件多因子耦合对泥沙迁移转化磷的理论研究。
2015, 13(4):650-653.
摘要:
在水华发生期间, 采集南海子湖藻液, 置于光反应器FMT150 在不同条件下培养, 结果表明: 在12h 周期性条 件培养下, 藻液的溶解氧、二氧化碳、叶绿素荧光呈12 h 周期性响应, 同时, OD680 出现24 h 的日周期; 12 h 后, 将周 期性条件转变成恒定条件, 叶绿素荧光开始时表现为12 h 周期性, 随后周期逐渐变长。由此认为, 浮游植物群落存 在周期性。
在水华发生期间, 采集南海子湖藻液, 置于光反应器FMT150 在不同条件下培养, 结果表明: 在12h 周期性条 件培养下, 藻液的溶解氧、二氧化碳、叶绿素荧光呈12 h 周期性响应, 同时, OD680 出现24 h 的日周期; 12 h 后, 将周 期性条件转变成恒定条件, 叶绿素荧光开始时表现为12 h 周期性, 随后周期逐渐变长。由此认为, 浮游植物群落存 在周期性。
2015, 13(4):654-658.
摘要:
为了解佛山东部地下水中BTEX 的分布情况, 利用2005 年- 2008 年水样测试数据( 37 组地下水水样和10 组 地表水水样) , 采用气相色谱- 质谱联用技术进行测定。结果表明, 地下水中BTEX 的检出率为24. 32%, 6 种 BTEX 的质量浓度在未检出~ 27. 2 Lg/ L 之间。其中, 甲苯的检出率最高, 为24. 32%, 最大值为10. 7 Lg/ L; 苯次 之, 检出率为10. 81%, 最大值为9 Lg/ L, 乙苯、间/ 对2二甲苯、邻2二甲苯均仅有个别组检出, 且均未超标。地下水中 BTEX 主要分布于佛山东部南海区, 以单种BTEX 检出为主; 地下水中BT EX 与地表水中的BTEX 分布特征存在 明显的相似性, 均以甲苯和苯为主。含BTEX 地表污水的下渗是佛山东部地区地下水中BT EX 的重要来源。
为了解佛山东部地下水中BTEX 的分布情况, 利用2005 年- 2008 年水样测试数据( 37 组地下水水样和10 组 地表水水样) , 采用气相色谱- 质谱联用技术进行测定。结果表明, 地下水中BTEX 的检出率为24. 32%, 6 种 BTEX 的质量浓度在未检出~ 27. 2 Lg/ L 之间。其中, 甲苯的检出率最高, 为24. 32%, 最大值为10. 7 Lg/ L; 苯次 之, 检出率为10. 81%, 最大值为9 Lg/ L, 乙苯、间/ 对2二甲苯、邻2二甲苯均仅有个别组检出, 且均未超标。地下水中 BTEX 主要分布于佛山东部南海区, 以单种BTEX 检出为主; 地下水中BT EX 与地表水中的BTEX 分布特征存在 明显的相似性, 均以甲苯和苯为主。含BTEX 地表污水的下渗是佛山东部地区地下水中BT EX 的重要来源。
2015, 13(4):659-663.
摘要:
通过构建山美水库流域SWAT 模型, 对日场次暴雨过程中流域出口氮素负荷和浓度过程随降雨、径流的变化 特征进行了模拟, 并采用线性相关分析, 对不同降雨条件下的产流与氮素流失的相关性进行研究。结果发现, 山美 水库流域产流过程表现出明显的滞后效应, 径流峰值以滞后于降雨峰值1 d 为主要特征; 氮素流失量变化特征与降 雨、径流变化特征基本一致, 但TN 负荷峰值大多滞后于降雨峰值1~ 2 d, TN 浓度过程基本与降雨过程相反; 不同 等级降雨条件下, 氮素流失量随着雨强的增加而增大, 流域出口径流与T N 负荷呈显著线性相关, 径流是氮素流失 变化的主导因子。
通过构建山美水库流域SWAT 模型, 对日场次暴雨过程中流域出口氮素负荷和浓度过程随降雨、径流的变化 特征进行了模拟, 并采用线性相关分析, 对不同降雨条件下的产流与氮素流失的相关性进行研究。结果发现, 山美 水库流域产流过程表现出明显的滞后效应, 径流峰值以滞后于降雨峰值1 d 为主要特征; 氮素流失量变化特征与降 雨、径流变化特征基本一致, 但TN 负荷峰值大多滞后于降雨峰值1~ 2 d, TN 浓度过程基本与降雨过程相反; 不同 等级降雨条件下, 氮素流失量随着雨强的增加而增大, 流域出口径流与T N 负荷呈显著线性相关, 径流是氮素流失 变化的主导因子。
2015, 13(4):664-680.
摘要:
以松花江水污染事件为例, 通过污染物在冰2水相的分配实验, 确定出冰体冻结的硝基苯污染物浓度为原水样 浓度的6. 2%~ 13. 4%。在此基础上, 利用前期开发的冰封期水动力水质模型, 得出松花江干流2. 5 km 长度江段 冰体融化释放污染物导致水体硝基苯浓度增加了0. 02~ 0. 025 ug/ L。进一步推算结果表明, 融冰导致松花江末端 同江断面硝基苯浓度增加上限为12. 5 ug / L, 不会对水质造成重大影响。建立在冰2水相分配实验基础上的冰封期 水质模拟, 能够简单、快速的分析寒区河流污染冰体融化导致的二次污染问题。
以松花江水污染事件为例, 通过污染物在冰2水相的分配实验, 确定出冰体冻结的硝基苯污染物浓度为原水样 浓度的6. 2%~ 13. 4%。在此基础上, 利用前期开发的冰封期水动力水质模型, 得出松花江干流2. 5 km 长度江段 冰体融化释放污染物导致水体硝基苯浓度增加了0. 02~ 0. 025 ug/ L。进一步推算结果表明, 融冰导致松花江末端 同江断面硝基苯浓度增加上限为12. 5 ug / L, 不会对水质造成重大影响。建立在冰2水相分配实验基础上的冰封期 水质模拟, 能够简单、快速的分析寒区河流污染冰体融化导致的二次污染问题。
2015, 13(4):667-673.
摘要:
在对1980 年- 2010 年温榆河水环境质量资料分析的基础上, 通过现场调查取样, 分析了温榆河离子特征、水 质变化趋势以及水体与沉积物污染物的相关性。结果表明, 2013 年温榆河Na+ 、Ca2+ 、K+ 、H CO3 - 含量较1980 年- 2006 年呈上升趋势, Cl- 、SO4 2- 呈下降趋势, Mg+ 含量较稳定, 水化学类型由CCa II 转化为CNaI, 河水矿化度呈增大趋 势的同时也向碱化发展。NH4 + 2N 和硝酸盐仍为温榆河及各支流的主要污染物, 超标倍数虽降低, 但依然在2~ 7 倍 范围内, 沉积物重金属中仅Cr 和Cd 地累积指数在0~ 1 之间, 处于轻度污染水平。温榆河北京段水体与沉积物污 染物间相关性显著, 氨氮、硝酸盐以及Cr、Pb 呈显著正相关, Cd、As 呈显著负相关, 其中Pb 的相关性最为显著。
在对1980 年- 2010 年温榆河水环境质量资料分析的基础上, 通过现场调查取样, 分析了温榆河离子特征、水 质变化趋势以及水体与沉积物污染物的相关性。结果表明, 2013 年温榆河Na+ 、Ca2+ 、K+ 、H CO3 - 含量较1980 年- 2006 年呈上升趋势, Cl- 、SO4 2- 呈下降趋势, Mg+ 含量较稳定, 水化学类型由CCa II 转化为CNaI, 河水矿化度呈增大趋 势的同时也向碱化发展。NH4 + 2N 和硝酸盐仍为温榆河及各支流的主要污染物, 超标倍数虽降低, 但依然在2~ 7 倍 范围内, 沉积物重金属中仅Cr 和Cd 地累积指数在0~ 1 之间, 处于轻度污染水平。温榆河北京段水体与沉积物污 染物间相关性显著, 氨氮、硝酸盐以及Cr、Pb 呈显著正相关, Cd、As 呈显著负相关, 其中Pb 的相关性最为显著。
15 济南城市型水灾害特征分析
2015, 13(4):674-680.
摘要:
随着我国城市化进程的加快, 财富与信息等在城市集聚的同时, 城市型水灾害的发生频数在增加, 灾害的损失 也日益增加, 可以说城市型水灾害的发生在于人类社会系统与自然生态系统的相互作用, 是城市各个因素综合作用 的结果。通过采用百分位法和R/ S 分析法等分析了济南市城市型水灾害降水、地形、水文特征, 得到济南市区降水 极端事件及暴雨次数与城市化率趋势一致, 而且水灾害出现的时间与暴雨出现次数最多的时间段相吻合, 同时济南 市区未来降水变化趋势延续过去降水量整体变化趋势的可能性较大; 加之南部山区和城市水系在人类土地利用方 式和自然生态相互影响下脆弱的城市孕灾环境和承灾体共同作用导致济南市城市型水灾害产生。并针对此结合国 外治水防水经验提出五项对策建议。通过本文的研究可以更加深入地的认识城市型水灾害的形成机制, 并在此基 础上为更好地避免或防御城市型水灾害的发生提供理论支撑。
随着我国城市化进程的加快, 财富与信息等在城市集聚的同时, 城市型水灾害的发生频数在增加, 灾害的损失 也日益增加, 可以说城市型水灾害的发生在于人类社会系统与自然生态系统的相互作用, 是城市各个因素综合作用 的结果。通过采用百分位法和R/ S 分析法等分析了济南市城市型水灾害降水、地形、水文特征, 得到济南市区降水 极端事件及暴雨次数与城市化率趋势一致, 而且水灾害出现的时间与暴雨出现次数最多的时间段相吻合, 同时济南 市区未来降水变化趋势延续过去降水量整体变化趋势的可能性较大; 加之南部山区和城市水系在人类土地利用方 式和自然生态相互影响下脆弱的城市孕灾环境和承灾体共同作用导致济南市城市型水灾害产生。并针对此结合国 外治水防水经验提出五项对策建议。通过本文的研究可以更加深入地的认识城市型水灾害的形成机制, 并在此基 础上为更好地避免或防御城市型水灾害的发生提供理论支撑。
2015, 13(4):681-690.
摘要:
对传统的T ennant 法进行改进, 从原方法中确定多年平均年流量系列中找一典型年, 要求典型年的年流量最 接近多年平均流量, 典型年来自河流本身一年流量过程, 因而具有河流本身的季节丰枯特性。用典型年流量来代替 多年平均流量, 从而实现T ennant 法反映河流流量的季节性。改进后的应用结果表明, 求得的湟水干流和大通河的 河道内生态环境需水流量更好地体现了研究河段流量丰枯的季节性。
对传统的T ennant 法进行改进, 从原方法中确定多年平均年流量系列中找一典型年, 要求典型年的年流量最 接近多年平均流量, 典型年来自河流本身一年流量过程, 因而具有河流本身的季节丰枯特性。用典型年流量来代替 多年平均流量, 从而实现T ennant 法反映河流流量的季节性。改进后的应用结果表明, 求得的湟水干流和大通河的 河道内生态环境需水流量更好地体现了研究河段流量丰枯的季节性。
2015, 13(4):686-690.
摘要:
选取三种经典的稳定河道计算方法: Yalin 和da Silv a 方法、Chang 方法、H uang 和Nanso n 方法, 运用323 组 原型观测和水槽试验资料对不同方法进行了验证, 并对其计算误差进行了定量分析比较。结果表明: 对于稳定河宽 和稳定水深的计算, 精度最高的是Yalin 和da Silva 方法, 最低的是Chang 方法; 对于稳定比降的计算, 精度最高的 是Huang 和Nanson 方法, Yalin 和da Silv a 方法稍显逊色。综合而言, Yalin 和da Silv a 方法精度较高。
选取三种经典的稳定河道计算方法: Yalin 和da Silv a 方法、Chang 方法、H uang 和Nanso n 方法, 运用323 组 原型观测和水槽试验资料对不同方法进行了验证, 并对其计算误差进行了定量分析比较。结果表明: 对于稳定河宽 和稳定水深的计算, 精度最高的是Yalin 和da Silva 方法, 最低的是Chang 方法; 对于稳定比降的计算, 精度最高的 是Huang 和Nanson 方法, Yalin 和da Silv a 方法稍显逊色。综合而言, Yalin 和da Silv a 方法精度较高。
2015, 13(4):691-707.
摘要:
调水工程中泵站建成后, 在不同的时期承担不同的调水任务, 为了完成各种调水任务, 往往使水泵在不同的工 况点运行。基于离散的单级泵站运行工况点, 对泵站的流量分配进行了优化研究; 在满足水泵流量、扬程和各种水 力学条件的约束下, 以泵站整体效率最高为目标函数, 基于一些工况进行了不同机组流量分配的对比研究, 建立了 流量优化分配数学模型, 得出了各个工况点下泵站内机组流量分配的最优组合。
调水工程中泵站建成后, 在不同的时期承担不同的调水任务, 为了完成各种调水任务, 往往使水泵在不同的工 况点运行。基于离散的单级泵站运行工况点, 对泵站的流量分配进行了优化研究; 在满足水泵流量、扬程和各种水 力学条件的约束下, 以泵站整体效率最高为目标函数, 基于一些工况进行了不同机组流量分配的对比研究, 建立了 流量优化分配数学模型, 得出了各个工况点下泵站内机组流量分配的最优组合。
2015, 13(4):695-712.
摘要:
等加载速率固结试验是在控制固结应力的施加速率为一常数条件下研究土体固结特性的试验方法。采用 GDS 高级固结仪, 开展了四种加载速率与瞬时加载的软土固结试验研究, 分析了土样的固结变形特性与孔隙水压 力变化规律。试验与分析结果表明, 加载速率越大土样固结速率越快, 土样完成固结所需的时间越短; 土体的最终 变形量由固结应力大小决定, 与加载速率无关; 随着固结应力施加速率的增加, 加载完成时土样的平均固结度呈下 降趋势; 加载速率越大, 土样底部的孔隙水压力上升速率越快, 孔隙水压力极值越大; 孔隙水压力在固结应力加载完 成前达到极值, 随后呈下降趋势, 有效应力迅速增加。
等加载速率固结试验是在控制固结应力的施加速率为一常数条件下研究土体固结特性的试验方法。采用 GDS 高级固结仪, 开展了四种加载速率与瞬时加载的软土固结试验研究, 分析了土样的固结变形特性与孔隙水压 力变化规律。试验与分析结果表明, 加载速率越大土样固结速率越快, 土样完成固结所需的时间越短; 土体的最终 变形量由固结应力大小决定, 与加载速率无关; 随着固结应力施加速率的增加, 加载完成时土样的平均固结度呈下 降趋势; 加载速率越大, 土样底部的孔隙水压力上升速率越快, 孔隙水压力极值越大; 孔隙水压力在固结应力加载完 成前达到极值, 随后呈下降趋势, 有效应力迅速增加。
2015, 13(4):699-703.
摘要:
高扬程提水泵站的出水塔结构在水流的激励作用下易出现剧烈振动甚至由此造成破坏, 为研究其振动特性需 对其结构模态参数进行准确辨识。以甘肃景电二期工程总干六泵站的出水塔为例, 在工作荷载激励下对其振动信 号进行现场采集, 根据实测的结构振动时程, 利用随机子空间法和特征系统实现算法分别对出水塔结构的模态参数 进行时域辨识, 并将其辨识结果与ANSYS 三维有限元模拟结果进行对比验证。结果表明: 随机子空间法和特征系 统实现算法均能准确辨识出水塔结构模态参数, 其模拟结果与实验结果吻合较好。研究成果可为泵站出水塔结构 的更新改造设计和安全运行监测提供理论依据, 同时能够为灌区水工结构的模态参数辨识提供技术参考。
高扬程提水泵站的出水塔结构在水流的激励作用下易出现剧烈振动甚至由此造成破坏, 为研究其振动特性需 对其结构模态参数进行准确辨识。以甘肃景电二期工程总干六泵站的出水塔为例, 在工作荷载激励下对其振动信 号进行现场采集, 根据实测的结构振动时程, 利用随机子空间法和特征系统实现算法分别对出水塔结构的模态参数 进行时域辨识, 并将其辨识结果与ANSYS 三维有限元模拟结果进行对比验证。结果表明: 随机子空间法和特征系 统实现算法均能准确辨识出水塔结构模态参数, 其模拟结果与实验结果吻合较好。研究成果可为泵站出水塔结构 的更新改造设计和安全运行监测提供理论依据, 同时能够为灌区水工结构的模态参数辨识提供技术参考。
2015, 13(4):704-707.
摘要:
受河道无序采砂的影响, 局部河段水流流态变得复杂, 从而影响船舶通航条件。根据实测河道地形资料及水 文资料, 分析了赣江下游樟树至外洲河道采砂后局部河床最大比降的历年变化, 并运用一维水流数学模型计算了历 年不同流量的河道水面线变化, 分析了水面线局部最大比降与河床比降的关系。结果表明, 受河道采砂影响, 局部 水面比降明显增加; 局部水面最大比降与河床比降密切相关; 随着流量的增加, 水面最大比降减小, 水面比降受河床 的影响程度减弱。
受河道无序采砂的影响, 局部河段水流流态变得复杂, 从而影响船舶通航条件。根据实测河道地形资料及水 文资料, 分析了赣江下游樟树至外洲河道采砂后局部河床最大比降的历年变化, 并运用一维水流数学模型计算了历 年不同流量的河道水面线变化, 分析了水面线局部最大比降与河床比降的关系。结果表明, 受河道采砂影响, 局部 水面比降明显增加; 局部水面最大比降与河床比降密切相关; 随着流量的增加, 水面最大比降减小, 水面比降受河床 的影响程度减弱。
2015, 13(4):708-712.
摘要:
针对Rampura 雨水泵站开敞式进水池可能出现的流态问题, 采用1: 6 几何比尺建立了正态整体物理模型, 对 其进行水力试验研究。通过对典型工况进行试验, 分析了进口段、前池段、泵室段和喇叭口处不同断面的水流流态、 流速分布及沿程水位变化。结果表明, 各部位设计与布置较为合理, 运行中没有出现明显的不利流态, 但低水位运 行会对流态造成一定影响。该物理模型测试方法合理、可行, 对于类似泵站的设计测试具有一定的参考价值。
针对Rampura 雨水泵站开敞式进水池可能出现的流态问题, 采用1: 6 几何比尺建立了正态整体物理模型, 对 其进行水力试验研究。通过对典型工况进行试验, 分析了进口段、前池段、泵室段和喇叭口处不同断面的水流流态、 流速分布及沿程水位变化。结果表明, 各部位设计与布置较为合理, 运行中没有出现明显的不利流态, 但低水位运 行会对流态造成一定影响。该物理模型测试方法合理、可行, 对于类似泵站的设计测试具有一定的参考价值。
23 气囊式空气罐水锤防护研究
2015, 13(4):713-725.
摘要:
根据气囊式空气罐的工作原理, 推导了水泵掉电情况下气囊式空气罐的涌浪周期及压力波动理论公式, 并与 常规空气罐进行了对比, 分析了不同参数对气囊式空气罐水锤防护性能的影响, 给出了气囊式空气罐过渡过程数学 模型。结合某长距离输水工程实例, 利用过渡过程数值仿真, 对气囊式空气罐与常规空气罐的水锤防护效果进行了 对比。结果显示气囊式空气罐能够有效缓解长距离输水工程中的停泵水锤, 且其防护性能优于常规空气罐。
根据气囊式空气罐的工作原理, 推导了水泵掉电情况下气囊式空气罐的涌浪周期及压力波动理论公式, 并与 常规空气罐进行了对比, 分析了不同参数对气囊式空气罐水锤防护性能的影响, 给出了气囊式空气罐过渡过程数学 模型。结合某长距离输水工程实例, 利用过渡过程数值仿真, 对气囊式空气罐与常规空气罐的水锤防护效果进行了 对比。结果显示气囊式空气罐能够有效缓解长距离输水工程中的停泵水锤, 且其防护性能优于常规空气罐。
2015, 13(4):717-746.
摘要:
试验研究了圆中环沉沙排沙过滤池中过滤槽料层针对村镇供水原水粗滤标准设计之后的泥沙过滤性能与过 滤周期结束时滤层反冲洗效果。对滤料层优化设计、铺设、试验后发现, 当流速为19 m/ h, 进水浊度为50 NT U 时, 滤出水浊度接近0; 进水浊度为300 NT U 时, 出水浊度为3 NTU; 进水浊度为500 NT U 以下时, 出水浊度为5 NT U 以下, 满足村镇供水的源水粗滤标准[ 7] 。过滤槽过流流速在181 75 m/ h, 进水浊度为400 NTU 左右时, 过滤周期达 到13 h。过滤槽滤层反冲洗6 次滤层冲洗干净, 上下游水位差恢复到原始状态, 耗时15 min, 耗水率为11 8%。沉 沙池内淤沙冲洗和过滤槽内淤沙反冲洗完全利用水流重力冲洗, 无需额外电力, 用于村镇供水源水粗滤能达到节 能、环保、高效的良好效果。
试验研究了圆中环沉沙排沙过滤池中过滤槽料层针对村镇供水原水粗滤标准设计之后的泥沙过滤性能与过 滤周期结束时滤层反冲洗效果。对滤料层优化设计、铺设、试验后发现, 当流速为19 m/ h, 进水浊度为50 NT U 时, 滤出水浊度接近0; 进水浊度为300 NT U 时, 出水浊度为3 NTU; 进水浊度为500 NT U 以下时, 出水浊度为5 NT U 以下, 满足村镇供水的源水粗滤标准[ 7] 。过滤槽过流流速在181 75 m/ h, 进水浊度为400 NTU 左右时, 过滤周期达 到13 h。过滤槽滤层反冲洗6 次滤层冲洗干净, 上下游水位差恢复到原始状态, 耗时15 min, 耗水率为11 8%。沉 沙池内淤沙冲洗和过滤槽内淤沙反冲洗完全利用水流重力冲洗, 无需额外电力, 用于村镇供水源水粗滤能达到节 能、环保、高效的良好效果。
2015, 13(4):721-725.
摘要:
采用RNG k2E紊流模型结合动网格技术对某工程Y 型宽尾墩泄洪表孔弧形闸门开启过程进行了三维动态数 值模拟研究。分析了闸门开启总时间、堰顶水头及下游初始尾水深对反弧及消力池压强的影响; 定义了闸后水流的 三种流态; 分析了反弧及消力池三个区域压强特性。研究表明, 闸门开启总时间越小, 闸后水流滞后越明显, 冲击区 滞后最大压强越大; 闸门开启过程中, 冲击区最大压强与堰顶水头近似成线性关系; 且其与调节区平均压强差随着 下游尾水深度的增加而迅速减小。部分结果与试验数据吻合良好, 说明数值方法是可靠的, 可为水工闸门的合理运 行提供借鉴。
采用RNG k2E紊流模型结合动网格技术对某工程Y 型宽尾墩泄洪表孔弧形闸门开启过程进行了三维动态数 值模拟研究。分析了闸门开启总时间、堰顶水头及下游初始尾水深对反弧及消力池压强的影响; 定义了闸后水流的 三种流态; 分析了反弧及消力池三个区域压强特性。研究表明, 闸门开启总时间越小, 闸后水流滞后越明显, 冲击区 滞后最大压强越大; 闸门开启过程中, 冲击区最大压强与堰顶水头近似成线性关系; 且其与调节区平均压强差随着 下游尾水深度的增加而迅速减小。部分结果与试验数据吻合良好, 说明数值方法是可靠的, 可为水工闸门的合理运 行提供借鉴。
2015, 13(4):726-741.
摘要:
利用断裂力学理论, 在考虑动水压力作用的基础上, 研究了裂隙岩体中张开裂纹在受到垂直于裂纹长度方向 的应力为拉应力时继续扩展的条件及考虑动水压力的裂隙岩体裂纹扩展机理在裂隙岩体隧道突水( 泥) 的应用。结 果表明: 动水压力会改变裂纹尖端应力强度因子, 它能促使裂纹尖端附近的应力达到起裂临界值, 从而导致裂纹继 续扩展。在裂隙岩体隧道中, 动水压力一方面加大裂纹尖端应力强度因子, 使裂隙继续扩展; 另一方面动水压力的 冲刷作用导致隧道的水文地质条件不断恶化, 裂隙内充填介质产生渗透变形或者整体冲出后进入隧道, 造成隧道涌 突水( 泥) 。
利用断裂力学理论, 在考虑动水压力作用的基础上, 研究了裂隙岩体中张开裂纹在受到垂直于裂纹长度方向 的应力为拉应力时继续扩展的条件及考虑动水压力的裂隙岩体裂纹扩展机理在裂隙岩体隧道突水( 泥) 的应用。结 果表明: 动水压力会改变裂纹尖端应力强度因子, 它能促使裂纹尖端附近的应力达到起裂临界值, 从而导致裂纹继 续扩展。在裂隙岩体隧道中, 动水压力一方面加大裂纹尖端应力强度因子, 使裂隙继续扩展; 另一方面动水压力的 冲刷作用导致隧道的水文地质条件不断恶化, 裂隙内充填介质产生渗透变形或者整体冲出后进入隧道, 造成隧道涌 突水( 泥) 。
2015, 13(4):729-755.
摘要:
针对粒子群优化算法后期存在的收敛速度慢、早熟、易陷入局部极小等问题, 将局部搜索能力强的单纯形算法 和粒子群算法结合, 构造单纯形2粒子群混合算法。以第一类越流系统情况下的非稳定井流问题的解析解为基础, 将单纯形2粒子群混合算法应用于分析抽水试验数据, 计算含水层参数的问题。数值实验结果表明: 单纯形2粒子群 混合算法能有效地应用于分析抽水试验数据, 确定含水层参数, 且具有局部搜索能力强、运算速度快和计算精度高 等优点。
针对粒子群优化算法后期存在的收敛速度慢、早熟、易陷入局部极小等问题, 将局部搜索能力强的单纯形算法 和粒子群算法结合, 构造单纯形2粒子群混合算法。以第一类越流系统情况下的非稳定井流问题的解析解为基础, 将单纯形2粒子群混合算法应用于分析抽水试验数据, 计算含水层参数的问题。数值实验结果表明: 单纯形2粒子群 混合算法能有效地应用于分析抽水试验数据, 确定含水层参数, 且具有局部搜索能力强、运算速度快和计算精度高 等优点。
2015, 13(4):733-770.
摘要:
基于物理机理的分布参数模型广泛用于评价和模拟地下水流和水力响应。传统的确定数值模型参数的试错 法( 人工方法) , 过多地依赖于建模者的经验和主观判断, 并且是一个非常耗时的过程。引进一种带约束、非线性、全局 收敛且无需求导的Condor 优化算法, 以理想的地下水模型为例, 实现了模型参数自动识别的完整过程, 并与广泛采用 的遗传算法收敛效果进行对比。结果表明, 相比于遗传算法, Condo r 算法受参数初值影响小, 寻优效率提升显著。
基于物理机理的分布参数模型广泛用于评价和模拟地下水流和水力响应。传统的确定数值模型参数的试错 法( 人工方法) , 过多地依赖于建模者的经验和主观判断, 并且是一个非常耗时的过程。引进一种带约束、非线性、全局 收敛且无需求导的Condor 优化算法, 以理想的地下水模型为例, 实现了模型参数自动识别的完整过程, 并与广泛采用 的遗传算法收敛效果进行对比。结果表明, 相比于遗传算法, Condo r 算法受参数初值影响小, 寻优效率提升显著。
2015, 13(4):737-741.
摘要:
以某煤矿采空区为例, 利用Plax is 软件计算得到采空区稳定性分区指标的地表下沉值; 其次, 结合规范, 计算 稳定性分区指标地表倾斜值、地表水平变形值和地表曲率值, 利用Sur fer 软件得到各指标对应的稳定性分区结果; 最后, 综合对比分析四个稳定性分区指标的分区结果, 利用AutoCAD 软件得到采空区稳定性分区综合图。对分区 结果分析后发现, 案例中地表下沉值和地表水平变形值对采空区稳定性分区影响较大; 在自然工况下, 采空区整体 处于基本稳定2 欠稳定状态, 而在加载工况下, 采空区整体处于欠稳定2不稳定状态。文中提出的方法为采空区的稳 定性评价以及在采空区上进行拟建建筑物的场地选择提供了一种新思路。
以某煤矿采空区为例, 利用Plax is 软件计算得到采空区稳定性分区指标的地表下沉值; 其次, 结合规范, 计算 稳定性分区指标地表倾斜值、地表水平变形值和地表曲率值, 利用Sur fer 软件得到各指标对应的稳定性分区结果; 最后, 综合对比分析四个稳定性分区指标的分区结果, 利用AutoCAD 软件得到采空区稳定性分区综合图。对分区 结果分析后发现, 案例中地表下沉值和地表水平变形值对采空区稳定性分区影响较大; 在自然工况下, 采空区整体 处于基本稳定2 欠稳定状态, 而在加载工况下, 采空区整体处于欠稳定2不稳定状态。文中提出的方法为采空区的稳 定性评价以及在采空区上进行拟建建筑物的场地选择提供了一种新思路。
2015, 13(4):742-746.
摘要:
目前在采煤覆岩移动研究方面较少考虑地下水活动的影响, 但地下水流失也能引发显著的覆岩移动, 且两者 在某些区域可共同存在。通过分析采空区覆岩移动的基本形式及含水覆岩层内水通过裂隙时对覆岩的作用等, 阐 述了地下水活动对采空区覆岩移动的影响机理, 认为一定条件下含水覆岩层内的水活动对采空区覆岩移动具有/ 帮 助0 作用, 在其长时间作用下可引发更大范围、更大程度的覆岩移动变形或局部突发性塌陷。
目前在采煤覆岩移动研究方面较少考虑地下水活动的影响, 但地下水流失也能引发显著的覆岩移动, 且两者 在某些区域可共同存在。通过分析采空区覆岩移动的基本形式及含水覆岩层内水通过裂隙时对覆岩的作用等, 阐 述了地下水活动对采空区覆岩移动的影响机理, 认为一定条件下含水覆岩层内的水活动对采空区覆岩移动具有/ 帮 助0 作用, 在其长时间作用下可引发更大范围、更大程度的覆岩移动变形或局部突发性塌陷。
2015, 13(4):747-750.
摘要:
利用大型有限元软件ABAQUS 建立了高填方渠段某一断面的二维有限元数值模型, 根据有限元强度折减法 的基本原理以及土体特性, 对高填方渠道边坡的稳定性进行了分析, 再利用有限元强度折减法的失稳判定依据确定 了合理可行的边坡稳定安全系数。结果证明, 有限元强度折减法所获得的临界滑动面结果与极限平衡法的结果几 乎一致。可见, 以特征点的位移突变性和塑性区的贯通性来分析边坡的临界破坏可以减少误差并得到合理唯一的 边坡安全系数, 因此是合理可行的。
利用大型有限元软件ABAQUS 建立了高填方渠段某一断面的二维有限元数值模型, 根据有限元强度折减法 的基本原理以及土体特性, 对高填方渠道边坡的稳定性进行了分析, 再利用有限元强度折减法的失稳判定依据确定 了合理可行的边坡稳定安全系数。结果证明, 有限元强度折减法所获得的临界滑动面结果与极限平衡法的结果几 乎一致。可见, 以特征点的位移突变性和塑性区的贯通性来分析边坡的临界破坏可以减少误差并得到合理唯一的 边坡安全系数, 因此是合理可行的。
2015, 13(4):751-755.
摘要:
重庆市主城辖区内铜锣山地区可溶岩主要分布在铜锣峡背斜和南温泉背斜中心地带, 以三叠系下统嘉陵江 组、中统雷口坡组碳酸盐岩为主, 岩溶发育的主要特征为顺层性、垂直分带性和不均匀性, 上覆土层为透水- 阻水型 二元结构盖层。研究区内地面塌陷主要为自然状态下岩溶坍塌及人类工程建设活动引发的塌陷两种, 自然条件下 塌陷为个别产生, 人为因素导致的塌陷则成群出现, 塌陷群的分布特征主要受可溶岩的分布、岩溶发育程度和塌陷 诱发因素的控制。研究区岩溶塌陷分布主要集中于: ( 1) 槽谷中地势低洼地带; ( 2) 出露岩层为可溶碳酸盐岩且岩溶 发育的地区; ( 3) 土层覆盖层厚度3~ 10 m 的地区; ( 4) 地下水位急剧下降地区。地面塌陷成因为/ 潜蚀软化- 渗透 破坏- 负压吸蚀0 致塌。此外, 隧道开挖切穿含水层导致地下水位迅速下降是诱发地面塌陷的关键环节。
重庆市主城辖区内铜锣山地区可溶岩主要分布在铜锣峡背斜和南温泉背斜中心地带, 以三叠系下统嘉陵江 组、中统雷口坡组碳酸盐岩为主, 岩溶发育的主要特征为顺层性、垂直分带性和不均匀性, 上覆土层为透水- 阻水型 二元结构盖层。研究区内地面塌陷主要为自然状态下岩溶坍塌及人类工程建设活动引发的塌陷两种, 自然条件下 塌陷为个别产生, 人为因素导致的塌陷则成群出现, 塌陷群的分布特征主要受可溶岩的分布、岩溶发育程度和塌陷 诱发因素的控制。研究区岩溶塌陷分布主要集中于: ( 1) 槽谷中地势低洼地带; ( 2) 出露岩层为可溶碳酸盐岩且岩溶 发育的地区; ( 3) 土层覆盖层厚度3~ 10 m 的地区; ( 4) 地下水位急剧下降地区。地面塌陷成因为/ 潜蚀软化- 渗透 破坏- 负压吸蚀0 致塌。此外, 隧道开挖切穿含水层导致地下水位迅速下降是诱发地面塌陷的关键环节。
2015, 13(4):756-784.
摘要:
以某大型景观湖为例, 研制了大型景观湖仿真演示系统。系统包括景观仿真和水利设施仿真。采用虚拟现实 和Virto ols 仿真技术, 构建了湖区三维虚拟现实场景, 制作了重点区域景观视频, 实现了湖区全景仿真和重点区域 仿真; 采用三维动画技术, 制作了闸门和防渗墙三维动画, 实现了水利设施仿真。景观湖仿真演示系统可服务于景 观湖工程运行管理, 全面介绍景观湖, 再现景观湖周边的美丽景观, 展示重要水利设施的功能。研究成果对类似大 型景观湖仿真演示系统的建设具有指导意义。
以某大型景观湖为例, 研制了大型景观湖仿真演示系统。系统包括景观仿真和水利设施仿真。采用虚拟现实 和Virto ols 仿真技术, 构建了湖区三维虚拟现实场景, 制作了重点区域景观视频, 实现了湖区全景仿真和重点区域 仿真; 采用三维动画技术, 制作了闸门和防渗墙三维动画, 实现了水利设施仿真。景观湖仿真演示系统可服务于景 观湖工程运行管理, 全面介绍景观湖, 再现景观湖周边的美丽景观, 展示重要水利设施的功能。研究成果对类似大 型景观湖仿真演示系统的建设具有指导意义。
2015, 13(4):760-764.
摘要:
南水北调中线全线通水后, 北京市将形成复杂的供水系统。为适应新的供水系统, 基于J2EE 分层架构, 开发 了北京市实时水量调度系统。针对中线实际水量调度的情况, 阐述了实时水量调度系统的设计思想、关键技术以及 对水动力学模型接口的封装, 展示了实时水量调度系统结合GIS 平台与Flash 的实现方案。该系统技术先进、实用 可靠、界面友好, 集地理信息系统、计算、显示、查询为一体, 将为实时水量调度提供有效的技术支撑。
南水北调中线全线通水后, 北京市将形成复杂的供水系统。为适应新的供水系统, 基于J2EE 分层架构, 开发 了北京市实时水量调度系统。针对中线实际水量调度的情况, 阐述了实时水量调度系统的设计思想、关键技术以及 对水动力学模型接口的封装, 展示了实时水量调度系统结合GIS 平台与Flash 的实现方案。该系统技术先进、实用 可靠、界面友好, 集地理信息系统、计算、显示、查询为一体, 将为实时水量调度提供有效的技术支撑。
2015, 13(4):765-770.
摘要:
时间稳定性是分析土壤水分时空变异性的重要因素, 对土壤水分时间稳定性的分析可为区域土壤墒情的预测及 水资源量的评估、以及水文模型的发展等提供依据。在2 m2 坡面尺度上, 采用EC25 土壤水分传感器对四种土地利用 类型( 玉米、小麦、草地和裸地) 在两种坡度( 5b、15b) 下浅层土壤水分的时间稳定性进行分析。基于相对差分法和 Spearman 秩相关系数分析法研究得出: 不同植被类型、坡度下浅层土壤水分具有一定的时间稳定性, 其不同深度的平 均相对偏差( MRD) 及其标准差均很小; 不同坡度间的土壤水分时间稳定性差异不显著, 而植被类型对土壤水分时间 稳定性影响较大, 相比而言, 玉米和草地的土壤水分标准差相对较大, 土壤水分时间稳定性明显低于小麦和裸地。
时间稳定性是分析土壤水分时空变异性的重要因素, 对土壤水分时间稳定性的分析可为区域土壤墒情的预测及 水资源量的评估、以及水文模型的发展等提供依据。在2 m2 坡面尺度上, 采用EC25 土壤水分传感器对四种土地利用 类型( 玉米、小麦、草地和裸地) 在两种坡度( 5b、15b) 下浅层土壤水分的时间稳定性进行分析。基于相对差分法和 Spearman 秩相关系数分析法研究得出: 不同植被类型、坡度下浅层土壤水分具有一定的时间稳定性, 其不同深度的平 均相对偏差( MRD) 及其标准差均很小; 不同坡度间的土壤水分时间稳定性差异不显著, 而植被类型对土壤水分时间 稳定性影响较大, 相比而言, 玉米和草地的土壤水分标准差相对较大, 土壤水分时间稳定性明显低于小麦和裸地。
2015, 13(4):771-775.
摘要:
为研究沙柳蒸腾规律及其与气象要素的关系, 采用包裹式茎流计测量沙柳全叶期至落叶期液流速率, 并分析 了沙柳蒸腾与气象要素的关系。研究结果表明: 沙柳枝条液流速率与其直径呈正相关关系; 沙柳液流在早7 时开 始, 10 时至15 时处于高值, 16 时后急剧减少, 至夜间21 时后降至最低( 接近0) ; 沙柳液流速率具有典型的季节性特 征, 且受气象要素影响显著, 其受影响强烈程度的大小顺序为: 饱和水汽压差> 太阳辐射> 大气温度> 相对湿度> 风速; 另外, 参考蒸散发量和液流速率呈显著线性关系, 随着潜在蒸散发的增加, 沙柳蒸腾也呈增加趋势。
为研究沙柳蒸腾规律及其与气象要素的关系, 采用包裹式茎流计测量沙柳全叶期至落叶期液流速率, 并分析 了沙柳蒸腾与气象要素的关系。研究结果表明: 沙柳枝条液流速率与其直径呈正相关关系; 沙柳液流在早7 时开 始, 10 时至15 时处于高值, 16 时后急剧减少, 至夜间21 时后降至最低( 接近0) ; 沙柳液流速率具有典型的季节性特 征, 且受气象要素影响显著, 其受影响强烈程度的大小顺序为: 饱和水汽压差> 太阳辐射> 大气温度> 相对湿度> 风速; 另外, 参考蒸散发量和液流速率呈显著线性关系, 随着潜在蒸散发的增加, 沙柳蒸腾也呈增加趋势。
2015, 13(4):776-779.
摘要:
以新疆阿克苏6 年生的核桃树为观测对象, 采用大田试验方法, 利用美国Dynamax 公司生产的包裹式茎流仪 测定不同生育期内单株核桃树不同时段的蒸腾速率, 研究核桃树蒸腾变化规律及其与气象因子的关系。得出了蒸 腾速率的日变化规律是晴天条件下, 各月呈单峰曲线, 阴天条件下, 各月呈双峰或多峰曲线; 蒸腾速率与太阳辐射和 气温Ta 具有较好的正相关关系, 与湿度RH 具有负相关关系
以新疆阿克苏6 年生的核桃树为观测对象, 采用大田试验方法, 利用美国Dynamax 公司生产的包裹式茎流仪 测定不同生育期内单株核桃树不同时段的蒸腾速率, 研究核桃树蒸腾变化规律及其与气象因子的关系。得出了蒸 腾速率的日变化规律是晴天条件下, 各月呈单峰曲线, 阴天条件下, 各月呈双峰或多峰曲线; 蒸腾速率与太阳辐射和 气温Ta 具有较好的正相关关系, 与湿度RH 具有负相关关系
2015, 13(4):780-784.
摘要:
农田灌溉是华北平原地下水资源消耗的主要途径, 灌溉耗水研究对探讨区域灌溉效率、灌溉水平与规模具有 重要参考价值。以河北平原为例, 基于1981 年- 2010 年河北省经济统计数据、常规气象数据及地下水位等数据, 初步分析了河北平原近30 年来农田净灌溉耗水及其与降水、气温、粮食产量、地下水位的关系。结果表明, 近30 年 来, 河北平原生产粮食约6 亿t, 净消耗的灌溉水约149. 4 @ 109 m3 , 农田净灌溉耗水引起地下水位下降约18 m; 河 北平原农田净灌溉耗水与气温、地下水开采量、地下水埋深、粮食产量均呈较显著正相关关系, 但与年降水量无明显 相关性。为了合理利用华北平原地下水资源、减缓地下水位下降速度, 进一步发展节水农业是促进该地区农业可持 续发展的必由之路。
农田灌溉是华北平原地下水资源消耗的主要途径, 灌溉耗水研究对探讨区域灌溉效率、灌溉水平与规模具有 重要参考价值。以河北平原为例, 基于1981 年- 2010 年河北省经济统计数据、常规气象数据及地下水位等数据, 初步分析了河北平原近30 年来农田净灌溉耗水及其与降水、气温、粮食产量、地下水位的关系。结果表明, 近30 年 来, 河北平原生产粮食约6 亿t, 净消耗的灌溉水约149. 4 @ 109 m3 , 农田净灌溉耗水引起地下水位下降约18 m; 河 北平原农田净灌溉耗水与气温、地下水开采量、地下水埋深、粮食产量均呈较显著正相关关系, 但与年降水量无明显 相关性。为了合理利用华北平原地下水资源、减缓地下水位下降速度, 进一步发展节水农业是促进该地区农业可持 续发展的必由之路。
2015, 13(4):785-797.
摘要:
通过试验确定合理的冬小麦灌溉制度, 可以达到节水、增产、环保的效果。在河北省平原区进行冬小麦合理灌 溉制度的试验, 灌溉制度试验设定4 个处理进行对比, 在足墒播种的情况下, 灌溉定额分别为春季灌900 m3 / hm2 、 2 250 m3 / hm2 、2 700 m3 / hm2 、3 600 m3 / hm2 。根据示范区实验数据说明, 在河北省中南部平原区, 冬小麦合理灌溉 定额在2 250~ 2 700 m3 / hm2 范围内, 产量较高。在灌溉定额为2 250 m3 / hm2 时, 可分别在小麦拔节、开花和灌浆 期分3 次灌溉, 灌水定额为750 m3/ hm2; 灌溉定额为2 700 m3 / hm2 时, 可分别在小麦拔节、开花期分2 次灌溉, 灌 水定额为1 350 m3 / hm2 。通过试验, 合理确定河北平原区冬小麦合理灌溉制度, 为农田合理灌溉、农业节水、增产 增收提供科学依据。
通过试验确定合理的冬小麦灌溉制度, 可以达到节水、增产、环保的效果。在河北省平原区进行冬小麦合理灌 溉制度的试验, 灌溉制度试验设定4 个处理进行对比, 在足墒播种的情况下, 灌溉定额分别为春季灌900 m3 / hm2 、 2 250 m3 / hm2 、2 700 m3 / hm2 、3 600 m3 / hm2 。根据示范区实验数据说明, 在河北省中南部平原区, 冬小麦合理灌溉 定额在2 250~ 2 700 m3 / hm2 范围内, 产量较高。在灌溉定额为2 250 m3 / hm2 时, 可分别在小麦拔节、开花和灌浆 期分3 次灌溉, 灌水定额为750 m3/ hm2; 灌溉定额为2 700 m3 / hm2 时, 可分别在小麦拔节、开花期分2 次灌溉, 灌 水定额为1 350 m3 / hm2 。通过试验, 合理确定河北平原区冬小麦合理灌溉制度, 为农田合理灌溉、农业节水、增产 增收提供科学依据。
2015, 13(4):788-802.
摘要:
南水北调中线渠系采用闸前常水位的运行方式, 即渠道下游常水位运行方式的水位控制点位于下游渠道的节 制闸闸前。采用下游常水位运行方式, 有利于按照最大过水流量进行渠道设计, 使得渠道的超高最小, 从而施工成 本最少。在分析闸前常水位运行方式的响应与恢复特性、蓄量补偿时间的基础上, 提出了闸前常水位运行控制方 式, 并设计了蓄量补偿的前馈控制策略和水位流量串级的水位反馈控制器。以南水北调中线总干渠的部分渠道为 研究对象, 在典型工况下进行运行控制仿真, 并把计算结果与流量主动补偿和常规下游常水位运行控制进行对比, 从而验证了本文闸前常水位运行控制算法的合理性。
南水北调中线渠系采用闸前常水位的运行方式, 即渠道下游常水位运行方式的水位控制点位于下游渠道的节 制闸闸前。采用下游常水位运行方式, 有利于按照最大过水流量进行渠道设计, 使得渠道的超高最小, 从而施工成 本最少。在分析闸前常水位运行方式的响应与恢复特性、蓄量补偿时间的基础上, 提出了闸前常水位运行控制方 式, 并设计了蓄量补偿的前馈控制策略和水位流量串级的水位反馈控制器。以南水北调中线总干渠的部分渠道为 研究对象, 在典型工况下进行运行控制仿真, 并把计算结果与流量主动补偿和常规下游常水位运行控制进行对比, 从而验证了本文闸前常水位运行控制算法的合理性。
2015, 13(4):793-797.
摘要:
近年来, 社会各界对农业水价改革特别是水费计价问题反映较多, 分析研究农业水价满意度影响因素, 对制定 科学合理的农业水价至关重要。选取21 个影响农业水价满意度的因素作为基本分析变量, 借助因子分析和层次分 析法( AHP) , 构建农业水价满意度评价模型, 并以山东省滨州市为例进行实证研究。结果表明, 该市影响农业水价 满意度的主要因素有: 工程建管水平、供水本身质量、农户收入、管理机制以及农户承受能力, 具体21 个变量中, 影 响较大的因素依次为: 供水工程建设成本、运行及管理成本、末级渠系配套、家庭人均粮食收入、农户支付意愿、灌溉 用水质量等。
近年来, 社会各界对农业水价改革特别是水费计价问题反映较多, 分析研究农业水价满意度影响因素, 对制定 科学合理的农业水价至关重要。选取21 个影响农业水价满意度的因素作为基本分析变量, 借助因子分析和层次分 析法( AHP) , 构建农业水价满意度评价模型, 并以山东省滨州市为例进行实证研究。结果表明, 该市影响农业水价 满意度的主要因素有: 工程建管水平、供水本身质量、农户收入、管理机制以及农户承受能力, 具体21 个变量中, 影 响较大的因素依次为: 供水工程建设成本、运行及管理成本、末级渠系配套、家庭人均粮食收入、农户支付意愿、灌溉 用水质量等。
2015, 13(4):798-802.
摘要:
概述了鄱阳湖流域现有养猪场废水水质特点和治理模式( 还田、自然处理、工业化处理) , 讨论了其优缺点和适 用范围; 介绍了适用于规模化养猪场废水治理的组合工艺: IOC2SBBR2CW 和BCO2SBBR2BAF2CW 工艺, 及可用于 中小型养猪场的A/ O 一体化生物膜反应器和同时能降解有机物又能回收电能的M FC; 最后提出了拟重点解决的 问题: 推行养猪清洁生产、解决重金属和抗生素污染和开发微生物的低温高效技术。
概述了鄱阳湖流域现有养猪场废水水质特点和治理模式( 还田、自然处理、工业化处理) , 讨论了其优缺点和适 用范围; 介绍了适用于规模化养猪场废水治理的组合工艺: IOC2SBBR2CW 和BCO2SBBR2BAF2CW 工艺, 及可用于 中小型养猪场的A/ O 一体化生物膜反应器和同时能降解有机物又能回收电能的M FC; 最后提出了拟重点解决的 问题: 推行养猪清洁生产、解决重金属和抗生素污染和开发微生物的低温高效技术。
2015, 13(4):803-816.
摘要:
长距离输水管道工程因其复杂性而存在诸多风险, 由于失事后果的严重性, 通过实践获取各风险事件的发生 概率及事故造成的损失很不现实。鉴于评价指标的模糊性和关联性对评价结果的客观性影响很大, 通过引入模糊 相似理论和三角模糊数, 提出了模糊相似评价方法。以东北某长距离埋地输水管道供水工程为例, 对初步识别的风 险事件进行筛选, 并完成了对风险评价指标集的模糊相似评价。评价表明, 暴雪和山体滑坡、工程总体布局不尽合 理和流量调整频繁、设备失灵和监控系统失效、管理设施不完善和资金保障不到位、人为破坏和通信故障等五组指 标具有较高的相似度, 结果比较符合实际, 可剔除权重较小的相似指标, 新确立的风险指标体系能在一定程度上简 化风险综合评价的复杂度, 方法简便可行。
长距离输水管道工程因其复杂性而存在诸多风险, 由于失事后果的严重性, 通过实践获取各风险事件的发生 概率及事故造成的损失很不现实。鉴于评价指标的模糊性和关联性对评价结果的客观性影响很大, 通过引入模糊 相似理论和三角模糊数, 提出了模糊相似评价方法。以东北某长距离埋地输水管道供水工程为例, 对初步识别的风 险事件进行筛选, 并完成了对风险评价指标集的模糊相似评价。评价表明, 暴雪和山体滑坡、工程总体布局不尽合 理和流量调整频繁、设备失灵和监控系统失效、管理设施不完善和资金保障不到位、人为破坏和通信故障等五组指 标具有较高的相似度, 结果比较符合实际, 可剔除权重较小的相似指标, 新确立的风险指标体系能在一定程度上简 化风险综合评价的复杂度, 方法简便可行。
2015, 13(4):808-764.
摘要:
随着混凝土在工程中的广泛应用, 其裂缝问题也越来越受到人们的重视, 由于施工或其它外界因素造成的裂 缝, 不仅影响结构的美观, 而且由于裂缝造成抗渗性能的下降, 引起漏水, 还会影响结构的正常使用功能。以安阳县 双泉水库溢洪道混凝土衬砌为工程实例, 建立了基于ANSYS 的有限元模型, 通过施加不同的工况, 分析其温度场、 应力场的变化规律, 研究了混凝土衬砌裂缝产生的原因及裂缝产生的初始位置, 并且提出了对混凝土温度应力控制 的措施。
随着混凝土在工程中的广泛应用, 其裂缝问题也越来越受到人们的重视, 由于施工或其它外界因素造成的裂 缝, 不仅影响结构的美观, 而且由于裂缝造成抗渗性能的下降, 引起漏水, 还会影响结构的正常使用功能。以安阳县 双泉水库溢洪道混凝土衬砌为工程实例, 建立了基于ANSYS 的有限元模型, 通过施加不同的工况, 分析其温度场、 应力场的变化规律, 研究了混凝土衬砌裂缝产生的原因及裂缝产生的初始位置, 并且提出了对混凝土温度应力控制 的措施。
2015, 13(4):813-816.
摘要:
基于统计模式识别理论, 采用AMRA 时序分析方法, 通过长自回归模型计算残差法和最小二乘法的结合来 估计模型参数, 从而建立了系统模型。运用均值控制图的方法对压力管道的振动信息特征进行提取、选择, 从而有 效地判别压力管道的无损与损伤问题。数值模拟结果表明, 基于统计模式识别的均值控制图的结构异常检验方法, 能够准确诊断检测结构的损伤状态, 而且对于损伤程度和损伤位置都有很强的敏感性。
基于统计模式识别理论, 采用AMRA 时序分析方法, 通过长自回归模型计算残差法和最小二乘法的结合来 估计模型参数, 从而建立了系统模型。运用均值控制图的方法对压力管道的振动信息特征进行提取、选择, 从而有 效地判别压力管道的无损与损伤问题。数值模拟结果表明, 基于统计模式识别的均值控制图的结构异常检验方法, 能够准确诊断检测结构的损伤状态, 而且对于损伤程度和损伤位置都有很强的敏感性。
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