南水北调与水利科技

2017年第3期文章目次

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  • 1  混合分布在非一致性水文频率分析中的应用
    王军,宁亚伟,胡义明,刘和昌,梁忠民
    2017(3):1-4.
    [摘要](853) [HTML](0) [PDF 710.75 K](706)
    摘要:
    传统水文频率分析方法的前提条件是水文极值系列需满足一致性要求,然而由于气候变化和人类活动的影响,使得水文资料的非一致性问题越来越突出,导致现行水文频率分析方法的应用受到挑战。根据重建的淮河流域1470年-1999年共530年夏季面平均降雨量长系列数据,进行分析,通过假设检验表明系列在1534、1724和1923年发生跳跃性变异,因而将系列划分为4个子平稳系列;采用现行频率分析方法估计每个子系列的概率分布函数,再根据混合分布概念由各子系列的概率分布构建一个综合的概率分布函数,作为非一致性降雨系列总体分布的估计。在此基础上,计算了给定设计标准下的设计值,并与基于大样本(530年)计算的经验设计值进行了对比,结果表明混合分布模型对观测系列具有较好的拟合效果。
    2  变化环境对潮河下游径流一致性的影响
    李继清 ,朱一鸣 ,李建昌 ,纪昌明
    2017(3):5-12.
    [摘要](781) [HTML](0) [PDF 943.20 K](594)
    摘要:
    水文分析要求径流资料的时间序列一致性,但变化的环境破坏了径流序列的稳定一致性变化规律。气候变化和频繁的人类活动的影响下(水利工程建设、植被覆盖改变和城市化建设等),流域的下垫面条件和产流物理机制发生了明显变化,导致径流序列出现变异情况,不能满足频率计算分析水文时间序列一致性的要求和同分布的假定。应用Mann-Kendall非参数秩次检验法、Pettitt检验法、方差分析法对潮河流域下游下会站1976年-2012年的年、月径流和降水时间序列的趋势成分、突变成分、周期成分和随机成分分别进行了检验和识别,并通过对比分析降雨和径流时间序列的成分,推断出气候变化和人类活动的变化环境对潮河流域下游降水和径流演变过程的影响。
    3  基于非负矩阵分解的水量分配方案后评价
    胡铁松,张兵堂,程晓峰,熊威
    2017(3):13-19.
    [摘要](539) [HTML](0) [PDF 787.19 K](555)
    摘要:
    提出了水量分配方案后评价指标体系,建立了基于非负矩阵分解的水量分配方案后评价模型,并以1983年国务院批复的引滦水量分配方案为研究对象进行了水量分配方案诊断式后评价。该方法利用非负矩阵分解算法将指标矩阵最大程度分解为基向量和权向量,根据权向量元素的数值对水量分配方案进行评级,根据基向量元素的数值判断评价指标的实施状况。通过对引滦水量分配方案质量、实施过程、实施效果和可持续性的调查分析,得出方案综合后评价结果为优,但在来用水可持续性、对水环境影响及水质目标保证率等方面需加以改进。评价结果表明,基于非负矩阵分解原理的后评价方法评价效果较好,可为水量分配方案等项目的后评价提供科学依据。
    4  基于SOA的云计算流域模拟模型集成架构的研究
    刘海燕 刘晓民 史宝会 万峥
    2017(3):20-24.
    [摘要](587) [HTML](0) [PDF 794.07 K](550)
    摘要:
    针对现有流域模型集成系统接口不统一,系统与模型之间集成困难,缺乏通用性和可扩展性等问题,采用SOA与云计算技术,构建了一个开放的、可扩展的、可共享的水利模拟模型集成架构。在该架构中,借鉴SOA的设计思想,将云服务系统的各项业务分解为颗粒度不同的服务,各子功能封装为标准的web服务。采用SOA典型的模块性特征,将流域模拟模型的集成架构分为客户端、云服务平台、云计算应用程序接口层、模型管理服务层、云服务管理层、物理资源层,使得集成模型的各应用系统的服务来源于各层。该架构增强了水利专业模型平台的开放性、用户交互性以及平台的通用性。
    5  丹江口水利枢纽供水调度方式研究
    张利升,张 睿,孟明星
    2017(3):25-29.
    [摘要](611) [HTML](0) [PDF 711.11 K](644)
    摘要:
    大型水利枢纽供水调度方式是充分发挥水库综合经济效益的重要课题,如何科学控制水库供水期消落水位、兼顾其他兴利效益并减少弃水是水库供水调度研究的关键。本文以丹江口水利枢纽为研究对象,结合南水北调中线一期工程规划设计成果和中线工程水量调度方案编制要求,以满足汉江中下游、清泉沟、南水北调中线三供水对象的供水任务需求为目标制定了丹江水利枢纽供水调度图。采用设计水文系列对所提出调度图及供水调度方式进行校核,研究结果表明:该调度图具有物理机制明确、易于操作等优点,按该调度图运行可满足丹江口各供水对象用水需求,且南水北调中线调水过程更加均匀,研究成果可为丹江口水利枢纽供水调度提供指导和借鉴。
    6  中国大陆降水时空格局演变新事实
    吴 凯 王晓琳,许 怡,王高旭,吴永祥
    2017(3):30-36.
    [摘要](694) [HTML](0) [PDF 950.87 K](646)
    摘要:
    基于1961年-2014年54年的降水格点数据,利用反距离权重法插值计算分析了中国大陆年降水时空分布,对年降水量进行分类,统计出54年的各个降水分区所占面积变化特征。引进降水重心概念,以年降水量为权重,计算出中国大陆54年的年降水重心并分析其移动特征。结果表明,各个降水分区面积变化与重心移动整体上为随机性序列,波动性明显。其中年降水量在400~600 mm的面积占比最大,趋势性最明显,波动幅度最大;受东北和华北地区的降水变异特征显著的影响,年降水重心在东北-西南方向的离散度较大,具有指示局部气候异常的作用。降水重心的纬度与>1 400 mm的分类降水面积相关性最大,经度方向相关性不明显。在54年时间尺度和中国大陆空间尺度下,气候变化中的整体降水格局未发生重大改变。
    7  基于DPSIR和主成分分析的阜康市水资源承载力评价
    王晓玮,邵景力,崔亚莉,赵辉,郭秀红,孙倩
    2017(3):37-42.
    [摘要](567) [HTML](0) [PDF 652.22 K](592)
    摘要:
    针对新疆自治区阜康市水资源日益短缺及生态环境逐渐恶化的现实情况,根据 DPSIR框架展开水资源承载力因子分析,构建了水资源承载力多因素基础指标体系;应用主成分分析法筛选出主要指标,采用熵权法进行赋权;构建综合评价模型对水资源承载力进行计算。研究表明:筛选出的4个主成分累计贡献率为92.016%,能充分代表多因素基础指标体系;阜康市九年间(2006年-2014)水资源承载力综合评分值在0.498~0.531之间波动,下降速率缓慢且波动幅度减小,整体上处于开发饱和阶段。社会和经济发展的压力带来的农业用水的增加是导致水资源承载力下降的主要指标,扩大地下水开采和推行的节水灌溉等压采措施则在很大程度上缓解了下降的趋势。
    8  基于EFAST方法的寒旱区流域水文过程参数敏感性分析
    张俊龙, 李永平, 曾雪婷, 尤 立, 刘 静
    2017(3):43-48.
    [摘要](572) [HTML](0) [PDF 838.51 K](598)
    摘要:
    寒旱区流域受降雨径流和融雪径流联合补给,坡面产流和融雪过程可能对流域水文产生重要影响。本文以分布式水文模型SWAT为平台,选取模型多个参数为关键因子,借助EFAST方法探索融雪期(3月-5月)、非融雪期(6月-次年2月)的径流峰值以及全时段径流均值的参数敏感性,这些参数涉及降雨径流、积雪消融、蒸散发、下渗、地下水补给和壤中流等多种水文过程。同时,结合流域特征及参数物理意义,深入分析参数敏感的原因,并揭示参数背后的水文过程对开都河流域产汇流的重要影响。研究发现,坡面产流、下渗以及积雪消融等水文过程对开都河流域水循环具有重要影响。此外,对于寒旱区流域重要的融雪过程参数,其总敏感性显著而一阶敏感性不显著,表明通过EFAST方法得到的水文模型参数总敏感性更为合理。结果揭示了流域水文敏感因子及关键过程,为探索水循环机理,水文科学预测、管理流域水资源奠定了基础。
    9  磴口县地下水埋深时空变化特征
    李宁?,岳德鹏,于强,张启斌,马欢
    2017(3):49-54.
    [摘要](548) [HTML](0) [PDF 1.02 M](573)
    摘要:
    选取荒漠绿洲区磴口县1988年-2013年17个观测站逐月水位埋深数据,运用kernel K-means及经验模态分解(EMD)方法,探索26年来研究区地下水埋深时空变化特征。结果表明:17个测站分为三个聚类中心,第一聚类中心包括6个测站,地下水平均埋深最大。第二聚类中心包括4个测站,地下水平均埋深次之。第三聚类中心包括7个测站,地下水平均埋深最小;26年来第一和第二聚类中心地下水埋深呈增大趋势,增大幅度分别为0.014 m、0.26 m。第三聚类中心地下水埋深呈减小趋势,减小幅度为0.08 m;三个聚类中心地下水埋深年内变化趋势基本相同。
    10  英那河水库防洪预报调度方案制定与分析
    董占飞,王丕国,梁国华 ,周惠成
    2017(3):55-59.
    [摘要](638) [HTML](0) [PDF 735.27 K](580)
    摘要:
    英那河水库不仅承担着水库上下游的防洪任务,同时作为大连市重要的水源地,其水资源利用效率对于大连市的社会经济发展极其重要,因此水库防洪调度方案的研究具有重要意义。针对英那河水库改扩建后没有适用于目前水库汛期防洪调度的方案问题,通过分析水库产流预报和退水预报的可利用性,并在此基础上,以累积净雨、入库流量和水库水位作为改变水库出库流量的判别指标,研究制定了考虑预报信息的英那河水库防洪调度方案。结果表明:考虑预报信息的英那河水库预报调度方案不仅满足水库调度原则,合理可行,而且便于操作。方案利用退水余量作为水库预泄后回蓄水量,在保证水库兴利效益,提高洪水资源利用效率的同时,还提高了水库的防洪能力。
    11  邯郸平原区降水丰枯多时间尺度特性
    刘鹏,赵瑞霞 ,林超,王晓琳 吕海涛
    2017(3):60-66.
    [摘要](666) [HTML](0) [PDF 1.26 M](487)
    摘要:
    降水丰枯特性如何是分析降水过程的重要内容。本文以邯郸平原水资源分区为基本研究单元,运用小波分析法,就各分区降水丰枯性进行了多时间尺度分析;结果表明:邯郸市各平原分区降水过程都存在5年、9年左右为变化的主要周期,除了滏西平原外,其他平原区降水均还存在2年和13年的主周期变化,且漳卫河和黑龙港两平原区降水21年左右变化的主周期也较为明显;各分区降水在5年和9年主周期尺度上,均有明显的丰枯交替过程;不同分区降水在不同周期尺度的丰枯响应上存在一定的异质性并表现出不同的丰枯特性和演变趋势。上述成果可为区域旱涝预警和水资源管理提供可靠依据。
    12  基于改进的NDVI密度分割方法的冬小麦面积信息提取
    郝震,,赵红莉,蒋云钟
    2017(3):67-72.
    [摘要](544) [HTML](0) [PDF 806.30 K](643)
    摘要:
    基于高分辨率遥感影像提取的种植结构信息,能够比传统的统计数据更加直观地表达农作物的空间分布特征,这些数据信息是水资源管理部门进行水资源管理的重要数据参考。本文为解决GF-1 WFV传感器影像中混合像元对小麦信息提取结果的影响,引入高分辨率GF-1 PMS传感器影像,在两种影像相同位置建立样本研究区,利用PMS影像的分辨率优势为WFV影像中小麦混合像元训练样本提供真实小麦面积权重,得到WFV影像小麦混合像元NDVI与小麦面积权重的比例关系,再运用区间归一化的方法解决同一NDVI值对应不同小麦面积权重的问题,进而得到混合像元中小麦的真实面积信息,最终提取了冀州市的冬小麦信息。经验证,该方法能够在实地样本不足的条件下,较准确地提取冬小麦面积信息。
    13  贝叶斯神经网络在城市短期用水预测中的应用
    占 敏,薛惠锋 ,王海宁,万毅
    2017(3):73-79.
    [摘要](613) [HTML](0) [PDF 757.79 K](1205)
    摘要:
    严格水资源管理制度实施的背景下,短期用水量预测对城市供水系统调度的作用日益显著。在分析日用水量时序演化规律及随机性影响因素的基础上,以前7天每日用水量、日最高温度、当月用水量占全年比、日降水量、节假情况作为短期用水量预测指标,构建了BP神经网络城市短期用水量预测模型,并利用贝叶斯正则化对BP神经网络进行优化。将两种模型应用于广州市某自来水公司进行对比验证,结果表明,贝叶斯神经网络预测模型与BP神经网络预测模型的平均绝对百分比误差分别达0.87%与1.85%,经贝叶斯正则化的BP神经网络模型泛化能力更强,精度提高了约0.98%,更符合城市短期用水量预测的高精度要求。
    14  基于三角模糊数的地下水饮用水源地 水环境健康风险评价
    陈 洁 ,钱 会 ,吴 昊
    2017(3):80-85.
    [摘要](532) [HTML](0) [PDF 671.18 K](559)
    摘要:
    为客观反映水体污染物对人体健康的潜在危害,基于三角模糊数理论,构建了水环境健康风险评价模糊模型,对石嘴山市地下水饮用水源地水环境健康风险进行了评价,分析了不确定信息对评价结果的影响。结果表明:健康风险评价结果对参数的不确定性不敏感;污染物浓度的不确定性对评价结果影响较大,不考虑污染物浓度变化,以平均浓度表示水体水质状况会导致风险评价结果偏小。石嘴山市地下水饮用水源地非致癌污染物健康风险极低,而致癌总风险均低于且接近1.0×10-4 a-1,Cr为各水源地首要的环境健康风险管理控制指标。水环境健康风险由高到低依次排序为第二水源地>第五水源地>第四水源地>第一水源地。
    15  鲁北平原养鸡场周边包气带与地下水砷化合物分布规律
    刘雅慈,李亚松,张兆吉 田夏,曹胜伟
    2017(3):86-93.
    [摘要](624) [HTML](0) [PDF 833.92 K](626)
    摘要:
    洛克沙胂(3-硝基-4-羟基苯胂酸)被广泛用作饲料添加剂,但大部分以原体形式随粪便排出,进入环境的洛克沙胂在微生物和光照作用下最终转化为毒性较大的As(V)和As(III)等,并在雨水或农灌的淋滤冲积下污染周边土壤、地表水和地下水。本文以鲁北平原某养鸡场为研究区,对鸡粪、饲料、周边表层土壤、鸡粪堆积和背景包气带垂向剖面以及地下水进行洛克沙胂及其代谢物的检测,结果饲料中洛克沙胂浓度为34 mg/kg,鸡粪中HAPA(3-氨基-4-羟基苯胂酸)浓度为11 mg/kg,距离鸡场越近的表层土壤砷含量越高。三个包气带垂向剖面均以AS(V)为主,As(III)含量较小。鸡粪堆积处垂向剖面上HAPA、As(V)和As(III)在土壤表层含量最高,浓度随深度增加而呈下降趋势,同时受到土壤岩性的影响,砷化合物主要的吸附层位为0~30 cm与200 cm以下;背景包气带垂向剖面上各砷化合物含量均明显低于鸡粪堆积处包气带垂向剖面的砷化合物含量;在鸡场内旧井中检测到浓度为165 μg/kg的As(V)。结果证实鸡粪堆积导致土壤包气带、周边土壤和地下水砷含量增加,且这种污染很难消除。
    16  基于熵权多元联系数的大沽河流域地表水环境健康评价
    张 欣, 张保祥, 时 青 崔峻岭
    2017(3):94-99.
    [摘要](549) [HTML](0) [PDF 768.07 K](636)
    摘要:
    为合理开发利用和保护大沽河流域水资源,构建了流域地表水环境健康评价指标体系和分级标准。基于集对分析理论,考虑各评价指标等级标准边界的不确定性,建立了熵权多元联系数耦合计算模型。将该方法应用于大沽河流域,得到流域地表水环境健康评价指标联系数计算结果。结果表明:2015年大沽河流域Ⅰ区(莱西市)、Ⅱ区(平度市)、Ⅲ区(胶州市、黄岛区)、Ⅳ区(即墨市、城阳区)以及Ⅵ区(莱阳市、招远市、莱州市)的地表水环境处于“健康”状态,Ⅴ区(高密市)以及整个流域处于“亚健康”状态。青岛市大沽河综合治理工程的实施使得流域地表水环境得到较大地提高,为进一步提高整个流域的地表水环境健康水平,应针对流域开展水环境治理工作。
    17  宁夏黄河水系干流水质监测断面优化
    侯 凯 ,李亚斌 ,钱 会 ,杨 咪
    2017(3):100-107.
    [摘要](530) [HTML](0) [PDF 893.32 K](527)
    摘要:
    黄河是宁夏地区最重要的地表水资源,所以整个黄河宁夏段水环境质量的优劣将影响宁夏社会经济的发展。基于2010年-2014年宁夏环境监测站的统计资料,以污染最严重的指标COD、NH4+-N、TP的监测资料为基础,采取物元分析法、模糊聚类法及WASP模型对黄河干流宁夏段水质监测断面的布设进行优化。结果表明:现有的6个国控监测断面对黄河干流水质变化状况的监测不完善,须增设2个监测断面,分别位于下河沿与金沙湾国控断面间及叶盛公路桥与银古公路桥国控断面间,地理位置分别处于石空镇与临河镇,即105°40′31″E,37°34′04″N与106°18′36″E,38°16′11″N。
    18  落水洞对裂隙-管道介质泉流量衰减过程 影响的试验研究
    周 玥,束龙仓,方依雯,翟 月,王 硕,鲁程鹏
    2017(3):108-112.
    [摘要](654) [HTML](0) [PDF 890.52 K](543)
    摘要:
    岩溶裂隙-管道是我国西南地区的主要地下储水空间和导水通道,落水洞是岩溶地区临时性吸收地表水流的重要过水通道,在西南地区分布密集。开展落水洞大小对裂隙—管道介质中泉流量过程影响的研究,对指导岩溶水可持续开发利用和推动岩溶水研究具有深刻意义。文章研究了落水洞对泉流量衰减过程的影响,利用自制的裂隙-管道物理模型,模拟落水洞不同尺寸、填充程度下的泉流量衰减过程,由衰减曲线探求衰减系数受不同因子的敏感程度。试验表明:泉流量衰减过程可分为三个亚动态,大致符合指数型衰减。其中,第一亚动态的衰减系数受落水洞尺寸影响较大,落水洞尺寸越小,衰减系数越大;落水洞的填充程度越高,衰减系数越大。
    19  基于Voellmy模型的哀牢山地区滑坡泥石流灾害运动过程数值模拟
    陈亮 ,宗士昌 ,李祥龙 ,陈红旗
    2017(3):113-119.
    [摘要](568) [HTML](0) [PDF 1.11 M](677)
    摘要:
    我国西南山区滑坡泥石流灾害常发,进行区域地质灾害危险性评价的重要指标之一为滑坡泥石流灾害体运移堆积的范围。本文以云南省哀牢山地区水塘镇芭蕉树滑坡泥石流灾害为研究对象,利用Voellmy流体运动模型进行灾害体运移堆积全过程数值模拟反分析,获取数值模拟模型参数。利用反分析得到的模型参数建立与芭蕉树滑坡泥石流所处地质环境条件相似的戛洒镇南恩小学滑坡数值模型,进行滑坡泥石流灾害运移堆积过程模拟分析,模拟结果与野外地质灾害危险性评估结论符合程度较高。
    20  北京基岩水开采对地面沉降的 影响
    董佩 李阳 刘殷 孙颖 李志萍
    2017(3):120-125.
    [摘要](582) [HTML](0) [PDF 1.03 M](509)
    摘要:
    过量开采地下水造成的地面沉降问题已经是北京市平原区主要的地质灾害之一。论文选择小汤山和后沙峪地区为典型研究区,通过分析研究区基岩水开发利用状况,开展基岩水开采引起地面沉降的研究。运用简化的弹性模型评估基岩水开采造成的弹性变形量,结果表明从1974年截至2010年,小汤山地区地热田总净开采量约9400万m3,引起的地面弹性变形量约为1.02 cm;小汤山地区岩溶水年均开采3000万m3,年均形变量约0.32 cm。后沙峪地区通过估算获得近似值,1961年-2011年期间由于第四系地下水的开采造成的基岩变形量约为1.09 cm。
    21  阜平县变质岩地区基岩裂隙水的电性特征
    卢 放,阎红霞,胡文广
    2017(3):126-131.
    [摘要](489) [HTML](0) [PDF 1.03 M](501)
    摘要:
    太行山缺水地区变质岩裂隙水水文地质特征与其电性响应之间关系的研究是长期困扰地质学者的一个大难题。阜平县变质岩地区是典型的缺水地区,根据区域地质资料,进行了阜平县变质岩地区水文地质研究,查明了该地区的地层、地质构造和变质岩裂隙水的赋存规律。在此基础上,采用音频大地电场法、放射性法、音频大地电磁法和激电法对比研究了变质岩裂隙水水文地质特征的电性响应,并布置地质钻孔验证了水文地质特征与电性响应之间的对应程度。结果表明,阜平县变质岩裂隙水地区水文地质特征与其电性响应之间具有明显的一一对应关系。阜平县变质岩基岩裂隙水地区的地下水勘查具有很强的实践意义,为此类变质岩分布区地下水的找寻起到了示范作用。
    22  南水北调中线工程强膨胀岩渠基回弹监测分析与变形模型
    刘祖强,赵 鑫,粟玉英,伍博,杨晓峰
    2017(3):132-138.
    [摘要](511) [HTML](0) [PDF 1.01 M](496)
    摘要:
    研究渠道开挖过程中渠基回弹变形规律,对渠道底板施工具有指导意义。通过采用改进的分层沉降仪配磁感应沉降环方法,实测渠道二次开挖引起的渠基最大回弹量为102 mm,建立了回弹变形模型,定量分析了各影响因子对回弹变形的贡献度。结果显示:开挖卸荷是产生渠基回弹变形的主要影响因素,约占总回弹量的74%。渠道底板在2013年12月封闭后的5个月时间里,由时间效应引起的渠道底板回弹量仅为2.43 mm,对渠道底板结构影响不大,有利于渠道的安全运行。
    23  基于k0固结条件的淤泥土排水蠕变特性试验研究
    王艳芳 ,周治刚 ,蔡燕燕
    2017(3):139-144.
    [摘要](470) [HTML](0) [PDF 1016.11 K](554)
    摘要:
    通过k0固结蠕变试验探讨饱和淤泥土在轴向加载和侧向减载条件下的蠕变特性。由试验数据知:排水条件下,两种应力路径的轴向蠕变规律基本一致,体积应变明显小于轴向应变,且随时间的延长呈现一定程度的剪缩与剪胀交替性。Merchant和Burgers蠕变模型对淤泥土都有较好拟合精度。二者的蠕变参数EK、ηK、ηM均呈现随应力水平的增大而减小的变化规律,EM随应力水平的变化则较为平稳,无明显增大或减小趋势,说明淤泥土的蠕变变形受粘弹模量影响较小,受土体粘滞系数及弹性模量影响较大。
    24  新型装配扶壁式挡土墙结构特性有限元分析
    章宏生,沈振中,徐力群,周志杰,叶兴成,刘益志
    2017(3):145-150.
    [摘要](482) [HTML](0) [PDF 1.20 M](585)
    摘要:
    新型装配扶壁式挡土墙具有环保美观,施工速度快的优点,但存在新老混凝土结合面及拼接缝,影响结构整体性。结合宿迁市马陵河整治工程,采用有限元法,分析研究了该挡土墙结构的应力、位移和变形特性及新老混凝土结合面参数对结构受力性态的影响。结果表明,新老混凝土结合面剪应力小于抗滑力,剪切变形很小,属弹性变形,结合面粘结良好;拼接缝处面板拉应力远小于混凝土抗拉强度;新型装配扶壁式挡土墙拉应力较大区域分布于扶壁上端与预制板连接处、扶壁前端与底板连接处及面板与底板连接处,最大值为1.15 MPa,小于混凝土抗拉强度设计值;挡土墙变形及位移均很小,满足应用要求;不考虑结合面黏聚力时,结合面摩擦系数在0.5以上,结构强度均能满足要求。该工程新型装配扶壁式挡土墙安全性满足要求,技术方案是可行的,可推广应用,成果可供设计和施工参考。
    25  进水塔塔背回填抗震设计优化研究与动态响应分析
    曹 伟 刘云贺 党康宁 郑晓东 陶磊
    2017(3):151-157.
    [摘要](552) [HTML](0) [PDF 1.30 M](509)
    摘要:
    为分析塔背不同回填材料与不同回填厚度对进水塔动态响应的影响,建立6种回填材料与4种回填厚度相互组合下的数值试验模型,对进水塔进行动力分析。对比进水塔关键部位的应力与位移发现:回填材料的不同对塔背与回填交界区域应力有一定影响,石渣回填时,此区域应力最大值有很大减小,接触面应力分布状态也发生了变化;回填厚度对塔顶位移的影响不大。根据数值试验的计算结果与分析规律,合理使用石渣回填,设计了一种新的回填型式。此型式下塔背与回填交界区域不在为集中应力发生的部位;接触面最大应力大幅减小,相同部位的应力值减小;大应力区位置向下偏移,且区域变大、变宽,说明新回填型式改善了进水塔结构的应力状态,对其安全很有利。将提出的回填方法应用于某泄洪洞进水塔结构中,对比分析了新回填型式与原回填型式两种情况下此进水塔塔背与回填交界角点应力时程曲线、塔背与回填接触面应力云图与损伤云图。结果表明新回填型式下进水塔与回填接触面的动态响应得到了很大改善,该方法对进水塔结构的抗震与安全具有重要意义,可供类似工程借鉴。
    26  坡体渗流与气温变化相关性分析
    刘刚,童富果,习念念,郝霜
    2017(3):158-163.
    [摘要](502) [HTML](0) [PDF 914.44 K](476)
    摘要:
    基于多相流及多场耦合理论,采用有限单元法计算了三峡库区木鱼包滑坡体温度随气温变化情况,进而依据温度与水体粘滞性的相关关系分析气温变化对坡体渗流的影响。计算表明,坡内温度受气温影响仅限于坡体浅层区域,距地表深度越深,影响程度越小,在时间上的滞后性越大。温度变化可改变水的粘滞性,进而引起土体渗透参数的改变,计算表明因气温变化引起的坡体渗透性改变较为显著。坡体渗透系数受气温变化的影响随深度呈非线性分布,距地表越深受气温变化的影响越弱,通常大于雨水最大入渗深度以后,坡体渗透系数不再发生显著变化。另外,坡体渗透系数随气温呈现季节性变化规律,夏季气温高于坡内土体温度,渗透系数随深度的增加而减小;冬季坡体内温度高于气温,渗透系数随深度的增加而增加。
    27  顺河跨海大桥工程对河道影响数值分析
    金相楠,孙冬梅,冯 平
    2017(3):164-170.
    [摘要](439) [HTML](0) [PDF 1.19 M](565)
    摘要:
    为了研究顺河跨海大桥工程对河道产生的不利影响,建立了包含桥梁工程在内的平面二维水动力数值模型,采用实测潮位资料验证了模型的合理性,并进一步分析了工程对河道壅水、流态以及河床冲刷的影响。研究表明:跨海大桥工程的建立会导致河道水位有微弱的升高,最大壅高仅为6 cm;桥位附近流态变化较大,在桥墩处会形成许多小涡旋,在人工岛与桥墩的共同作用下会形成一个局部大涡旋,这些影响导致了河床的局部冲刷,河床的最大冲刷深度为0.83 m。
    28  台阶式溢流坝消力池压强特性试验研究
    赵相航,解宏伟,顾声龙,贺巨龙,郭 馨
    2017(3):171-176.
    [摘要](610) [HTML](0) [PDF 962.63 K](496)
    摘要:
    为研究台阶式溢流坝不设反弧段连接时消力池底板压强特性,结合某水库实际工程,采用物理模型试验方法,对台阶式溢流坝消力池底板时均压强、脉动压强强度和峰值等压强特性进行了研究。结果表明,消力池底板时均压强均为正值;在滑行水流和过渡水流时,时均压强在水流冲击区出现一个较大值,最大为0.926 kPa,下游反弹区形成极小值;在跌落水流时,时均压强沿程变化较小,且随流量的增加而增大;脉动压强强度和峰值沿程变化规律基本一致,总体上随流量的增加而增大,最大值出现在水流冲击区,脉动压强最大为1.198 kPa,随后沿下游方向逐渐减小,并趋于稳定;台阶尺寸对消力池底板时均压强和脉动压强影响不大;消力池内脉动优势频率为0.01~4 HZ,属低频振动,不会危害泄水建筑物的安全。 关键词:消力池;台阶式溢流坝;时均压强;脉动压强;频率
    29  涵闸工程施工期混凝土温度监测系统 与水化热参数反演
    蔡云丽 秦忠国 黄 天
    2017(3):177-182.
    [摘要](455) [HTML](0) [PDF 1.10 M](558)
    摘要:
    针对涵闸工程混凝土温控防裂需要,研制了全自动化数字测温系统。该系统的硬件部分由数字式温度传感器、采集单元、GPRS DTU组成,软件部分包括中心服务器软件和客户端软件。系统实现了GPRS公用无线网络覆盖范围内无人值守、多测点远程测量和数据实时共享,具有体积小、无需布线、运行稳定、精度高等特点。经过实际工程多次应用,系统运行稳定可靠,达到预期性能。基于以上系统的测量数据,结合三维非稳定温度场数值计算,对特定工程的水化热参数进行了反演。规范给出普硅42.5水泥水化热参数为m=0.69,n=0.56;而根据实测数据反演的结果为m=1.85,n=0.79。根据两组参数分别进行了三维温度应力计算,得到完全不同的计算结果,前者温度应力未超标,后者多处超标需要采用温控防裂措施才能保证结构防裂安全。因此对实际工程进行温度监测和水化热参数反演是非常必要的。
    30  深部岩体隧洞岩爆灾害影响因素分析
    于 洋,刁心宏,赵秀绍,朱陈
    2017(3):183-189.
    [摘要](482) [HTML](0) [PDF 1.08 M](545)
    摘要:
    深部岩体隧洞施工过程中频发的岩爆灾害时常会造成大量的人员伤亡以及巨大的财产损失。本文基于某水电站4条引水隧洞开挖过程中的大量的岩爆实例,以数值运算为主要研究手段,从能量的角度出发对影响岩爆灾害发生的关键性因素进行了研究,结果表明:相同长度的隧洞开挖过程中随着单循环开挖步长的增大,微震能量释放值不断增大,岩爆的发生频次具有增加的趋势;当开挖速度控制在合理范围内时,围岩稳定性可以得到有效控制,当其突破到临界状态以上时,岩爆的发生频次具有显著增加的特征;在一定埋深范围内随着埋深的增加,岩爆发生的频率、强度具有明显增加的趋势;上述研究结果可以为高地应力条件下地下隧洞开挖过程中岩爆的预测与防治提供合理的科学依据。
    31  水电站厂房自振频率与影响因素的关联度分析
    程 帅 ;李守义;司政;毕晨曦;杨 阳;陈 演
    2017(3):190-196.
    [摘要](422) [HTML](0) [PDF 863.65 K](510)
    摘要:
    水电站厂房的自振频率关乎到其在动力荷载下的安全,在设计阶段加以预测和控制具有重要意义。运用ANSYS有限元软件对水电站厂房进行模态分析,得到厂房结构在一期、二期混凝土及地基的不同材料参数(弹模与容重)下的自振频率,采用基于灰色关联度的系统分析法,确定了水电站厂房自振频率与各主要影响因子的关联性及密切程度。结果表明:只考虑材料弹性模量时,地基弹模对厂房自振频率的影响度最大,其次为厂房一期混凝土弹模和二期混凝土弹模;只考虑混凝土容重时,二期混凝土容重对厂房自振频率的影响度略大于一期混凝土容重;同时考虑厂房混凝土弹模和容重时,结构容重对其自振频率的影响度大于弹模,二者与水电站厂房自振频率的关联度相差甚微。研究成果对控制类似结构的自振频率具有参考意义。
    32  运西水电站竖井贯流式水轮机性能优化
    戴 景 戴启璠 蒋维成 顾一波
    2017(3):197-203.
    [摘要](514) [HTML](0) [PDF 707.21 K](476)
    摘要:
    采用雷诺时均方程 ( RANS),选择S-A湍流模型 ,运用 SIMPLEC算法,利用CFD数值模拟技术,数值模拟了不同方案的运西水电站水轮机流道内流场,分析了转轮直径、叶片翼型、叶片个数、叶片安放角、转轮轮毂、转轮转速、导叶翼型、导叶轴线与机组中心线夹角、导叶个数、叶片及导叶安装位置、导叶开度对水轮机性能的影响,叶片数为3时水轮机装置性能较优,机组最高效率点分别在转速为187.5 r/min、导叶个数为15时出现。对原有流道可改变部件做适当优化后,将优化后的转轮应用于电站进行数值计算,根据全流道的数值模拟结果,预测电站改造后机组的水力性能。根据数值计算的结果制作模型水轮机和真机进行模型试验和真机测试。结果表明,数值模拟结果与模型实验以及现场运行结果曲线的变化趋势一致,数值模拟结果基本能够准确反映电站的外特性和内部流场特征。
    33  某二维水翼空化数值模型对比
    蒋文青,郑 源,葛新峰
    2017(3):204-208.
    [摘要](508) [HTML](0) [PDF 754.56 K](499)
    摘要:
    以二维水翼计算模型为研究对象,采用数值模拟的方法,通过不同的空化模型和湍流模型对计算模型进行数值模拟研究,得到了翼型在空化过程中空泡的运动规律。结果表明:该翼型在不同空化模型下,发生空化时,空化过程包含了空泡的产生、发展、脱落和溃灭几个过程,空化的运动过程总具有明显的周期性;Schnerr-Sauer模型的计算结果与实际的水翼空化流动过程相吻合,Schnerr-Sauer空化模型可以很好地模拟绕水翼的空化流动过程。

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