南水北调与水利科技(中英文)

2019年第17卷第3期文章目次

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  • 1  基于芒种日分析的BP模型在中长期汛期降雨量预报中的应用
    李永坤 ,马旭,潘兴瑶 ,白涛,邸苏闯 ,黄强
    2019, 17(3):1-6.
    [摘要](276) [HTML](0) [PDF 6.53 M](759)
    摘要:
    为提高汛期降雨量中长期预报的精度,采用芒种日分析充分提取有用信息,基于BP神经网络模型,构建了芒种日分析的BP神经网络耦合模型,并将其应用于北京市中长期汛期降雨量的预测。结果表明:相比于常规BP模型,耦合BP模型能够有效提高预报的精度,验证期耦合BP模型模拟值与实测值相关系数为0.78,明显优于常规BP模型的0.42;耦合BP模型较常规BP模型的预报合格率提高了40%。芒种日分析能够充分发掘隐藏在原始数据中的有用信息,降低极端值等噪声数据对预报结果的影响,有效提高了模型的预报精度。将传统节气与人工智能预报技术相结合,为中长期汛期降雨量预报提供了一种新思路。
    2  1975-2015年洪泽湖水沙变化趋势及成因分析
    樊贤璐,徐国宾,邓恒,段宇,陈春锦
    2019, 17(3):7-15.
    [摘要](434) [HTML](0) [PDF 8.12 M](1128)
    摘要:
    淮河流域洪涝灾害频繁,洪泽湖对其防洪除涝起关键性作用。掌握洪泽湖水沙变化趋势及突变点对流域水资源管理、水沙调节有重要的现实意义。利用入、出洪泽湖各支流代表水文站1975-2015年实测年径流量和年输沙量数据,分析入、出洪泽湖水量和沙量分布特征。通过Mann Kendall(M- K)秩相关检验法和Pettitt突变点识别法研究入湖、出湖水沙量年际变化趋势和突变点。在此基础上,从流域降雨、水资源开发利用和水库滞沙三个方面分析了洪泽湖水沙变化的主要影响因素。研究表明:洪泽湖入湖、出湖水量年际变化趋势一致,无明显减小趋势,且无显著突变点。入湖沙量有小幅减小趋势,出湖沙量M K统计值超过95%显著性水平,有明显减小趋势。入湖、出湖沙量发生突变的年份为1991年。对影响因素的分析得到:降雨量变化是水量变化的重要影响因素。1993-2015年,入湖水量呈不明显减小趋势则与流域用水量明显增加、水资源开发利用程度不断提高有关。上游水库建设是导致洪泽湖沙量有明显减小趋势的主要原因,1991年治淮工程的实施,水库复建和水土保持等措施是沙量突变的主要原因
    3  卧龙湖水量平衡分析
    严登明 ,李蒙,翁白莎,宋新山 ,杨裕恒,马骏
    2019, 17(3):16-22.
    [摘要](558) [HTML](0) [PDF 6.28 M](873)
    摘要:
    强人类活动影响下缺资料平原区内陆湖泊的水量平衡研究一直是个难题。以平原区内陆湖泊卧龙湖为研究区,构建了分布式水文模型并分析水量平衡关系。模型模拟结果纳什系数大于0.75,径流相对误差均小于3%,模拟效果良好。通过对丰、平、枯、特枯等典型年的水量平衡进行分析,结果表明:在天然情况下,卧龙湖丰水年、平水年、枯水年以及特枯水年湖泊蓄变量分别为2044197万m3、791109万m3、165498万m3、68705万m3。考虑上游截留后,丰水年湖泊蓄变量为1542478万m3,平水年湖泊蓄变量为19434万m3,枯水年和特枯年东西马莲河出现断流情况,导致湖泊在枯水年、特枯年极度缺水。
    4  水资源承载力评价指标约简方法研究
    薛辰影,方红远,吉久伟
    2019, 17(3):23-30.
    [摘要](328) [HTML](0) [PDF 8.24 M](949)
    摘要:
    针对传统水资源承载力评价指标数量较多且分类过细,对资料要求较高,部分指标独立性较低,指标间存在明显相关或间接相关等不足,提出了基于敏感度分析及动态聚类分析的指标约简方法,以剔除不必要的指标,建立一套简洁实用的水资源承载力评价指标体系。首先采用敏感度分析进行指标初步筛选,其次运用关联系数对指标进行动态聚类,根据聚类结果进一步约简指标,实现了评价指标的有效约简。采用上述方法对湖州市水资源承载力评价指标进行约简,将约简后的指标集用于湖州市2011年至2016年水资源承载力动态评价,评价方法采用集对评价法。评价结果表明湖州市2011年至2016年水资源承载状态总体呈向好态势,与湖州市实际情况基本相符,验证了该套指标约简方法在湖州地区的合理性和有效性,为其他地区水资源承载力评价指标约简提供了一些新思路。
    5  黑河流域上游径流变化及其归因分析
    李秋菊,李占玲,王杰
    2019, 17(3):31-39.
    [摘要](391) [HTML](0) [PDF 7.90 M](1002)
    摘要:
    基于莺落峡站径流资料,结合流域内气象因子及土地利用类型的变化情况,采用Budyko假设下的张橹经验公式,定性和定量分析了不同因素对黑河流域上游径流变化的影响。结果表明:(1)1960-2015年研究区径流量显著增加,在1997年和2004年存在变点,据此将研究期划分为基准期(1960-1997年)、突变期I(1998-2004年)、突变期II(2005-2015年);(2)降水、潜在蒸散发与永久性冰川雪地面积三者的变化与径流变化在一定程度上呈现一致性;降水和永久性冰川雪地融化对径流增加产生正效应,潜在蒸散发对径流增加产生负效应;(3)突变期I时段三者变化对径流变化的贡献率分别为149 %、-83 %和34 %;突变期II时段三者的贡献率分别为138 %、-35%和-3 %。
    6  晋江流域HEC-HMS模型关键参数的分区率定
    刘畅,陈兴伟 ,刘传铭
    2019, 17(3):40-47.
    [摘要](745) [HTML](0) [PDF 8.04 M](994)
    摘要:
    为进一步揭示流域自然地理条件的空间分异,以及大型水库等人类活动对分布式水文模型参数时空变化的影响,以东南沿海的晋江流域为典型区,通过对研究区内3个水文站和山美水库集水区的亚区设置,构建晋江流域HEC-HMS模型;选取1996-2014年历年最大一场洪水系列,运用循环渐近法,对模型进行分区率定,以分析模型关键参数初损率λ和波速V的时空变化。结果表明:(1)分区率定法可以得到流域不同区域模型关键参数的合理取值。(2)模型关键参数时空变化明显,其中,初损率λ在4个亚区的平均值分别为0.33、0.54、0.559和0.571,与区域的土地利用结构、水利工程等因素有关,水库集水区的初损率平均值最小,可能与区域林地面积增加以及水库蓄水有关;初损率在时间上的变化则与相应时间的起涨流量相关,起涨流量越大则初损率越小。5个不同区域河道的波速V平均值为3.218、2.241、1.95、1.427和1.217 m/s,呈上游至下游递减,区域平均坡度越大则波速越大;而波速V在时间上的变化与最大6 h降雨量及上游来水条件相关,降雨量越大、上游水量越大则波速越大。(3)分区率定方法充分利用了流域水文控制站点的水文资料,构建的流域HEC-HMS模型,可以更好地反映流域不同区间水文过程的变化
    7  基于不同蒸散方法的SPEI在天山南北坡气象干旱的差异性分析
    任贤月,穆振侠,周育琳
    2019, 17(3):48-55.
    [摘要](712) [HTML](0) [PDF 6.95 M](895)
    摘要:
    为更好的研究与指导天山南北坡干旱灾害的预警与应对,采用Penman Monteith、器测法和Thornthwaite方法确定潜在蒸散量(PET),并分别计算相应的标准化降水蒸散指数(SPEI),分别记为SPEI-PM、SPEI-SJ和SPEI-TH,探讨1960-2016年气象干旱时空变化特征与分析不同蒸散方法下干旱指数的差异性,并评估与历史干旱事件的相符性。结果表明:(1)从趋势变化分析可知,天山南北坡在SPEI-SJ和SPEI-PM指数下呈现湿润化和干旱面积率下降的特征,SPEI-TH指数则相反;(2)空间频率分析显示SPEI-SJ和SPEI-PM指数下研究区年和季节尺度上干旱发生频率一致,即春、夏干旱频发、秋季次之、冬季最少,而SPEI-TH指数下干旱发生频率在各时间变化特征相差不大,SPEI-SJ和SPEI-PM指数下干旱发生频率在空间上保持一致,局部区域存一定的偏差,总体与干旱强度变化趋势一致;(3)基于历次干旱事件可知,SPEI-PM指数对于1986年前的旱灾有较为准确的描述,而SPEI-SJ指数仅针对1990年后对干旱有较准确的描述,SPEI-TH指数对干旱的监测能力较差。综合分析表明SPEI-PM指数对历史干旱事件监测适用性较好,20世纪90年代后,SPEI-SJ指数对干旱的监测有重要的参考价值。
    8  某地下水库在不同降雨条件下非稳定渗流分析
    何佳欢,许增光,柴军瑞,覃源,张悦
    2019, 17(3):56-66.
    [摘要](343) [HTML](0) [PDF 10.79 M](796)
    摘要:
    降雨入渗是地下水库主要来水之一,为了研究降雨对地下水库水位的影响以及分析地下水库的蓄水能力,分别以设置单道防渗地下坝的单库和多道防渗地下坝库群形式为研究对象,基于GeoStudio有限元软件中的Seep/W模块建立二维有限元模型,研究在不同降雨强度和雨型下的地下水库非稳定渗流场变化。降雨强度考虑年平均降雨量和年最大降雨量,持续时间为1年。降雨雨型考虑总降雨量为100 mm的平均型、前锋型、中锋型和后锋型。计算结果表明,在不同降雨强度下单库的地下坝前上游水位增加了71.1%,下游水位增加了11.7%。库群水位变化剧烈主要集中在1号和6号储水空间,水位增加量最高分别为8.8 m和12.5 m,而处于中间的储水空间水位变化较平缓;单库的整体水位变化较小,而库群主要对各个储水空间的水位影响较大,对取水有利;不同降雨雨型下对单库和库群上、下游表层孔压达到最大值的时间,以及表层体积含水量所能达到的峰值有一定的影响,且在前锋型最大含水量持续时间最长。研究成果可为地下水库在降雨条件下的蓄水提供一定的参考。
    9  河北省潜在蒸散量时空变化特征及气候影响因素
    李元菲,张兰霞,曹永强,肖春柳,刘明阳
    2019, 17(3):67-78.
    [摘要](420) [HTML](0) [PDF 9.80 M](867)
    摘要:
    潜在蒸散量是确定作物需水量的重要依据和基础,准确估算和科学分析其气象影响因素,对于优化调整农业种植结构及合理配置水土资源具有重要意义。根据河北省及相邻行政区内24个气象站点1960-2016年的逐日气象数据,采用联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman Monteith公式计算潜在蒸散量(ET0),利用敏感系数和贡献率对ET0变化的气候影响因素进行分析,结果表明:近57年来河北省ET0多年平均值为1095.70mm,整体呈显著下降趋势,平均下降幅度为-8.91 mm/(10a); ET0年内变化率夏季最高,冬季最低;ET0空间分布大致自西向东呈半环状递减趋势,四季与年尺度格局基本一致。河北省年平均ET0对相对湿度表现为负敏感,对其他气象因子表现为正敏感。ET0年变化对各气象因子的敏感程度依次为相对湿度>最高气温>平均风速>日照时数>平均气温>最低气温,其变化对气象因子的敏感性存在空间差异。平均风速是河北省ET0全年及春、秋、冬三季变化的主导因子,日照时数为夏季ET0变化的主导因子。空间分布上,西北部地区ET0变化的主导因子为平均气温,东北部地区为日照时数,中南部及沿海地区ET0变化的主导因子为平均风速。该研究成果可为水资源的优化配置及区域干旱评价提供一定的理论支撑。
    10  基于地表能量平衡的大尺度流域蒸散发遥感估算研究
    尹剑,欧照凡
    2019, 17(3):79-88.
    [摘要](504) [HTML](0) [PDF 10.80 M](791)
    摘要:
    蒸散发是地表能量平衡的关键环节,准确估计流域蒸散发对水资源管理、作物估产、以及环境保护等具有重要意义。研究结合中国中高纬度区域气候特征、土地利用类型以及植被动态特征,改进了基于地表能量平衡系统(Surface Energy Balance System,SEBS)的蒸散发估算模型。以松花江流域为例,进行大尺度流域的多年蒸散发反演。通过多年流域水量平衡、流域内生态观测实验以及全球通量观测网络评价数据验证模型估算精度,同时借助陆面过程模型和NASA的MOD16蒸散发产品进行交叉验证,评估模型模拟精度。结果表明,改进的SEBS模型在全国范围内精度并不统一,但在松花江、辽河流域估算精度较高,因此基于地表能量平衡的蒸散发估算模型是一种估算我国中高纬度区域蒸散发的可行方法。松花江流域时空变化研究发现,流域多年蒸散发总值变化不大,但存在空间上的变异性。
    11  长江经济带资源环境承载力评价及时空格局演变研究
    曾浩 ,申俊,江婧
    2019, 17(3):89-96.
    [摘要](367) [HTML](0) [PDF 8.66 M](855)
    摘要:
    通过构建长江经济带资源环境承载力评价指标体系的基础上,运用熵值法对长江经济带资源环境承载力指数值进行测度,并采用探索性空间数据分析方法(ESDA)对长江经济带资源环境承载力时空格局演变过程进行研究。结果表明:2005-2016年长江经济带资源环境承载力整体指数值表现为波动上升趋势,但城市资源环境承载力指数值从东向西大体呈现逐渐递减的趋势,与经济发展水平呈现出一致性的特征。长江经济带资源环境承载力全局Moran′s I值总体不断增大,局部空间演变过程中,除热点区范围分布较为稳定外,次热点区、次冷点区和冷点区变化都较为显著。因此,长江经济带各城市在今后的发展中更应做到自我提高与协同发展,从而推动长江经济带资源环境承载力水平的提高。
    12  琉璃河地区地下水化学特征对微生物群落结构影响
    李军 蓝芙宁 邹胜章 林永生 张翠云
    2019, 17(3):97-104.
    [摘要](427) [HTML](0) [PDF 7.32 M](710)
    摘要:
    为查明区域地下水化学特征对微生物群落结构影响,在北京琉璃河镇及周边地区采集9组地下水样。在调查地下水化学特征基础上,利用高通量测序技术,对地下水样进行16SrRNA基因V4-V5区测序,用于分析地下水化学特征与微生物群落结构间相关性。水化学结果表明,研究区地下水共有HCO_3-Ca·Mg、HCO_3·Cl-Ca、HCO_3·Cl·SO_4-Ca和HCO_3-Ca水4种水型,主要水型为HCO_3-Ca·Mg水,部分地下水受NO_3-、SO_42-污染。微生物结果表明,研究区地下水优势菌门为Proteobacteria,但无明显优势菌属。不同水型中微生物多样性呈地下水化学类型越简单,微生物群落多样性水平越低趋势。HCO_3-Ca·Mg、HCO_3·Cl-Ca、HCO_3·Cl·SO_4-Ca和HCO_3-Ca水4种水型中共有菌属数量为113个,特有菌属数量分别为186、32、33和2个。影响因子对微生物群落结构影响程度为浊度>EC(电导率)>DO(溶解氧)>pH,较高的EC和DO值有利于 Pseudomonas、Vogesella、Hydrogenophaga 菌属生长,pH适度增加有利于 Gallionella、Nitrospira菌属生长。综上可知,区域地下水化学特征对微生物群落结构具有显著影响。
    13  北京西郊浅层地下水回灌的水质预测
    李倩雯,邢国章,孙红福,杨萌,褚闪闪,张玉虎,乔丽
    2019, 17(3):105-114.
    [摘要](357) [HTML](0) [PDF 7.16 M](632)
    摘要:
    地下水回灌不仅能够弥补地下水资源的亏空,而且能够稀释净化受污染的地下水。根据北京水源四厂的回灌试验数据,利用PHREEQC模拟软件进行了水质混合模拟和水质预测研究。回灌试验对南井水质影响较大,北井和东井的水质基本没有变化;南井的水质由Ⅲ类水质提升为Ⅱ类水质,其氯化物、硫酸盐、硝酸盐和碳酸氢盐浓度在回灌结束时与回灌井的浓度非常接近;而钾、钙和镁的最终浓度略微低于回灌井中相应指标的浓度,可能是由于阳离子交换作用导致。混合模拟水质与其回灌实测水质数据具有很好的相关性,由此获得南井的模拟混合比与回灌时间的线性方程,其R2高达0.999。据此预测北井在相同的回灌条件下需要回灌11 d,其水质才能由最初Ⅳ类水质提升为Ⅱ类水质。本研究的水质预测方法能够有效提高地下水回灌的效率,对于地下水的精准回灌具有重要的指导意义。
    14  干旱半干旱矿区采煤裂缝对土壤水分的影响研究
    吴丽,,,田俊峰,汤洋,朱哲
    2019, 17(3):115-120.
    [摘要](346) [HTML](0) [PDF 9.63 M](717)
    摘要:
    为研究采煤塌陷裂缝对土壤水分的影响,选取了阜新塌陷区为研究区,应用系统聚类、Mann-Kendall秩次相关检验法及多元线性回归等数理统计的方法,研究了塌陷裂缝不同深度的土壤容重变化特征,分析了塌陷裂缝尺度、距裂缝距离和土壤含水率的关系。研究结果表明,研究区土壤容重随着埋深线性增大,且容重的变化幅度具有明显的突变点,连通裂缝、隐伏裂缝和非塌陷区的突变点位置分别为50 cm、70 cm和150 cm;同一尺度不同深度裂缝处,裂缝宽度对土壤含水率的影响随深度的增加而减小;在同裂缝同深度情况下,随着与裂缝距离的增加土壤含水率越高,至2 m后影响不明显。裂缝尺度影响了土壤含水量的空间分布特征,裂缝尺度的增大使得土壤含水率平均偏差增大。
    15  疏浚土免烧法制备组骨料及其性能研究
    李娜,贾冬霜,彭瑜洲,刘婷,吴燕
    2019, 17(3):121-127.
    [摘要](322) [HTML](0) [PDF 5.32 M](652)
    摘要:
    以太湖疏浚土为原料,采用免烧法工艺制备小粒径(<12 mm)免烧裹壳骨料(WSLAs)。在WSLAs的基础上,通过黏结、裹壳工艺制备免烧粗骨料(UCLAs)。以 20~25 mm UCLAs为研究对象,探究了WSLAs级配对UCLAs密度、粒径分布、颗粒强度的影响。依据GB/T 14685-2011 对UCLAs的堆积密度、吸水率、筒压强度、压碎值、抗冻性、耐盐性等性能进行测试,并与天然粗骨料(NCAs)做性能对比。结果表明,WSLAs的最优级配为:1~3 mm 10%、3~5 mm 25%、5~8 mm 50%、8~12 mm 15%。在该WSLAs级配下制备高性能UCLAs的密度、颗粒强度分别为 1.644 g/cm3、2.75 MPa。同时,UCLAs内部结构稳定、壳层结构密实,使得其吸水率仅为 1.89%,从而表现出与NCAs相当的耐久性能,二者经 25 次抗冻融循环、25 d盐溶液侵蚀均无质量损失。UCLAs的压碎值为 18.6%,与NCAs的压碎值 9.5%相比较高,但符合GB/T 14685-2011 对Ⅱ类粗骨料的要求,可应用于建筑混凝土中起骨架支撑作用。
    16  丹巴水电站引水隧洞衬砌结构安全与围岩稳定性分析
    冯世国,刘杰,王瑞红,杨渝南
    2019, 17(3):128-138.
    [摘要](359) [HTML](0) [PDF 7.34 M](714)
    摘要:
    依托丹巴水电站引水隧洞工程,研究锚杆和衬砌对围岩稳定性的影响,进行了不同埋深下隧洞衬砌厚度的比选和衬砌的安全性分析、配筋和裂缝宽度验算等,考虑了不同衬砌施加时机对隧洞受力及位移的影响。研究发现,锚杆支护可使围岩塑性区分布更加均匀,受力更加合理,可较好的控制围岩变形;衬砌内最大压应力值随着埋深增加而增大,随着衬砌厚度增加而降低;提出了有效减压区,应在有效减压区选择衬砌厚度,衬砌厚度选1.5 m为宜;在最危险工况下,给出了合理的配筋设计方案;经过不同位移量和不同模型下衬砌安全性的对比分析,衬砌加固选择85%的位移预留量,围岩的变形量和最大控制内力都可得到明显的控制。
    17  深水条件下自平衡组合式钢围堰设计与现场试验研究
    左丽,付军,冀荣贤,赵海涛
    2019, 17(3):139-146.
    [摘要](364) [HTML](0) [PDF 10.14 M](629)
    摘要:
    大型输水渠道衬砌在冻融循环等作用下易产生剥蚀破坏等缺陷,同时渠底反滤排水系统在运行过程中可能会失效,需要进行检修和维修。大型输水工程一般不具有停水或者降低水位运行条件,因此在不停水条件下渠道衬砌面板缺陷与破坏修复技术是大型调水输水工程检修、维护的重点和难点问题之一。以南水北调中线干渠衬砌修复现场试验为依托,进行了一种水下3.0~3.5 m钢围堰的结构设计,深入研究了挡水面板、支撑传力系统并进行了有限元受力分析,研究了不同部位结构新型止水型式,提出了便于安装且止水效果好的自平衡组合式围堰成套技术,以及钢围堰水面装配、入水就位及拆卸转场施工技术,并结合现场试验成果进行不断优化,可以为大型输水工程衬砌水下修复干地作业提供有益参考。
    18  平面斜向射流冲蚀不同坡度沙床的试验研究
    高亚平 ,王玉川 ,郑亚男,吴杰
    2019, 17(3):147-154.
    [摘要](420) [HTML](0) [PDF 7.12 M](677)
    摘要:
    利用射流清淤在疏浚工程中已得到广泛的应用并发挥了重要的作用,探究工作射流条件和沙床边界条件对冲蚀效果的影响有助于疏浚设备的优化设计及提高疏浚效率。观测和分析了静止平面斜向射流在不同射流速度、射流角度及沙床坡度条件下冲蚀沙床的过程、冲坑形态、以及冲坑外浑水流动特征。结果表明:二维冲坑剖面存在几何相似性,几何形态不对称,整体向下游发展;冲坑发展过程可分为初始、发展和稳定三个阶段,冲坑的深度随时间的变化呈对数关系增长,在冲坑深度达到最大深度一半时冲蚀速率最大;二维冲坑面积随射流角度的增大呈先减小、后增大的关系变化,在45°时存在极小值;泥沙冲蚀量、坑外浑水流运动速度随着沙床坡度的增大而增加,而坡度大于10‰后冲蚀量增长趋势趋缓。
    19  糙条新体型水力特性数值模拟与试验研究
    李凡琦,牧振伟,孙德旭,贾萍阳
    2019, 17(3):155-162.
    [摘要](365) [HTML](0) [PDF 7.04 M](668)
    摘要:
    以往的溢洪道弯段消能导流措施多适用于宽深比(溢洪道宽度与平均水深之比)较小的弯道,对于宽深比较大的弯段溢洪道消能导流问题研究较少。结合新疆“635”溢洪道整治工程,在一般工程措施解决弯段溢洪道横向环流的基础上,提出糙条辅助消能工的新体型。为深入探究糙条的水力特性及导流机理,通过模型试验结合数值模拟的研究方法;基于RNG k-ε湍流模型对弯段溢洪道7种工况进行数值模拟计算,并与试验结果对比研究。结果表明:针对大宽深比弯段溢洪道的消能导流问题,糙条新体型有传统辅助消能工无法取代的优势,且在解决弯道环流、降低水面横比降、缩短下游调整段距离的同时,水面流态依然较传统型消能工优越。
    20  微颗粒通过透水混凝土运动堵塞规律研究
    南轩 ,刘艳慧 ,李靖 ,王静 ,张明飞 ,翁之宇
    2019, 17(3):163-170.
    [摘要](845) [HTML](0) [PDF 7.30 M](675)
    摘要:
    为了研究透水混凝土内部孔隙中渗流及堵塞问题,采用透水混凝土堵塞测试装置模拟降雨初期地表微颗粒透过混凝土的流动规律和分布情况,利用CT扫描技术并结合Avizo软件重构其内部的孔道结构,用CFD中DEM模型(计算流体力学中的离散颗粒模型)对昆明市地表微颗粒通过透水混凝土的过程进行多相流模拟。结果表明:CFD数值模拟得到的结果和实验比较吻合,颗粒粒径范围100~500 μm的地表微颗粒对混凝土有一定程度的堵塞,仍具有较好的透水效果(较高的渗透系数),而100 μm以下加入之后的颗粒堵塞较为显著,且渗透系数基本趋近于0;但更为重要的是通过DEM模拟分析发现0~50 μm的小颗粒通过混凝土时渗流速度缓慢并且部分粘连在孔道壁面导致直径减小影响渗流效果。
    21  改进蚁群算法及其在水利工程项目管理中的应用
    张晔楠,韩沐轩
    2019, 17(3):171-176.
    [摘要](455) [HTML](0) [PDF 7.18 M](672)
    摘要:
    为了更加有效解决水利工程项目管理中的多目标决策问题,提出了一种改进蚁群算法。该算法首先利用遗传算法的全局搜索能力将信息素初始化,然后在算法进行遍历过程中引入变异操作和交叉操作,提高算法的鲁棒性和有效性。水利工程项目多目标优化案例分析表明,较传统遗传算法和蚁群算法,本文提出的方法对于解的寻找速度更快,解的质量更高,该算法具有较高的全局寻优能力。该研究为水利工程项目管理多目标决策问题的解决提供了一种新的思路和方法。
    22  基于Solidworks的Y型岔管应力变形和流场特性分析及体型优化
    薛超
    2019, 17(3):177-184.
    [摘要](801) [HTML](0) [PDF 6.24 M](679)
    摘要:
    结合辽宁省某输水工程沿线隧洞出口设置的Y形岔管,运用Solidworks软件中的Simulation和Flow Simulation模块对岔管进行了有限元静力分析和CFD数值模拟计算,提出了更为合理的Y形钢岔管体型。计算结果表明:对于Y形月牙肋岔管,当肋宽比≤0.12时,其变形较大值一般位于两支管和月牙肋相贯处,成上下对称分布,且位移较大、较集中,应力较大值位于肋板内侧中心位置、管壳上下两侧靠近肋板端部位置和主支管交界位置;当肋宽比≥0.24时,其变形较大值一般位于岔管上下两侧主管和支管相贯处,成左右对称分布,且位移较大、较集中,应力最大值位于管壳和肋板端部交界处的管壳上;肋板的宽度和厚度对管壳的应力、岔管内[JP]水的流态和水力损失影响均很小,增加肋板的宽度和厚度能有效减小肋板本身应力。计算结果可为类似岔管的设计和推广提供一定的参考价值。
    23  岷江上游俄寨村滑坡成因与稳定性预测
    魏昌利 ,陈亮,杨志华,张瑛,何元宵
    2019, 17(3):185-192.
    [摘要](386) [HTML](0) [PDF 6.91 M](693)
    摘要:
    俄寨村滑坡是岷江上游、成兰铁路沿线众多大型古(老)滑坡之一,研究其成因机理与稳定性预测,对于地质灾害早期识别、减轻危害具有重要意义。在阐明滑坡地质背景条件、发育特征的基础上,对其成因机理、演化过程做了分析,采用工程地质分析、定量计算和数值模拟方法对滑坡堆积体稳定性及变形破坏机制做了研究。结果表明,俄寨村滑坡总方量739万m3,为大型岩质滑坡,属降雨诱发型推移式老滑坡,滑坡变形破坏经历变形拉裂、裂缝贯通、推移滑动和停滞堆积四个阶段;俄寨村滑坡的形成与高陡的地形条件、破碎的岩土类型、顺向斜坡结构,以及紧邻活动断裂,地震活动强烈有关,受降雨诱发;俄寨村滑坡目前整体稳定,局部不稳定,暴雨或地震条件下可能局部失稳。
    24  轴流泵装置分部结构对装置性能的影响分析
    谢璐,刘超,傅善题,孙玉民,刘辉
    2019, 17(3):193-200.
    [摘要](322) [HTML](0) [PDF 7.30 M](674)
    摘要:
    基于k-ε紊流模型和雷诺时均N-S方程,运用CFX软件对轴流泵装置进行三维流动数值仿真计算,分析各分部结构对水泵性能及泵装置性能的影响,以找寻泵装置优化设计中的关键部件。计算结果表明,肘形进水流道能保证良好的进水条件,使叶轮进口流速均匀度达到90%以上,叶轮效率达到92%左右的较高数值。肘形进水流道的水力损失取决于弯肘段的水力损失;出水流道产生的水力损失在整个泵装置中占比最大,出水流道弯段和出口的水力损失为主要部分;因此进水流道弯段和出水流道是泵装置优化设计的关键部件。出水流道中涡量沿程减小,在流道弯段涡量下降最大,且流量越小下降的越大。
    25  工业用水效率全过程驱动因子识别模型
    胡霞,程亮,王宗志,刘克琳,杜慧华
    2019, 17(3):201-208.
    [摘要](457) [HTML](0) [PDF 7.43 M](694)
    摘要:
    识别工业用水效率驱动因子能为工业节水提供科学依据。以万元工业增加值新鲜用水量描述工业用水效率,考虑新鲜水取用、重复利用和工艺用水三个环节,利用对数平均迪式指数法(LMDI),分解得到了重复用水率、工艺节水和产业结构三个驱动因子,建立了工业用水效率全过程驱动因子识别模型。通过山东省1995-2010年工业用水效率驱动因子识别,以及与现有仅考虑新鲜取用水模型对比,分析验证了该模型合理性。当所有工业行业重复用水率均没有变化时,两个模型才等价。新鲜用水模型无法反映重复用水影响,不能准确测算驱动因子贡献值,而全过程模型能科学全面的分析识别驱动因子。工艺节水是导致山东省工业用水效率显著提升的主要因子,重复用水率是次要因子,产业结构影响较小。2005-2010年期间,由于重复用水率从促进因子变成抑制因子、工艺节水贡献大幅下降,用水效率提高速度显著降低。山东省应全面提高工业行业重复用水率,挖掘高耗水行业工艺节水潜力,优化工业结构,继续降低高耗水行业比重。

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