基于地质雷达法的非饱和黄土介电特性及界面反射机理研究

基于地质雷达方法研究非饱和黄土的介电性能,以及地质雷达波在空气-黄土界面中的反射机理及规律,利用地质雷达等对非饱和黄土相对介电常数与电导率进行系统试验研究,分析了黄土混合相对介电常数与其固、气、液各相的相对介电常数的内在关系;提出不同压实度与含水率与黄土相对介电常数的数理关系,以及不同地质雷达天线频率对黄土含水率-相对介电常数物理关系的影响规律。分析结果表明:非饱和黄土相对介电常数与黄土含水率和压实度呈正相关的数理关系;相同的黄土试样测试的相对介电常数与地质雷达天线主频的大小正相关;不同含水率的非饱和黄土界面反射数值模型表明,含水率越大,地质雷达回波强度越大。以上结论对非饱和黄土工程的地质雷达法探测工作具有指导作用。     

浅谈透水性材料在道路工程上的运用

正海绵城市建设是中国城市建设发展转型的重要启程点,它对建设生态城市,解决城市内涝问题有重要意义。海绵城市需从渗、滞、蓄、净、用、排各个环节综合考虑、统筹研究,而透水性材料是市政道路中"渗"的关键环节。本文主要从工程常用的透水沥青混凝土、透水水泥混凝土、透水铺砖等几种路面材料对其进行探讨。一、透水沥青混凝土路面1.性能探究从近几年城市发展来看,针对城市道路的透水性沥青路面进行现场测试试验,重点分析透水性沥青混凝土面层     

地质雷达在引水隧洞复合式衬砌厚度检测中的应用研究

针对引水隧洞复合式衬砌厚度的精确检测,以四川某水电站引水隧洞为例,选取了六组典型断面,分析地质雷达剖面图特性,同时对其中一组断面的厚度值进行了定量分析.测试结果表明:围岩岩性、岩层的产状及围岩体的含水率对地质雷达剖面中厚度参数的准确判读有明显影响;衬砌厚度精度判定与衬砌相对介电常数有关,在准确测定衬砌相对介电常数的条件下,能够定量分析复合式衬砌厚度,误差不超过10%;确定衬砌相对介电常数宜取多个标定点的平均值,并宜将地质雷达测试结果同钻孔录像结果进行对比分析.     

基于SWMM模型的海绵城市径流量控制有效评估方法

当前，我国海绵城市管理出现诸多问题，传统的流量控制方法，难以科学有效的实现流量控制分析，使其流量出现评估不准确的情况。为了解决上述问题，提出了基于SWMM模型下的海绵城市径流量控制效果评估方法，该方法引入SWMM模型，实现实时跟踪模拟，确定SWMM模型在城市排水系统中的组成结构。SWMM模型主要由水文模块、水质模块、水力模块三个部分组成，分别对地面径流量和污染物累积进行计算，并得到水力模块的连续性方程。同时，也考虑到路面工程建设的改建、生物滞留设施、雨水花园、透水铺装几个方面对雨水径流关系的影响，对多个角度进行控制评估。实验结果表明，通过建立基于SWMM模型的连续降雨下的海绵城市径流量控制效果评估方法，针对连续降雨天气进行分析，海绵城市径流量提高了40%以上，对于保证城市维稳和运营有着显著的效果。     

综合物探方法在金山城市沙滩大堤安全隐患评价中的应用

为了解堤岸是否存在安全隐患,物探是最简单直接的一种方法。针对金山城市沙滩大堤的破坏特征,采用以地质雷达法和地震映象法作为全线探测的普查方法,局部异常区域采用多道瞬态面波法的综合勘查。结果表明,地质雷达法主要能够细致的反映深约4m以浅的介质层位变化情况,并结合地震映象法探测结果,能够综合推断出测线下方介质现状,轻松分辨出疏松、层位变化等不利于大堤结构的范围。瞬态面波法勘探时遇到不均匀地质体会产生散射,散射的规模和程度与地质体或结构体的形态和规模有关。如地下地质体存在明显的空洞、介质疏松等横向不均匀状况,在横波速度剖面图上就会出现局部的速度异常区域,由此可判断地下异常介质的位置和深度。     

基于GprMax的隧道超前预报雷达正演模拟及应用

针对隧道超前预报可能遇到的不同不良地质体,根据其介质电性特征,构建相应的地球物理模型,基于时域有限差分算法(FDTD)和完全匹配层(PML)的吸收边界条件,利用GprMax软件,结合matlab编程开展地质雷达正演模拟。研究结果表明,对于充填不同物质的溶腔模型,由于反射系数大小的差异,反射信号同相轴的强弱和形态有所不同,不同的地电模型其相位、振幅、波形特征都各不相同。结合2个工程实例,雷达正演模拟和实测剖面结果与实际开挖情况基本相符,验证了该正演方法的可行性,说明探地雷达能有效地勘察不良地质体的类型、位置、构造走向等空间分布特征,有助于更好地指导物探工作者对复杂地质体进行更精确的解释,确保隧道施工安全。     

厦门市海绵城市建设全过程管控机制探讨

厦门在海绵城市试点进程中,将探索海绵城市建设全过程管控机制作为试点工作重点。结合"多规合一"行政审批制度的改革,在项目建设各个审批环节嵌入海绵城市管控要求,构建形成"指标下达、方案指导、设计审批、施工抽查、竣工核查"5阶段紧密衔接的全过程管控制度,为海绵城市建设由试点向常态化的转变提供了有力保障。剖析了厦门全过程管控机制的经验做法,并提出改进方向,以期为全国各城市开展海绵城市建设管控提供参考与借鉴。     

低影响开发模式下城市雨洪控制效果模拟研究

由于贵安新区作为国家第一批海绵城市试点,对我国西南地区的其他城市有非常好的借鉴作用。本文以贵安新区示范区为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),并根据贵安新区海绵城市建设相关规划,结合研究区下垫面特征,在不同重现期降水情景下设计7种LID措施组合情景并进行相应的模拟与分析,评估不同LID措施组合对雨洪控制的效果,寻求最优LID措施组合。结果表明:LID措施组合方案的雨洪控制效果均优于单一LID措施,其中下凹式绿地+透水铺装组合措施对高频暴雨和低频暴雨的洪峰流量削减率高达67.2%和44.5%,延缓洪水峰现时间,可以很好地发挥雨洪控制作用,增加雨洪资源的利用量。结合径流系数控制效果,下凹式绿地+透水铺装组合的造价可以降低60.3%,综合考虑水文效应与经济效应,得到贵安新区LID措施的最优配置为:下凹式绿地+透水铺装。以上结果可为贵安新区的城市雨洪管理及海绵城市建设提供相应的理论支撑。     

多层复合排水沥青铺装下渗特性研究

为了满足我国北方半干旱地区海绵城市建设需求,针对传统排水沥青路面在水稳定性和排水耐久性等方面存在固有缺陷,采用SBS高黏改性沥青结合料,研发了新型多层结构排水沥青铺装,并以济南为研究区域,开展了2a、5a、10a、20a、50a一遇的5种降雨强度下排水沥青铺装结构在正常使用和堵塞后2种工况下的人工降雨下渗试验。排水沥青路面路用性能评估结果表明:综合来看,正常工况下传统双层铺装和新型复合铺装(孔隙率23%)拥有较好的下渗排水能力;堵塞处理后各铺装下渗流速都有一定程度降低,两种传统铺装的下渗历时均出现不同程度延长,但两种新型铺装性能更稳定,且新型多层复合排水沥青铺装(孔隙率23%)相较传统结构铺装排水能力更加稳定,且抗堵塞能力最强,能够适用于北方半干旱区海绵城市排水沥青铺装建设。     

城市化对河南省极端降水空间分布的影响

针对城市化对极端降水空间分布的影响问题,利用城市冠层模型结合WRF(weather research and forecasting)中尺度天气预报模式对河南省2021年"7·20"特大暴雨进行数值模拟,并结合国家级地面观测站实测降水数据对该模型的模拟精度进行了验证.结果表明,考虑城市冠层影响的耦合模型能更好地模拟出区...     

渗透铺装对降雨径流水文水质调控效果分析

以宜兴市海绵城市示范区域为研究对象,通过SWMM软件对研究区域概化、建模,根据实际监测数据对模型真实度进行验证。模拟了重现期分别为3a、5a、10a、15a、50a、100a暴雨强度下渗透铺装对降雨地表径流产生的水文、水质效果,并分析渗透铺装对城市雨水系统生态性的影响。结果表明:采用渗透铺装对降雨径流量的削减可达19.74%,径流系数平均降低21.93%,径流削减作用总体随降雨强度增大而增大,但增幅较小,调控效果较为显著且稳定。对常规污染物负荷(SS、COD、TN、TP)可分别减少24.12%、23.79%、22.81%、21.90%,削减作用明显,且对径流量及负荷浓度峰现时间产生一定迟滞效果。研究对渗透铺装的效果进行科学评价,可对工程设计提供一定参考意见。     

海绵城市建设的技术装备应用综述

结合某区域海绵城市建设,从源头减排、过程控制、系统治理3个方面重点介绍了透水铺装、CSO调蓄池、一体化水处理设备等项目各阶段涉及的主要技术装备。同时,归纳总结了各阶段其他技术装备的特点及适用条件,指出海绵城市建设技术装备体系将向预制化、集成化和运程简易化方向发展。     

基于暴雨洪水管理模型的低影响开发设施应用研究

海绵城市是针对解决我国水危机提出的新理念,而低影响开发(LID)设施是构建海绵城市的关键。为了分析不同降雨重现期、不同降雨历时、占地面积对单项LID设施径流控制能力的影响,以亦庄调节池一期工程为研究区域,利用暴雨洪水管理模型(SWMM)进行模拟计算,研究了不同占地面积下各LID设施对不同降雨过程的径流削减效果,分析了降雨重现期及降雨历时与占地面积影响作用的相关性。结果表明:随着降雨重现期由1年增加至10年,透水铺装径流削减率下降了13%～35%;随占地面积占比由25%增至100%时,其径流削减率增大了4. 8%～23%,且占地面积变化对低重现期降雨径流削减效果影响明显,生物滞留槽和植草沟呈相同规律。相反,下凹绿地占地面积变化对高重现期径流削减效果影响较大。绿色屋顶的径流削减率与土壤层厚度成正比,与降雨重现期成反比,且绿色屋顶厚度对低降雨重现期削减效率影响稍大; LID设施的径流削减率随降雨历时增加而增大(削减率增长区间为1. 7%～7. 7%),且占地面积越大,降雨历时变化对径流削减率的影响就越明显。各LID设施的性价比和适用情况对比计算表明,下凹绿地和透水铺装性价比较高,适于作为主控设施大面积应用,而植草沟、生物滞留池及绿色屋顶适于作为辅助设施部分应用。研究成果为选择效益最优的海绵城市建设模式提供科学参考。     

基于海绵城市建设理念的圩垸地区城市排涝主要设计参数优化方法

针对圩垸地区的城市排涝问题,基于海绵城市建设理念,以城市圩区排蓄工程总费用现值最小为目标函数,以海绵城市建设标准下的泵站外排能力、排涝设计标准下的泵站外排能力与圩内水面率和下沉式绿地率等排涝主要参数的关系、城市生态需水量等为约束条件,以泵站外排能力、水面率、下沉式绿地率、透水铺装率等为决策变量,构建非线性数学模型,采用罚函数法进行求解。对常州市新北区北部新城高铁片区排蓄工程进行了实例分析,得出排涝流量为61.28 m³/s、水面率为11.97%、下沉式绿地率为51.77%、透水铺装率为15.00%的优化方案,取得了良好效果,为圩垸地区城市排涝主要设计参数优化提供了一条新的途径。     

堤防管涌险情主要影响因素的敏感性分析

针对管涌破坏模式,建立了双层地基堤防概化模型,选取了堤内外水位差、警戒水位持续天数、弱透水覆盖层厚度及强弱透水层渗透系数比值4个主要评估指标,开展了大量敏感性分析,确定了各评估指标对管涌发生影响的客观权重。研究表明:堤内外水位差和弱透水覆盖层厚度(<2 m)2个评估指标对管涌发生的影响权重相对比较大;同时,对于警戒水位持续天数、弱透水覆盖层厚度及强弱透水层渗透系数比值3个评估指标,需要分区间确定客观权重,不同区间,各指标的客观权重不同。研究成果为后续建立堤防安全评估方法提供了依据。     

萍乡市西门片区海绵城市建设水文响应与成本效益分析

海绵城市是当前国家大力推行的城市水问题综合治理理念,目前已从三年试点期转入大规模建设阶段。针对当前海绵城市建设的效果评价问题,为了对海绵城市建设成效进行综合评估,以萍乡市西门片区为例开展了研究。基于SWMM构建了西门片区城市水文模型,将原始情景和海绵情景进行对比,分析海绵城市建设的水文响应和成本效益。结果表明:对于设计面积下的组合海绵措施情景,在2～100a一遇的设计暴雨情景下,西门片区径流峰值减控率为18.34%～14.93%,径流总量减控率为17.91%～14.90%,海绵措施的径流减控率随着设计暴雨重现期的增加而减小。不同海绵措施的"经济-有效性"均随着设计暴雨重现期的增加而减小,其中,下沉式绿地的成本效益值在各不同设计暴雨情景下均最高。研究成果对于丰水地区海绵城市绿色基础设施建设具有参考价值。     

高密度老城区海绵城市径流控制研究

针对老城区海绵城市建设缺乏专项治理措施的现状,为了解决老城区海绵城市建设的内涝问题并实现径流控制,基于"老城区以问题为导向,以点带面"的基本思想,同时考虑高密度老城区"人口密度大,改造难度大和遗留问题多"等特点,海绵城市建设需要因地制宜,采取合理有效的技术方案实现对老城区的径流控制。以国家首批海绵城市建设试点城市萍乡试点区中的典型老城区西门内涝区为例,提出针对高密度老城区海绵城市建设的径流控制方案,主要包括源头地表绿色设施的减量控制以及末端地下调蓄设施的二次控制。总结了地表绿色设施组合的技术思路,介绍了地下调蓄设施的计算方法、布设以及抗浮设计等。结果表明:高密度老城区径流控制不能单靠绿色设施进行源头控制,也需要地下调蓄设施进行末端治理,其中单靠绿色设施实现了55.7%的径流控制率,加上地下调蓄设施后完成了75%的径流控制目标。该方案为类似老城区径流控制提供了可借鉴、可复制的成功经验,对老城区海绵城市建设径流控制具有重要的参考意义与实用价值。     

基于城市水文模型的海绵城市智慧管控

针对海绵城市智慧管控系统的建设,从调蓄设施智慧管控的角度,以萍乡市西门片区为案例,对海绵城市建成后的运行管理方式进行分析,研究基于城市水文模型的海绵城市智慧管控系统的作用,重点阐述了调蓄设施的智慧管控系统的建设和应用。结果表明:在30 a一遇2 h设计暴雨下,不同的调蓄设施起调点设置对地表径流量的控制有较大的影响,随着起调点的设置越靠后,地表径流总量控制率从66.6%减少至8.9%,峰值削减率从47.3%减少至20.8%;在两场雨峰位置不同的实际降雨的模拟情况中,采用不同的起调点策略可以更好的发挥工程效益,地表径流总量控制率分别是64.5%和82.6%,峰值削减率分别为52.1%和70.4%。对基于智慧管控系统的调蓄设施的优点和局限性做进一步的阐述和分析,对海绵城市智慧管控系统的几个关键问题进行初步探讨,包括分布式参数获取与数据库更新、易积水点的远程管控技术和风险预警技术等。研究成果对海绵城市建成后的城市水资源管理具有一定的参考意义。     

碳纤维改性沥青混合料的水敏性和强度特性研究

水气易引发沥青路面的损坏及其衍生的永久变形和疲劳裂纹问题。已有的研究多集中于沥青混合料的基础性能研究,而对其水敏性的系统性研究较少。针对不同碳纤维长度(1.0 cm、2.0 cm和3.0 cm)和不同碳纤维含量(0.10%,0.20%和0.30%)的沥青混合料进行了较为系统的试验研究,试验方法包括马歇尔测试、间接拉伸测试和抗压强度测试等。试验研究表明,碳纤维对改善沥青混合料的水敏性和强度特性有显著作用,比如增强稳定性、减少流量值以及增大空隙率等;掺加2.0 cm长的碳纤维(含量为0.30%)可将间接拉伸强度比提高11.23%,残余强度指数提高12.52%。同时还发现,在本研究中的三种碳纤维长度情况下,碳纤维的最佳质量百分比为0.30%,该含量下沥青混合料的抗水敏性及强度提升最为显著。