用水竞争力指数评价方法及其应用研究

水资源短缺加剧了区域、行业间水资源竞争的程度,影响了水资源的演变格局,也对水资源供需管理提出了新的要求。为了定量化描述用水竞争现象,辨析了用水竞争力概念、内涵及其驱动因素,引入了用水竞争力指数（WCI）,并采用驱动增长率、刚性需水量、用水效益和用水紧缺程度四类指标构建了用水竞争力评价模型,以京津冀地区为例,定量分析得到京津冀地区2001—2015年农业、工业和生活分行业多年平均用水竞争力指数分别为0.09、0.17和0.56,其中生活用水竞争力指数最大并长期保持增长趋势,成为影响京津冀地区用水竞争力的主要行业,其次是工业用水竞争力指数,但呈波动性变化特征,农业用水竞争力指数最小但呈持续增加的趋势。     

主辅机共塔条件下间接空冷塔流场特性分析

主辅共塔方案具有设备集中布置、减少占地面积、便于管理和检修、节省辅机水量蒸发及其风机功率、减少年运行费用等特点,近期被设计人员建议采用。由于主机和辅机进水温度存在明显差异,主辅方案最终的冷却效果如何,目前还不清楚。本文针对1000 MW机组间冷塔的主辅共塔设计方案,建立了主辅共塔间接空冷塔的三维数值模型,研究了环境气温、环境风速、环境风方向对间冷塔内外流场的影响,分析了主机、辅机水温降幅的变化规律。研究结果表明,当辅机占用1个扇区时,环境风向对辅机出水温度影响较大(3℃～5℃),对主机出水温度影响减小(1℃～2℃)。研究结果可为主辅共塔设计方案的具体工程实施提供依据。     

微生物加固黏土的影响因素与机理分析

为了在岩土和环境工程中更好推广应用微生物诱导碳酸钙沉淀加固技术,本文开展了微生物加固黏土的试验研究,分析了微生物加固黏土试验的主要影响因素,并通过宏观试验结合微观分析的方法研究其加固机理。试验结果表明:适宜的培养基、接种比例和培养环境(温度、pH值)有利于微生物的生长繁殖;在一定脲酶活性条件下,养护温度、养护时间、胶结液的浓度和比例均对微生物诱导碳酸钙的生成量影响显著;碳酸钙的生成量直接影响微生物加固黏土的加固效果,微生物加固黏土的无侧限抗压强度与碳酸钙生成量成正相关,其养护7d的无侧限抗压强度可提高50%以上,破坏应变可降低约70%;微生物加固黏土表面形成大量晶体,实现了土颗粒间的胶结,填充了颗粒间的孔隙,增加了黏聚力和内摩擦角,从而提高了土体强度。     

堤坝涵管接触冲刷破坏模式分析

本文分析总结了涵管与堤坝土体结合面区域土体渗透变形或接触冲刷破坏影响因素,主要包括涵管材料、裂缝或孔洞、回填土性质、水头、水流类型、设计因素等。从后向侵蚀管涌和内部侵蚀机理出发,归纳了4种堤坝涵管接触冲刷破坏模式,即土颗粒流失进入无压涵管导致土体发生内部侵蚀、压力涵管内水外溢导致的内部侵蚀、沿涵管周围土体产生后向侵蚀管涌或内部侵蚀和涵管附近土体裂缝导致的内部侵蚀。应用连续统概念模型阐述了接触冲刷破坏发生发展过程和可能防御措施,有助于堤坝涵管工程设计、施工和后期运行管理。     

1957-2017年泾河流域降雨量及降雨侵蚀力时空变化分析

泾河流域受土壤侵蚀的影响,水土流失较为严重,为对流域水土流失风险评估和防治等提供参考依据,根据1957-2017年泾河流域5个气象站点的日降水资料,运用ArcGIS空间插值、小波分析、R/S分析等方法,分析了该时段降雨量及降雨侵蚀力时空变化规律。结果表明:泾河流域及各气象站点的降雨量与降雨侵蚀力均呈显著正相关关系;泾河流域降雨量与降雨侵蚀力年内分布不均,主要集中在夏季,分别占全年的67.80%和52.86%;泾河流域年均降雨量和降雨侵蚀力分别为496.83 mm和1 481.24 (MJ·mm)/(hm~2·h),年际总体呈波动上升趋势且未来降雨侵蚀力将延续增加趋势,两者均在1996和2009年出现突变点且第一主周期分别为27和17 a;泾河流域降雨量和降雨侵蚀力在空间上均呈从西北到东南递增的趋势。     

自密实混凝土重力坝浇筑层间稳定性分析研究

自密实混凝土重力坝是用流动性较强的混凝土在堆石之间填充并分层浇筑而成。为了研究浇筑层间的稳定性,采用刚体平衡原理和第三强度理论分别对自密实混凝土重力坝层间的抗滑稳定性和堆石间拉力情况进行了分析研究。结果表明：随着坝体层间堆石相对接触面积α的增大,层间抗滑稳定系数K逐渐增大,但是增加的幅度处在一个稳定的范围之内;随着堆石相对超出高度β的增大,堆石间的拉力逐渐增大,β=15%可以作为自密实混凝土重力坝设计的上限值;地震工况对于坝体层间抗滑稳定系数K和堆石间拉力大小的影响较大,该工况抗滑稳定系数K减小了15%以上,堆石间拉力最大增大约2 MPa。     

某抽水蓄能电站上水库防渗帷幕深度优选研究

针对某抽水蓄能电站上水库地质条件较为复杂、库区存在两条由库内延伸到库外的中等宽度断层、副坝区基岩弱风化层较厚的特点,以及设计防渗方案不合理的问题,根据上库工程坝址区的地质结构、地形地貌及防渗帷幕设计,建立了三维有限元渗流分析模型。首先通过参数及地下水位反演确定了库区基岩的渗透系数和水库特征点处的地下水位,然后在设计防渗方案的基础上计算分析了不同防渗帷幕深度对库区渗流场、渗透流量及各部位渗透坡降的影响,并根据分析结果对防渗帷幕深度进行了方案优选。结果表明：河床断层附近和库周断层及副坝附近的防渗帷幕深度可增大10 m,左、右坝肩帷幕深度可分别减少10 m并降低至3 Lu标准,库周非断层及副坝附近的防渗帷幕深度可减少10 m。研究结果可为类似工程防渗帷幕深度方案的优选提供参考。     

水系连通工程综合效应评价体系研究——以“引江济巢”工程为例

水系连通工程对连通区域的生态环境及社会经济有重要意义。为全面反映调水引流的效果,以"引江济巢"工程为例,构建了"结构-环境-生态-经济"评价指标体系,评价了水系连通工程对连通区域的影响效应,分析了综合效应指数时空变化特征。结果表明:水系连通对4个子系统的关联强度依次减弱;不同空间尺度连通区域(庐江县、巢湖市、合肥市和巢湖流域)的综合效应具有层次性,各区域综合效应指数在0.39～0.57之间,其大小随空间尺度增加而递减; 2008-2018年间连通效果遵循边际效应递减规律且具有一定的滞后性。研究成果可为科学地开展水系连通工程建设提供参考。     

滴灌系统叠片过滤器离散型流道结构水力性能试验及内部流场模拟

为获得叠片流道内部水流流动特性,解决叠片过滤器水头损失较大的弊端,通过室内试验对比了传统叠片过滤器和具有离散型流道结构的叠片过滤器在不同流量下的水头损失,并采用Fluent19.0对清水条件下2种不同流道结构叠片过滤器内部流场分布规律进行数值模拟。结果表明:流道内部流量模拟值与试验设定值最大相对误差为4.8%;随着流量的增大,传统叠片过滤器产生的水头损失更为明显,与传统叠片过滤器相比,离散型流道叠片过滤器产生的水头损失在最大流量下降幅为20.8%;对不同流道进行内部流场分析,得出同一流量下离散型流道的平均过流断面面积大于直线型流道,过流断面面积越大,则流速越小,水头损失也越小,离散型流道内部局部水头损失占主导地位,凸台的离散排列降低了沿程水头损失。研究结果可为叠片流道的设计和结构优化提供参考。     

江苏省中部城镇河流底泥重金属污染评价及来源分析

为研究河流底泥中重金属的来源以及对环境的危害程度,以江苏省中部某城镇河流底泥为主要研究对象,运用潜在生态风险指数法对重金属污染进行评价,并采用Pearson相关分析、R型聚类分析法对重金属污染来源进行分析。结果表明：Hg、Cd、As、Cu、Ni、Pb、Cr和Zn含量平均值分别为0.41、0.36、12.04、43.26、48.77、35.95、108.11、140.30 mg/kg;重金属Cd、Hg的危害最强且污染较重,Cd污染主要与冶炼、化石燃料燃烧、涂料颜料业有关,Hg污染主要与化石燃料燃烧有关,Cr污染主要与合金制品制造有关,Cu和Ni污染与电镀加工过程有关,As和Zn污染主要与化工制造业有关。