基于系统动力学的引调水工程风险分析以倒虹吸工程为例

以引调水工程中倒虹吸管身失稳险情为研究对象,从自然、工程、人为及管理这四大因素出发,考虑其各风险因子间复杂、动态的关系,建立了基于系统动力学的风险分析反馈模型,分析影响倒虹吸工程稳定的因子的重要性程度,并采用层次分析法所得结果对构建的反馈模型进行验证,结果表明该模型具有良好的精度和一定的适用性,为将来引调水工程风险评估工作提供了一条新的途径。     

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。     

径流过程水分滞留时间研究进展

径流过程水分滞留时间可以揭示有关水的储存、水流路径和水分来源的信息,用于表征和比较不同的水文系统,并且广泛地用来描述流域功能。在前人对径流过程水分滞留时间研究的基础上,系统地总结了地形、土壤覆盖和气候等因素对流域水分滞留时间的影响,分析了同位素和水化学示踪剂在滞留时间评估中的应用,综述了估算水分滞留时间的集总参数模型的研究进展。水文示踪和集总参数模型是研究水分滞留时间的有效手段,强化流域水文循环全要素监测,系统研究关键带径流组分滞留时间是未来深入揭示流域水文过程响应机制的重要内容和研究方向。     

梅雨雨带移动对1961-2020年江苏省极端降水的影响

极端降水的气候态特征及其演变对于城市内涝防控、水环境污染治理、海绵城市建设等意义重大。利用江苏省67个国家级气象观测站1961-2020年的日降水资料,采用趋势分析、M-K检验、小波分析等方法分析强降水和极强降水的气候态特征和年代际变化,以及梅雨雨带移动对江苏省内淮河流域和长江流域极端降水的影响。结果表明：江苏省沿江地区强降水和极强降水的雨量最大。强降水和极强降水分别贡献了全年34.5%和11.9%的降水量,1/3的极端降水发生在6月下旬至7月中旬。江苏省大部分地区的极端降水雨量、雨日和雨强呈增加趋势,但只有长江流域通过显著性检验。极端降水的雨强年代际波动较小,雨量年代际波动较大;年代际波动性与其平均态之间无显著的对应关系。梅雨雨带的南北移动对极端降水产生明显影响,江苏省内的长江流域和淮河流域的年降水异常度和强降水距平百分率对应关系较好,在降水异常偏多年份发生极端降水的概率较高。江苏省内长江流域和淮河流域近60年的强降水多次出现增加、减少的变化。2010年以后长江流域极端降水增多,雨量和雨日上升趋势显著,开始时间明显提前,结束时间推后,持续时间增长。     

基于应力–渗流–损伤耦合效应的断层活化突水机制研究

 基于大量煤矿断层突水案例的系统调查分析和归类统计,研究充填型断层滞后突水的灾变演化机制,分析采动条件下断层形态产状、充填性、导水性的变化及其对断层活化突水通道形成过程的影响。以承压水下开采的充填断层为例,分析充填介质距含水层远近的弹性区和应变软化区的力学特性和渗流特征,将水致弱函数引入充填介质的剪应力和变形的本构关系中,建立断层充填结构滑移突水的燕尾突变模型,由系统势能函数的分叉集导出突水灾变演化路径的主控因素;对于承压水上开采的充填型断层,分析充填介质失效过程的渗流损伤特征。考虑充填介质的压剪和拉剪双重破坏准则,引入适合描述充填介质损伤前后阶段的应力–渗流–损伤耦合方程,采用有限元数值仿真真实再现采动应力扰动和高压承压水双重作用下底板采动裂隙演化、断层介质活化直至突水通道形成的灾变演化过程。通过对不同断距和倾角的断层突水过程的仿真分析,揭示突水通道形成过程中岩体应力场、渗流场以及损伤场的耦合效应,实现对不同突水通道形成轨迹的路径记录和准确定位,归纳出断层活化突水的4种典型破裂通道类型。研究结论对我国煤矿突水机制与灾害防治的认识具有一定的指导和借鉴意义。     

调水引流工程生态与环境效应研究进展

调水引流工程不仅是水资源空间再分配的有效措施,也是生态环境的有效修复手段。本文在调水引流工程生态修复和环境整治等研究成果评述的基础上,回顾性分析了调水引流工程的生态与环境效应及其潜在影响;阐明了调水引流工程改善水环境的作用机理包括:引入清水的稀释作用;对水动力条件的直接改善,从而间接提高水体的自净能力。最后,指出水源的限制、工程的建设和运行费用、水质改善的非长期性、下游水体污染负荷的增加以及抑制藻类水华的机制尚不完全清楚等是目前调水引流工程应用的制约因素和面临的问题。     

南美洲巴拉那河流域水文气象要素演变特征及径流变化的气候响应

基于1951-2014年巴拉那河流域月尺度降水、气温、径流3个要素的观测数据,运用线性回归与MannKendall方法分析了序列的趋势性,运用小波方法分析了序列多时间尺度特征及气象因子与水文要素的内在联系。结果表明:在研究时段内,3个要素均有不同程度的增大趋势,气温与径流量显著上升,降水量不显著上升;在月尺度特征方面,3个要素均存在12个月左右的主周期,同时不同要素存在不同的次周期,其中气温存在微弱的6个月左右的次周期,月均降水量无明显次周期,径流量具有约36个月、48个月、64个月、100个月的次周期;在年尺度特征方面,3个要素均无明显主周期存在,降水量存在约3、4、8、10 a的次周期,气温无明显连续次周期,径流量的次周期特征与降水相似;交叉小波凝聚谱显示,巴拉那河流域月降水量的变化对径流量的影响远大于月均气温变化对其的影响;结合趋势性分析与小波分析可以清晰地了解流域内水文气象要素的变化规律与内在联系。     

基于破碎能耗的粗颗粒料本构模型

现有的考虑颗粒破碎的本构模型主要是通过引入颗粒破碎率来反映颗粒破碎对材料力学性质的影响,由于颗粒破碎率只是粗颗粒料在受外荷作用下的一种外部表现,在测定的其它参数中实际上已经包含了颗粒破碎的影响,因此为反映颗粒破碎而引入颗粒破碎率的方法是不合适的。基于Ueng和Chen剪胀方程,通过分析三轴剪切试验过程中的能量平衡,提出了考虑颗粒破碎的剪胀方程及其参数确定方法。将Rowe剪胀方程和考虑颗粒破碎的剪胀方程分别引入Duncan E-非线性模型和沈珠江“南水”双曲服面模型,通过与三轴CD剪切试验成果的对比分析和工程实例的有限元数值分析,表明所提模型可较好地反映材料的剪胀特性。如采用弹塑性模型尚能反映颗粒破碎在增加变形的同时降低了材料的强度等特性,验证了所提模型的合理性和可靠性。与现有的考虑颗粒破碎的本构模型相比,所提模型具有试验工作量小、参数少和参数物理意义明确等优点,便于在工程中推广使用。     

河道型水库动库调洪模型构建及应用

在河道型水库实时洪水预报调度中,动库容的影响不容忽视.采用中心形式的有限体积法构建飞来峡水库动库调洪一维模型,并基于黎曼近似解方法,应用HLLC格式计算界面通量,确保数值解的空间同步性和计算成果的精度.利用构建的动库调洪模型对飞来峡水库4种典型年型的16种设计洪水工况进行模拟计算,并与静库调洪成果进行比较,结果表明飞来峡水库动库效应明显.研究成果在我国其他河道型水库防洪决策中具有较高推广应用价值.     

平底型与反拱型水垫塘动水荷载对比试验研究

水垫塘结构是影响高坝泄洪消能的关键,优化水垫塘底板型式对有效地增加底板稳定性和减小动水荷载至关重要.平底型和反拱型底板作为两种常见的水垫塘结构型式被业界广泛采用,但关于两者的动水荷载特性对比研究尚不多见.基于白鹤滩水电站1:50整体模型,采用物理模型试验的方法对比了平底型和反拱型水垫塘在时均压强和脉动压强方面的特性.结...