引汉济渭椒溪河隧洞施工通风数值模拟研究

引汉济渭工程是陕西省为缓解关中渭河沿线城市和工业缺水问题,而提出的由汉江调水到渭河流域的大型水利工程。椒溪河段工程为穿河段,地形地质相对复杂,隧洞施工期的通风问题也相对比较严重。采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法对带有支洞隧洞的通风过程进行模拟,研究几种典型工况下隧洞内的流场和浓度场在施工期时随时间的变化规律,分析掌子面以及支洞内涡流对气流及有害气体分布的影响。在气流排散通道不顺畅时,掌子面附近的涡流区域内涡流的大小和位置呈现周期性的变化,并随通风时间的增加影响范围逐渐降低。隧道爆破产生的有害气体和烟尘会随着气流的流动发生移动和扩散过程,并逐渐排向洞外。通过对隧洞主洞与支洞内气流和有害气体排散过程的研究,得出隧洞爆破后在通风作用下隧洞的掌子面附近和支洞与主洞的交叉位置处形成涡流区,涡流的产生和变化不断的消耗通风的机械能,降低通风效率,对有害气体的排散造成一定的阻滞作用,隧洞内有害气体的排散过程包括移动和扩散两方面,移动过程将CO排向洞外,扩散过程不断的降低洞内CO峰值,总结出了不同工况下隧洞内达到安全浓度的时间,对隧洞施工进度给出一定的参考意见。     

青藏高原大通河流域气候要素时空演变特性分析

以青藏高原大通河流域为研究区域,将流域内及周边5个气象站1960-2012年的年降水、年均气温及年潜在蒸散发作为研究对象,利用气候倾向率法、Mann-Kendall法、滑动平均和小波分析法对各气候要素的演变特性进行了分析,以期为大通河流域水电站梯级调度运行、减轻旱涝灾害及其影响提供科学依据。结果表明:153a以来,大通河流域年降水以0.60 mm/a线性趋势不显著增加,年均气温以0.03℃/a的线性趋势显著增加,而多年潜在蒸散发却以0.94 mm/a线性趋势不显著减小;2流域年降水受祁连山及季风的影响,在东西方向自西南向东北逐渐增加,在流域的中游达到最大;受海拔的影响,年均温度的空间分布东高西低,南低北高,最高温度出现在流域中下游;而流域年潜在蒸散自西南向东北呈现带状相间的分布规律;3该流域年降水、年均气温均未出现突变,流域年潜在蒸散发在1970及2008年出现突变;4周期分析显示,流域年降水序列周期为17、28 a左右,年均气温周期为8、15 a左右,年潜在蒸散发序列周期为18、30a左右。     

防凌期宁蒙河段流量演进的分期分河段混合算法研究

防凌期河道流量演进受复杂凌情影响,研究成果少.在分析防凌期流量演进特点的基础上,考虑封开河日期、槽蓄水增量、气温等凌情影响因子,提出了分期分河段的混合算法以改进传统演进方法.以宁蒙河段为例,考虑流量传播时间,分为稳定封冻河段、不稳定封冻河段,分畅流期、封河期、封冻期、开河期,采用混合演进算法对宁蒙河段各断面的流量进行计算.结果显示,采用分期分河段的混合算法演进流量的精度大大提高,验证了混合算法的合理性、可靠性.     

基于改进布谷鸟算法的梯级水库长期优化调度研究

梯级水库优化调度模型的求解一直是水利学科需要深入研究的基本问题。使用改进布谷鸟算法求解梯级水库优化调度模型是一种新思路。布谷鸟算法是近年来提出的一种新颖的启发式全局搜索算法,该算法参数少、鲁棒性强、搜索效率高,已得到广泛的研究和应用。对标准布谷鸟算法的寻优机制作了阐述,并尝试在算法进化过程中采用动态发现概率以及引入变异机制对标准算法进行改进,提出了改进的布谷鸟算法,并将其应用于某梯级水库优化调度中。以实例验证了布谷鸟算法在梯级水库优化调度中的可行性和有效性,提出的改进策略可有效克服标准算法中的"早熟"现象,改进算法搜索效率更高,寻优结果更稳定。     

周期性加热Poiseuille-Rayleigh-Benard流动中局部行波的研究

该文通过二维流体力学基本方程组的数值模拟,研究了水平来流和周期性加热对腔体内流体的运动和动力学特性的影响。当相对瑞利数r(28)9时,随着水平来流雷诺数Re逐渐增加,腔体内的流体发生三种不同的运动,即局部对流运动、局部行波运动和水平流运动。对局部行波运动的周期pT进行研究,局部行波运动的稳定周期随水平来流雷诺数的增大而减小,随相对瑞利数的减小而减小;相对瑞利数越小,稳定周期随水平来流雷诺数变化的增长率越大。局部行波运动的区间(35)Re依赖水平来流雷诺数的强度,当水平来流雷诺数Re大于(35)Re的上限时流体为水平流运动,而当水平来流雷诺数Re小于(35)Re的下限时流体为局部对流运动;对于不同的相对瑞利数r,局部行波运动的区间(35)Re是不同的。随着水平来流雷诺数增大,发现腔体内上游行波区域对流圈的减少速度比下游行波区域更快。     

基于支持向量机的汾河下游河流健康评价

为识别汾河下游河流健康状况,以汾河下游段为研究对象进行了河流健康评价。构建了基于支持向量机(SVM)的河流健康评价模型,对不同样本容量的模型性能进行比选后,计算不同级别及不同指标的评价决策函数,确定河流健康状况级别;并采用熵权物元模糊法评价结果对支持向量机的评价结果进行验证。由综合指标可见汾河下游健康安全水平处于4级差的级别;由单指标可见,大部分指标处于4级、5级差与较差水平;评价结果反映出该河段生态系统本底环境非常脆弱,健康状态较差。对比发现SVM评价法与基于熵权物元模糊法得到的评价结果一致,且该法避免了传统方法的人为因素影响,表明采用SVM模型进行河流健康评价是合理可行的,其结果也是可信的,该评价方法也可为小样本河流健康评价提供一定的方法依据。     

有机物对鸟粪石结晶法回收污水中磷的影响

以实验室模拟污水探究典型有机物海藻酸钠(SA)、牛血清白蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)和葡萄糖对鸟粪石结晶过程和磷回收效果的影响。结果表明,大分子有机物腐殖酸、海藻酸钠、牛血清白蛋白均使鸟粪石平衡条件溶度积PSeq增大、磷回收率下降、鸟粪石纯度降低;小分子有机物葡萄糖对磷回收影响相对较小;4种有机物均造成晶体晶形发生变化。相关性分析表明,在有机物存在下,鸟粪石结晶法的磷回收率与平衡条件溶度积PSeq、鸟粪石晶体纯度间相关性显著,其中腐殖酸存在下相关性最显著。建议在采用鸟粪石法回收污水中的磷时采取措施降低大分子有机物的含量,从而提高鸟粪石结晶法的磷回收率。     

灞河流域气候变化及其对径流的影响研究

根据1961—2010年的灞河流域内的逐月水文气象数据,采用Mann-Kendall法对水文气象要素进行变化趋势分析,采用双累积曲线和复回归模型进行径流量的气候变化响应研究。结果表明:流域内年径流量显著减少,年平均气温和年降水量均无显著的变化趋势,仅仅表现为气温略升高、降水稍减少;气温变化和降水变化对径流量的影响各自存在3个突变点,突变点前后径流量增加或减少的变化明显,由回归分析可知,气温升高、降水减少是径流量减少的主要原因。     

生物滞留系统去除城市地表径流中多环芳烃的研究进展

低影响开发(LID)生物滞留系统是净化城市地表径流的重要措施。多环芳烃(PAHs)作为难降解有机污染物,是城市雨水径流中的重要成分之一。通过总结城市地表径流中PAHs污染现状和国内外应用生物滞留系统去除PAHs的研究动态,系统分析了PAHs类污染物的去除机理、效果和影响因素。研究结果表明:生物滞留系统主要通过填料吸附、微生物降解、植物吸收、挥发等作用去除PAHs,平均去除率在30%~90%。影响去除效果的主要因素包括PAHs性质、系统组成与设计、微生物及环境因子等。建议关注生物滞留系统中PAHs的积累和长期运行效果,并开展系统优化设计和作用机制研究工作。     

基于MATLAB的贝叶斯网络供水工程水质风险分析

应用贝叶斯网络的逆向推理功能对供水工程水质风险进行计算,分析推理出供水工程水质风险的主要因素及其风险概率,可为供水工程安全运行提供理论依据。在收集历史资料、结合专家知识的基础上,对供水工程水质风险因素进行了识别,确定了引发水质风险的变量节点,构建变量节点之间的水质风险贝叶斯网络有向无环拓扑图,应用MATLAB对目标水质风险进行了分析计算。多因子联合影响下的水质风险概率,以调水源头水质和污水排放组合情况进行讨论,调水源头水质为Ⅱ类水时,对应污水排放为点源、非点源、不排放的情况下,供水水质级别大于Ⅲ类的概率分别为0.964 3、0.971 7、0.489 6,可见点源污染和非点源污染导致水质风险发生的概率增大,污水不排放时水质风险发生的概率将减小。贝叶斯网络具有处理多状态复杂模型以及双向推理的优点,相比传统的分析方法,其能够有效地进行水质风险原因的推理及其水质风险原因概率的定量计算。