基于两阶段人工鱼群算法的U型渠道断面优化设计

渠道断面优化是控制农田水利工程成本的重要因素,已有的渠道断面优化研究以梯形渠道为主,对U型渠道研究较少。以优化U型渠道深度、圆弧半径和直线段外倾角为目标,建立以U型渠道过水断面面积最小为目标函数、满足设计流量要求的数学优化模型。根据U型渠道水力计算的复杂性,利用引入协调行为的两阶段人工鱼群算法,对渠道断面设计进行优化。优化结果满足边坡稳定等约束条件。将模型应用于连云港市赣榆区黑林镇土地整理项目,10条斗渠过水断面面积均减小,优化后占地面积共减少28.603 m~2,占原占地面积的5.0%。     

设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响分析

降雨是城市内涝的主要诱因之一,不同降雨特征对于城市内涝风险的影响也有所区别。为了进一步挖掘降雨特征对城市内涝风险的影响,采用综合流域排水模型（InfoWorks ICM）构建了我国南方某城市的内涝模型,系统分析了设计降雨的雨型和历时特征对城市内涝模拟结果的影响。在4个重现期的3种降雨雨型和3个降雨历时条件下,共计36个不同降雨情景对研究区的内涝情况进行模拟。通过对比不同模拟情景下的积水深度、积水面积以及积水量等结果发现：在相同降雨雨型和重现期条件下,降雨历时对积水深度的影响有一定的差别;在不同降雨雨型和降雨历时模拟情景中,积水点的位置基本保持一致,而积水面积受降雨雨型和降雨历时的双重影响;峰值积水量受降雨雨型影响较大,受降雨历时影响较小,而积水总量受降雨历时影响较大,受降雨雨型影响较小。研究中量化分析了不同设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响,旨在为合理地开展城市内涝预警以及应急管理等工作提供依据。     

HBV模型在逊毕拉河流域的适用性研究

流域水文模型是水资源评价和管理的重要工具之一,以我国北方的逊毕拉河流域为研究对象,评估了HBV模型在不同资料条件下的区域适用性。结果表明:HBV模型对逊毕拉河流域模拟效果总体较好,Nash系数多在0.6以上;雨量资料的质量对水文模拟效果具有较大的影响,在雨量资料较为充分的条件下模拟效果更好,Nash效率系数超过0.8(吴家堡站);HBV可以较好地适用于资料较好的我国北方寒冷地区进行环境变化影响评估等方面的研究。     

阿克苏河径流演变及其对气候变化的响应

气候变化深刻影响着径流变化过程,是造成我国西北干旱区水资源短缺和生态环境荒漠化等问题的重要原因。以阿克苏河流域上游水文站1961-2014年的月径流资料和气象网格数据为基础数据,通过线性回归法、Mann-Kendall非参数检验法和Pearson相关系数法,分析了阿克苏河流域径流演变规律并进一步探讨了径流对气候变化的响应。结果表明:近54年来,阿克苏河流域径流量呈现显著的上升趋势,且研究区内气候增暖增湿趋势明显;径流量和气候要素在时间上有良好的一致性,突变时间均发生在20世纪90年代,径流量的突变时间略滞后于气温和降水量;经相关统计检验分析,阿克苏河流域出山口径流量受到了气温和降水的双重影响,托什干河径流对气温更为敏感,而库玛拉克河则是降水对径流的影响占主导作用。     

基于改进鲸鱼优化算法的重力坝变形参数反演

针对利用位移实测资料对大坝坝体和基岩的变形力学参数进行优化反演时存在效率低、精度差等问题,通过对鲸鱼优化算法进行并行化改进,并引入权重因子,结合有限元计算,提出一种基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法。利用该方法对某混凝土重力坝坝体和基岩弹性模量进行反演,并与粒子群算法的反演结果进行比较。结果表明:在相同迭代次数的情况下,改进的鲸鱼优化算法比粒子群算法耗时更少,且反演得到的坝体、基岩力学参数比粒子群算法得到的更为准确。表明利用多核处理器对该方法进行并行计算,可大幅度缩短计算时间。基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法具有搜索能力强、收敛速度快和精度高等特点,合理可行,可推广应用于混凝土拱坝等其他坝型的力学参数反演。     

基于集对分析联系数的合肥市水资源承载力评价

为科学指导合肥市水资源综合规划与管理,在综合分析水资源承载力与水资源-社会经济-生态环境系统相互关系的基础上,从支撑力、压力、调控力子系统选取13项指标,建立合肥市水资源承载力评价指标体系,运用集对分析联系数评价模型对合肥市2011-2016年水资源承载力进行综合评价。结果表明:合肥市2011-2015年水资源承载力评价等级为3级,2016年为2级,整体形势严峻,承载能力较差,但已有所改善,发展趋势良好;运用减法集对势理论,确定指标人均水资源量、产水模数、植被覆盖率、人口密度、水资源开发利用率、生态用水率是导致合肥市水资源承载力不足的主要因素。     

基于结构安全的水工隧洞施工仿真系统研究

水工隧洞施工情况复杂,目前的施工仿真计算大多只考虑开挖而缺乏衬砌和灌浆因素,故没有体现隧洞完整的施工过程;施工动态仿真一般根据仿真结果采用预制动画的形式实现,其实现过程复杂,模型不易修改,隧洞施工过程中结构状况例如围岩稳定、锚杆等支护的安全难以直观地确定。考虑隧洞施工各个工序结合系统仿真的方法,调用开挖、衬砌及灌浆的CYCLONE模型得到更为准确的进度计划,基于BIM技术实现施工动态可视化。针对目前较少涉及隧洞结构安全与进度计划耦合仿真,提出基于映射概念与反馈技术的隧洞施工期结构安全仿真方法,基于二次开发技术与数据库技术,采用VB.NET+PYTHON语言编制了一套水工隧洞施工仿真系统,实现与工程施工进度相结合的结构安全判断,为工程师提供良好的数据支持。     

考虑降雨的下垫面变化对径流的影响分析

以下垫面覆被条件变化来表征的人类活动是水文循环研究中的核心问题,对流域发电、水资源管理以及社会经济可持续发展起到至关重要的影响。本文采用趋势分析法分析右江水电站控制流域内的年降雨量以及年径流量的变化特征及趋势,在利用Arc GIS分析流域下垫面变化的基础上,分别采用多元统计模型和考虑降雨的多元统计模型对径流系数进行模拟。结果表明年降雨量与年径流量的总体变化趋势是一致的,对年径流影响最大的要素是年降雨量,将降雨作为自变量放入回归模型后,模型拟合效果明显提高。     

利用T-PROGS确定最优钻孔密度

为了在水文地质钻探时找到合理的钻孔密度,避免钻孔集中出现数据的冗余,造成介质类别有偏向于高密度钻孔岩性类别的趋势。本文以某实测区域为研究对象,运用GMS软件中T-PROGS模块,模拟在非均匀介质中均匀分布钻孔以确定最优钻孔密度。通过马尔可夫数学预测模型对计算机模拟数据进行甄选,得出在钻孔密度为30孔/km2,获得的水文地质资料的可信度较高,可以最大限度的节省人力物力。本文研究结果表明:结合GMS软件与马尔科夫预测模型对探明地质类型分布是可行的。     

施工宽缝对整体式闸首底板的受力影响研究

鉴于整体式闸首底板在顺水流方向易出现裂缝,严重危害船闸的使用安全。本文提出的设置施工宽缝的施工方案可以有效改善整体式闸首底板开裂问题。首先运用ANSYS软件建立模型,对闸首结构进行有限元分析,进一步探索出施工宽缝对整体式闸首底板的应力与变形的影响,将应力计算结果转换成内力,最终研究出满足工程要求的最优合缝时间和设缝位置,从而为整体式船闸的施工提供参考。