原状黄土增湿过程中的土水特征曲线模型

黄土增湿过程是黄土持水特性与增湿变形特性相互影响的过程。已有的土水特征曲线模型主要描述土体的含水状态与吸力的相关关系,无法全面反映增湿过程中黄土的持水特性与变形特性。因此在固结仪上开展了新疆原状黄土的分级增湿试验研究,试验中引入能够全面反映土体含水状态和变形情况的"增湿水平"这一变量,并用增湿水平和吸力表征黄土土水特征曲线模型。结果表明:各竖向压力作用下增湿过程中,半常用对数坐标系下原状黄土增湿水平与吸力关系曲线形状相似,均明显的分为初期平缓段和陡降段两个阶段;竖向压力对增湿水平与吸力关系曲线的影响主要体现在初始吸力与陡降段斜率的不同,可以归一化为幂函数形式;为此建立了以增湿水平和吸力表征的土水特征曲线模型。并将该模型用于其他地区黄土,验证了所建模型适用于原状黄土的初始含水率和吸力状态、不同初始含水率的压缩状态,以及重塑黄土在压力作用下的增湿变形状态。     

孤山川流域水文特征变化及驱动因素

研究流域水文特征的变化及驱动因素对流域水资源开发利用与保护,水土保持及生态环境的建设具有指导意义。以孤山川流域为研究区,利用Kendall秩序相关法分析1956-2009年流域降水、径流、泥沙等水文要素的演化趋势,采用小波变换法对系列的周期进行提取,利用有序聚类法分析径流和泥沙序列的变异点,并分析气候变化和人类活动对水沙的影响情况。结果表明:近54年来孤山川流域实测降水量没有显著变化,而年径流量和输沙量显著减少;年径流量和输沙量序列都存在5、14和28年左右的周期,且均在1979年和1996年发生突变。气候变化和人类活动对年径流量减少的贡献率在不同时段有不同的值,在人类活动对下垫面影响的过渡期,贡献率分别为72.2%和27.8%;90年代中期到21世纪初,它们的贡献率分别是27.8%和72.2%。本研究将为孤山川流域水资源开发利用及优化配置提供科学借鉴。     

白云峡水电站增效扩容水能复核及技改方案研究

为准确掌握白云峡水电站增效扩容潜力,确保技改方案具有较高安全可靠性和节能经济性,采用参证站径流资料分析与发电量反算引用流量相互验证的设计思路,对电站扩容潜力进行了水能复核。考虑 “引红济石”调水流量和小水电技改技术要求,合理确定了与工程实际相匹配的最佳装机容量、方案和机组型号。研究表明：通过鹦鸽水文站径流资料及电站多年运行发电量统计数据的核算与反算,可获得反映电站水能指标的准确数据。进行机型优化比选与合理技术改造,可确保机组长期运行在高效工况区,增加出力和防止空蚀,在增效扩容的同时实现了节能降耗。     

堤防道路路基湿度场演变规律数值计算

为了解堤防道路路基湿度的变化规律,运用地下水渗流分析软件对不同水位和加铺路面结构后在一定降雨条件下的路基湿度进行数值计算。结果表明,水位高低对下部路基湿度的影响显著,路基受水位影响分为湿度饱和区和湿度渐变区。湿度饱和线随临水侧的水位升高而升高,临水侧路基湿度较背水侧大。降雨对上部路基影响显著,路基的湿度随着降雨历时而增加。这种湿度增加的趋势随着临水侧水位的降低在路基表层尤为显著。堤顶覆盖路面后,降雨主要影响裸露堤顶下的路基湿度,而对行车道下的路基湿度影响较小。     

DEM和土地利用分辨率对SWAT水沙模拟效果的影响——以泾河流域为例

DEM和土地利用的数据精度影响水文模型的模拟效果。以泾河流域为对象,选取毛家河、杨家坪和张家山3个水文站作为控制站,分别利用9组不同分辨率的DEM和土地利用数据(分辨率范围均为30～3 000 m)构建了100个SWAT模型,探究输入数据精度对水沙模拟效果的影响,并采用TOPSIS理论方法对模型进行综合评价。研究表明：DEM分辨率会影响流域的边界和河网提取,且流域特征信息会随分辨率的降低而发生丢失;当DEM分辨率低于1 000 m时,需使用SWAT中的Burn in工具,才能完成流域边界与河网的准确提取;HRU的数量随DEM分辨率的下降而减少,而土地利用分辨率对HRU数量的影响不显著;当分辨率变化较大时,DEM对参数敏感性造成的影响要大于土地利用;在构建的毛家河、杨家坪和张家山3个站点的模型中,DEM和土地利用分辨率的最优组合分别为750和300 m、30和90 m以及150和3 000 m。该研究可为流域水沙模型构建与模拟精度提升提供方法与技术参考。     

考虑流固耦合效应的弧形钢闸门地震动力响应研究

在地震高发的中国西南地区,地震激励对弧形钢闸门的安全持续稳定运行影响较大,有必要对弧形闸门在地震作用下的动力响应及安全性进行研究.以某工程表孔弧形钢闸门为例,通过建立考虑水体和结构耦合作用的三维数值模型,研究了弧形钢闸门地震动力响应,然后利用重力坝-库水流固耦合模型验证了计算方法的准确性和有效性,最后对弧形钢闸门进行动...     

基于系统动力学的珠澳地区取用水系统水资源承载力

珠澳地区经济社会快速发展导致水资源问题日益突出。综合考虑珠澳地区经济社会发展和水资源开发保护,基于系统动力学理论设置现状趋势发展、经济优先发展、环境优先发展及综合发展4个情景方案,分析4个情景下珠澳地区“水-社会-生态”复杂水系统水资源承载力状况,并预测2020-2030年综合水资源承载力发展趋势。结果表明：预测期内各情景下的水资源承载力均呈上升趋势,而综合发展情景下至2030年用水总量低于广东省最严格水资源管理制度中所要求的6.84×10⁸ m³,整体优于其他情景;珠海市对澳门供水约占供水总量的15%,经济发展及人口增长会导致澳门用水出现供需缺口,综合发展情景可以缓解珠海市的供水压力;对各发展情景下用水效率分析发现,降低工业用水有利于环境保护,但会阻碍经济发展,提高工业用水效率并实施节水措施可实现环境保护与经济发展的双赢。珠海市与澳门取用水具有联动调控特点,水资源面临较大承载压力,采取适宜措施有利于提高珠澳地区水资源承载力。     

安康地区膨胀土膨胀变形与计算模式

为探究膨胀土的膨胀变形规律及计算模式,以陕西安康地区的膨胀土为研究对象,通过室内试验,开展了不同干密度及不同初始含水率的无荷载膨胀率试验、同一干密度下的有荷载膨胀率以及膨胀力试验。并基于试验结果提出了同时考虑初始含水率、初始干重度和上覆荷载3种因素耦合情况下的膨胀率计算模式。试验结果表明：安康地区膨胀土的膨胀量随初始含水率增大、初始干密度的减小、上覆压力的增大而减小;膨胀土的无荷载膨胀率与时间关系曲线满足Logistic模型,且均可根据膨胀速率的不同分为3个阶段;膨胀力随着初始含水率的增大、干密度的减小而减小,且在低干密度下(干密度ρ_d<1.47 g/cm³）膨胀力变化的速率较小,膨胀力大小差异也较小;验证计算结果证明了所提出的考虑3种因素的膨胀率计算公式是正确的,可为预测安康地区膨胀土的膨胀变形及工程建设提供参考。     

基于ACO-BP神经网络的土石坝位移监测模型研究

建立安全监测网络模型来分析和预测大坝变形位移信息,对保障大坝安全稳定服役意义重大。针对大坝安全监测BP神经网络模型运算复杂、收敛速度慢、易陷于局部最优、不能准确反映和预测大坝运行状况的问题,引入蚁群算法(ACO)全局搜索功能搜寻BP神经网络参数最优解,并通过样本数据训练BP网络获得大坝变形位移预测值。工程实例应用表明:ACO-BP网络模型在参数优化方面较BP网络更易于收敛,误差较小、预测性能良好,可为大坝变形位移监测和安全预报提供一种新的非线性建模仿真分析方法。     

长江上游流域地表干燥度指数时空变化特征及其对气象因子的响应研究

长江上游流域作为我国重要的水资源区,在全球气候变暖背景下揭示其地表干燥度演变规律,对于流域水旱灾害防治、生态环境保护及水资源合理开发利用具有重要意义。采用长江上游流域67个气象站1961-2019年逐月气象数据,利用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,进一步计算地表干燥度指数(AI),采用气候倾向率、累积距平法、滑动t检验、Mann-Kendall检验法及Morlet小波方法分析AI时空变化特征,采用气候敏感系数法评估AI对主要气象因子的敏感性,进而量化各气象因子对AI变化的贡献率。结果表明:长江上游流域年平均降水量以0.809 mm/10a的速率显著下降(P 0.05),潜在蒸散量以0.946 mm/10a的速率显著上升(P 0.05),流域平均AI值以0.014/10a的速率减小,且存在23 a左右的主周期,在1998年发生突变; AI季节性变化显著,冬、春季干燥,夏、秋季相对湿润;长江上游流域多年平均AI分布大致呈东南向西北增加的趋势,半干旱和半湿润区域面积占比分别为47.8%和40.7%;日照时数与平均气温是研究区西北部AI变化的主控因子,风速和相对湿度是东南部AI变化的主控因子。