磷酸镁水泥制备试验研究

基于水工建筑物的应急抢险与快速修补加固处理的需要,运用常规的水泥凝结时间、强度等基本性能试验,研究各材料组成对磷酸镁水泥性能的影响,确定磷酸镁水泥配方,并对不同粒径砂土的磷酸镁水泥砂浆水胶比、养护条件、强度等进行了试验研究。结果表明,硼砂是磷酸镁水泥的有效缓凝剂;氧化镁细度对水泥性能有明显影响,氧化镁越细水泥早期强度越高,但细度过细凝结时间将难以满足施工要求;磷酸镁水泥配方为:P/M值1∶3,硼砂掺量10%,氧化镁细度宜为195 m~2/kg左右;磷酸镁水泥砂浆抗压强度与胶水比具有线性相关性,与龄期呈对数关系;水中养护与标准养护相比,抗压强度降低约6%～27%,磷酸盐水泥在长期水下环境中的适用性需论证。研究成果可为水工建筑物的应急抢险与快速修补加固处理提供参考和依据。     

谈2020年我国南北洪涝问题

2020年6月来,我国南方经历多轮强降雨,导致我国南方多地(特别是长江流域)暴雨型洪涝突发。2020年7月,南水北调与水利科技(中英文)编辑部就洪涝的诱因、未来长江中下游调度工作重点、黄河和长江流域防洪压力的区别、三峡大坝汛期泄洪、今年暴雨洪水的特点和防御难点以及未来汛情的发展趋势等问题对中国工程院院士王浩进行了专访,现摘登如下。     

深厚覆盖层上高土石坝防渗墙裂缝渗流分析模型及应用研究北大核心

深厚覆盖层上修建混凝土防渗墙在其施工和运行期由于多种原因而容易发生裂缝,可能影响覆盖层地基的渗透稳定性,对工程安全造成难以估量的影响。为有效地求解深厚覆盖层上高土石坝防渗墙裂缝渗流问题,在改进节点虚流量法的基础上引入无厚度的缝单元来模拟防渗墙裂缝渗流行为。以瀑布沟深厚覆盖层工程渗控为例,计算了混凝土防渗墙裂缝未充填和充填下的三维渗流场,得到不同裂缝条件下渗流场的水头分布、浸润线以及渗漏量,系统分析了深厚覆盖层地基中混凝土防渗墙垂直裂缝条件下的稳定渗流场规律和特点。结果表明,该方法能对渗流逸出点和浸润线能准确定位,并能很好地模拟混凝土防渗墙裂缝对坝区渗流场的影响,可以为该类问题的分析提供参考。     

流域产输沙模型中考虑泥沙来源的动态粒径计算方法

为准确反映泥沙粒径分布特征在不同时间尺度上的变化过程,提高流域产输沙模型的模拟精度,以黄河干流玛曲水文站以上区域为研究对象,根据不同季节的泥沙来源不同这一特点,采用坡面、谷沟、河道各来源的泥沙量作为权重,基于WEP-SED分布式流域产输沙模型对流域产输沙过程中的综合泥沙中值粒径进行加权平均计算,并对采用泥沙固定粒径计算方法和不同来源的泥沙动态粒径计算方法的模型模拟的玛曲水文站输沙率进行比较。结果表明：与采用泥沙固定粒径计算方法相比,采用泥沙动态粒径计算方法可有效提高模型模拟精度,其NSE值从0.601提升至0.706;采用泥沙动态粒径计算方法模拟的泥沙中值粒径呈现汛期小、非汛期大的动态变化规律,其年内分布规律与实测资料一致。     

中国经济社会消费水量、效率及其未来极值

为客观评估消费环节的真实水量消费和用水效率,在虚拟水分析的基础上研究经济社会消费水量。基于国 家和各省水资源投入产出表,构建虚拟水通量以及综合用水效率评价模型,评估 2007、2012、2017 年我国 31 个省 （自治区、直辖市）虚拟水通量、经济社会消费水量及其综合效率,并对未来经济社会消费水量极值进行预测。结 果表明：国内虚拟水输入区向高收入区域聚集,虚拟水输出区向水资源密集型产品生产地聚集,考虑虚拟水流通 后,各省（自治区、直辖市）综合用水效率具有趋同性特征,人均综合消费水量与经济发展水平呈较好的对数关系, 经济越发达、居民生活水平越高,人均综合消费水量越高;由于国际贸易商品结构变化,2012 年之前我国经济社 会用水量高于经济社会水消费量,之后后者超过前者,预期在 2035—2040 年我国经济社会消费水量将达到 6?907 亿 m 3极值,比经济社会用水量高 427 亿 m 3。经济社会用水量和经济社会消费水量分别反映生产端和消费端用水 规模,随着经济社会生活水平提升以及生产结构和贸易结构的转变,经济社会消费水量超过经济社会用水量规模 将日趋扩大,二者差额主要通过虚拟水解决,需要合理优化商品进出口结构,避免大宗进口引发经济和社会风险。     

基于区间两阶段随机规划方法的 北京市水资源优化配置

针对缺水型城市水资源配置过程中的不确定性,建立了基于不确定性基本理论的区间两阶段随机规划模型,应用于北京市2025年水资源优化配置的研究。以北京市用水综合效益最大为目标函数,引入概率分布和区间数表示多重不确定性,求得北京市2025年城六区与郊区在生活、工业、农业与生态用水上的优化供水目标以及不同来水水平下的配水方案。结果表明:北京市2025年优化供水目标为47.39亿m~3,城六区工业用水与郊区农业用水的供水目标应采取保守值;不同来水水平下的优化配置水量为[36.49,47.39]亿m~3,仅北京为丰水年时不存在缺水现象,北京与丹江口水库同时遇枯时的缺水量高达[5.48,10.90]亿m~3,对北京市供水安全造成极大的威胁。该模型充分考虑不确定因素对水资源配置的影响,权衡用水收益与缺水风险的关系,并以区间的形式给出配置结果,可为北京市2025年供水目标与水资源优化配置方案的制定以及水资源安全保障措施的分析提供科学依据。     

复杂环境下人工生态水系工程体系设计研究

城市建设中,常常需要建设不同规模、类型的人工水系。在城市中建设人工水系需协同解决水循环、水质保障、水源与退水、水景观打造及极端情况应急预案等多方面问题。以北京未来科技城环形水系设计为例,采用传统水工设计技术与生态水工学、景观生态学相结合的方法,对环形水系的水循环体系、水质保障工程、水源与退水措施与水景观打造进行了综合设计研究,提出了概念性设计方案,解决了城市复杂约束条件下人工生态水系设计问题,为城市生态人工设计提供了借鉴。研究认为:城市复杂环境下人工生态水系设计需基于传统水工设计技术,有机融入生态水工学及景观生态学方法进行;水循环、水质、水源与退水、景观与生态成为城市人工水系设计的基本内容。     

灌区地下水承载力风险评价

灌区由于水文水资源条件、取用水规模等因素的不确定性,地下水承载力不可避免地存在风险.但现有评价方法均采用确定性模型,难以反映承载能力的可靠性.借鉴地下水开发利用风险的内涵,将灌区地下水承载力风险定义为受不确定性因素的影响,地下水承载的GDP、人口、粮食产量和污水排放量达不到期望效果的概率;选取地表水可利用量、地下水可利用量、引黄水可利用量、灌溉定额、人口增长率、GDP增长率、农业万元GDP用水量、工业万元GDP用水量、第三产业万元GDP用水量、城镇居民生活用水定额、农村居民生活用水定额11个风险因子,采用Monte Carlo随机模拟方法,建立灌区地下水承载力多目标风险评价模型,利用粒子群优化算法求解模型.应用该模型分析了人民胜利渠灌区2010,2015和2020水平年地下水承载力风险,其综合风险分别为0.334 2,0.458 9和0.576 2,表明地下水承载力达到期望效果的可能性呈现下降趋势.     

基于钻孔数据的三维地质模型智能建模方法

在综合应用概率、模糊、神经网络理论等基础上,提出一种基于钻孔数据的三维地质模型智能建模方法。该方法能够充分利用已有的地质钻孔资料,重点解决模型构建中"精确化"、"智能化"等问题,对建模过程中若干关键问题进行了讨论。为验证该方法的实用性,将其应用于某平原水库的复杂地质模型构建中,得到了该工程区域较为精细的地层分布情况,可为地基处理方案设计提供技术支撑。     

南水北调中线工程桥墩壅水特性研究

南水北调中线总干渠沿线设有阻水的槽墩、桥墩1 145座,合理分析槽墩、桥墩的壅水大小,对于准确复核总干渠水面线、分析渠道输水能力具有十分重要的意义。本文利用Flow3D软件模拟了南水北调中线工程中常见的圆柱型桥墩的壅水特性,计算体型包括单排、双排和三排桥墩,桥墩的阻水比为5.0%~7.14%。分析表明,单排桥墩壅水的数值模拟结果与Yarnell修正公式计算结果相近;多排桥墩联合壅水值随桥墩排数的增加而增加。