基于LMDI和STIRPAT模型的区域用水影响因素定量分析研究

区域用水影响因素分析对落实最严格水资源管理制度、实现节水型社会建设具有重要意义。为定量表征区域用水变化和影响因素之间的关系,通过LMDI因素分解识别人口规模、经济发展水平、节水技术水平对用水变化的影响程度,采用STIRPAT模型解析用水总量对人口规模、经济发展水平、节水技术水平变化的变动响应关系,以榆林市2000—2017年用水及影响因素变化为例开展了实证研究。结果显示:人口规模和经济发展水平对用水增长起到正向促进作用,节水技术水平起到负向抑制作用。人口规模、经济发展水平、节水技术水平效应依次为8 163.124万m~3、144 238.924万m~3、-126 161.049万m~3;人口规模、经济发展水平、节水技术水平每变化1%,用水将分别变化1.208%、0.061%和0.037%;经济发展水平和节水技术水平是用水变化的主要影响因素,但用水对人口规模变化敏感程度最高。最后,结合榆林市水资源特点提出针对性措施和建议,以期为榆林市水资源规划与管理提供参考。     

管道输水灌溉工程质量模糊综合评价方法研究

分析总结了我国管道输水灌溉工程建设中存在的问题,提出了管道输水灌溉工程质量评价指标,构建了管道输水灌溉工程质量评价综合指标体系,将指标特征值通过量化方法转化为指标隶属度,在确定评价等级标准和权值的基础上,运用模糊集合变换原理,以隶属度描述各指标的模糊界线,用模糊关系矩阵和层次分析方法,结合构造数学模型,建立了管道输水灌溉工程质量模糊综合评价模型,并利用工程建设实际资料对模糊综合评价模型进行了验证。     

基于节能目标的泵站进水池体形优化设计

泵站进水池体形的优化是提高泵站效率的重要措施之一。结合泵站设计规范,建立多个进水池模型,通过CFD方法,采用ANSYS15.0软件对各模型进行数值模拟,预测了吸水管内涡核的位置,分析了进水池内流态、流速分布规律及吸水管内流速分布规律。结果表明,当后壁距和侧墙距合理时,吸水管内的涡核属于水下涡第一类即涡流型,在可接受范围之内,同时后壁距和侧墙距分别定为1.1D(D为水泵吸水喇叭口直径)和1.25D是可行的;隔墩对调节进水池内的流速分布、改善水流条件具有一定的作用。     

均匀泥沙纵向相对暴露度的试验研究

对泥沙纵向相对暴露度的概念进行了修正,通过自行设计的试验装置测量了均匀玻璃球的绝对纵向暴露度,分析计算了纵向相对暴露度及其分布规律。结果表明,玻璃球纵向相对暴露度可分为x、y两个分量,其中:x分量取值区间为1.0~4.5,服从指数分布;y分量的取值区间为-1.5~1.5,近似服从正态分布。分别给出了x、y分量的边缘概率密度公式,并利用实测资料对式中的参数进行了率定,得到纵向相对暴露度的取值区间为一个3.5×3.0的面域,取值落在该面域内各点的概率可以利用给出的纵向相对暴露度边缘概率密度公式计算得到。     

Pasternak冻土地基梯形渠道冻胀变形与内力计算

为克服现有Winkler模型未考虑渠基冻土连续性的不足,引入Pasternak剪切层描述独立土弹簧间的相互作用,进而提出Pasternak冻土地基上梯形渠道冻胀力学分析方法。对基土均匀冻胀且无顶盖板约束的梯形渠道导出接触面法向应力、衬砌板冻胀位移及截面内力分布的解析式。以甘肃省某梯形渠道为例,应用本文模型和Winkler模型计算各衬砌板冻胀位移分布及接触面法向应力分布,并结合观测值进行了对比。结果表明：本文模型计算结果与观测值符合良好,且相比Winkler模型计算结果更接近观测值,能更加准确地反映衬砌冻胀位移分布规律,表明模型合理性。该模型能较好地体现法向冻胀力随衬砌冻胀变形的释放与衰减;法向冻胀力作用于坡板中下部且呈非线性、差异分布;中上部有脱开、翘起趋势而受法向冻结力作用;底板则只受法向冻胀力作用。研究结果可为梯形渠道抗冻胀设计提供参考。     

直剪试验方法对轻量土抗剪强度的影响规律研究

【目的】为了快速、准确地获取轻量土抗剪强度相关指标,确定不同直剪试验方法对轻量土抗剪强度的差异,【方法】通过快剪、固结快剪以及慢剪试验,分析了轻量土剪应力-剪切位移曲线、黏聚力和内摩擦角在不同剪切方法及不同配比下的变化规律。【结果】结果显示：轻量土的抗剪强度及抗剪强度指标随着其配比不同表现出一定的差异,其中,随着EPS颗粒体积比的增大,剪应力-剪切位移曲线由应变软化型转变为应变硬化型,轻量土抗剪强度大幅降低。随着水泥掺量的增加,轻量土抗剪强度总体呈现增大的趋势,同时轻量土黏聚力随EPS颗粒体积比增大而大幅减小,随水泥掺量的增大略有增大;内摩擦角随EPS颗粒体积比的增大急剧减小,随水泥掺量增大略微减小。其中以快剪试验为例,当水泥掺量为15%、EPS颗粒体积比由20%增长至40%和60%时,轻量土黏聚力相对减少量为22.20%、44.73%。【结论】结果表明,不同EPS颗粒体积比下,慢剪方法对轻量土试样黏聚力的变化较为敏感,而快剪方法对轻量土试样内摩擦角的变化较为敏感。与素土相比,三种直剪方法下得到的不同配比轻量土剪应力-剪切位移曲线形态、抗剪强度值均比较相近,实际工程中可用直剪快剪方法获...     

考虑接触行为的U型渠道冻胀数值模拟

U型衬砌渠道具有良好的整体性和冻胀适应性,但在冬季仍极易因土体冻胀而导致破坏。考虑渠基冻土与衬砌接触面冻结的非线性特性和冻土、混凝土材料的塑性特征,建立能分析渠道基土与衬砌间挤压、脱开及滑移等接触力学行为的渠道冻胀破坏热力耦合数值模型。以宝鸡峡灌区塬下北干渠为原型渠道,按照模型是否考虑接触分别进行冻胀数值模拟,并对模拟结果进行对比分析。结果表明:考虑接触的模型模拟结果与原型实测值更相符,更能合理地解释U型渠道冻胀在渠底与阴坡衔接处冻胀量最小;考虑接触的混凝土塑性应变最大值是不考虑接触时的3.76倍;考虑接触的法向冻胀力和切向冻结力更均匀,最大值均减少1.5~3.0倍,应力集中现象减弱,更能反映混凝土衬砌板与渠基土之间的滑移变形与破坏准则的相互作用。研究结果为U型衬砌渠道冻胀破坏规律提供了分析方法。     

基于量纲分析的内镶圆柱式毛管局部水头损失研究

为了研究内镶圆柱式毛管局部水头损失规律,本文对常见4种滴灌管进行了灌水试验,同时采用CFD数值分析对4种滴灌管进行了模拟与分析验证,在此基础上,对12种滴灌管进行了模拟研究,通过量纲分析研究了毛管局部水头损失影响因素。结果表明:毛管总水头损失模拟值与实测值吻合度较好;毛管局部水头损失与毛管内径、滴头内径、滴头长度、水流流速、水流运动黏滞系数有关;毛管局部水头损失占沿程水头损失的比值与滴头间距密切相关,以Φ16毛管为例,毛管局部水头损失是沿程水头损失的0.23~1.89倍,毛管层流段水头损失很小,在不需精确计算时可忽略不计。研究结果可为管网水力计算提供参考。     

聚丙烯纤维对补偿收缩混凝土力学性能的影响

为了探究聚丙烯纤维对补偿收缩混凝土的强度和限制膨胀率的影响规律,通过对不同聚丙烯纤维掺量的补偿收缩混凝土与基准混凝土的对比试验,测出了不同聚丙烯纤维掺量下的补偿收缩混凝土的强度和限制膨胀率值。与基准混凝土测得的强度和限制膨胀收缩率值对比,得出了能使补偿收缩混凝土达到最大膨胀率和最大劈裂抗拉强度的聚丙烯的最优掺量为1.575 kg/m3,同时随聚丙烯掺量增加,补偿收缩混凝土的强度和限制膨胀率先增大后减小。     

苯板保温在混凝土衬砌渠道中的应用及数值模拟

目前聚苯乙烯板已作为渠道衬砌保温材料（苯板）被广泛使用, 但在施工时还不能科学地确定渠道不同位置的苯板铺设厚度。针对在内蒙古河套地区进行的渠道衬砌防冻胀现场试验,采用有限元分析软件ANSYS分析了不同厚度的保温板对渠系建筑物的温度场、位移场的影响,得到渠道不同位置处的冻胀量,并将其与实测数据比较,结果较为一致。通过综合分析,对重粉质壤土渠道给出了渠道不同部位合理的保温板铺设厚度,从而为渠道保温板施工提供了技术支持。