基于AHP-可变模糊集理论的抽水蓄能电站灌浆质量综合评价

灌浆作为抽水蓄能电站建设中尤为重要的一项技术,其灌浆质量评价是工程建设中面临的重要科学难题,合理有效的灌浆质量评价对保障工程安全具有重要的意义。目前,灌浆质量评价的研究未考虑评价过程中的不确定性,且缺乏多指标综合分析。针对上述问题,提出基于AHP-可变模糊集的灌浆质量综合评价方法。首先,系统分析影响灌浆质量的相关因素,将灌浆质量综合评价分为灌前可灌性评价、设计及施工合理性评价和灌后质量评价3部分;然后,选取岩体属性、浆液性质、设计参数、施工参数、浆液压力、渗透性、密实性、耐久性等8个指标以构建评级指标体系;其次,基于AHP方法求取指标体系的各指标权重;再次,考虑灌浆质量综合评价中的不确定性,利用可变模糊集理论,建立评价等级与评价指标之间的不确定映射;最后,将基于AHP-可变模糊集的综合评价方法应用于荒沟抽水蓄能电站灌浆工程中,为灌浆质量综合评价提供了一种新的思路。     

短程硝化-强化生物除磷序批式反应器处理畜禽养殖废水

畜禽养殖废水有机物水质水量变化大,有机物、氨氮与磷的浓度较高,直接排放会严重危害环境。通过构建厌氧-好氧序批式反应器（SBR）处理预酸化畜禽养殖废水,分析了不同进水负荷条件下反应器对污染物的去除性能和微生物群落结构的变化规律。结果表明：SBR反应器对高负荷进水中TN、PO^3-₄—P和COD的平均去除率可分别达到64.5%、97.5%和94.5%。反应器出现NH⁺₄—N和NO₂—N亚硝酸同时积累的短程硝化现象,这可能与高进水负荷对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性和种群的影响有关。与乙酸盐相比,以丙酸盐作碳源时污泥的强化生物除磷活性更高。随着进水负荷的增大,聚糖菌（GAOs）的相对丰度明显升高。四联球状菌（Tetrasphaera）为反应器中始终占优势的聚磷菌（PAOs）,对反应器除磷性能有重要贡献。在高有机负荷条件下,SBR内PAOs与GAOs之间不存在明显的底物竞争关系,系统脱氮除磷性能未受影响。     

硫酸盐干湿循环下带冷缝混凝土能量演化研究北大核心CSCD

为探究硫酸盐干湿循环作用下带冷缝混凝土受荷作用时的能量演化规律,制作了整浇和浇筑间隔0.25 d、0.5 d、1 d、7 d和28 d的带冷缝混凝土,基于单轴压缩实验及能量计算原理,研究了硫酸盐干湿循环对带冷缝混凝土强度和能量演化规律的影响。结果表明:带冷缝混凝土强度及损伤应力和峰值应力处弹性应变能与耗散能均随干湿循环呈先增大后减小的趋势,随着新混凝土与母体浇筑间隔的增加呈现减小的趋势;随着干湿循环次数的增加,损伤应力处储能水平Kad先减小后增加,说明损伤应力处储能水平越高,带冷缝混凝土越容易产生损伤,Kad可以作为混凝土破坏的预警指标。     

纤维与水泥基体黏结性能及影响因素研究北大核心CSCD

纤维混凝土的韧性来源于纤维的桥接作用,而桥接作用的核心问题是纤维与水泥基体的黏结性能。为了探究纤维对混凝土的增韧机理,本文开展了不同养护龄期(0~28 d)、拔出速率(1~30 mm/min)、纤维锚固长度(10~60 mm)以及粉煤灰掺量(0~30%)下聚丙烯纤维水泥基砂浆的单根纤维拔出试验(single fiber pull-out test,SFPT),基于能量耗散原理和试验数据,建立了聚丙烯纤维水泥基砂浆韧性指数与纤维拔出过程中吸能指数的数学关系,提出了基于广义灰色关联理论的界面黏结强度影响因素计算分析方法。研究结果表明:随着养护龄期、拔出速率和纤维锚固长度的增加,聚丙烯纤维水泥基体界面黏结强度均逐渐增大,但纤维的韧性指数在养护18 h时较佳,拔出速率6 mm/min、锚固长度20 mm时最佳。当粉煤灰掺量为20%左右,纤维-水泥基体界面黏结性能最佳。并基于广义灰色关联分析法,阐明了四种因素与界面黏结强度的数学关联,研究成果可以为纤维水泥基砂浆的设计与应用提供理论支撑。     

1955—2020年博斯腾湖水盐收支估算与水盐平衡分析

为了探讨变化环境下开都河来水、人类水土开发和水利工程调节等对博斯腾湖水盐收支变化规律的影响,根据开都-孔雀河流域河流-湖泊-水利工程间的水力联系及水盐运移转化过程,构建了博斯腾湖水盐收支平衡模型,基于1955—2020年气象、水文、矿化度、开发利用的观测资料,分析了博斯腾湖逐年、分阶段和多年平均水盐收支变化规律。结果表明,受开都河来水和人类活动的影响,1955—2020年博斯腾湖水盐变化具有明显的4阶段特征。1987年以来水盐变化速率明显升高;焉耆盆地和孔雀河引水量较为稳定,开都河入湖水量占总入湖水量的81.89%,在1955—2020年博斯腾湖水位变化中起主导作用;1955—1987年农田排盐量占总入湖盐量的37.24%,其中1972—1986年农田排盐量接近总入湖盐量的50%,农田排盐量是湖水矿化度急剧升高的主要原因;1983年博斯腾湖西泵站运行后,湖水矿化度整体处于下降趋势,2020年降低到1.0 g/L以下。新时期在对开都-孔雀河流域严格遵守水资源三条红线控制的同时,加强扬水泵站、宝浪苏木分水闸及达吾提闸的联合运行,完全可以将湖水矿化度控制在1.0 g/L水平以下。研究结论可为博斯腾湖可持续利用和管理提供参考。     

基于MIKE URBAN的西安市中心城区雨洪过程模拟

城市排水管网的分布与建设是城市基础设施建设的重要组成部分,城市的排水能力关系到城市服务功能的正常运转。通过城市雨洪过程的分析,可以评价城市洪涝灾害。以西安市中心城区为研究对象,利用MIKE URBAN构建排水管网模型,根据模拟结果对研究区管网排水能力进行评估,分析易涝成因。结果表明:MIKE URBAN能够较好地模拟城市管网水位、流量变化及易涝点的分布情况。根据西安市暴雨强度公式,设计不同重现期(1、2、3、5a)的降雨过程,在1a降雨过程下,研究区90%以上管道处于满流状态,60%以上的检查井发生溢流,满流管段数和溢流井个数会随着降雨频率的增加而增加,但增幅相对减少;管道设计标准普遍偏低、下垫面不透水率增大、地形等因素是导致地面积水的主要原因。研究成果可为城市内涝防治及海绵城市建设提供理论基础和技术支撑。     

黄河水库下游河段洪水影响规律数值模拟研究

为探究黄河水库下游洪水演进水力要素规律,以水力学方法为基础,构建了一、二维耦合的水动力数值模型,对不同重现期设计洪水过程演进过程进行模拟,并提取关键断面水力要素值,分析其变化规律。结果显示,通过模型验证和模拟结果合理性分析发现,所用模型适用于黄河水库下游洪水演进过程;基于一、二维耦合水动力模型对不同洪水重现期条件下黄河水库下游洪水水力要素进行模拟,随着洪水重现期的增大,淹没水深及面积逐渐增加,沿程漫溢点增多。通过对不同重现期洪水条件下沿程关键断面水力要素的提取及模拟结果分析表明,在各重现期洪水条件下,最低及最高水位沿程呈现线性规律,且随着洪水重现期的增加,沿程最高及最低水位均呈现增加的趋势,如在10年一遇洪水重现期条件下,黄河水库下游4 km断面处最高、低水位分别为255.43、252.84 m;当洪水重现期增加至50年一遇时,该断面处最高、最低水位增至256.89、253.34 m。根据最大水深最短时间范围信息绘制危险区包络图,结合GIS空间分析技术,划定了避洪转移路线和安置区,可为研究水库下游洪水影响规律及洪水风险区的防洪避险决策方案提供支撑。     

地下水不同盐度条件潜水蒸发特性及其简化模型适用性评价

潜水蒸发机理可通过毛细水上升特性加以揭示,其中极限潜水蒸发强度(E_(max))是潜水蒸发计算问题中不可或缺的参数,可利用Gardner模型进行估算。利用Gardner模型估算E_(max)时,导水率计算中的参数b常被忽略,虽然模型得以简化,但估算精度受到影响。因此,参数b如何影响E_(max)估算精度仍有待明确。选取3种不同地区壤土在实验室开展毛细水上升和一维土柱蒸发试验,地下水供水水源为K/Na-Cl型盐溶液(浓度为1、5、30 g/L)并以蒸馏水作为对照组(CK),观测毛细水上升并计算E_(max),而后对Gardner模型中参数b的敏感性进行评价。结果表明:与CK相比,盐溶液供水条件下毛细水上升速率较大,进而增强了E_(max);对于地下水为1～30 g/L的KCl和NaCl溶液,毛细水上升速率和E_(max)均表现为随浓度增加而减小。在采用Gardner模型进行E_(max)估算时,忽略参数b和考虑参数b分别导致高估和低估,但考虑参数b的Gardner模型具有更高精度(相对误差介于1.16%～4.50%);忽略参数b对E_(max)的影响随b值增加而逐渐减弱。提高E_(max)估算精度有利于制定合理的农田灌溉制度,同时将有利于揭示潜水蒸发内在机理。     

压实黄土淤地坝“陡坎”冲蚀特性研究

近年来短时强降雨导致我国黄土高原地区淤地坝水毁灾害频发,鉴于该领域研究基础薄弱,不同因素影响下压实黄土冲蚀特性和“陡坎”冲蚀机制尚不明晰。开展黄土材料微观孔隙结构的定性和定量测试,以及14组压实黄土“陡坎”冲蚀水槽试验,重点研究初始含水率和压实度对“陡坎”冲蚀过程的影响,揭示压实黄土微观孔隙结构对“陡坎”冲蚀模式和冲蚀速率的影响机制。试验结果表明：压实黄土持水状态是影响“陡坎”冲蚀模式和冲蚀速率的重要因素,水分子通过影响黄土的微观孔隙结构进而改变土体的宏观冲蚀规律;土体在低含水率状态下,“陡坎”以层状冲蚀为主,由基质吸力提供的“假黏聚力”对冲蚀速率影响较小;随着土体含水率提高,“陡坎”冲蚀模式发生转变,以间歇性块体失稳的形式向上游溯源冲蚀;压实度的改变不影响“陡坎”冲蚀模式,而是通过调整颗粒骨架、颗粒接触面积影响“陡坎”冲蚀速率,其量值提高能够显著增强黄土的抗冲蚀能力。研究成果可为压实性黄土淤地坝溃坝机制研究及灾害预测提供理论支撑。     

基于Green-Ampt和稳渗不同入渗模型下的城市内涝影响数值模拟

为分析Green-Ampt和稳渗两种入渗模型对城市内涝的影响,以陕西省西咸新区沣西新城核心区为研究区域,应用基于水文及水动力方法的城市雨洪过程数值模型模拟城市暴雨致涝过程。以Green-Ampt入渗模型计算产流,模拟研究区内涝积水过程,发现计算数据与实测数据吻合度高,内涝积水点均实现精确的模拟。计算了1a、2a、5a、10a、20a、50a6种不同重现期设计降雨在两种不同入渗模型下的内涝积水总量与总面积的变化,结果表明:城市内涝积水达到峰值时,不同降雨重现期下Green-Ampt入渗下相较于稳渗内涝积水总量分别减少28.41%、26.49%、26.39%、21.04%、17.28%、15.02%,Ⅲ级及以上内涝积水总面积分别减少31.5%、28.6%、28.3%、20.7%、16.3%、12.7%。本研究应用不同入渗模型揭示了内涝积水程度在不同降雨重现期下的变化规律,对更合理地开展数值模型模拟以及城市雨洪管理工作具有重要借鉴意义。