黄河源区滨河草甸对弯曲河流河道演变的影响

通过对黄河源区弯曲河流的6个河段进行水流特征和边岸植被特征等方面的野外调查研究,分析了河岸植被对弯曲河流河床演变的影响。结果表明:①黄河源区弯曲河流普遍发育于山地草甸和高寒草甸分布区,河岸植被发育良好,河流形态发育良好;②研究区6个试验点的植物种类繁多,以中生、湿中生植物为建群种或优势种,凹岸和凸岸的植被覆盖情况差异明显,凹岸植被生长时间长、植被群落相对稳定、物种多样性指数高、植株平均高度较高,平均覆盖度是凸岸的1.5～2.0倍;③凹岸草甸植被的淘刷主要发生在每年7—8月的洪水期,植被根系层下部因淘刷临空而坍塌形成护岸,从而减小了凹岸河湾演变速度;④发育良好的河岸植被不仅减轻了河岸侵蚀程度,而且提高了河岸土体的机械强度,有利于保持河湾形态的相对稳定性。     

层状土入渗试验中指流发育的分形特征及入渗规律

土质结构差异较大的层状土入渗过程中易出现指流.为了了解层状土下层介质对指流发生发育的影响,以三种不同粒径的石英砂为下层介质和以砂壤土为上层介质进行了室内积水入渗的染色示踪试验.结果表明,下层介质粒径越大越易出现指流,且指流行进速度越快.指流发生后,入渗过程趋向于稳定,且下层土壤粒径越大,稳定入渗率与累积入渗量越小.采用湿润面积和湿润比描述指流发育的宏观特性,发现湿润面积和平均湿润比都随时间而增大,表明湿润锋趋于均匀.为定量研究层状土入渗中指流发育的分形特征,采用像素点覆盖法编制了计算染色示踪试验中分形维数发育的Matlab程序,对程序进行了验证并计算了四组试验指流发育的计盒维数.结果表明指流分布具有明显的分形特征,下层介质粒径越大计盒维数越小,且计盒维数随时间而增大.     

斋堂岛海域波浪能资源的数值模拟研究北大核心CSCD

近些年来,波浪能作为新型可再生能源日益受到人们的重视。波浪资源评估对于研发波浪能发电装置、为波浪发电场选址具有至关重要的作用,目前主要通过实地观测和数值模拟两种手段对波浪资源进行评估。本文利用第三代波浪模型对斋堂岛附近海域进行了数值模拟,分析了当地的波浪条件并对蕴藏的波浪能资源进行了初步评估,并对目标位置的波浪资源进行了详细地计算和分析。计算结果表明,斋堂岛海域波浪资源有着显著的季节变化特征,波浪集中分布在东–南方向,最大波能流密度可达25 k W/m,资源相对稳定。     

从息壤到土工合成材料

据说息壤是一种可以自生自长的土,远古的先民们曾用它防治洪水。对这种传说中的岩土材料进行了考据,根据河狸坝与我国古代的治河工程,指出所谓息壤应当是古代人们利用草、木、竹、石、土创造出来的加筋土,用以拦截阻挡洪水。秦汉时期称为茨防,宋代称为埽工。回顾了我国土工加筋及其在河工中应用的长远历史,指出土工合成材料在保护环境、保护资源和我国经济可持续发展中应用的广阔前景。     

长江上游水库群多目标优化调度模型及应用研究I：模型原理及求解

水库群调度中发电与供水、生态等目标既非完全对立也非完全协调,其优化调度决策非常复杂.本文以长江上游15座大型水库群联合调度为背景,研究建立了包含发电、河道外供水和河道内生态用水等目标的非线性优化调度模型,以逐步优化算法(POA)为基础,引入优化窗口(L)和滑动距离(l)两个参数,提出了扩展型逐步优比算法(E-POA)以提高非线性模型的求解效率与效能.经与线性全局优化策略相比,E-POA方法有效、解集合理.长江上游15座大型水库长系列联合多目标调度计算结果表明,水库群调度在发电、供水、生态等目标存在不对称博弈关系,河道外供水与河道内生态用水竞争强烈,发电与河道内供水竞争较弱.当优化计算的总发电量为总设计发电量的96.3％时,系统的发电量、河道外供水和河道内生态用水目标可达成较好的协调统一.多年平均条件下,15座水库群联合调度的总期望发电量为2 625.8～2 700.1亿kW·h,略小于总设计发电量.     

水沙实时预测数学模型研究

传统的水沙数学模型基于水沙运动守恒规律,在给定模型参数和边界条件下封闭未知变量,产生可求解的静定方程组。本文在传统水沙数学模型的基础上,引入水沙实时观测值,利用集合卡尔曼滤波等方法,构造水位、流量和含沙量等未知变量的状态空间方程,通过滤波求解获得他们的优化值,并实时更新模型方程的初始场,将传统的水沙数学模型发展为水沙实时预测数学模型。该实时校正模式应用于2011年黄河下游花园口至利津河段调水调沙实验,取得了满意的效果。     

基于GBNP 模型的新安江上游流域非点源污染模拟

流域非点源污染的监测十分困难,因此数值模拟是定量研究流域非点源污染的主要方法。本文采用基于地貌特征的分布式流域非点源污染模型GBNP(Geomorphology-Based Nonpoint source Pollution model),模拟了新安江上游流域2001—2010年的径流过程和非点源污染物的迁移过程。模型参数的率定与验证结果显示,月径流的Nash效率系数多在0.8以上,确定性系数R2都大于0.9;渔梁和屯溪两个测站的月泥沙负荷的Nash效率系数在0.7以上,确定性系数在0.9以上;两个测站总氮(TN)和总磷(TP)Nash效率系数都在0.55以上,确定性系数都大于0.8。结果表明,该模型在研究区适用性良好。基于模拟结果,分析了研究区内TN、TP以及土壤侵蚀量的时空分布特征。结果显示,研究区多年平均TN流失量为6 706.92 t/a,TP流失量为828.45 t/a,土壤侵蚀量为166.62万t/a。模拟期内年际变化和年内变化结果显示,在其他条件不变的情况下,非点源污染的产生与降雨量大小密切相关。对各区县氮磷分布特点分析可知,TN的空间分布主要受土地利用类型的影响,TP的空间分布主要受土壤侵蚀量的影响。     

人工阶梯-深潭改善下切河流水生栖息地及生态的作用

本文通过野外试验研究了人工阶梯-深潭对下切河流水生栖息地及生态的作用,试验河段位于西南山区的吊嘎河上150m侵蚀下切严重的河段,布置15级人工阶梯,对水流(水深、流速、水面宽、流量)、河床底质、河床微地貌和水生底栖动物物种及数量变化进行了5个月监测.试验结果表明,人工阶梯-深潭能有效控制河床冲刷下切,维持较为稳定的河床环境,塑造多样性的水生栖息地.采用大型底栖无脊椎动物评价河流生态显示,人工阶梯-深潭布置后,随水生栖息地多样性上升,单位面积水生生物密度、物种丰度及生物群落多样性指数均呈上升趋势,河流生态得到改善.     

地面爆炸条件下浅埋地下结构物响应的离心模型试验研究

 采用清华大学50g-t土工离心机进行浅埋圆形结构物在地表爆炸条件下的试验研究,研究不同炸药量、不同结构物埋深、不同覆盖层材料、不同土层含水量等情况下地下结构物的动力响应。由试验得到如下结论：弹坑抛出物明显受到科氏加速度影响;结构底部应变峰值约为顶部峰值的1/3;土层含水量越大,结构物的应变响应越大;覆盖层材料为砂土时,更有利于结构抗爆。所得结论可为现有结构物抗爆加固和以后地下结构物抗爆设计提供参考。     

细颗粒泥沙吸附铜离子后表面孔隙变化的实验研究

细颗粒泥沙的表面形貌十分丰富,研究其表面的复杂结构对泥沙的吸附、输移具有重要的理论意义。本文通过镶嵌制样观察泥沙颗粒的孔隙结构,采用物理化学吸附仪对重金属离子吸附后的实验沙进行孔径分布分析与孔隙特征变化研究。结果表明细颗粒泥沙为多孔性固体,微孔与中孔是吸附作用的重要因素。铜离子在吸附量由低到高的过程,首先聚集在孔隙入口处,再逐渐填满孔隙内部空间。伴随这一过程,泥沙的形貌特征也发生了相应的改变。