流域水文、水动力、水质模型联合应用研究进展

流域水文、水动力、水质模型联合应用可以实现水资源从源头运动到不同水体的全过程模拟,对水资源开发利用与综合管理决策具有重要的意义。为深入了解流域耦合模型的发展与演变过程,总结了水文、水动力与水质3类模型的结构与特点,探讨了各类模型在耦合应用中的作用,综合评价了单向传输耦合、双向传输耦合与接口传输耦合各自的优势与不足,并对耦合模型中的时空匹配问题进行了讨论。指出目前耦合模型中存在着结构松散和参数率定、应用标准不明确等问题,未来耦合模型将成为解决流域智能管理与决策问题的重要手段。     

基于声发射监测的不同加卸荷路径下砂岩破坏前兆信息研究

为了研究岩爆的孕育演化过程,采用砂岩开展了一系列加卸荷试验,在此过程中利用声发射系统监测岩石破裂的孕育演化过程。试验结果表明,随着围压的增大,方案Ｉ声发射的平静期变得更加明显,裂纹扩展过程由小裂纹的萌生向裂纹聚集过渡。因此声发射平静期可以看作是常规三轴压缩条件下试样破坏的前兆信息。低围压条件下,应力比为０．８～１．０时,剪切带的形成导致试样脆性破坏,不同应力路径下分形值迅速下降。这一阶段声发射的分形值可以用来研究试样在不同应力路径下的破坏前兆。方案Ⅱ的分形值递减率最高,方案Ⅲ次之,方案Ⅰ的分形值递减率最低。在高围压条件下,当时间比大于０．８时,卸荷路径下砂岩试样的分形值迅速降低,表明随时间比变化的分形值可以用于高围压条件下岩石破坏的预测。     

基于传递矩阵算法的裂隙注浆扩散机制研究

在裂隙岩体注浆工程中,由注浆压力引起的裂隙位移对注浆扩散过程影响显著。为研究浆体在裂隙岩体流动时浆液的扩散规律,克服以往假设裂隙无开度变化且仅在单一裂隙内考虑浆液扩散的情况,将传递矩阵算法引入宾汉流体本构方程,利用传递矩阵求解任意位置处的裂隙位移,同时建立考虑浆液在岩体间劈裂注浆的简化裂隙岩体模型通过加设阻力来模拟浆液在岩体内扩散的能量耗损,从而在平板裂隙条件下可以完整准确描述浆液在裂隙中及岩体间连续扩散的过程,建立了基于传递矩阵法的裂隙岩体注浆模型。应用有限元软件ＣＯＭＳＯＬ分别建立单裂隙、多裂隙注浆模型对上述理论模型进行对比验证。     

基于水质指数法的城市河流水质综合评价研究

依据江门市泥海水水质2020年9月的5个断面的监测数据,以溶解氧（ＤＯ）、高锰酸盐指数（ＣＯＤＭｎ）、化学需氧量（ＣＯＤ）、氨氮（ＮＨ3－Ｎ）、总磷（ＴＰ）作为ＣＷＱＩ模型的5个主要变量对河道水质进行综合评价。分析结果表明:各监测点的ＣＯＤＭｎ和ＣＯＤ均满足Ⅳ类水质要求,ＴＰ基本满足Ⅳ类水质要求,ＤＯ污染较为严重,ＮＨ3－Ｎ污染最为严重。通过对泥海水的监测断面的水质时间空间分布趋势分析可知,5个水质参数变化规律在不同监测时间表现趋势差异较大,每个水质参数在不同监测断面中变化规律相差也较大。采用ＣＷＱＩ方法能够从定性和定量两个方面对监测结果进行综合分析,监测结果可为下一步实施改善型措施提供依据。     

宝泉抽水蓄能电站计算机监控系统国产化改造方法研究

本文研究了宝泉抽水蓄能电站计算机监控系统国产化改造方法。该电站计算机监控系统是由国外供货且LCU主机采用工控机,这种监控系统的改造在国内没有先例。本文系统总结了宝泉抽水蓄能电站监控系统国产化改造方案研究方法,主要内容包括水电站现场安全测试、以太网协议类型筛选、通信应用层协议测试等方法研究,而通信应用层协议测试研究方法又是其中的核心内容。本文逐一研究了通信应用层协议,分析了这些方法各自特点及其在该电站应用的可行性。应用本文提出的数据包分析方法,顺利完成了宝泉抽水蓄能电站计算机监控系统国产化改造方案研究。     

基于多元统计方法的新疆巴里坤盆地地下水水化学特征及其影响因素分析

多元统计方法能同时对多个变量进行分析研究,是一种可用于地下水水化学特征相关分析的有效工具。基于12组水样的9项指标,运用多元统计方法系统分析了新疆巴里坤盆地地下水水化学特征及其影响因素。结果表明：该地区内主要分布低矿化度的HCO₃·SO₄-Ca·Na型水（占总取样点的33.3%）和HCO₃·SO₄-Ca型水（占总取样点的25.0%）,地下水中各离子的空间变异性为中等以上。地下水水化学特征主要受以Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、总硬度（TH）、溶解性总固体（TDS）为主要荷载变量的蒸发浓缩作用和以HCO^-₃为主要荷载变量的溶滤作用影响,两种作用的贡献率分别达76.17%和14.87%。研究结果可为当地地下水资源的保护和可持续利用提供科学依据。     

宁夏汉延渠灌区灌溉水利用系数测算分析与评价

农田灌溉水利用系数表示从水源引水被农作物吸收利用的过程,是反应灌区灌溉用水效率的一项指标。本文以汉延渠灌区为例,综合考虑宁夏的气候环境、土壤类型、灌溉制度及作物种植结构等因素,选取典型渠段和样点灌区,分别采用"连乘法"和"首尾法"计算宁夏汉延渠灌区2018—2019年的灌溉水利用系数,并对其进行对比分析评价,从而确定灌区适宜的计算方法。     

An environmental flow method applied in small and medium-sized mountainous rivers

In small and medium-sized mountainous rivers, there are usually hydropower stations in upper reaches as well as widened and heightened river sections in downstream reaches that are close to settlements. The environmental flow (EF) ensures river connectivity and the survival of aquatic organisms. The Tennant and wetted perimeter methods were used to calculate the minimum EF, and the R2CROSS criteria were used to evaluate the rationality of hydraulic parameters. The result shows that downstream areas with large cross-sections may suffer from shallow water depths, insufficient wetted perimeters, and poor overall connectivity of the water bodies, even under the standard EF discharges. A novel method was proposed to ensure EF and sustain suitable hydraulic conditions. The minimum EF calculated by the Tennant method is adopted as the design flow, and a small trapezoidal trough channel is excavated on the wide riverbed of an artificial river section. The width and depth of the small channel are calculated with Manning's equation. As a study case, this method was applied in the Fenglingang River in Zhejiang Province of China. A trapezoidal groove with a depth of 0.74 m and a bottom width of 0.52 m was excavated in the center of Fenglingang River to sustain EF and maintain river connectivity. This small channel not only prevents the river from cutoff, but also enables the water depth and wetted perimeter to meet the demand of aquatic organisms.     

A factor mining model with optimized random forest for concrete dam deformation monitoring

The unique structure of a dam complicates safety monitoring. Deformation can provide important information about dam evolution. In contrast to model prediction, actual dam response monitoring data can be used for diagnosis and early warning. Given the poor data mining ability of the conventional methods, it is essential to develop a method for extracting the factors influencing a dam. In this study, a data mining method and a model for evaluation of concrete dam deformation were developed using the evidence theory and a random forest. The model has the advantages of being easily understood, visualization with low complexity of training time, and accurate prediction. The model was applied to an actual concrete dam. The results indicated that the proposed random forest model could be used in analysis of concrete dams.     

大凌河流域典型水生植物微生物群落吸附特征试验分析

本文采用高通测序方法对大凌河流域五刺金鱼藻、格菱、狐尾藻、水蓼及芦苇5种水生植物不同季节的微生物群落进行试验分析,分析表明:藻类密度在沉水植物表层要高于浮叶植物表层,微生物群落在浮叶植物根部的结构与其表面存在明显差异。各水生植物的优势生物群落依次为变形菌、梭菌、柔膜菌、鞭脂杆菌、杆菌、疣微菌门,且各微生物群落在季节丰度上存在明显差异性。由此可见,水环境对生物群落的影响要高于植物类型。研究成果可为大凌河流域生态修复工程提供重要理论依据。