冰塞渗流阻力特性的实验研究

冰塞引起的上下游水位变化与内部水流阻力有关,其堆积演变形成的固液多孔介质中存在渗流问题,且渗流阻力对上下游水头压力具有一定影响。本研究基于实验室冰水力学模型实验,通过设定不同的水力条件,获取不同冰塞剖面形状及沿冰塞剖面累积方向冰盖下流速分布,采用非达西渗流理论对冰塞内渗流阻力进行率定,获得了渗流阻力能量损失的变化特征。结果表明,渗流阻力能量损失占总能量损失的比例为11%～21%,冰厚较大位置可达到42%,沿冰塞累积方向,渗流能量损失占比与冰厚和水深之比呈典型的正相关。渗流流量为河道内重要的槽蓄水量,孔隙率在0.39～0.51之间,冰厚与水深之比在0.6～1.4之间时,渗流流量占总流量的9%～26%。渗流流量的变化受孔隙率、冰塞结构及水力特征等共同影响,冰颗粒均匀且随机堆积情况下,冰塞厚度越厚,冰体排列越紧密,孔隙率和渗流系数越小,流体通过多孔介质的比表面积越大,渗流能量损失也越多。本研究进一步明晰了冰塞阻力机理及渗流阻力在冰塞中的重要性,为受凌汛灾害困扰流域解决实际问题提供理论科学依据。     

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。     

基于级差最大化组合赋权法的地下水功能评价

针对地下水功能评价中单独采用主观赋权法或客观赋权法存在的问题,结合二者的优点,采用基于主观赋权的层次分析法与客观赋权的熵权法相结合的级差最大化组合赋权法评价地下水功能,并通过计算不同赋权方法权重结果与平均值的相对偏差来衡量级差最大化组合赋权法的准确性。将该方法应用于伊犁河谷西北部平原区浅层地下水功能评价,评价结果基本符合评价区实际情况,验证了该评价方法在地下水功能评价中的可行性。     

基于原型观测的输水渠道糙率取值及变化分析

为了研究长距离渠道糙率的合理取值,依据北疆输水工程总干渠2011—2016年逐日水位、流量数据,采用曼宁公式反算典型断面糙率,并构建一维非恒定流水动力模型对渠段糙率进行校核,分析长距离渠道糙率在渠段间的差异及边壁粗糙度随运行时间的变化情况。结果表明:断面的实测糙率与顺直渠段糙率相符,总干渠顺直段糙率在0.015～0.016,弯道明显的渠段,弯度校正因子在1.15～1.50,大小与弯道复杂程度相关;渠道糙率随运行时间呈增长趋势,总干渠等效粗糙度中期运行的年增幅约为18.54%。     

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。     

用水竞争力指数评价方法及其应用研究

水资源短缺加剧了区域、行业间水资源竞争的程度,影响了水资源的演变格局,也对水资源供需管理提出了新的要求。为了定量化描述用水竞争现象,辨析了用水竞争力概念、内涵及其驱动因素,引入了用水竞争力指数（WCI）,并采用驱动增长率、刚性需水量、用水效益和用水紧缺程度四类指标构建了用水竞争力评价模型,以京津冀地区为例,定量分析得到京津冀地区2001—2015年农业、工业和生活分行业多年平均用水竞争力指数分别为0.09、0.17和0.56,其中生活用水竞争力指数最大并长期保持增长趋势,成为影响京津冀地区用水竞争力的主要行业,其次是工业用水竞争力指数,但呈波动性变化特征,农业用水竞争力指数最小但呈持续增加的趋势。     

基于互补原理确定黄土高原Budyko方程的流域特性参数

Budyko方程的流域特性参数一般根据植被覆盖度等下垫面特征进行确定,但相关资料不易获取。本文针对黄土高原地区29个小流域,通过分析流域特性参数、植被覆盖度和互补关系中大气湿润指数之间的关系发现,大气湿润指数能够间接反映植被覆盖度的大小,进而能够利用常规气象数据确定流域特性参数,并拟合出了经验公式。相比采用固定流域特性参数,这种方法能够提高Budyko方程对实际蒸散发量的模拟效果。相比于植被覆盖度等下垫面资料,常规气象数据时间序列长、且更易获取,因此本方法具有较好的应用前景。     

北京安河泄洪闸金属结构安全检测与评价

水闸安全运行,会受到水工金属结构安全性状影响.京密引水渠安河泄洪闸已投入运行54年.为保障水闸运行安全,需对其金属结构进行全面的安全检测.文章采用多种检测手段对安河泄洪闸金属结构开展现场检测,对结构病害进行梳理,对金属结构的安全状态进行综合评价,为水闸安全运行提供技术支撑.     

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。     

岩石高边坡稳定性并行计算及其应用

在高地震烈度区的岩石高边坡抗震安全评价需要大规模数值计算,而现有商业软件无法有效解决这类复杂的工程问题,因此,本文开发了解决岩石高边坡接触稳定性问题的对等架构并行计算程序,并应用于泰山公司抽水蓄能电站上水库左岸边坡的静力和动力稳定性评价。在数值建模过程中,将岩石边坡滑块体、地质结构面、库水作用以及近场地基作为岩石高边坡动力接触系统。在稳定性安全评价中结合了有限元法、极限平衡法和接触算法,考虑影响高边坡稳定性的多种复杂因素,通过计算特定滑动面的安全系数或安全系数时程,基于现行水电工程水工建筑物抗震设计规范,完成了岩石高边坡稳定性评价,回避了求解复杂岩体材料非线性的问题。计算结果显示,所开发的程序具有较高的并行计算效率,对解决复杂岩石高边坡稳定问题具有显著的优势。