基于遗传算法的TCE污染地下水修复抽水处理优化方案研究

抽水处理技术已广泛应用于地下水污染现场修复，系统设计运行不当会严重影响抽水处理的成本和效率。布井位置和抽水流量是抽水处理系统设计的两个关键因素，需考虑污染现场及饮用水源位置、经济成本等条件，因而布井方案需综合实际情况考虑不同参数。已有的抽水处理系统主要依据经验设计，不能满足复杂系统下经济高效运行的目的。因此，根据影响抽水处理系统经济效应的因素寻求经济高效的最优布井方案越来越重要。以某典型三氯乙烯(TCE)污染含水层为例，运用地下水流场、溶质运移模拟模型与遗传算法相结合的优化技术MGO,采用水力优化和运移优化两种地下水污染修复模式进行优化。基于情景分析比较了不同修复时间、井的数量、目标修复浓度、吸附常数和渗透系数等参数调整对井位和抽水量优化布局的影响，探索了抽水处理系统优化中遗传算法设计参数的确定方法，总结了影响抽水处理系统经济效应的不同因素及其变化规律。结果表明，抽水成本随井数的增多、修复时间的延长、目标修复浓度的增大而降低，但降幅会在某一临界范围内显著缩小，需根据实际工程需要，平衡各方成本因素。当目标修复浓度为0.03 mg/L且修复时间为20 a时，3眼井较2眼井抽水成本减少18%...     

不同加载状态曲线锚索沿程预应力损失试验研究

曲线锚索沿程预应力损失是影响衬砌结构应力分布的关键因素，获取摩擦系数和偏差系数尤其重要。开展不同加载状态曲线锚索沿程预应力损失研究，建立了模型试验平台，进行了不分级加载、分级加载和分级循环加载测试，分析了锚固端和张拉端受力特征、预应力损失变化规律、摩擦系数和偏差系数取值，并结合实际工程计算了曲线锚索任意点受力值。结果表明:曲线锚索沿程损失摩擦系数和偏差系数不仅与材料自身属性有关，还受到力学加载状态影响；与不分级相比，分级加载曲线锚索平均预应力损失由 8．47％ 降低至 3．63％，且各级荷载必须给予足够停滞时间，以保持预应力传递；分级循环加载曲线锚索预应力沿程损失大幅降低，而加载时长却较久，不适宜作为常规加载方式，宜作为极个别曲线锚索预应力值不能达标时的应急处置方案。     

海河平原区地下水累计可恢复超采量评价

地下水累计可恢复超采量评价对于地下水超采态势评判和超采综合治理实施都具有重要意义。本文以海河平原区为研究对象，提出超采量评价方法，旨在客观准确评价地下水累计可恢复超采量。针对浅层地下水超采量，提出生态临界水位作为传统“水位动态法”评价浅层地下水超采量的临界水位，据此得到研究区1959-2019年累计浅层超采量为869亿m³；针对深层地下水超采量，提出“不可恢复超采量”评价指标，采用地面沉降体积法评价深层地下水超采量，根据地面沉降体积计算深层承压含水层系统压密释水量体积，据此估算1970-2019年深层累计超采量为756亿m³；通过建立的一维非线性压密释水数值模型，模拟了深层承压含水层系统压密释水过程，计算得到非弹性压密释水量，评估研究区累计不可恢复超采量为558亿m³。因此本文认为，自1960年代以来，海河平原区地下水浅层和深层累计超采量1625亿m³，其中可恢复的超采量仅为1067亿m³。该研究结果可为未来地下水回补水量和南水北调规划调水量的确定提供参考。     

论三峡水库“蓄清排浑”运用方式及其优化

泥沙问题是三峡工程的关键技术问题之一,在三峡工程论证和初步设计阶段提出水库采取"蓄清排浑"的运用方式,可以解决泥沙问题。2003年水库蓄水运用以来的实践表明,水库基本遵循了"蓄清排浑"调度运用原则,并根据上游来水来沙减少等新情况对水库运用方式进行了优化调整。本文系统分析了三峡水库"蓄清排浑"运行方式及其优化调整的利弊,包括提前5年实施175 m试验性蓄水、汛期水位动态变化、汛末提前蓄水等对水库淤积和坝下游河道演变的影响,提出了进一步优化水库调度方式,形成"蓄清排浑"运用的新模式,保持水库长期使用的建议,试图为三峡水库科学高效安全运用提供科技支撑。     

高铁运行振动对大坝安全性影响特性研究

随着高铁的建设,由高铁列车运行引发的环境振动问题越来越受到重视。采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了京张铁路张家口段的东灰场坝在高铁运行振动下的影响,对大坝安全进行评价分析,结论表明在适当的距离下,高铁运行振动对坝体动位移、大坝加速度、动孔压和液化区域、永久变形等影响很小,不会对大坝的安全性造成大的影响。     

基于二元水循环的水量-水质-水效联合调控模型开发与应用

为将我国最严格水资源管理制度的实践与二元水循环理论相结合，提高“三条红线”控制指标的科学性与合理性，本文以SWAT模型为基础，通过改进子流域划分方法、添加经济社会模块和人工用水模块，对其人工侧支循环模拟进行了系统的完善，开发了基于SWAT的水量-水质-水效联合调控模型SWAT_WAQER。以广西南流江流域为例，从国民经济用水量、河道径流与水质等方面对模型进行校验，并在此基础上划分了2030年“三条红线”控制指标。结果表明：该模型性能良好，能够用于不同节水情景下的国民经济用水量、污染物排放量、水功能区水质达标结果分析，可以作为科学制定“三条红线”控制指标的有力支撑工具。     

我国现状能源与水纽带关系定量识别

以省级行政区为研究对象,以2017年为研究时段,分析我国社会水循环过程耗能及电力生产耗水。结果显示:2017年我国社会水循环过程耗电总量为10 828.1亿kW·h,占当年我国全社会用电总量的17.2%,终端用水是最大的耗能环节;2017年我国电力生产过程耗水量为65.7亿m~3,占当年全社会耗水总量的2%;火电是我国最耗水的电源,其耗水量占全国电力开发耗水总量的78%。基于计算结果,提出了实现能源-水协同安全的相关建议。     

城市水循环演变及对策分析

全球气候变化和快速城市化改变了自然水循环过程,使水循环呈现"自然-社会"二元特征。城市是二元水循环耦合程度最深的区域,城市水循环的驱动力、结构与过程呈现复杂化,由此引发的城市水问题越来越突出,未来城市水循环面临严峻挑战。本文在识别城市水循环的演变历程和机理的基础上,解析了城市水问题的产生根源。以城市水问题以及未来城市水循环发展趋势为导向,提出了未来城市水循环调控的总体思路,论述了未来城市水循环调控的"理水""用水""治水""管水"四大战略,阐明了以"安""和""畅""保""节""回""净""智"八字方针为指导的未来城市水循环调控实现途径。     

双层复合衬砌隧洞运行安全预警监控指标研究

双层复合衬砌结构是一种新型隧洞衬砌结构型式,其外衬承受外部水土压力,内衬承受内水压力,体现了"结构联合、功能独立"的新型输水隧洞设计理念,目前该衬砌型式已成功应用到我国北方某输水工程中,如何确定双层复合衬砌隧洞安全预警监控指标是工程运行管理的重点和难点。本文基于以往研究成果,提出了工程结构监控指标及监控阈值确定的统一技术路径;根据双层复合衬砌结构受力特点,开展可能破坏模式分析;基于破坏模式与监测量的敏感性分析,提出层间渗压作为双层复合衬砌隧洞结构核心监控指标,内衬处的钢筋计测值以及外衬处的测缝计测值作为辅助监控指标,为双层复合衬砌隧洞安全运行提供借鉴和参考。     

粗化床面非均匀沙推移质运动扩散特性研究

对泥沙颗粒运动规律的把握是准确估算推移质输沙率的基础。本文开展了粗化床面条件下的水槽试验，分析了非均匀沙颗粒的均方位移和速度自相关系数变化，并与已有均匀沙试验进行了对比。结果表明，粗化床面存在着由单个或多个粗颗粒组成的粗化结构体，形成比平整床面更复杂的底部边界，粗化结构体对泥沙颗粒运动造成较大影响，颗粒在运动过程中与水流动量交换强度大，泥沙颗粒运动与均匀沙试验“类弹道扩散”存在一定差异；受床面结构影响，部分颗粒表现出较强的横向运动，颗粒的横向扩散特性与流向扩散特性类似。与均匀沙平整床面不同，粗化床面上颗粒运动可能会相应改变床面结构，从而改变水流底部边界条件，进而对泥沙颗粒运动造成影响，泥沙颗粒运动存在较明显的记忆效应和反常扩散现象。