凌庄子水厂保水堰流量系数试验

凌庄子水厂蓄水池进水口处有一保水堰,为非标准薄壁堰,不能使用已有堰流公式对其过流量进行准确计算。为了得出较为精确的过流流量,按照重力相似准则制作几何比尺为1∶5的模型进行试验研究。在已有自由出流公式的基础上,对自由出流流量系数进行修正并对淹没情况下流量变化过程进行研究。对该非标准堰自由出流流量系数的实测值与经验值进行分析比较,发现堰板槽降低了实际自由出流过流能力。淹没出流的流量系数主要与下游尾水位有关,试验中形成的淹没式堰流受实际堰型尺寸影响,下游尾水位和堰上水位近似相等,不完全适用已有淹没出流流量公式,通过试验给出了修正淹没系数随h/p的变化关系。结果表明利用堰前、堰后水位初步计算过流流量是可行的,可为该工程提供参考,也可为实际工程中非标准矩形堰的流量计算提供思路。     

基于分形理论的黄河内蒙古段河势演变特征及其与凌汛灾害关联研究

寒区河道凌汛灾害河势“弯道效应”的量化评估十分重要。基于分形理论提出河道横断面-纵剖面-平面多维度河势分形维数计算方法及其物理机制，并探讨黄河内蒙古段不同维度河势演变分形特征及其与凌汛灾害的关联关系。结果表明，黄河内蒙古段不同维度河势均具有多尺度自相似分形特征，且具有多年记忆周期的长程相关性；冰坝（严重性冰塞）发生频次与河道主槽弯曲分形维数呈正相关指数型函数关系，与河相系数、深泓点高程和河段平均底坡分形维数负相关，与水深-面积分形维数正相关，总体表明冰坝灾害更易发生于主槽偏移摆动大、蜿蜒曲折、河湾发育程度高的宽浅型弯曲河道，研究成果可为凌汛期冰塞冰坝灾害易发河段诊断及预测提供重要理论依据。     

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。     

基于涡动相关法的沉积物-水界面氧通量与水动力条件响应关系

沉积物-水界面是物质参与环境地球化学循环和生物耦合的"热区",水动力条件是沉积物-水界面物质交换的关键影响因素。溶解氧作为常用的水质评价指标,对调节生物化学进程有重要作用,因此本文采用涡动相关法这种非侵入式通量测量技术开展室内试验研究,探究沉积物-水界面氧通量与水动力条件的响应关系。结果表明:随着水体紊动增加(采用Batchelor尺度表征),扩散边界层厚度减小,氧通量增大。分析室内试验和相关研究中水动力条件、扩散边界层厚度及氧通量的关系,发现扩散边界层厚度与Batchelor尺度呈正相关关系,拟合结果表明可以用Batchelor尺度近似表示扩散边界层厚度;氧通量与扩散边界层厚度呈负相关关系,且当扩散边界层厚度小于0.5 mm时,扩散边界层厚度变化对氧通量影响更强烈,当厚度大于0.5 mm后,氧通量基本保持稳定。     

波浪荷载作用下海上新型潜式浮式风力机运动特性研究

以适用于中等水深(50~200 m)的新型潜式浮式风力机为研究对象,该风力机基础综合Spar式、半潜式及张力腿(TLP)3类浮式风力机基础的优点,运行时基础主体淹没在水下,具有较小的水线面(如同Spar平台),受波浪影响较小;平台通过张紧式系泊线与海床相连(如同TLP平台),具有良好的垂荡和摇摆运动特性;拖航状态下,浮式平台处于半潜状态,水线面面积大(如同半潜式平台),具有良好的浮稳性。通过分析不同波况下的潜式浮式风力机耦合动力响应得到潜式浮式基础的横荡、纵荡、垂荡及纵摇运动响应,以及发电功率、叶片根部弯矩、塔筒顶部和底部弯矩、锚链张力时程曲线。研究结果表明:波浪对于结构的纵摇运动的影响最为明显,对发电功率、叶片根部弯矩和塔筒顶部弯矩影响较小,对塔筒底部弯矩和系泊线张力影响较大。     

基于混沌理论的弧形闸门支臂振动特性

为了研究弧形闸门支臂的振动问题,采用混沌理论对时间序列进行处理,确定延迟时间τ、嵌入维数m进行相空间重构,并计算时间序列的混沌特征值,进而研究弧形闸门在启闭过程中振动的复杂性。以某水电站弧形闸门支臂振动为研究对象,根据支臂振动加速度原型观测资料,分析不同开度的振动情况,发现启门振动的复杂程度高于闭门工况,小开度的振动复杂程度更高,且支臂振动的复杂程度为与面板连接位置最大,与闸墩连接位置最小,中间位置介于前两者之间。为弧形闸门短期振动预测提供了支持。     

土石坝工程运行期BIM与GIS融合管控平台研发

针对土石坝工程运行期海量监测数据异构、数据整合分析困难、管理效率低下等问题,提出以BIM与GIS融合应用为核心的解决方法,同时搭建运行期物联网感知体系,利用Socket技术,实现监测数据的实时传输。基于此,研发了土石坝工程运行期BIM与GIS融合管控平台,打通了多维业务数据与BIM模型的数据壁垒,实现了数据的对象级管理和整合分析,同时针对数字化移交、监测信息管理、安全分析预警等进行全方位三维可视化管控,促进了土石坝工程运行期的精益管理。实例应用结果表明,BIM与GIS融合管控平台解决了土石坝工程运行期管理过程中可视化程度低、数据信息整合困难的问题,为土石坝工程运行管控提供了一种新方法。     

轨道交通单排非连续隔振屏障隔振效果模型试验研究

为了研究轨道交通隔振屏障中的非连续隔振屏障的隔振效果,通过进行隔振井(空井、PVC空井)及混凝土桩(实心桩、空心桩)的室内模型试验,以地表振动加速度级为评价指标,对上述非连续隔振屏障的隔振效果给出了评价,进一步对空心混凝土桩的隔振效果进行了分析。结果表明:高频振动波衰减迅速,中低频振动波是引起土体振动的主要原因;混凝土桩隔振性能优于隔振井,具体隔振效果比较为:混凝土桩空心混凝土桩空井≈PVC空井;对于空心混凝土桩,桩体的空心率越大,隔振性能相对越差;桩体外截面为圆形的空心混凝土桩的隔振效果大于方形;截面内部形状对隔振效果影响较小;空心混凝土桩内填充松散橡胶颗粒、泡沫等阻尼材料无法进一步提高空心桩隔振性能;若填充原场土,填土密度对其隔振性能没有影响。     

堆石坝施工仓面手持式一体化测量系统研制与应用

针对传统堆石坝施工仓面测量工作存在的工作效率低、数据管理手段落后等弊端,研制开发了基于实时动态差分(Real-time Kinematic,RTK)技术的堆石坝施工仓面手持式一体化测量系统。该系统将传统的手工方式改成全流程数字化,实现了对堆石坝施工仓面的开仓边界—压实高程/压实厚度—收方边界—压实方量的一体化测量,提高了施工开仓、压实高程及厚度、压实工程量等测算的效率。此外,应用此系统还可以对施工单元进行第三方校核测量,对施工压实工程量的核算起到了很好的辅助作用,有效提升了工程建设管理水平。