北江流域“2022·6·22”暴雨洪水分析

2022年6月19日,北江流域发生“2022年第2号洪水”,为1915年以来最大的洪水。为提高对北江流域暴雨洪水特性的认识,采用定性与定量相结合的方法对该场洪水的雨水工情进行研究。分析暴雨中心、洪水量级、洪水传播时间等特征,并与历史暴雨洪水进行对比。借助种子蔓延算法比较“理想凑泄”和“经验控泄”调度方案的调控效果,同时考虑水库动库容效应进行调洪演算。结果表明:造成本次洪水灾害的主要原因是累计雨量大、降雨强度大以及暴雨区域集中;根据“理想凑泄”规则调度飞来峡水库取得了显著效果,但需要考虑水库动库容的影响。研究成果可为北江流域防洪减灾以及制定调度规则等提供支持。     

基于〖WTHZ〗Copula函数的渡槽结构地震动易损性分析

在结构易损性分析中,由于构件之间的地震需求存在相关性,直接建立渡槽系统中基本构件的联合概率分布函数较为困难,为此引入二维Copula函数对构件地震需求之间的相关结构进行描述,简化联合分布函数的建模过程。首先,对某输水渡槽中的一跨进行时程分析,以地面峰值加速度为自变量,以排架的位移延性比和橡胶支座的变形大小为损伤指标,考虑地震动和结构参数的不确定性,建立排架、橡胶支座的易损性曲线;其次,通过Copula函数建立渡槽系统的易损性曲线;最后,通过1阶界限法得到渡槽系统易损性的上、下界。计算结果表明,基于Copula函数计算得到的失效概率均位于1阶界限法的上、下界之间。研究结果有助于简化渡槽系统易损性曲线的建模过程,为研究渡槽构件地震需求之间的相关性提供新思路和方法。     

氮元素降解随流速的变化规律研究

本文介绍了采用循环环境水槽试验对流速对氮元素降解过程的影响进行的研究。研究中,分别监测了不同流速条件下水体的氨氮、硝酸盐(NO_3~--N)、亚硝酸盐(NO_2~--N)浓度随时间的变化过程,并分析了pH随流速变化对氮元素主要降解过程的影响。结果表明:实验水体pH主要受氮元素迁移转化的影响,其值的变化与氨氮、硝酸盐(NO_3~--N)、亚硝酸盐(NO_2~--N)的浓度变化显著性相关,其与流速同样关系紧密,无论是氨化反应占主导阶段,还是硝化、反硝化反应占主导的阶段,均是流速越大,pH越高。     

信息融合与响应面联合的渡槽结构模型修正

针对大型渡槽损伤诊断研究中有限元模型精度问题,提出一种基于信息融合与响应面法(response surface method,简称RSM)的有限元模型修正方法,能够兼顾优化目标和参数优化两个环节。以某灌区渡槽为研究对象,建立初始有限元模型,采用试验设计方法构建待修正参数与特征频率的设计空间,经过参数筛选后建立设计样本的响应面模型;引入自适应噪声的完整集成经验模态分解和奇异值分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise-singular value decompose,简称CEEMDAN-SVD)降噪方法联合方差贡献率数据级融合算法,对正常运行工况下覆盖三跨槽身振测信号进行多通道融合处理以获取完整有效的实测频率,并以此为目标值对响应面模型进行最优化求解,实现多跨渡槽有限元模型的参数优化。结果表明,修正后的有限元模型计算出的频率与实测频率吻合较好,最大误差为-4.38%,有效解决了大型渡槽结构有限元模型的精度问题,为后续结构损伤诊断等仿真研究提供基准模型。     

广州市中心城区典型合流制排水口污染负荷排放规律分析

随着广州市中心城区河道水环境治理力度的加大,合流制溢流污染问题越来越突出,对城市河道水体构成了日益严重的威胁。本文选取广州市中心城区典型合流制排水口进行了18场降雨的径流污染监测,总结了在典型小雨、典型中雨及典型大雨场次下排水口各水质指标随降雨历时的变化规律,同时分析了18场降雨的排水口最高浓度、平均浓度与总降雨量的关系,研究成果可为合流制污染控制工程的设计提供参考。     

华南沿海防浪林带种植宽度对消浪效果影响的试验研究

相关研究表明:植物带的宽度是影响防浪林消浪效果的主要因素。为此,本文依据华南沿海的实际情况对防浪林树种、波要素、滩地坡度等进行了选取,精细模拟了防浪林带不同宽度时波浪对海堤的冲击及爬高情况,深入分析了破碎波条件下防浪林带宽度对消浪护堤效果的影响,研究成果可供类似人工防浪林设计参考。     

基于趋势及回归分析的珠三角城市群需水预测

对近10年珠三角城市群用水量进行了特征及结构分析,其中分析了总用水量和农业、工业、城镇公共、居民生活及生态环境用水量等与地区生产总值、年末人口数等参数的相关性,结果表明:与一般用水量随着经济与人口增长而增长的结论不同,近年来,珠三角地区城市总用水量与地区生产总值表现较强的负相关性,与年末人口数也呈一定程度负相关。基于相关性分析成果,构建基于经济、人口为自变量的二元回归模型及趋势模型,对城市群水资源需求进行了预测,并与常用的分项水量预测法进行对比,结果表明:趋势模型和二元回归模型预测精度良好,与实际值偏差在2%以内;趋势模型预测结果与实际值最为接近,二元回归模型预测结果偏小,而常用的分项水量预测法结果偏安全。相比分项水量预测法,趋势及二元回归预测方法具有较高精度和便利操作性,可供类似城市群需水预测研究参考。     

基于子系统熵权模型的珠三角水资源承载力评价

科学合理地评价水资源承载力是促进区域可持续发展的有效途径。以珠江三角洲城市群为研究对象,建立了基于水资源承载子系统熵权的评价模型,与灰色关联理论相结合,对珠江三角区域水资源承载力子系统差异性进行分析。结果表明:各地区间水资源承载子系统等级与总等级均存在差别。除江门、惠州和肇庆外,其余地区水资源开发利用程度已接近饱和;深圳、佛山、珠海3市水资源供给对社会经济支持力较弱,已不能满足经济发展需求;江门和肇庆水资源承载力总等级虽然较高,但工、农业及居民生活用水效率低下,耗水率高,水资源未得到充分利用;东莞市在S4子系统的等级低于其他城市,应予以重点关注。提出的基于子系统熵权的分配方式可改善目前仍以传统熵权分配为主的现状,提供更加有针对性的评价结论。这对于合理分配在各个子系统的治理力度,以保证区域未来可持续协调发展具有一定的参考价值。     

强震作用下泵站出水塔结构损伤开裂分析

结合某提灌工程的地域特点及运行情况,以泵站出水塔为研究对象,建立了水体-结构-地基耦联的有限元模型,对泵站出水塔结构的动力特性及损伤模式规律进行研究。结果表明:泵站出水塔在地震作用下易在底部排架-镇墩、中部环形梁-隔板接触位置出现损伤,且随着惯性力作用的增加(峰值加速度为0.4g),该部位开始发生损伤破坏,且损伤沿排架向上发展;当峰值加速度达到0.6g时,损伤范围增加,在塔体结构2层排架与隔板等位置均发生损伤破坏,损伤值达到0.970,压缩损伤为0.506 8。该研究可为类似结构的动力损伤分析提供参考。     

汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力的数值模拟

为了研究汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力,建立了平面二维水动力数学模型以及平面二维对流扩散模型,率定后水动力各要素与实测值吻合较好。运用二维对流扩散模型计算了工程前后洪、枯季情况下的水体半交换时间,结果表明:榕江河口水体交换能力较强,工程前枯季榕江河口的水体半交换时间为373 h,洪季为58 h;拦沙堤建设以后,汕头港出海航道水域的潮差、平均流速均有所减小,水体交换能力稍有减弱,枯季水体半交换时间为376 h,洪季为59 h。工程前后枯、洪两季榕江河口水交换时间分别相差3 h和1 h,说明拦沙堤的建设对榕江河口水体交换能力影响很小。