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。     

考虑水力连通性的水系连通评价指标体系构建与应用EI北大核心CSCD

在水系形态特征与水系结构连通性基础上,增加了包含水工建筑物数量、下游收水量和换水周期在内的水力连通性评价指标,构建了更加全面的水系连通评价指标体系。通过层次分析与熵权法相结合的综合评价法确定各指标权重,并利用该评价指标体系对廊坊市北运河-永定河区域水网3种水系连通方案进行了评价,得到最优水系连通方案。评价结果表明,构建的评价指标体系能够更加全面地表征水系连通情况,可用于河网水系连通评价。     

不对称地形下进/出水口明渠段环流特性研究

为研究不对称地形下明渠段内的环流特性,以一抽水蓄能电站上水库为研究对象,对引水明渠内部的流场进行了详细的数值模拟分析。研究发现,由于明渠前方及两侧的地形边界不对称这类不利地形条件,明渠内产生了较大范围的环流,不仅影响明渠内的水流流态,还降低了各进/出水口拦污栅断面水流的均匀性,属不利的水流现象。针对这一情况,提出通过加大明渠连接段长度并扩大明渠一侧开挖范围可以使环流位置远离进/出水口,在一定程度上改善明渠内的水流流态,降低拦污栅断面水流不均匀程度,减小环流的不利影响。本文研究成果可以增大抽水蓄能电站进/出水口选址的灵活性,避免大范围的开挖,为抽水蓄能电站明渠布置方案的设计提供有益的参考。     

基于关键闸坝优选的区域水网水量调控

为实现区域水网水量的高效调控,从水量、水生态、水质和闸坝管理等4个方面构建包含10个指标的闸坝优选评价指标体系,以廊坊市凤河-永定河区域水网为研究对象,计算区域内32座闸坝的综合关键指数并给出影响程度排序,采用水动力数学模型验证关键闸坝选取的合理性。结果表明：优选出的永丰闸和东张务闸是区域水网的关键闸坝,通过调节这两座闸坝的开度即可满足区域水网的生态需水和防洪排涝调度目标,保持区域水网较优的水力连通能力,提高区域水网水量调控效率。     

水库水温分层对浮式取水口前流速分布的影响

由于目前缺乏对浮式取水口前流场变化规律的研究,以分析水库水温分层对取水口前各断面流速分布影响为目标,依据某水库水温资料,采用k-ε紊流模型对浮式取水口前流场进行三维数值模拟,针对水库水温均一和水温分层的两种情况,研究取水口前流速分布,分析水库水温分层对取水口前各断面流速分布的影响。研究结果表明,在浮式取水口附近,水温均一和水温分层的流速分布存在着差异,这种差距随着取水流量和淹没深度的增大而减小。研究成果可为浮式管型取水设施的应用和运行提供技术支持,为取水水温预测提供理论依据。     

高盐度底泥水库工程布置及运行对供水安全的影响

为保障高盐度底泥水库供水氯离子质量浓度达标(小于250 mg/L),在水库闸门工程布置及水库正常运行期间对高盐度底泥这一氯离子释放源对水库水质的影响进行研究。以天津市北塘水库为例,针对水库闸门布置方案比选及水库在运行期间的水质咸化问题,考虑高盐度底泥氯离子释放,建立三维水动力水质模型进行数值模拟。结果表明:引水、供水闸门的空间布置直接影响供水水质,引水闸位于西南角同时开启3个供水闸的方案为较优方案,该方案下基本无死水区域,供水水质在供水8 d后达标;在水库静置期,底泥氯离子释放速率与底泥含盐量呈正相关,在最不利情况下,水库氯离子在底泥释放55 d后浓度超标。     

并联电抗器组合式消弧线圈的研究

提出了新型的并联电抗器组合式消弧线圈,阐述了消弧线圈的整体结构和自动控制系统的构成,讨论了其动态调谐原理和工作方式。该消弧线圈具有16挡或32挡调节功能。电网正常运行时监测系统对地电容变化,对地电容发生变化时精确计算电容电流,精度达到1A以内;接地故障时投入可以精确地补偿系统对地电容电流,进行全补偿消弧,同时采用突变量选线方法进行故障选线,能够大大提高选线正确率。现场实际运行情况证明该消弧线圈能够满足现场要求。     

河流—地下水系统水量平衡耦合模型分析——以海河流域黎河下游为例

为了定量分析海河流域黎河下游水位雍高后周边区域河流—地下水系统水量平衡情况,选取河道水位变幅和河流—地下水间水量交换作为传递变量,以半松散耦合方式构建HEC-RAS与MODFLOW耦合模型,同时借助Picard迭代多次调整系统水量平衡,减小流量残差,实现模型间的参数双向传递,完善模型的双向耦合。利用校验后的耦合模型对黎河下游周边区域河流—地下水系统水量平衡进行研究,结果表明：研究区内水量补给以降雨入渗补给为主,水量排泄以潜水蒸发为主;河道水位雍高使得河流对地下水的补给增大,地下水对河流的排泄减少,但是河流与地下水间的补排关系并未发生改变,与河道水位雍高前相同,即始终由地下水对河流排泄占主导。     

联肢加劲钢板剪力墙滞回性能试验研究与数值分析

完成了3个1/3比例的3层联肢钢板剪力墙试件的低周反复加载试验。3个试件的钢板剪力墙分别采用非加劲、槽钢竖向加劲和井字加劲的形式,钢板剪力墙的竖向边缘构件采用方钢管混凝土。得到了联肢钢板剪力墙试件的荷载-位移滞回曲线和破坏形态,对试件的骨架曲线、应力发展、延性及耗能能力等进行了分析。采用有限元软件ABAQUS对试件进行了数值模拟。结果表明:非加劲和槽钢竖向加劲墙板先屈曲后屈服,井字加劲墙板先屈服后屈曲,墙板屈服后连梁与钢板剪力墙边框梁相继屈服。方钢管混凝土柱脚屈服较早,屈服后仍具有良好的承载力和弹塑性变形能力。采用非加劲墙板的试件承载力最低,滞回环捏缩效应最严重,其次是采用槽钢竖向加劲墙板的试件。采用井字加劲墙板的试件滞回环较饱满。井字加劲和槽钢竖向加劲试件的峰值荷载分别比非加劲试件的峰值荷载提高了11.7%和6.9%,井字加劲和槽钢竖向加劲试件的等效黏滞阻尼系数分别比非加劲试件的等效黏滞阻尼系数提高了65.9%和19.9%。各试件的延性系数均大于4.5,表明不同加劲形式的联肢钢板剪力墙均具有良好的延性。数值分析与试验结果吻合较好,可充分地反映试件的滞回性能和破坏过程。加劲肋对连梁和边缘构件的内力影响较小,但可显著提高剪力墙板的抗剪承载力。相较于两片单肢钢板剪力墙,联肢钢板剪力墙的承载力和耗能能力均有大于20%的提高。     

矿用条形药包轴向爆轰波碰撞聚能特性研究

针对矿用条形药包爆破坚硬岩石时,常出现大块率高、留有爆破根底的情况,提出了一种改变条形药包爆轰压力分布的双线性对称起爆技术。采用数值模拟与标准试验相结合的方法,分析了双线性对称起爆下条形药包轴向爆轰波的传播特性。研究表明：采用双线性对称起爆时,爆轰波依次产生正反射、斜反射和马赫反射现象,爆轰压力可达到中心点起爆时稳定爆轰压力的1.75倍以上;在药卷中心与起爆点连线相垂直的截面边缘上,爆轰压力值可达到稳定爆轰压力的4.09倍以上;在32~80 mm药卷直径范围内,爆轰波碰撞聚能效果随着药卷直径的增大而增大。与铅壔试验结果对比表明：采用双线性对称起爆时,炸药做功能力相较于中心点起爆方式可提升14.5%（铅壔试验）和17.1%（数值模拟）。研究结果对于爆轰波碰撞聚能机理研究有一定的参考意义,可为降低爆破根底和提升炸药能量利用率提供新思路。