土壤水力性质参数估计的响应界面和敏感度分析

结合单步出流实验的数值反演方法在确定土壤水力性质时会遇到解的非唯一性问题。为了减少解的非唯一性，本文使用了敏感系数和响应界面对实验设计和解的唯一性进行了分析。结果表明出流量及压力水头对于拟合参数来说都是敏感的且增加压力后参数的敏感系数也相应增加；通过对不同出流变量及其组合的响应界面分析，发现在目标函数中加入压力水头可以减少解的非唯一性，增加压力也降低了解的非唯一性。     

应用一步流动法快速测定土水特征曲线试验研究

实验室常用压力板仪进行常规试验测定粉土土水特征曲线（SWCC）,需耗费数月时间,效率不高。对快速测定粉土SWCC进行了试验研究：采用压力板仪对粉土试样开展一步流动法试验;同时,用Hydrus-1D建立一维水分运移模型;结合模型对干密度为1.78 g/cm3粉土试样中溢出水量随加压时间的关系曲线进行拟合,并得出VG模型中难以实测的参数α和n;根据参数反算出粉土试样SWCC并和压力板仪常规试验的SWCC进行对比。为了消除试验中加载压力过大可能造成的固结对试验结果的影响,还对干密度为1.65 g/cm3的粉土试样进行固结试验使其干密度增大为1.78 g/cm3,再对固结后粉土试样分别进行常规试验和一步流动法试验。对由两种试验得到的固结粉土的SWCC与初始干密度1.78 g/cm3粉土由两种试验实测的SWCC进行了比较。结果表明：① 一步流动法试验拟合的SWCC与常规试验实测的SWCC重合度高;② 一步流动法试验具有快速性和有效性;③ 由Hydrus-1D建立的一维水分运移模型得出的SWCC与常规试验实测的SWCC接近;④ 一步流动法试验结果不会受到固结的影响。     

基于CSPM方法对二维管嘴出流的数值模拟

针对传统SPH方法计算效率低和计算精度差的问题,采用CSPM方法对二维管嘴出流问题进行了数值模拟,利用机群进行并行计算。结果表明:通过计算可得出一定精度的二维管嘴出流流态、出口断面流速、管嘴内压强分布以及水平喷射距离,并且证明了CSPM方法可以改善传统SPH方法数值不稳定性。所得成果可为同类研究提供参考。     

宽顶堰平板闸门闸孔出流水力计算的实验研究

在水闸运行中经常会遇到各种实际问题,如准确计算下泄流量、流态判别、确定已知泄流量下的上下游水位等。为使平板闸门过闸流量计算准确又方便,根据平板闸门下宽顶堰模型实测数据,对闸孔出流的不同流态进行分析,提出了闸孔淹没出流的简易判别方法并用数学回归分析得到精度较高的自由出流、淹没出流流量计算公式,可供工程水力计算参考。更多还原     

溢洪道出水渠洪水标准

根据溢洪道各功能段不同防护对象的要求,阐明溢洪道出水渠洪水标准确定的原则与方法,以期降低其乃至整个溢洪道的工程造价。     

异重流孔口出流极限吸出高度分析

通过对60年来盐水异重流孔口出流的试验和理论分析成果的综述与分析,讨论了孔口前异重流泄出层厚度参数的定义,论述了极限吸出高度与泄出层厚度的研究成果,以及孔口出流浓度与孔口出流参数的关系。提出了一个极限吸出高度的无量纲数。分析已有的试验成果发现,大部分二元和三元孔口出流试验的极限吸出高度参数接近某一定值。故在已知异重流浓度和出流流量时,即可估计出孔口出流极限吸出高度和泄出层厚度等值。     

三峡出库流量日调节模式驱动的重力波问题

受三峡电站昼夜发电负荷不均的影响,三峡出库流量呈显著的日调节模式,驱动坝前水位以重力波形式在库区传播,对水库水动力特征产生着影响,但针对该重力波的生成和传播机理仍待研究。文中基于2018年1—10月三峡水库的出入库流量和库区多个站点上的水位等实测资料,分析了日调节模式下三峡水库坝前重力波的生成机理及其在库区430 km范围内的传播特征。主要研究结论包括:(1)坝前日调节重力波生成时,其振幅与昼夜下泄水量差成正比,与库区背景水位成反比,文中给出了相应的坝前水位振幅估算公式;(2)在河道底摩擦、断面形状沿程变化、干支流入流等多方面因素影响下,日调节重力波在坝前430 km范围内,其振幅呈现先减小后增大的趋势,其滞后相位沿程逐渐增加,且振幅和相位沿程变化特征受库区背景水位影响显著。     

泵系统不同出流方式下的 水锤计算分析

泵系统自由出流时,在水力过渡过程中出口断面测压管水位与淹没出流时出口断面测压管水位基本不变的情形有所不同。将泵系统出口段作为一种特殊水力元件,应用特征线法计算泵系统自由出流下的水力过渡过程。对同一泵系统,通过事故停泵工况水锤计算可知,与淹没出流相比,自由出流方式可以增大管段水流压强,对水锤防护有利。泵系统自由出流下不需安装拍门或真空破坏阀断流设施,而自由出流比淹没出流多浪费一部分能量。当泵站出水池水位变幅较小、年运行时间较短时,从水锤防护和泵站维护方面看来,自由出流方式则是一种较优的运行方案。     

环太湖出入湖水量影响因素分析及对策措施研究

在收集整理1986—2007年环太湖河道出入湖水量实测资料的基础上,利用面积包围法及相关法,以太湖流域水资源四级分区为统计单元对环太湖出入湖水量进行计算分析。结果表明:降雨、水资源调度及太湖直接取水户取水量变化为影响出入湖水量变化的主要因素。建议水行政相关部门建立健全水资源监控系统,并加快制定和实施太湖水量分配方案,加强取水许可监督工作。     

葛洲坝水电站下游水位经验计算方法探索

为指导三峡一葛洲坝梯级高效调度运行,充分考虑下游水位与出库流量的不同步现象,根据下游水位的指数消减特征,提出了以出库流量作为输入因子的下游水位经验递推方法。实例表明,采用该方法后,葛洲坝水电站下游水位计算的准确度和精度分别提高了20．8％和36．8％;另外,该方法在小误差出现概率、大误差持续时间、极端误差出现次数等方面的表现均优于尾水位曲线法。     

有压输水管道系统含气水锤防护研究

本文通过在有压输水管道系统安装空气阀对含气水锤防护进行了实验研究和数值计算。研究表明,在有压输水管道顶端安装空气阀可明显地减轻管道中的正压冲击、降低负压,安装空气阀较没有安装空气阀其最高压力降幅达84％左右、最大真空度降低60％。空气阀进、排气时的流量系数对其压力影响十分明显,在保持较高的空气阀进气时的流量系数Cin的情况下,应尽量降低排气时空气阀的流量系数Cout.     

浑水异重流孔口出流泄沙规律

对垂直壁孔口和底孔出流的室内试验资料,以及三门峡水库、官厅水库的现场异重流孔口泄沙资料进行分析,得到出流含沙量与孔口高度和泄出层厚度的经验关系曲线。此关系曲线可用于估算在一定条件(孔口流量、异重流含沙量、孔口高度)下的出口含沙量。最后分析了孔口距底高度对浑水异重流孔口出流的影响,提出设计多沙河流上水库浑水异重流孔口泄沙的孔口位置时应注意的要点。     

基于三维数值流形法的位移边界处理方法

针对三维数值流形法中罚函数法施加任意方向边界位移和多步加载误差累积问题,通过修正传统三维数值流形法控制方程中的位移边界部分,推导出含沿着某一方向施加边界位移条件和相应的分步加载情况的计算公式,以期扩大控制方程在位移边界处理上的适用范围和减少多步加载误差累积效应。选取2个典型算例进行数值模拟和对比分析,验证该方法的准确性。计算结果表明:文中方法的计算结果与解析解相吻合,修正公式适用于不同方向施加边界位移的情况,具有较强的适应性;考虑位移边界误差修正比不考虑误差修正的计算精度高;随分步加载步数的增多,不考虑位移边界误差修正的累积计算误差逐渐增大,考虑位移边界误差修正的则影响不大。     

大型城市取水泵站虹吸式出水管水力特性研究

结合上海市长江引水三期工程取水泵站虹吸式出水管水力模型试验,分析了城市取水泵站虹吸式出水管的类型及特点,研究了影响虹吸式出水管虹吸形成的因素,提出了虹吸形成时间短的出水管布置修改方案.研究结果表明,修改方案有效地改善了虹吸式出水管的水力特性,提高了水泵运行的可靠性.     

环太湖各水资源分区入出湖水量及贡献分析

基于1986-2018年环太湖入出湖水量、降水量、引排水量资料,采用TFPW-MK趋势检验法分析了环太湖各水资源分区年入出湖水量及太湖换水周期的变化特征,并讨论了湖西区年入湖水量以及望虞河和太浦河年出湖水量显著变化的影响因素.结果表明:环太湖年入出湖水量、净入湖水量与各水资源分区年入出湖水量及占比呈现不同的变化趋势;望...     

天津市河口最低入海生态需水量研究

入海河口是生态环境系统的重要组成部分。本文根据天津市历史海区盐度、渔业产量与径流的关系，以及海区盐度与渔类洄游、产卵、幼鱼孵化、幼体生长的相关分析，建立非线性关系方程，计算了天津市最低入海水量需求；并从保护近海生物多样性和促进海区生态恢复的角度，讨论了淡水入海的最佳月份，及其最低入海水量要求，并以人工神经网络方法加以辅助验证。结果表明，天津市需要保证最低年入海水量为13.21亿m3，其中四至六月鱼类洄游产卵期需保证最低3.22亿m3的入海淡水量。     

基于目标库容曲线的水库出流模拟模型

随着水库的不断建设，水库对水循环的影响越发重要，水库出流过程已成为陆地水循环的重要一环。为了模拟水库对水循环的影响，需要构建水库出流模拟模型（Reservoir Outflow Simulation Model，ROSM）模拟水库的出流过程，然而，目前提出的ROSM仅适用于预设运行模式的水库，通用性不强。本文假设水库在年内不同季节的目标库容构成目标库容函数曲线（Target Capacity Curve，TCC），通过为不同水库设置不同的TCC提高ROSM的通用性，并从两方面考虑TCC对水库出流的影响，提出了两种模型结构：（1）水库在目标库容较高的季节倾向于蓄水，出流减少，在目标库容较低的季节则倾向于放水，出流增加；（2）水库出流应使得实际蓄水量接近目标库容。根据两种模型结构，构建了4种基于TCC的ROSM，并将其与常用的ROSM应用于长江、珠江、黄河流域的26座水库中。结果发现：（1）考虑了两种模型结构的ROSM的出流模拟、蓄水量模拟表现均为最优，说明所提出的两种模型结构合理有效；（2）考虑了TCC的ROSM模型在多年调节、年调节水库中的出流模拟精度、蓄水量模拟精度均远超其他ROSM，说明考虑TCC可以有效提高在这两类水库的模拟精度，提高了ROSM的通用性。     

丰满水库通过不同途径计算的出库流量可信度分析

水库出流计算可以通过机组效率曲线、水位耗水率曲线、闸门泄流曲线、下游水文站水位流量关系曲线求出，各种计算方法精度有所不同，通过对各种方法的计算结果进行分析，可以检验所用方法计算结果的可信度，为模型试验或测流定线提供依据。     

混凝土坝动水压力与库水可压缩性效应

基于对 3座拱坝现场迫振实验的理论分析 ,论证了库水可压缩性对动水压力的放大效应及其实现条件 ;基于波传播理论提出了水库边界反射吸收参数的算法 ;论证了模型试验用于动水压力测试的局限性 .研究表明 ,高混凝土坝特别是高拱坝的抗震分析中在一定条件下应考虑可压缩性 ,但动水压力量值不会达到无限大     

水平井筒变质量分散泡状流压降的理论与实验研究

由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别，可以预知常规水平管流的压降计算方法对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展。本文对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程，考虑管壁存在人流或出流对于分层流流型压降的影响，得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流流型的压降计算方法。同时，设计并建立了水平井筒流体流动模拟实验装置，在轴向为气液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的压降实验研究，获得了大量的实验数据。实验数据和理论计算结果吻合很好，这表明该计算方法具有实际应用价值。