SWMM下渗模型算法改进研究

SWMM下渗模型无法处理模拟开始时土壤处于不完全干燥状态的情况。通过在Horton模型中引入初始下渗速率参数、在Green-Ampt模型中引入初始湿度亏损参数、在曲线数模型中引入初始曲线数参数,使土壤初始状态得以被考虑进模型计算过程中。针对SWMM中不同类型的下渗模型,给出了初始累积下渗量、初始下渗时间、初始累积降雨量等过程状态参数的计算方法。以单一降雨事件为例,说明改进算法的可行性。案例计算结果表明,在土壤处于初始不完全干燥状态时,土壤下渗能力出现了明显降低。     

三峡库区紫色土坡耕地氮磷径流特征研究

在三峡库区主要土壤类型(紫色土)、坡度(5°、25°)、种植模式(柑桔-牧草)上建立径流池,旨在研究自然环境条件下土壤氮磷径流特点.结果表明径流水的总氮平均浓度在5°坡度时明显高于25°坡度,径流水的总氮和总磷浓度在25°坡度变化幅度大于5°坡度.坡度平缓时,径流水的总氮和总磷浓度明显呈正态分布.5°坡度氮径流量和磷径流率呈显著性正相关,25°坡度径流水的总氮量和总磷量呈显著性正相关.5°坡度径流水的总磷量与土壤全磷含量呈显著性负相关,曲线模拟成S形曲线.相同坡度条件下,径流水的总氮量、土壤氮径流量明显高于径流水的总磷量和土壤磷径流量,但土壤氮和磷的径流率接近.     

北京城市扩展的环境效应模拟与评价

基于L THIA GIS模型,以北京为案例研究区,应用水文土壤类型、土地利用类型以及长期日降水量数据,有效模拟了长时间段内以城市扩展为主要特征的土地利用变化对水文过程以及城市非点源污染的宏观影响态势,挖掘出区域内潜在的长期污染问题及其空间分布。结果表明,虽然1996—2004年间连续干旱导致年径流量整体减少,但城八区年径流量却呈增加趋势,各分区年径流量变化幅度与耕地向建成区转化的比例具有一致性,说明保护并合理利用耕地对减少城市径流有重要意义;城市建设用地的单位面积产流量远远大于农业用地和生态用地,林地向城市建设用地转变所产生的水文效应敏感性最强,其次依次为：水域、草地、农村居民点和农业用地,林地、水域、草地等生态用地需要特别加强保护;通过L THIA模型和GIS平台,实现了区域非点源污染的分布式模拟,结果显示城市扩展对城市非点源污染的影响大于降水变化的影响,根据模拟结果和下垫面（土地利用）对城市非点源污染的影响,初步将北京划分为4类城市非点源污染产生的敏感性区域,为土地利用管理和环境规划提供指引。     

基于CA-Markov和InVEST模型的土地 利用格局变化对生境的影响研究——以北京 浅山区为例

在城市扩张蔓延和由此引起的生境变化过程中,研究生境随土地利用/覆被变化(LandUse/CoverChange,LUCC)的适应性时空演变及预测已成为生态学的核心内容。浅山区作为山区与平原的过渡地带,是天然生态屏障和生态敏感地区,评估土地利用变化所引起的生境质量时空变化对于浅山生态规划意义重大。以北京市浅山区为例,基于1999、2017年的LandsatTM/ETM+遥感数据进行ENVI解译,并采用CA-Markov模型模拟北京浅山区2035年自然增长情景下的景观格局发展趋势。后结合In Vest模型,评价3个时间下的生境质量和退化度,以及1999—2017、2017—2035年时间段下的生境稀缺度。结果表明:1999—2017年,浅山区的景观空间愈加趋于碎片化,农田和建设用地趋于向浅山内部扩张,预测2017—2035年仍将沿袭这一趋势,但变化速度有所减缓。     

邯郸市地下水埋深变化及其影响因素定量分析

地下水是邯郸市的主要水源,探究地下水埋深变化及其影响因素对合理开发和保护地下水资源具有重要意义。文章基于2006—2015年邯郸市地下水观测数据,获得地下水埋深变化空间分布特征,并运用地理探测器定量分析自然因素(高程、坡度、坡向、土壤类型、降水量变化和土壤质地类型)和社会经济因素(土地利用与土地覆盖类型、GDP、人口、农业用水量变化、工业用水量变化和生活用水量变化)对邯郸市整体、邯郸市平原区和山区的地下水位变化的影响。结果表明,就邯郸市整体而言,对地下水变化解释力较大的是高程、土地利用与土地覆盖类型、农业用水变化和生活用水变化;平原区与山区的各因子解释力差别较大,平原区的主要影响因子为工业用水变化和降水量变化,而山区为土地利用与土地覆盖类型。     

基于水力模型的城市排水干渠排涝流量计算方法

针对城市排水干渠既承接上游山区洪水,又沿途接纳城市雨水管道涝水的特性,以湖北省黄石市某排水干渠为例,提出了城市干渠排涝流量计算模型。模型将城市干渠汇水区域划分为山地子排区和城市子排区,在子排区层面分别利用单位线法(山区)和MIKE SWMM模型(城区)建立暴雨径流模型,然后在共同的排水通道(城市干渠)层面建立了MIKE11水动力学模型。该模型既考虑了山洪以沟渠为主要排水方式的特点,又考虑了城区涝水以雨水管网为主要排水方式的特点,同时可以模拟排水干渠下游受顶托的情况。相对于传统的单位线法,水力模型法计算的径流总量大、峰值流量小、峰现时间早。该研究可为城市排水干渠排涝流量计算方法的选择及其合理取值提供参考。     

基于设计暴雨法的CSO调蓄池池容计算方法探讨

我国当前采用经验参数法计算合流制溢流(CSO)调蓄池池容,该方法存在参数取值合理性不足、CSO控制效果不清等问题。基于暴雨强度公式和合理法,提出与溢流频次控制标准相对应的设计暴雨,并分别根据简化的三角形径流过程线、由设计降雨过程线得到的径流过程线,给出了CSO溢流口溢流量(调蓄池池容)和污水处理厂厂前溢流量计算方法。以北京为例,拟合得到CSO调蓄池池容与径流截流比、历时24 h设计降雨径流量之间的关系曲线,可供北京城区使用。设计暴雨法可在一定程度上弥补我国当前参数法的不足,为CSO调蓄池池容的合理设计提供参考。     

不同粒径下土壤水分特征曲线的测定与拟合模型的研究

为研究不同粒径下土壤水分特征曲线的变化规律并探究描述曲线的最佳模型,以4种不同粒径的土壤为研究对象,用Ku-pF仪进行土壤水分特征曲线的测定,并用3种经验模型对实测曲线进行了拟合。试验结果表明:土壤粒径越小,其孔隙结构越密实,中、小空隙增多且连通性变差,土壤具有较高的进气值和良好的持水性能。不同经验模型对不同质地土壤的适用性不同,利用经验模型来拟合非饱和土壤水分特征曲线时,不能脱离参数的物理背景而单纯地追求拟合精度,通过对比、分析3种常用模型,得出Fredlund and Xing模型是描述土壤水分特征曲线的最佳模型。     

异形截面多腔钢管混凝土巨型分叉柱偏压性能试验研究

为研究多腔钢管混凝土巨型分叉柱不同构造措施对其压弯性能的影响,以北京中国尊为原型,设计了2个1/10缩尺的分叉柱分叉节点区域模型试件,包括原型分叉柱缩尺试件BEC,以及在试件BEC基础上,将下柱顶部区域的拉结钢筋用竖向钢板替换构成的加强试件SEC-2。通过偏心受压试验,考察试件的破坏形态、沿试件高度的侧向位移分布、竖向荷载-侧向位移曲线及骨架曲线、平截面假定的适用性,分析不同构造措施对分叉柱偏心受压性能的影响。基于纤维模型法,编制构件非线性计算程序,钢材采用理想弹塑性本构模型,核心混凝土分别采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》本构模型(GB模型)、考虑钢管约束效应的Hu本构模型及Han本构模型。计算结果表明:在钢材本构模型不变的情况下,GB模型与Hu模型计算弯矩-曲率曲线与考虑P-δ效应的弯矩-曲率曲线相差较多。Han本构模型计算曲线与考虑P-δ效应的弯矩-曲率曲线的变化趋势一致。改进Han本构模型近似考虑横隔板和多腔钢管对受压区混凝土的组合约束效应,计算曲线与考虑P-δ效应的弯矩-曲率曲线峰值接近,下降段计算弯矩值略低。     

基于雨水水质的径流污染控制设计雨量计算方法

径流雨水污染控制设计雨量的合理确定需针对具体汇水面的径流雨水水质特性。基于径流污染物的累积、冲刷及其与降雨量、径流量之间的关系提出了基于雨水水质的径流污染控制设计雨量计算方法。以北京城区屋面为例,针对其径流雨水水质状况,分析了污染累积与控制规律;基于近30年的降雨资料,利用该方法计算得出了其合理径流污染控制对应的设计雨量,可为其他城市或其他汇水面径流污染控制设计雨量的计算提供参考。     

山区桥址处CFD计算域的选取方法

山区桥址处风场具有较强的随机性与不确定性,在选取其CFD计算域时,盲目参考已有的工程可能会造成较大的模型误差,或增加大量的计算开销。为解决该问题,提出了山区复杂地形CFD计算域选取的方法与步骤,验证了其准确性。具体方法为:设置一个大范围的基准计算域进行初算,通过后处理软件绘制平均风压系数极差随高度的变化曲线、壁面附近水平面上的静压偏差等值云图以及横风向各平面静压值与对应边界面的均方根差值曲线,分别筛选出基准计算域在高度方向、顺风向及横风向上对整体风场贡献可忽略的区域,余下部分则可用于该区风场的求解。     

透水模板布孔径分布测试方法与理论研究

根据负压法测孔原理,采用土壤吸力平板仪测试了透水模板布的孔径分布累计曲线,同时运用基于平面随机分割(Poisson polyhedron)理论得到的非织造土工织物孔径分布计算模型,计算了透水模板布孔径分布累计曲线.结果表明,尽管透水模板布孔径分布累计曲线两端约10%的大孔和5%的小孔其实测结果与理论计算有偏差,但实测曲线与模型计算曲线孔径范围和主体分布相当一致,说明孔径分布计算模型能够有效反映透水模板布的孔径分布特征.     

山区峡谷高墩刚构桥施工期风荷载研究

为确保高墩大跨钢构桥在山区峡谷中的施工安全,对高墩大跨度悬臂现浇桥受风荷载的影响进行研究。根据山区峡谷的地形数据建立峡谷的三维数值模型,基于计算流体力学进行峡谷风场数值模拟;并通过现场实测风速修正峡谷计算模型,并利用计算流体力学软件模拟计算峡谷风场中桥梁表面的风压值、风速值等风场特征。     

秦皇岛山区至沿海一线土壤养分元素空间分布特征

通过对秦皇岛山区—平原—沿海一线土壤元素采样与化验分析,研究沿线土壤养分元素的空间分布特征。基于沿线105个采样点,分析了土壤养分的空间地球化学特征。结果表明：土壤养分综合等级在朱杖子乡以北为三等,双山子镇—大新寨插旗梁块段一等至三等均有分布,其他地段为四等。土壤养分综合指标林草地>农用地,养分综合指标山区生态用地>平原农业用地>沿海工业用地。本研究建立了秦皇岛山区至沿海的山区生态用地、山前农业用地、沿海工业用地3种不同土地利用类型的综合土壤地球化学剖面,可为秦皇岛地区农业绿色发展提供科学依据。     

特征线波动分析法确定单桩承载力的研究

本文将粘弹性一维波动方程特征线解法应用于高应变动力试桩计算单桩极限承载力，建立了等时连续桩模型及应变硬化或软化弹塑性土阻力计算模型，以计算曲线与实测曲线相拟合，计算锤击数与实测锤击数相比较作为结束计算的条件，并模拟计算出静载试验的Ｑ－Ｓ曲线。     

绿色建筑小区年径流总量控制能力研究

以径流源头控制的重要实施区域——建筑小区为研究对象,提出了绿色建筑小区年径流总量控制能力的计算方法。首先将《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)中的雨洪管理指标作为绿色建筑小区的雨洪管理能力的控制指标,通过建立综合径流系数模型和绿色建筑小区控制雨量模型,以开发强度为控制指标,计算和分析绿色建筑小区的控制雨量,并估算年径流总量控制率的范围。     

谈高铁沿线河流的水文验证计算

介绍了沪昆高铁湖南省怀化地区的地形地貌与水文特征,分别用铁二院山区公式、形态法、地方小径流暴雨公式,对高铁沿线河流的水文进行了验证计算,得出铁二院山区法计算的流域流量较接近该地区实际情况。     

城市土地利用混合程度与居民出行空间分布——以南京主城为例

本文讨论了土地利用的混合程度与居民出行空间分布的相互作用关系，明确了城市片区的土地利用混合程度概念与计算模式，并通过城市土地利用、居民出行情况的调查数据与统计结果及趋势曲线，分析土地利用混合程度与居民出行空间分布的作用机理，构建片区土地利用混合程度与片区内部居民出行比例两者之间的关系模型。     

山区雷击高塔影响架空线感应过电压的模拟研究

为了研究山区雷击高塔对雷电感应过电压的影响,建立了三维时域有限差分(3D-FDTD)算法模型,计算复杂山体地形下的雷击高塔产生的电磁场,并结合Agrawal耦合模型计算架空线感应过电压.利用该模型计算对比了雷击平坦地面、雷击山顶和雷击山顶高塔时的线路感应过电压,并讨论了山体坡度、距离、塔高、土壤电导率的影响.结果表明:...     

基于动态模拟的低影响开发设施组合设计及雨洪控制效果分析

针对南方低山丘陵地区土壤渗透性弱、暴雨多发且频次集中的特点,探索通过低影响开发设施组合设计实现径流总量控制和暴雨内涝防控的双重目标。针对设施规模计算时数据不精确、空间不匹配导致反复调整的问题,提出一种基于动态模拟进行低影响开发设施组合设计的方法,利用过程模型分析、计算、评估、修正,得到满足研究区年径流总量控制目标的6个低影响开发方案。对方案进行模拟分析,结果表明,低影响开发设施组合配比不同,雨洪控制效果有一定差异:透水设施(绿色屋顶、透水铺装)配比大的方案年径流总量控制率较高、长重现期暴雨径流削减效果较好;调蓄设施(生物滞留设施)配比大的方案洪峰削减及内涝削减效果较好、短重现期暴雨径流削减效果较好。