碱渣-矿渣固化疏浚淤泥含水率控制方法研究

以碱渣和矿渣为固化剂，电石渣为激发剂，通过设置不同含水率，碱渣、矿渣含量，开展固化疏浚淤泥的无侧限抗压强度和击实试验，以及核磁共振(NMR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试，研究固化淤泥强度与含水率的关系。试验结果表明：固化淤泥强度随含水率的增加先增后减，可分为高强度段、强度急剧下降段和缓慢下降段，养护14 d时最高强度可达600 kPa以上。为使碱渣、矿渣高效地固化疏浚淤泥，可将含水率控制在淤泥塑限至液限之间，14 d强度不低于345 kPa。强度最优含水率与击实最优含水率相差不大，采用碾压法施工可将含水率控制在最优含水率的±3%范围，使固化淤泥强度处于高强度段；采用流动固化施工时，可根据强度要求，利用急剧下降段和缓慢下降段强度与混合含水率的幂函数公式确定含水率。     

重庆永川区城区河道疏浚淤泥处置问题的探讨

为探究重庆永川城区河道疏浚淤泥的处置问题,分析了城区河道的淤泥样品,以水泥为基材对 不同初始含水率和水泥掺量的污染较为严重的临江河下游淤泥进行了固化处理,研究了固化淤泥的孔 隙水重金属浓度和压缩特性。结果表明:临江河下游淤泥中的重金属含量最高,固化处理后淤泥孔隙水 中Ｃｕ和Ｚｎ的浓度大幅降低,水泥掺量越大,淤泥含水率越小,固化处理后屈服应力越大。临江河下游 疏浚淤泥固化处理时水泥掺量宜为100ｋｇ／ｍ3,堆场堆放时宜采用表面固化处理技术。     

固化淤泥持水特性的微观机理研究

对不同初始含水率和水泥掺量的淤泥进行固化处理,采用滤纸法量测定固化淤泥的持水曲线,结合压汞法和模型预测分析其孔径分布曲线,研究固化淤泥持水特性的微观机理。结果表明:固化淤泥持水特性受水泥掺量和初始含水率的影响,微观孔径分布曲线为单峰,最可几孔径随着水泥掺量的增加而减小,可作为刻画孔径分布变化情况的理想参数。固化淤泥干燥过程中不发生收缩或收缩较小时,据模型预测得出的孔径分布曲线与实测曲线吻合较好;若发生明显收缩,预测得出的孔径分布曲线较实测曲线偏右。     

养护温度对碱渣-矿渣-电石渣固化淤泥强度性质的影响机制

为揭示养护温度对固化疏浚淤泥强度性质的影响机制，利用碱渣、矿渣、电石渣进行疏浚淤泥固化处理，开展无侧限抗压强度(UCS)、加州承载比(CBR)和三轴压缩等试验研究固化淤泥强度性质，并结合X射线衍射和扫描电镜测试探讨养护温度对固化淤泥的作用机理。结果表明：固化淤泥UCS与养护温度之间可用指数函数描述，当养护温度从35℃升高至50℃时UCS大幅提升，50℃与20℃固化淤泥UCS之比为2.4～6.8,养护温度和龄期对低含水率固化淤泥强度的影响更为显著；对于初始含水率为44%的固化淤泥，养护温度升高时CBR随养护龄期的增幅显著，其值满足高速公路和一级公路路基填料的最小CBR要求；当养护温度从20℃升高至50℃时，固化淤泥应力-应变曲线由软化型变为硬化型，50℃与20℃时固化淤泥黏聚力之比为3.8～8.4,内摩擦角之比为1.1～1.2;随着养护温度的升高，水化氯铝酸钙和水化硅酸钙等产物增多，颗粒团聚现象更显著，从而提升固化淤泥的强度。     

水泥固化东湖淤泥的工程性质试验研究

利用将水泥、化学固化剂和机械力脱水三种方法相结合的方式对东湖淤泥进行固化处理,通过界限含水率、强度试验(包括CBR和直剪试验)以及渗透试验研究了在使用水泥固化过程中水泥掺量、养护龄期以及压实度对固化土工程性质的影响。结果发现:仅使用化学固化剂和机械脱水固化处理后的淤泥属于高液限粉土,CBR强度低,不能满足路基填料的要求。使用水泥能够有效提高一次改性固化土的CBR强度和直剪黏聚力,养护龄期对CBR强度影响很小,而水泥掺量、养护龄期和压实度对内摩擦角的影响均不大。此外,在水泥掺量从0%增大到8%的过程中,渗透系数呈现出先增大后减小的趋势,在水泥掺量为2%时达到最大值。综合分析,在水泥二次改性过程中,为符合路基填筑要求,水泥掺量宜为8%,压实度宜大于92%。     

考虑初始含水率与养护龄期影响固化软土的强度和流动特性研究

通过开展一系列水泥固化土的无侧限抗压试验和流动度试验,探讨初始含水率与养护龄期对水泥固化土的强度与流动性的影响规律与作用机理.结果表明:水泥固化土的应力应变关系呈现应变软化特性,固化土的强度随着含水率的增加而减少,随着养护龄期的增加而增大.固化土的流动值随着初始含水率的增大而增加,整体表现为低流动性.     

南水北调东线疏浚淤泥固化力学性质试验研究

为了处理南水北调东线工程中产生的大量疏浚淤泥,采用固化方法对其进行改良,进行了室内试验研究。结果表明,添加水泥处理高含水率疏浚淤泥时,淤泥固化土强度受初始含水率影响较大,且影响淤泥固化土的强度因素包括：水泥掺量、水泥强度等级、龄期等因素;淤泥掺加不同强度等级而形成的淤泥固化土无侧限抗压强度随水泥用量增大而增大,随龄期的增长而增长;龄期对淤泥固化土无侧限抗压强度的提高比水泥掺量的影响更为显著;运用52.5等级普通硅酸盐较32.5等级普通硅酸盐水泥固化后对强度提升效果较为显著。     

淤泥固化技术在围垦工程建设中的初步应用研究

通过典型土样淤泥固化室内试验,对固化土的元侧限抗压强度、直剪强度、最佳掺入量及初、终凝时间等特性进行了初步研究。结果表明,淤泥固化土的强度随着龄期、掺入量的增大而增大,含水率对淤泥固化土的强度增长影响较大。同时进行了海堤闭气土方填筑淤泥固化方案的经济性分析与施工组织方案研究,为推动浙江省海堤闭气土方填筑淤泥固化技术应用提供技术依据。     

黄河淤泥固化改性材料力学性能与微观结构试验研究

通过力学强度测试、矿物成分分析、红外光谱测试(FTIR)和电子扫描电镜(SEM)分析等,研究了改性剂模数、改性剂掺量及养护龄期对黄河流域河库底淤泥固化改性土的力学性能、矿物组成、微观结构和水化产物成分的影响。结果表明：改性剂模数、改性剂掺量和养护龄期对固化淤泥试块的力学性能影响显著,试件抗压强度随改性剂掺量和养护龄期的增加而增长,抗压强度最高达7.13 MPa;改性后淤泥中黏土矿物与改性剂反应生成絮状地聚物凝胶,材料结构更加致密均匀。     

土体固化/稳定技术与固化土性质研究综述

土体固化/稳定技术已广泛应用于岩土工程建设中.本文综述了当前国内外典型土体(滩涂淤泥及滨海软土、盐渍土、膨胀土、粉质黏土和粉砂土、湿陷性黄土和沙漠风积沙等)的固化/稳定方面的研究成果与进展,主要包括土体固化剂选取与配置、固化机理、固化土性质、固化土本构模型及其强度预测等,指出了今后土体固化/稳定技术与固化土性质研究的主要趋势.     

河北省井灌区灌溉用水与耗能变化规律研究

开展农业灌溉节水、节能研究既是支撑区域农业可持续发展必然要求,也是支撑国家节能减排承诺的具体实践。受农业节水、地下水位下降的影响,河北省井灌区灌溉用水和灌溉耗能之间关系复杂,分析了1980-2015年河北省井灌区灌溉用水、灌溉耗能、地下水位变化等规律,得出以下结论:(1)地下水埋深与提取单方水耗电量呈幂函数关系,地下水埋深越大,地下水位下降带来灌溉能耗的增加幅度越来越大;(2)由于地下水位下降,每度电可开采水量从1980年的8m~3减少到2015年的0.9m~3,相比1980年2015年灌溉水量减少了13亿m~3,但是灌溉能耗增加了131亿kW·h。(3)1997年后由于灌溉水量减少而降低的能耗不足以弥补地下水位下降增加的能耗,由此导致1998-2015年每公顷灌溉能耗额外损失为20 850kW·h。本研究对指导河北省农业灌溉水-能关系协调发展提供有益的参考。     

氧化石墨烯及其复合物对水中 重金属离子吸附研究进展

氧化石墨烯作为一种新型纳米材料在水处理领域受到了人们的广泛关注,由于其具有较大的比表面积,丰富的含氧官能团,良好的亲水性,独特的物理结构,使其可吸附水中的重金属离子,且吸附能力超过诸多目前常用的吸附剂。但同时由于氧化石墨烯结构和性质的原因,限制了其在水处理领域中的发展,为了解决这个问题,可通过氧化石墨烯与其他物质结合形成氧化石墨烯复合物。介绍了氧化石墨烯的结构和性质,以及其对水中重金属离子的吸附机制及受控的影响因素;同时,也综述了氧化石墨烯复合物对水中重金属离子的吸附机制,以及其解吸与重复利用能力;此外,对氧化石墨烯及其复合物作为吸附剂去除水中重金属离子的应用潜力进行了总结和展望。     

‘ 84 办法’在特小流域洪峰流量计算中的应用

"84办法"是安徽省水利部门在中小流域(10³00km2)洪峰流量计算中的常用方法,但在特小流域中(<10km2)的应用较少。以安徽省马鞍山市雨山现代农业示范园内的防洪渠设计洪水分析计算为例,将"84办法"与特小流域中计算洪峰流量常用的两种方法即中国水科院1958年推理公式法和中国公路科学研究所经验公式法进行比较、分析与讨论,认为"84办法"在特小流域洪峰流量计算中的应用是合理可行的。     

考虑水文情势变化的黄柏河流域纳污能力

水体的纳污能力是指在满足水功能区水环境质量达标的基础上,水体最大允许的纳污量,其精确核定对水资源合理开发利用与有效保护具有重要的现实意义。水利工程、人类活动等使河流原有水文情势发生了不同程度的改变,水文情势变化影响下的纳污能力精确核定现已逐渐成为当前亟待研究和解决的问题。以长江流域的黄柏河为例,选取汇入支流、水库和调(引)水工程3个主要影响因素分析了对河道水文情势及其对纳污能力的影响,根据水文情势的差异性变化提出了相应的纳污参数确定方法,并基于一维水质数学模型计算得出黄柏河流域水体的纳污能力,最后以典型区段黄柏河东支保护区为例与传统法的纳污能力结果进行了对比分析。结果表明考虑水文情势变化的纳污能力研究中所提出的纳污参数确定方法在一定程度上有助于水域纳污能力的准确核定。研究结果可以为区域有效保护水资源,防治水污染,改善水环境提供一定的技术参考。     

基于流固耦合的富水软岩地层隧道排水方案研究

为研究富水软岩隧道最优排水方案,以甘肃省道S304线关山隧道为研究对象,基于流固耦合分析理论,建立了应力场和渗流场作用下的隧道开挖模型。借助SoilWorks有限元软件对隧道全排水、全封堵及堵水限排三种施工方案进行了模拟,并对孔隙水压力及水位线、位移场及应力场、围岩塑性区的分布规律进行了研究。结果表明:富水软岩隧道开挖时,采用堵水限排方案可以有效减小对地下水位的影响,经济效益显著;三种施工方案中,堵水限排方案隧道的拱顶沉降、隧底隆起以及地表下沉量最小,但围岩的应力最大,仰拱最大拉应力为全排水方案的2.2倍;全排水方案与全封堵方案围岩塑性区主要产生在仰拱,堵水限排方案围岩塑性区主要产生在边墙两侧,塑性区的范围较小。研究结果可为富水软岩地层同类工程排水方案的确定提供借鉴。     

基于多源数据的黑河流域日尺度蒸散发量模拟

植被蒸散发是地表水量平衡和热量平衡的重要参量,也是衡量植被生长状况和作物产量的重要指标,同时也是进行流域水资源优化配置的依据。遥感技术的快速发展使其成为区域尺度蒸散发模拟的重要手段。以黑河流域为例,构建遥感驱动的蒸散发模拟模型,结合多源遥感数据(MODIS、TRMM等)以及GLDAS全球陆面数据同化系统数据,对黑河流域2005、2010、2015年三个时期的潜在蒸散发和实际蒸散发进行了时间尺度为每日、空间尺度为1km的模拟。研究结果表明:潜在蒸散发月际变化明显,从5月开始增长,于7月达到峰值,然后逐渐减少;实际蒸散发在月份之间变化趋势明显,在2015年均达到了最高值;精度检验结果表明本研究采用的两个模型均达到了很好的效果,Kristensen-Jensen模型更适合用于黑河流域。本研究为黑河流域地表特征数据集提供了重要的日尺度蒸散发数据。     

冻融循环下南阳膨胀土直剪试验

我国南水北调中线工程沿线的部分膨胀土渠道处在季节性冻土地区。为了探究冻融循环对膨胀土抗剪强度和体积变化的影响规律,对经历冻融循环的膨胀土和非膨胀性黏土试样进行尺寸测量和直剪试验。试验结果表明:在冻融循环初始阶段,土体抗剪强度的降低较为明显,随后由于含水率的降低,土体的强度逐渐增强;在冻融循环的过程中,非膨胀性黏土的体积变化表现为"冻胀融沉",而膨胀土的体积变化表现为"冻缩融胀"。干密度的改变不影响膨胀土的抗剪强度和体积变化的规律形态,干密度大的膨胀土最终体缩量较小。采取防蒸发措施的膨胀土在冻融循环前3次抗剪强度逐渐减小,随后趋于稳定,其最终体积几乎不受干缩的影响。     

渭河流域降水时空变化与干旱特征分析

以渭河流域14个典型气象站降水资料为基础,应用Mann-Kendall趋势检验法、频率分析法、差积曲线法以及游程分析法对研究区的降水变化规律及少水概率特征进行了研究。结果显示:40多年来渭河流域降水量呈明显减少趋势,以春、秋两季最为明显,这增加了区域发生干旱的可能性;流域降水过程呈丰枯交替的周期性现象,连丰或连枯较易发生,且存在干旱与洪涝并发现象;连枯年的概率比连丰年概率大,且少水期常持续2~3a,引发的干旱强度较大;1991年以后渭河流域干旱事件的频率、强度和烈度均有增加趋势,未来渭河流域的农业发展与水安全将面临更大的威胁,必须予以高度关注。     

流域中长期径流分类预报方法

以水文循环基本原理为基础,从流域径流水汽来源影响因素角度明确了中长期径流预报基本概念及分类,即以气象(中期)、气候(长期)和天文因素(超长期)为预报因子,针对流域出口断面(或典型断面)的旬、月、季(汛期)或年径流,以及流域旱涝趋势进行预报。通过比较不同时间尺度下的水汽系统物理运动机理,论证了"短期气候预测"作为中长期径流预报理论基础的合理性,并将流域径流来源影响因素及其表现概括为三大规律:天文因素表现出的周期性是主要规律,反映了水文气候过程的基本状态;大气环流表现出的随机性对水文气候基本状态存在干扰,导致了波动;流域特征性规律反映了各种因素综合作用结果,具有流域的特殊性。最终,将流域中长期径流预报分为正常年份的径流过程预报和异常灾变年份的大旱大涝预测,其中前者的预报因子为水文气象与气候要素,后者为天文因素;在服务对象上,前者为水利工程常规运行调度服务,后者为防洪抗旱部门防灾减灾提供灾情预测;在结果发布上,前者提供定量的径流过程预报,后者提供丰、平、枯等3级(或5级)定性预测,并给出相似年份;在预报方法上,前者采用数理统计方法或物理成因相关分析法,后者采用周期性、随机性和流域特殊性识别等综合预报方法。     

用于水厂微水头发电的灯泡贯流式水轮机开发

在自来水供水过程中,存在着一些依靠水位差进行自流供水的环节。随着常规水能资源逐渐被开发殆尽,利用这部分微水头进行发电受到了关注。由于水厂工况基本不变、装置场地复杂多样等原因,常规水轮机并不适用,因此,开发新型水轮机就势在必行。结合某自来水厂安装灯泡贯流式水轮机进行发电的案例,通过传统水轮机设计理论对其进行设计,并运用计算流体动力学软件,选择SIMPLEC算法,采用基于雷诺平均N-S方程的Spalart-Allmaras湍流模型对该水轮机进行数值模拟和优化,得出在不影响水厂原有水处理工艺的前提下,在水厂安装水轮发电机组利用微水头进行发电从而达到节能减排目的的较优方案。