复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验研究

围堰工程中常用复合土工膜连接防渗墙作为防渗体系,其连接部位的土工膜常会出现结构性破坏而造成集中渗漏现象。依据高土石围堰防渗体系中复合土工膜的受力特点,利用自主研制的低摩阻叠环式双向静动剪切试验机,考虑土工膜无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式,构建复合土工膜与防渗墙接头的结构模型,开展复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验,研究不同连接型式下复合土工膜的受力变形机理。结果表明:①无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式下,复合土工膜的应变均随着剪切位移的增大逐渐增大,随着距防渗墙距离的增大逐渐减小;②3种连接型式下模型土体的应力-应变关系变化趋势基本一致,峰值应力变化不大;③无伸缩节连接时,靠近防渗墙位置土工膜的峰值应变为4×10^-3,普通竖向伸缩节连接时,相同位置处土工膜的峰值应变为3.5×10^-3,设置U型槽伸缩节后峰值应变为6.51×10^-4,与前2种连接型式相比,U型槽伸缩节较大程度地降低了土工膜的峰值应变,可以有效解决复合土工膜在防渗墙接头处的应变集中问题。研究成果可为高土石围堰工程防渗体系的设计和施工提供依据。     

汉江中下游水体重金属时空分布及污染评价

为探明汉江中下游水体中重金属的污染状况,分别于2019年6月(丰水期)和2020年1月(枯水期)在汉江中下游选取20个监测断面采集水样,监测水体中Cu、Zn、Pb、Fe、Mn、As、Se和Cd 8种重金属的含量,分析汉江中下游水体中重金属污染的时空分布特征,并对水体重金属污染状况进行评价。结果表明:汉江中下游水体重金属污染以Fe、Mn为主,其他6种重金属浓度均满足地表水Ⅱ类水标准。汉江中下游水体中Fe和Mn含量沿程波动较大,二者变化规律基本一致。Fe和Mn含量最大值在支流竹皮河,其中Fe浓度超标4.63倍,Mn超标13%;此外,位于汉川市的S17断面Fe元素含量超标3.89倍。结合历史数据分析,发现近年来汉江中下游水体重金属含量总体呈上升趋势。评价结果表明,汉江中下游大部分水体水质良好,钟祥市和汉川市是汉江中下游重金属污染相对较重的两个城市,支流竹皮河的水体重金属污染问题需引起重视。     

组合隔板式鱼道水力特性数值模拟研究

鱼道是为鱼类提供洄游通道的一种重要的工程措施。基于Flow-3D采用标准RNG k-ε紊流模型和Tru-VOF追踪自由液面方法,对鱼道池室内流场进行三维紊流数值模拟,研究池室内水流流速、流态空间分布,分析鱼道的水力特性对目标鱼类洄游上溯的影响。结果表明:溢流堰与竖缝组合隔板式鱼道在设计流速v=0.75 m/s条件下,竖缝处平均流速为0.83 m/s,竖缝处流速分布范围为0.76~0.89 m/s;堰上流速为0.90~1.12 m/s,回流区流速分布范围为0.09~0.25 m/s,流速大小在鱼类的克流能力范围之内,但靠竖缝隔板处存在明显的主流贴壁现象。为此开展了池室优化方案设计,使鱼道池室流态满足鱼类上溯要求。     

洞庭湖区三口水系生态基流研究

近年来大型水利工程的建设与运行、洞庭湖区三口水系分流量的持续减少和三口水系地区水资源的不合理利用,导致三口水系的生态流量严重不足。基于洞庭湖区三口水系的主要水文站2003—2018年逐日平均流量和1973—2002年逐月平均流量数据,提出一种综合考虑不同水文学法的生态基流确定方法,得出逐月和全年的生态基流推荐值,并分析其保证率和影响因素。结果表明:新江口站、沙道观站、弥陀寺站、康家岗站和管家铺站的全年生态基流分别为208.18、49.44、75.39、2.52、93.94 m³/s,全年生态基流保证率分别为84.83%、37.52%、51.88%、21.84%、42.60%;各水文站汛期的生态基流最高值均出现在7月份,8月份、9月份和6月份依次递减,汛期的生态基流及其保证率明显高于非汛期。研究提出的方法和计算结果可为洞庭湖区三口水系的水生态修复提供参考。     

基于多尺度自回归模型体系的混凝土坝位移预报及工程应用

针对混凝土坝位移监测数据的时频非线性特征严重影响到数值模型预报精度的难题,通过小波技术解析原型数据中多重交叉环境驱动的效应实况,有机结合非线性自回归模型(Nonlinear Autoregressive Model with Exogenous Input, NARX)和差分整合移动平均自回归模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model, ARIMA),建立了多尺度组合机制下的自回归模型体系,解决了内蕴复杂混沌特性的监测序列的信息挖掘难点。工程实例分析表明,所建模型的拟合精度及预测能力均得以提升,相比于传统模型具有较好的抗噪性和鲁棒性。此外,所建立的计算模型经一定的优化和拓展,亦可推广应用于其它水工建筑物的效应预报分析。     

广东省东江流域显著水问题类型识别

通过构建流域水资源、水环境与水生态功能评价指标体系,采用ArcGIS自然间断点分级法分析广东省东江流域水资源、水环境与水生态3类涉水功能的空间格局特征,采用Spearman等级相关系数定量分析3类涉水功能间的交互作用,识别各地区显著水问题类型,并提出相应管控策略。结果表明：广东省东江流域水资源、水环境与水生态功能评价等级空间格局体现出显著的空间差异性;流域水资源、水环境与水生态功能间的交互作用类型为兼容;基于3类涉水功能评价等级及功能间交互作用类型,将广东省东江流域10个评价单元划分为水资源、水环境、水生态、水资源-水环境、水生态-水环境及非显著型6个显著水问题类型。     

变化环境下韩江生态流量演变特征分析

选取位于粤东、闽西南地区的韩江流域为研究对象,基于CA-Markov模型对2050年流域土地利用空间格局进行预测,构建SWAT分布式水文模型,以未来土地利用情景和气候变化情景为变量进行水文模拟,分析不同情景下韩江生态流量的时空演变特征。结果表明,未来城镇化扩张将使梅江支流中上游成为韩江流域内生态流量对土地利用变化最为敏感的区域;土地利用和气候变化将导致韩江流域枯水期流量整体减小,枯水期流量对环境变化更加敏感;韩江流域生态流量变化特征将呈现从西南到东北由升到降的趋势,梅江支流中上游地区的生态流量将得到改善;梅江和汀江两大支流上游区域生态流量对气候变化更为敏感;韩江流域径流总量下降,但丰枯流量分化加剧,长期来看枯季生态流量保障风险可能进一步增大。     

我国工业污水集中处理厂运行及水质特征分析

以我国工业污水集中处理厂的实际运行和监测数据为基础,分析了我国工业污水集中处理厂的设计处理能力、污水处理量、水力负荷率及使用的主要处理工艺等,研究了COD、BOD5、NH3-N、TN、TP的进出水水质特征以及与去除效率的相关关系.结果 表明,我国工业污水集中处理厂以1万～5万m3/d的规模为主,平均水力负荷率较低,为43.9％,AAO工艺、AO工艺、普通活性污泥法、SBR类、氧化沟类和MBR类为主流工艺,合计占比达76.2％;进、出水浓度值相对偏高,浓度值波动幅度较大,除总氮去除效率较低外,4项污染物的去除效率均高于80％;66.1％的工业污水集中处理厂进水基本能满足生物除磷的要求,但有56.4％的污水处理厂进水可生化性较差,53.6％的污水处理厂反硝化过程需要外加碳源;5项污染物的进出水浓度和去除效率与本指标的变量均呈显著相关性,其中进水污染物浓度对出水水质、去除效率均为正相关影响.     

采用虚拟监测点的供水管网水力模型优化校核

供水管网水力模型参数优化校核过程中,由于监测点个数少于待校核参数的数量,校核后的模型参数存在"异参同效"的问题,也可能导致部分优化后的参数取值脱离其物理意义.而在建成区的管网中增设大量监测点难度较大,为解决管网水力模型应用中的这个实际问题,提出根据实际监测点数据预测非监测节点的压力,并将被预测的节点作为虚拟监测点的方法,以增加模型校核问题中的边界条件.应用案例分析结果表明,提出的基于灵敏度分析法改进的GRNN-PSO混合方法在保证校核精度的同时还提高了校核效率,为供水管网水力模型优化校核的应用提供了新思路.     

公共建筑用水现状分析与节水策略研究

近年来我国公共建筑虽已开始采取节约用水的措施,但仍存在人均月用水单耗超定额现象,以及因超压出流、管网漏损等引起的水资源浪费问题.公共建筑节水活动的开展和节水技术的应用有待进一步加强.基于此现状,分别从供水系统、用水系统,以及设计、施工、运行维护阶段,分析公共建筑节水主要节点.通过对公共建筑用水问题和节水潜力的分析,从技术、管理、行为方面提出公共建筑节水技术体系.