溢洪道闸墩后水翅的水力特性及消减措施研究

为研究如何避免溢洪道泄洪过程中,闸墩后生成的水翅会给泄洪安全带来诸多不利的影响。本文利用量纲分析和物理模型试验方法,对溢洪道闸墩后水翅的水力特性和消减措施开展研究。试验结果表明,影响水翅长度和高度的主要因素有闸墩尾部出口处的弗劳德数Fr_0、溢洪道坡度i、闸墩宽度等;在相同泄流条件下,若泄槽坡度变小,水翅长度也随之减小,而水翅高度却相应增加;当弗劳德数Fr_0介于2.3与2.8之间时,闸墩后的水翅长度和高度均显著增大。试验还发现水翅的长度、高度与闸墩后泄流下跌角度α有关,当α增大时,水翅长度和高度也随之增大;当α较小时,水翅现象明显减弱或消失。研究结果为实际工程消除水翅现象提供了新思路,提出的复合式斜尾墩比传统四棱台型尾墩能更好地避免水翅发生,对改善溢洪道、泄洪洞闸墩后的水流流态具有参考价值。     

基于SWMM的城市洪涝风险管理研究

为了研究城市洪涝风险评估的问题,采用SWMM(Storm Water Management Model)模拟技术进行洪涝风险危险等级量化研究。以涂家营沟流域为例,基于SWMM模型模拟不同重现期降雨下的淹没情况,计算各子汇水区基于淹没深度、淹没面积、土地利用、人口密度和淹没道路等脆弱性参数建立的危险等级,确定洪灾危险区。结果表明:在20年一遇的情景下研究区溢流量为62 350 m~3,淹没面积为0.177 4 km~2,其原因是排水系统不达标且淤积严重;基于淹没深度和淹没面积的高洪灾风险区面积为0.049 km~2,基于土地利用的高洪灾风险区面积为0.516 km~2,基于人口密度和淹没道路的高洪灾风险区面积为0.041 km~2;该研究区内洪灾危险区由低级到高级的面积分别为1.83 km~2、1.00 km~2和1 950 m~2,高危险区主要集中在城市中心、居民区。淹没深度和淹没面积是确定洪涝灾害等级最敏感的参数,为洪涝风险评估提供依据。研究结果可为我国城市发展规划提供参考依据。     

基于SPH消力池内陡坡水跃的数值模拟

为了满足明渠水流入流的边界条件,扩展SPH方法在明渠恒定流模拟中的应用,本文建立SPH方法的出入流模型,通过设置相应的出入流边界条件,研究不同坡度下消力池内陡坡水跃特性。针对两种不同流量,对斜坡坡角θ分别在20°、30°、45°条件下的陡坡水跃进行数值模拟。模拟结果与文献中的实验结果进行对比分析,结果表明:出入流模型能为陡坡水跃的数值模拟提供稳定的水流。各陡坡不同流量下水面线的变化趋势基本相同,误差均在±10%内;相同坡角时,单宽流量为0.063 m~2/s的消能效果均大于单宽流量为0.105 m~2/s的消能效果。该方法处理出入流边界简单,合理准确,能够较好地模拟不同坡度下消力池内陡坡水跃,得到陡坡水跃特性,具有一定的可行性和可靠性。     

华南地区典型土壤渗透性的改良配置研究

为改善我国华南地区土壤黏性大、渗透性差的问题,研究华南地区土壤与落地灰、砾石、沸石、海砂、草根和枯树叶等多种材料的改良配置,测试不同重量配比下试验土壤的渗透性,获取不同有机、无机材料对典型土壤自然入渗能力的改善效果(包括各种材料的单独作用和择优性混合作用效果)。结果表明:单材料试验中,低重量配比的草根和枯树叶试验土壤的峰值入渗速率分别为0.178 mL/s和0.163 mL/s,且有机材料的改良效果优于无机材料。高重量配比的5～9 mm砾石和5～9 mm落地灰试验土壤分别在重量配比为40%和60%情况下,峰值入渗速率达0.338 mL/s和0.717 mL/s,在同重量配比的所有材料里具有最佳入渗效果。多材料混合试验中,枯树叶、5～9 mm砾石和5～9 mm落地灰相结合的试验土壤实现最佳入渗效果。研究成果为改善华南地区土壤渗透性能提供科学依据。     

临坡条形基础下地基极限承载力多因素影响规律的数值分析

为了系统分析边坡对临坡基础极限承载力的影响,采用控制变量法和FLAC3D有限差分软件,分别针对不同坡顶距、坡角、相对密实度、基底宽度的荷载-位移曲线,研究了极限承载力、极限承载力弱化系数、极限承载力系数的多因素演化规律。结果表明:极限承载力、极限承载力弱化系数、极限承载力系数随坡顶距增加而增大,当坡顶距b与基底宽度B之比大于5时增长趋于停滞,但未达到平地地基数值;地基极限承载力、弱化系数随坡角增加近似线性减小,变化速率基本不受坡顶距的影响;地基极限承载力、极限承载力系数随砂土相对密实度增加而增大,同时受到坡顶距的影响,大坡顶距下随相对密实度的变化速率高于小坡顶距;地基极限承载力受基底宽度的影响程度小于坡顶距,随基底宽度增加小幅度增大,极限承载力系数随基底宽度的增大而减小;地基极限承载力弱化系数对相对密实度、基底宽度不敏感;减小坡角、提高相对密实度与增大坡顶距对极限承载力的提高有类似的效果,单纯通过增大坡顶距仍不能达到接近平地极限承载力的水平,适当地减小坡角、增加相对密实度可增大接近平地地基极限承载力的可能性。研究结果可为临坡工程施工方案选择提供借鉴,对推动临坡地基的工程定量计算具有重要作用。     

含三维内裂纹透明类岩石材料破坏红外热像试验研究

由于目前针对含三维内裂纹的岩石破坏红外热像特征的研究较少,本文基于预埋浇注法制作含内裂纹类岩石试件,开展了单轴压缩块体试验和巴西圆盘劈拉试验,得到含内裂纹的岩石破坏过程,监测内裂纹扩展及试件破坏过程中的红外热像特征,得到以下结论:(1)含三维内裂纹的块体试件在单轴压缩下,在预制内裂纹面上发生剪切破坏;(2)块体试件在单轴压缩作用下红外热像特征明显,在破坏时,在预制内裂纹面处急剧升温;(3)含三维内裂纹巴西圆盘试件在预制内裂纹尖端发生翼型裂纹扩展,边缘带有针刺状Ⅲ型裂纹参与特征,最终翼型裂纹与上下表面贯穿;(4)巴西圆盘试验的红外热像特征与块体单轴压缩不同,在断裂面处未发生明显变化。研究结果为研究三维内裂纹的扩展规律及内裂纹扩展破裂的红外热像规律可提供一定的试验参考。     

近20年塔里木河干流生态环境变化遥感监测分析

针对塔里木河流域综合治理后生态环境的变化状况及植被的恢复状况等热点问题,基于遥感时空变化分析方法从土地利用、地表水体和植被覆盖度的时空变化方面分析了近20年来塔里木河干流生态环境的变化状况。结果表明:(1)塔里木河干流土地利用受到人类活动的影响显著,自2000年以来,塔里木河干流耕地面积增加显著,净增2 229 km²,草地面积整体下降,萎缩3 157 km²;(2)综合治理以来,下游河段2009—2018时段水体出现频率明显高于2000—2008时段,水体出现频率提高约15%;(3)2000年以来,塔里木河流域的植被覆盖度持续增加,特别是下游河段植被覆盖度增加明显,覆盖度增加18%。但中、上游流域的植被覆盖度的增加趋势主要贡献来源于耕地,中上游地区耕地的增加仍会对塔里木河流域的生态保护和恢复造成一定的影响。     

On the effect of debonding on the overall behavior of composite materials

The present paper is an investigation of the effects of debonding on some of the basic properties of composite materials. In the adopted debonding model, the tractions and normal displacements are continuous at the interfaces, but there exists a jump in the tangential displacement, proportional to the corresponding shear traction. The consequences of such interface conditions on the inverse relation between the effective moduli and compliances are studied. By means of a simple example of a laminated medium, it is shown that the inverse relation ceases to be valid in this composite as the degree of debonding increases. This phenomenon is explained by investigating the rate of decay of end effects, and thus the applicability of Saint-Venant principle, in a laminated composite with debonding.     

Single sample modal identification of a nonstationary stochastic process

Gauss-Markov processes excited by nonstationary noises are encountered in the modeling of vibrating systems. We prove that the classical instrumental variable method, as well as the Ho-Kalman realization algorithm, for identifying the pole part (modal characteristics) of the model, are consistent when used on a single sample of the (nonstationary) signal.