基于启发式分段试算法的蓄水工程宽浅型优化调度

鉴于蓄水工程优化调度是解决水资源供需矛盾的有效技术手段,根据蓄水工程宽浅型优化调度模型的特点,提出了启发式分段试算法,该方法将水量平衡约束引入目标函数,构造拉格朗日辅助函数,推导出"理想"最优解;再逐步引入供水量、需水量和蓄水量等约束条件,迭代试算求解,分段逼近"理想"最优解。实例应用结果表明,启发式分段试算法与动态规划法计算结果一致,但启发式分段试算法所需计算时间不足动态规划法的1%,可见启发式分段试算法具有合理性和较高的时效性。     

苏南运河苏州段水环境容量及水质达标性计算

由于苏南运河水质不断恶化,以运河下游苏州段为研究对象,在充分调查入河污染物总量的基础上,建立河流一维水环境容量计算模型,计算其水环境容量,提出了削减量及削减目标;最后针对运河苏州段选取2个控制断面,提出3种控制方案,分析不同方案下污染源排放量与水质浓度关系。结果表明,运河苏州段已无剩余水环境容量,急需开展水环境整治;当研究范围内所有企业均达标排放,且城市污水接管率提高至85%时,运河苏州段的水质均能达标,该结论可为苏南运河管理部门制定水环境改善方案提供理论依据。     

基于流固耦合的卧式轴流泵叶轮模态分析

研究轴流泵转轮的振动特性,对于避免轴流泵工作时发生共振、保证水泵安全稳定运行有重要意义。运用有限元软件ANSYS Workbench,结合流固耦合方法,分析某泵站卧式轴流泵的模态,计算轴流泵叶轮转子在空气和水中的各阶固有频率及其振型,并分析了叶轮固有频率的变化规律及其原因。结果表明,水介质会引起叶轮各阶固有频率的降低,各阶固有频率降低系数的范围为0.10~0.38,降低系数大小与各阶振型有关,水中振型和空气中的振型相似,振幅有所减小,水体的附加振动质量是引起叶轮各阶自振频率降低的原因。     

南通市水资源供需平衡与承载力研究

近年来,江苏省南通市水质性缺水和季节性缺水问题严重制约了社会经济的发展。为实现可持续发展,利用2015、2020、2030规划年南通市用水和供水系统的水量数据,分析了水资源供需平衡,建立了水资源承载力模型,并以总人口数为目标函数,求解最优化目标。最后通过情景模拟,探讨了不同组合(水量、水质、供水季节)、不同阶段的水资源承载力。结果表明,未来南通市水资源将出现超载情况,2015年可能出现水质性缺水问题;2020年水质问题有所改善,季节性缺水逐渐出现;2030年季节性缺水问题凸显。     

基于FEM-SVM的大坝可靠度分析方法

为解决复杂大坝可靠度分析计算时难以求得显示的功能函数和传统随机有限元计算时间长、工作量大等问题,提出将有限元(FEM)、支持向量机(SVM)和Monte-Carlo法相结合的可靠度分析方法,即采用正交试验设计具有代表性的样本点,通过有限元计算生成学习样本,利用支持向量机具有解决高度非线性、小样本问题的能力,建立结构响应量和输入变量的映射关系,再利用Monte-Carlo法,结合输入变量的概率分布生成随机样本进行结构可靠度计算。实例计算表明,FEM-SVM分析方法具有较好的精度,同时大幅减少了计算时长和工作量。     

基于水动力模拟的城市浅水湖泊水循环研究

治理富营养化湖泊应首先改善湖泊的水动力条件,一般是通过连通引水和调整湖泊形态来实现,但连通引水对湖泊富营养化的改善效果时效较短,合理的湖泊形态对实现湖泊健康更为重要。以吴江市盛泽镇的潜龙渠为例,选择水龄作为描述湖泊水循环的指标,利用EFDC模型对不同条件下的水龄和流速及规划后湖泊形态的水动力情况进行模拟,同时根据模拟结果确定生态修复方案。结果表明,经过岸线和湖底高程调整后,潜龙渠水龄可以减少2~3d,水动力条件得到明显改善。     

用于排架结构的铅剪切阻尼器试验及数值分析

为进一步促进铅阻尼器在工程中的应用,针对常见的排架结构,研制了一种铅剪切阻尼器,通过低周往复加载试验,逐个分析阻尼材料铅的有效剪切面积、受剪区厚度、剪切截面形式、加载位移幅值、加载频率、加载次数等因素对阻尼器耗能性能的影响。试验结果表明,设计的阻尼器的阻尼力—位移滞回曲线饱满,耗能性能良好,符合双线性力学模型,并对试验中两个典型型号的阻尼器进行了数值模拟分析,通过对比数模值和试验值,证明了数值计算模型的实用性,为阻尼器在结构体系中的减震应用奠定了基础。     

改进的Horton模型在祖厉河流域洪水预报中的应用

为改善半干旱地区缺/少资料对水文模拟和水文预报的限制,在充分了解中间复杂水文过程的基础上,基于可用的遥感资料(土壤类型)对Horton模型的参数确定方法进行改进。利用改进的Horton模型模拟处于半干旱地区的甘肃省会宁站祖厉河流域的次洪过程,合格率为100%,平均确定性系数为0.89,模拟的洪水总量、洪峰流量、峰现时间误差均小于20%,在可接受范围内。表明该方法使得模型模拟精度较高,适用于半干旱地区的水文预报,并可向无资料地区推广。     

基于遗传算法的深埋隧洞外水压力反分析

外水压力是富水区深埋隧洞衬砌结构承受的主要荷载,其取值的准确性直接关系到隧洞设计与施工的安全,根据西南某工程的钢筋应力等监测数据,基于遗传算法,利用FORTRAN语言对通用有限元软件ABAQUS进行了二次开发,编写了遗传算法及其与ABAQUS的接口程序,对引水隧洞衬砌结构承受的外水压力进行了反演分析,得到了外水压力取值,并与实际地勘资料提供的数据进行比较。结果表明,实测值与反演值相近,且均小于正演值,安全性能够得到保证,说明原有计算模型的外水压力初值具有一定的合理性。可见遗传算法用于隧洞的外水压力反演是可行的。     

中国年径流频率分布及统计特征区域规律分析

基于全国514个水文站1956~2000年的年径流资料,采用线性矩比例图和线性矩-矩对比图分析了P-Ⅲ型分布、对数正态(LN)分布拟合我国多年平均年径流系列的情况,并利用强局部加权回归曲线(LOWESS)平滑散点数据进行分布函数拟合判断,表明P-Ⅲ分布对我国年径流资料适用性较好。基于此,对全国年径流统计特征和区域规律进行研究,建立了南北分区径流量(深)、流域面积、标准差、离散系数之间的经验关系,为水资源规划及合理开发利用提供了依据。