长江感潮河段溢油风险评价体系构建及应用

长江感潮河段水动力条件复杂,对该水域溢油事故缺少相应的风险评价指标体系。为科学评价长江感潮河段溢油风险,从溢油事故对上游水体、敏感点、敏感区影响 3 个要素出发,构建风险评价指标体系,包括危害区特征、危害期特征共 23 个指标。应用该指标体系,基于 EFDC 二维水动力-油粒子模型,以长江南京段水域某码头溢油事故为研究对象,开展溢油风险评价,模拟计算涨急、落急、涨憩、落憩 4 种典型事故发生工况下的风险评价指标值。结果表明;事故发生在落急或涨憩时刻时不会对上游水域产生影响,发生在落憩时刻时对事故点上游水域影响距离最远,发生在落急时刻时将最快影响到下游的敏感点和敏感区,持续时间与水动力特性密切相关。建立的评价指标体系可以较为全面地刻画溢油风险影响特征,为长江感潮河段溢油风险评价提供量化指标和评价工具。     

冲积性河流的河型分类及判别方法研究综述

冲积性河流的河型分类及判别是河型研究的重点问题之一,对于河床演变规律的认识及制定河道治理措施具有重要意义。根据已有研究成果,归纳和分析了国内外河型分类和判别方法。针对河型定量判别方法,总结和分析了现有J-Q判别法、河床稳定性判别法、来水来沙条件与河床边界条件判别法的思路、判别指标和标准。采用量纲分析的方法分析了影响河型的主要因素,对比了不同判别式所用参数的特性,最后指出了现有河型判别方法的不足和有待解决的问题。     

聚氨酯保温层对重力拱坝服役性能的影响

混凝土高坝增设聚氨酯保温层后的服役性能是大坝安全监控领域的研究重点。为研究聚氨酯保温层对重力拱坝工作性态的影响,在响洪甸大坝上布置了监测设备,对比分析了响洪甸大坝增设聚氨酯保温层前后的坝体温度和坝体变形监测数据。结果表明:增设聚氨酯保温层后,坝体温度与坝顶垂直位移最大变幅、最大年变幅与最小年变幅均明显减小,其中坝体温度最大变幅消减率超过50%,坝顶垂直位移最大变幅消减率超过35%。综上,聚氨酯保温层能有效降低坝体温度变化幅度和坝体变形程度,改善坝体应力状态和大坝沉陷状态,提高大坝服役性能。     

基于EDEM的混凝土板桩静压贯入过程三维颗粒流数值模拟

针对混凝土板桩在干粗砂地基中的静压贯入问题,为了明确贯入过程中的挤土效应及贯入阻力的发展规律,利用离散元数值模拟软件EDEM(Engineering Discrete Element Method)对干粗砂中混凝土板桩静压贯入过程进行了三维数值模拟。为此,提出了适用于类似试验的参数标定方法,分析了贯入过程中颗粒的运动特征。针对板桩结构的特点,对长边和短边方向的挤土效应进行了对比,并以短边为例,分析了不同高度处的挤土效应。最后,根据颗粒与桩结构的接触力,提取了桩端阻力和桩侧摩阻力的值,分析了两者在贯入过程中的变化规律。结果显示:在贯入过程中,颗粒的运动呈现"涡流状",并随贯入过程演化;板桩沿短边方向的表面隆起量约为沿长边方向的隆起量的2倍;随着长宽比的增加,板桩结构在短边方向和长边方向的隆起值相应增加,且短边方向的隆起值与长边方向的隆起值的比值与相应板桩的长宽比近似相等;随着贯入的进行,桩侧摩阻力所占的比重逐渐增加,在完全贯入后,侧摩阻力值约占桩端阻力的1/25;不同长宽比的板桩结构,其桩端阻力和桩侧摩阻力的单位值近似相等,并与准二维计算结果相近。     

模拟雨水下堵塞材料对透水混凝土渗透性的研究

作为一种高透水材料,透水混凝土因其孔隙易被堵塞、渗透性降低,影响其性能和使用。针对透水混凝土的堵塞问题,使用了一种常水头试验装置。为了研究真实情况下雨水径流对透水混凝土渗透性的影响,模拟了雨水径流中砂的级配,并将其作为堵塞材料用于透水混凝土的渗透性影响研究。利用再生骨料替代天然骨料制备了透水混凝土,以归一化渗透系数作为指标,对3种不同孔隙率的透水混凝土进行堵塞实验,研究了不同加砂次数对其渗透性的影响。当孔隙率为15%时,第一次加入堵塞材料后,其归一化渗透系数折减最大,而当孔隙率为25%时,前几次加入的堵塞材料对其渗透性的影响较小。试验结果表明,堵塞物相同时,加砂后透水混凝土的归一化渗透系数与透水混凝土孔隙率成正比,与堵塞次数成反比。     

基于Level-Set法的有限元非饱和渗流方法在黄壁庄水库中的应用

针对传统非饱和渗流分析方法中忽略气相作用而导致无法处理气相参与的含自由面渗流这一问题,建立了一种耦合Level-Set法的有限元非饱和渗流分析方法。该方法基于有限元非饱和渗流分析理论,利用Level-Set方法隐式地捕捉自由界面,考虑了入渗过程中的气相可压缩性,能够反映多孔介质中水气两相界面的运动与融合,可以用来求解常规方法无法处理的气相参与的含自由面渗流问题,同时具有自由面构造简单、计算稳定性好、收敛速度快等优点。本文将该方法应用于黄壁庄水库在库水位骤升后出现坝前水面冒泡现象的原因分析中,模拟了该水库坝前水-气两相运移过程,揭示了冒泡现象发生的原因。计算结果表明,此方法可简单、直观地描述水气界面在多孔介质中的运动过程,模拟结果与实际情况较为符合。研究表明,黄壁庄水库坝前水面出现冒泡现象是由水位骤升将铺盖内的空气封住,并随水体入渗压缩空气,出现憋气现象,最后气体释放所致。     

中国洪水预报系统方案参数优选加速方法研究

为有效缩短中国洪水预报系统方案参数优选耗时,选择东辽河支流十屋流域建立三水源新安江模型预报方案,挑选历史最大10场次洪用于参数率定研究。中洪系统利用…\\Temp目录下的文件作为模块之间、模块与系统之间的通讯,参数优选时频繁的文件读写消耗了大量的时间,本文据此设计了三套解决方案:换用固态硬盘和使用虚拟内存盘方案旨在提高中洪系统的文件读写效率,借用河海大学HMCE系统用于测试整个数据流优化之后的效果。当用全局参数优选的基因法重复运行20次进行参数率定时,上述四种方法的平均耗时依次为230 min、55 min、19 min、4.4 min;当用局部参数优选的单纯形法时,平均耗时依次为185 min、45 min、17 min、4.1 min。研究成果可以有效缩短预报方案的参数优选时间,对提高中洪系统的应用效率、研发相关软件等具有重要的应用价值。     

澜沧江-湄公河流域可分配水量计算与水利益共享

与传统的水量分配相比,基于水利益共享的跨境水资源分配理念,由于其更能体现公平合理原则和流域可持续发展要求,自提出以来受到了广泛关注,但由于跨境流域的水利益计算和分配机制等问题非常复杂,为此开展了专项研究。结果如下:①针对跨境流域的可分配水量以及水利益计算等核心问题,以澜沧江-湄公河流域为例,阐释了澜湄流域可分配水量的计算过程,指出以往将流域多年平均径流量(入海口流量)作为流域可分配水量的误差之处;②针对跨境流域全流域水利益难以计算的问题,从流域的水资源开发利用或保护活动对水利益的影响角度,通过水利益的变化来度量全流域水利益和水利益分配,创新性地解决了跨境流域水利益计算的难题,并初步提出了基于水利益共享的水资源分配原则。研究成果将有利于推动基于跨境流域水利益共享理念的水资源分配模式的实施,实现跨境流域各国水利益共享,共同应对气候变化风险、保护河流健康和促进全流域水资源可持续开发利用,以澜湄水资源合作助推"一带一路"倡议。     

弧形短导航墙对船闸下游引航道内水流结构的影响

通过物理模型试验,结合理论分析,研究了在不同下游水深条件下,直导航墙长度L变化对船闸下游引航道保护长度的影响,并在此基础上研究了增设弧形短导航墙对水流结构的调整与影响。物理模型试验研究表明:直导航墙长度的增加有利于改善船闸引航道口门区的通航条件,但在达到一定长度之后,再增加直导航墙长度对引航道口门区水流结构的改善效果减弱;弧形短导航墙对改善下游引航道保护区域内水流结构有很好的效果,选用较小纵向参数a和较大横向参数b效果更好,但张角不宜过大。