有压输水系统停泵水锤数值模拟及其防护研究

结合山西中部某引黄工程,采用流体力学的基本原理和特征线法,在泵出口安装两阶段关闭蝶阀和沿管线布设空气阀联合防护措施下,针对输水系统事故停泵引起的水锤问题进行水力过渡分析和计算,得出管线沿程水锤压力和泵出口断面压力变化过程线。结果表明,泵出口安装两阶段关闭蝶阀对高扬程、长距离管道的水锤防护效果较明显,合理控制快慢关时间及角度能有效降低水击压力、机组倒转和倒泄流量。通过调整空气阀的布设位置、口径及进出流量系数,得出在空气阀流入流量系数为0.975、流出流量系数为0.650、口径为450 mm下的水力过渡过程,管路中最大负压水头控制在-1.6 m以内。可见,沿管线合理布置空气阀能有效降低管道负压。     

面向不平稳径流序列的中长期径流预测方法

针对不平稳序列中长期径流预测精度低的问题,构建了趋势分析与周期叠加组合的预测方法。利用逐步回归趋势分析技术将不平稳径流序列分离为趋势序列和平稳序列两部分,对趋势序列采用趋势回归技术进行预测,对平稳序列采用周期均值叠加技术进行预测,然后将两者预测结果叠加得到最终的预测值。以黄河中游3个水文测站为例进行实例检验,结果表明:趋势序列采用逐步回归技术进行预测,能更准确表达序列的趋势性,从而提高预测精度;采用趋势分析与周期叠加组合的方法模拟月径流量,效果明显好于直接采用周期叠加的方法,能达到中长期径流预测的精度要求。     

灌区地下水控制埋深与利用量对洗盐周期的影响

灌区地下水位调控可增加作物对浅层地下水的利用量,但当地下水含盐量较高时,作物对其利用会加快盐分在根区的累积速度,进而影响灌溉淋洗制度。本文根据农田水盐平衡的基本原理,考虑不同埋深的浅层地下水利用条件下根区土壤盐分的累积过程,建立了土壤盐分淋洗周期的理论模型,并根据两组试验数据进行了应用分析。计算结果显示,位于半干旱区的研究区,地下水含盐量4.43 g/L,埋深维持在1 m和1.5 m时,多年平均降雨条件下,棉花生长期内需要排水洗盐的周期分别为100 d和140 d;埋深大于2 m时,淋洗周期超过了生长期。另一研究区位于干旱区,滴灌棉田地下水埋深为1.5 m时,用含盐量为2.81 g/L的微咸水进行滴灌,棉花生长期内需要排水淋洗的时间为78 d左右。因此,即使在灌区水位调控抬高地下水位后,在一个生长周期内,根区土壤盐分的增长过程仍然相对缓慢,为灌区制定淋洗制度提供了时间窗口。     

基于遥感的塔里木河植被变化规律研究

随着2000年以来塔里木河下游生态输水的实施,塔里木河下游的河岸植被得到了一定程度的恢复。基于MODIS遥感数据的NDVI值,对塔里木河英苏断面2000-2012年的植被变化规律进行了分析。借助这个数据集的高空间分辨率的优势,选择了离河岸1 500 m内相邻的6个点进行研究。使用数据集内的质量控制字段从2000-2012年间的296景中筛选出有效数据用于分析。NDVI的序列分析显示,距河岸1 000 m以内的C3、C5、C6、C7等4个点的NDVI呈显著的增长趋势,C3点NDVI的平均增长率达到5.34×10-6/d。在远离河道的方向上,从C3到C7的NDVI年平均值逐渐减小。C3、C5、C6和C7点的年NDVI相对增长率平均值在3.33%～1.36%。在分别离河岸1 150 m和1 500 m的C8和C9点,NDVI没有显著的变化。生态输水能够对植被有补偿作用的河岸两侧的范围很有限,生态输水显著改善植被的范围是距离河岸约1 000 m以内。     

基于文献计量的我国城市内涝研究进展

以CNKI中国期刊全文数据库中2000-2015年的城市内涝研究相关文献为基础,采用文献计量软件SATI对已发表文献的年度频次、高频关键词以及期刊来源进行统计分析,借助Ucinet绘制高频关键词网络知识图谱,运用SPSS软件对20个高频关键词进行共词网络、聚类和多维尺度分析。结果发现,城市内涝主要研究热点包括城市内涝机理研究、城市内涝过程仿真与模拟、城市内涝应对管理,城市防洪排涝体系建设仍是重要的研究内容,海绵城市建设和低影响开发的研究将会是新的研究热点与发展趋势。     

基于Hoek-Brown强度折减法的边坡稳定性图表法研究

边坡稳定性图表为初步评价边坡的稳定性提供一种简单但却行之有效的途径。采用Hoek-Brown有限元强度折减法,提出一套求解Hoek-Brown准则下岩质边坡安全系数的稳定性图表。首先根据Hoek-Brown准则下岩体的正应力与剪切应力的关系,推导关于瞬时内摩擦角φ_i和瞬时黏聚力c_i的一种显示表达公式,进而实现基于Hoek-Brown准则的有限元强度折减法在数值计算中的实施。算例分析表明,该方法获得的边坡安全系数和滑动面位置是合理可靠的,且避免对瞬时强度参数φ_i和c_i的迭代求解。在此基础上,绘制求解b=45°和D=0条件下边坡安全系数的稳定性图表;进而提出分别用扰动权重影响系数f_D、坡角影响权重系数f_β来量化岩体扰动和边坡坡角对稳定性的影响,并绘制求解f_D和f_β的计算曲线。从而建立求解Hoek-Brown准则下岩质边坡安全系数的稳定性图表法。最后通过对2个工程实例的计算表明,采用本文图表法求解岩质边坡安全系数是合理可行的。     

考虑水流温度影响的三维岩体裂隙网络非稳定渗流场数值分析

水流温度对裂隙岩体中渗流场分布规律的影响是岩体水力学研究的热点问题。在分析水流温度对裂隙水流影响机理的基础上,建立了考虑水流温度影响的岩体裂隙渗流场数学模型,采用有限元法对其进行数值求解。研究结果表明：考虑水流温度影响较不考虑水流温度影响的渗流场水头值普遍偏高;水流温度对渗透系数的影响在水流温度影响渗流场分布的过程中起主导作用;裂隙宽度越大,水流温度对裂隙渗流场的影响越明显。     

河流上下游控制断面非点源污染特征的分析

为了深入研究河流上下游断面非点源污染的特征及其变化,以及同一断面不同年份的非点源污染特征,以渭河的支流沣河上游大峪口断面和中游秦渡镇断面为研究对象,根据两控制断面2009-2011三年的非点源污染水质水量同步实测资料,运用平均浓度法估算非点源污染负荷,并结合河流断面控制流域的土地情况、人类活动等情况,分析了河流上下游控制断面的非点源污染特征。结果表明:非点源污染是沣河的主要污染源,河流上游区域非点源污染负荷所占比重大于下游区域;河流上下游断面非点源浓度基本相当,下游点源浓度大于上游;下游COD、TP和NO2—N的非点源负荷量是上游的10~20倍;人类活动所产生的点源排放对中下游河流水质影响更大。     

地下水数值模拟研究与应用进展

工农业的快速发展,使得大量污染物随着降雨径流入渗进入地下水,对地下水资源产生了严重威胁。由于对地下水污染物的实时监测具有一定难度和较高的经济成本,地下水模拟软件应运而生。系统分析了GMS、FEFLOW、Visual MODFLOW、Visual groundwater、MT3DMS、TOUGH2等地下水模拟软件的结构、模型求解方法、功能及优缺点等,总结了软件在水流、地下水水位和污染物运移数值模拟的应用进展。最后,进行了展望,提出地下水数值模拟软件与3S技术集成、与人工神经网络等系统预测方法结合、气候变化模型与多相模型及地表水-地下水模型等耦合开发以及结构优化等发展趋势。以期为地下水动力学和污染物运移模拟及海绵城市建设提供参考。     

基于K均值聚类和LK算法的应急物资调度

突发性事件中应急物资调度方案最优化问题是典型的车辆路径规划（VRP）问题。对于大规模的VRP问题求解,经典的启发式算法易陷入局部最优,难以得到高质量的调度方案。针对这一问题,提出了一种基于K均值聚类和LK算法的调度方法。该方法采用K均值聚类方法将需求节点分成n个子集合,对聚类结果进行修正后分配给n辆运输车辆,采用LK算法对每辆运输车辆的运输路径进行优化。仿真实验结果表明,方法获得了较好的调度方案,而且单个运输车辆服务的需求节点个数越多,方法的优势越明显。