基于单剪试验邓肯E B模型参数的确定

土石坝应力应变有限元计算中常采用邓肯E-B模型,模型参数大多通过三轴试验确定,但操作相对比较复杂,为此提出一种通过单剪试验确定邓肯E-B模型参数的方法,即对某一级配粗粒料进行单剪试验,将试验得到的单剪条件下的应力应变关系通过转换公式得到三轴条件下的应力应变关系,据此整理得到的邓肯E-B模型参数与三轴试验结果基本一致,并用该参数对单剪试验进行有限元数值模拟,得到的应力应变关系与试验结果较为吻合。     

破碎性堆石料单剪试验研究

介绍了自行研制的叠环式大型单剪试验仪。对两种不同岩性的堆石料进行了不同竖向应力条件下大变形的单剪试验,分别研究了竖向应力施加过程(压缩过程)及单剪过程中颗粒破碎的变化。试验结果表明:颗粒破碎与颗粒抗压强度及施加的竖向应力有关,颗粒抗压强度小及施加的竖向应力大,压缩过程与剪切过程中颗粒破碎率大;无论是压缩过程还是剪切过程,颗粒破碎均存在一个临界值;颗粒破碎主要发生在压缩或剪缩过程中。     

冻融条件下玄武岩纤维增强水泥土抗疲劳性能的试验研究

通过试验研究了冻融循环对素水泥土及纤维水泥土的抗疲劳性能的影响。试验结果表明:掺入适量的玄武岩纤维可以改善水泥土的抗压、抗疲劳性能,而且对后者的影响更显著;纤维掺量越高,水泥土抵抗冻融循环破坏的能力也越强;水灰比对水泥土的抗压能力和抗疲劳能力的影响很大,因此在保证水泥土均匀拌合的前提下尽可能降低水灰比;应力水平越高,水泥土的疲劳寿命越短,且采用统计软件拟合出了应力水平S和疲劳寿命N之间的关系,工程上可根据S-N关系推测水泥土的应力水平或疲劳寿命。     

海流兔河基流特征及其对气候变化和人类活动的响应分析

基流是海流兔河流域地表径流的主要组成部分,是流域河流枯水期流量的重要来源,更是维护流域生态环境健康的基本保证。本文采用不同方法对海流兔河流域1957-2011年基流数据进行分析。基于流域水文及气象数据,应用双累积曲线法和SWAT模型分析流域基流对气候变化和人类活动的响应关系。结果表明:流域基流年内分配不均匀,夏季基流分配量普遍较少;基流年际变化整体呈现下降趋势,并分别于1968、1989和2001年发生突变。流域基流对人类活动的响应强于气候变化,人类活动是流域基流变化的主要因素,降雨是次要因素,气温是第3因素。     

基于ELQG算法的水库群优化调度研究

针对目前复杂水库群优化调度算法存在早熟收敛和运行时间长等问题,本文深入研究基于ELQG算法的水库群优化调度的原理、方法与步骤,利用ELQG算法求解新安江-富春江水库优化调度模型,并将不同典型年优化下调度结果与DP算法进行对比。结果表明:ELQG算法中梯级水库联合年发电量减少0.1亿~0.3亿k W·h,平均水位降低1.0~1.3 m,但计算速度平均提高20倍。ELQG算法具有较强的实用性和可操作性,为多目标、高维水库群的优化调度提供了一种新的途径。     

反滤层对高心墙堆石坝拱效应影响研究

心墙与坝壳间不均匀沉降可导致心墙内产生拱效应,反滤层变形模量高于相邻的心墙料及过渡料致使拱效应强烈,分析心墙拱效应并通过合理措施降低其影响极为重要。以某心墙堆石坝为例,采用有限元法计算了反滤料变形模量及反滤层新结构对坝体应力应变及心墙拱效应的影响。计算结果表明:采用低变形模量反滤料或在反滤层内分级填筑高塑性黏土,均可增加反滤层沉降,有效减小沉降差,削减拱效应。心墙的沉降差、应力变化率、拱效应强弱呈现较高的一致性,皆在1/2坝高附近最大。拱效应系数最小值随反滤料变形模量降低而增大。内部填筑黏土可使反滤料最大沉降增加0.47 m,使心墙拱效应系数最小值提升至0.683,相当于反滤料变形模量降低25%时的模拟结果。因施工时难以获取低变形模量反滤材料,故提出的反滤层改善结构具有较高的工程应用价值。     

基于正态云-模糊可变耦合模型的水环境质量评价

水环境质量评价作为了解和分析水环境现状及问题的基本内容,是河流规划、治理和管理的重要依据。针对水环境质量评价存在的模糊性、随机性和最大隶属度不严谨等问题,提出正态云-模糊可变评价耦合模型。模型对模糊边界问题进行定量化处理,确定隶属函数和识别水质级别,并采用最小相对熵原理计算组合权重。运用该模型评价秦淮河流域2016年的水环境,评价结果同单因子指数评价法、模糊综合评价法和云模型评价法进行对比。结果表明:正态云-模糊可变耦合模型更加合理、有效可靠;模型级别特征值H分析表明秦淮河上游和秦淮新河段汛期水环境大部分优于非汛期,但同时也表现出城镇工业、生活等污染特征;内、外秦淮河段,汛期河岸的污染物排入河流中,故汛期水环境劣于非汛期,表现出典型的城市生活及餐饮等"三产"污水污染特征。研究方法和结果对地区和流域的水环境质量评价和研究具有一定的借鉴和指导意义。     

基于最大Lyapunov指数的混沌预测在洪水实时预报中的应用

为提高洪水预报精度,从而提高水库防洪调度可信度,采用混沌预测模型,研究了复杂洪水动力特征和非线性特征并分析洪水实时预报问题。考虑到时间延迟与嵌入维数的相关性,利用C-C法计算相空间重构参数,判别了洪水混沌特性。为避免由嵌入维数m的选取引起的最大Lyapunov指数的明显波动,使用了改进的小数据量方法计算最大Lyapunov指数。构造了基于最大Lyapunov指数的混沌洪水实时预报模型,并将其应用到湖南五强溪水库的洪水预报,计算结果表明该模型具有较高的预报精度。     

四大家鱼产卵栖息地适宜度与大坝泄流相关性分析

为探究三峡—葛洲坝水库联合调度运行后,长江四大家鱼对不同大坝泄流工况下产卵栖息地水动力环境的适宜性,在构建长江四大家鱼主要产卵栖息地水动力数学模型及产卵栖息地适宜度评价模型基础上,针对大坝不同运行参数进行大坝泄流方式与四大家鱼产卵栖息地适宜度相关性分析。结果表明,大坝泄流量为10 000~15 000 m~3/s时,四大家鱼产卵栖息地具有较高的适宜度;在流量基数为10 000~15 000 m~3/s,日均流量增长率为1 000~1 500 m~3/s时,四大家鱼产卵栖息地同样有较高的产卵栖息适宜度。研究结果可为构建考虑家鱼自然繁殖的水库生态调度方式提供参考。     

水流与壁面间切应力估计方法的比较研究

精确估计水流与壁面间切应力在泥沙输移和水利工程安全方面具有重要意义。通过选取并整理文献数据,对现今七种主要的水流与壁面间切应力的估计方法在不同雷诺数的条件下进行评价和比较,发现总体上湍流动能外推法和雷诺应力外推法估计壁面切应力的可靠性和精确度最高,平均相对误差分别为3.2%和5.2%。湍流能量法、湍流动能法和雷诺应力法次之,以壁定理的精确度最低,但其所需的数据较容易获取。二阶应力法的精确度取决于阻力系数的取值。其中,壁定理和二阶应力法的估计值偏高而更加安全,湍流动能外推法的估计值较为准确,而其余方法给出的估计值偏低。所得结果对不同条件下水流与壁面间切应力估计方法的选择以及直接测量仪器的校准有一定的参考价值。