劈裂灌浆扩散机理研究

劈裂灌浆在实际工程中应用相当广泛。由于影响浆液扩散的因素众多,劈裂灌浆扩散机理尚不明确,尤其是不同给压方式(稳压和脉动)对浆液扩散的影响研究很少,对这两种方式下的劈裂灌浆机理进行了探讨。对于稳压灌浆方式,基于水力劈裂缝的扩展形态来考虑浆液的运动,视劈裂注浆扩散形态为平面辐射椭圆,采用恒缝高矩形断面模型,推导出宾汉流体的劈裂灌浆扩散方程,并分析了灌浆压力、浆材黏度、土体弹性模数、劈裂通道宽度对浆液扩散范围的影响。对于脉动灌浆方式,由于施加给受灌体荷载的延滞效应和脉动叠加作用,多次脉动灌入的浆液会使劈裂通道宽度逐渐增大,采用扁球体的劈裂灌浆模型,推导出脉动方式时的浆液扩散方程,分析了脉动灌浆频率等与浆液扩散距离的相互关系;结果表明,浆液的扩散距离与脉动频率的关系曲线存在一个极小值,发生在脉动频率为10 min次时,这一参数可作为脉动灌浆方式的控制参数。最后将前人的稳压灌浆模型与本文的脉动模型与相互比较,研究两种灌浆方式劈裂扩散机理的差异,得到脉动灌浆时浆液扩散距离要远短于稳压方式的,表明通过采用脉动灌浆,调节相关参数能有效控制浆材扩散范围,相关规律可为工程实际提供理论依据。     

分布式水文模型中模块分解与组合的理论研究

本文以已有的分布式水文模型为基础,利用形式概念分析(Formal Concept Analysis,FCA)方法,识别模型中描述主要水文过程的基本方程,通过组合这些方程产生新概念,并形成概念格层次结构。采用Hasse图直观反映了新概念的层次结构,以此来指导设计者开发具有定制功能的模块化水文模型,本研究力图实现模块的即插即用功能。文中以分布式水文模型中的地表产流过程为案例,描述了关联规则挖掘的全过程及其优化组合,验证了该方法的可行性。     

堰塞体堵江对雅鲁藏布大峡谷地区河流地貌的影响

雅鲁藏布大峡谷地区地质灾害频繁,以易贡藏布与帕隆藏布两条支流为主,这2条河流沿岸发生滑坡、崩塌和泥石流易形成堰塞体堵塞河道并形成堰塞湖。基于易贡湖、古乡湖、然乌湖和天磨沟的多年遥感影像以及函数拟合纵剖面分析与野外调查,分析堰塞体上游河床演变过程及其河流地貌学意义。以易贡湖为例,当堰塞湖水深从4 m增至8 m时,估算其单宽输沙能力增加约3倍,但输沙率沿程快速衰减,泥沙进入堰塞湖中发生严重淤积,从而发育较多成型淤积体,同时洪水期水流将原有成型淤积体(如沙洲)冲刷分割为不规则的群体沙洲,使得湖内河床形态持续变化。本成果为研究河流地貌对堰塞体堵江的响应提供了基础。     

限制性航道中船行波传播特性的数值研究

基于完全非线性Boussinesq方程的开源程序包FUNWAVE-TVD建立了限制性航道中船行波运动的数值模型,重点分析了船舶在该类型航道中诱导生成的最大船首孤立波波高、最大船尾波波高以及最大近岸横向流速的时空分布规律。结果表明：模型能较好地捕捉船行波在限制性航道中的演化过程;根据回归分析得到了最大船首孤立波波高η_max与船舶吃水p、弗汝德数F_r的幂函数型经验关系;最大船尾波波高η_max及最大近岸横向流速u_ymax随船舶吃水p和弗汝德数F_r的不同呈分段式变化规律。研究结果可为限制性内河单线航道的设计以及通航要求提供参考。     

弯曲河流塑造实验与维持条件综述北大核心CSCD

弯曲河流横向迁移的渐变过程和裁弯触发的突变过程,使得野外观测其全演变周期具有很大难度,因此开展室内水槽实验塑造和模拟弯曲小河演变具有可操作性和可控制性。通过系统地总结室内水槽塑造弯曲河流实验的实验条件与研究结果,从影响弯曲河流形成与演变的关键因素如水流、泥沙、比降和植物四个方面,对以往水槽实验成果进行对比分析。指出了前人实验研究尚未解决的若干问题,提出从正过程（弯曲至辫状）和逆过程（辫状至弯曲）两个方向去设置水槽实验条件,以期获得弯道演变的维持条件和确定弯曲-辫状相互河型转化的临界水流-泥沙-植被阈值。     

塔里木河干流弯曲河段维持蜿蜒的必要条件北大核心CSCD

塔里木河干流上游为辫状河道,中下游发育为弯曲河道,两种河型的沿程转化及维持河道蜿蜒的必要条件尚待研究。通过遥感影像、水沙数据和野外考察,分析径流、输沙和滨河植被在维持塔里木河中下游弯曲河型中的作用,结合辫状和弯曲河型的形态特征,确定了塔里木河干流辫状-弯曲过渡段的分界位置,建立阿拉尔、新渠满和英巴扎的水沙数据与沿程河长的线性关系,得到辫状-弯曲过渡段的临界径流量和临界输沙量的范围。2016年5月和12月对塔里木河弯曲河段的河岸植被根系进行取样测量,运用BSTEM模型,计算植被根系对河岸提供的附加黏聚力及河岸稳定性系数,解释了滨河植被是维持塔里木河下游弯曲河道的必要条件之一。     

水下爆炸深度对码头框架结构损伤的影响

为了探究水下爆炸冲击作用下框架码头的结构损伤,确定最不利起爆位置,结合实际工程结构,建立了水下爆炸和两层码头框架结构的全耦合模型,验证了所用全耦合建模方法以及所采用材料模型的正确性和可靠性,分析了冲击波传至码头结构时不同深度下码头结构的破坏模式。结果表明:利用全耦合方法以及选取RHT混凝土材料模型来研究爆炸冲击下结构损伤破坏是准确的,模拟结果也是可信的。随着爆深的增加,码头结构的损伤破坏由局部损伤变为整体损伤再变为局部损伤。当爆深H=7 m位于码头框架结构一层附近时,结构极易发生因位移过大而导致的整体剪切破坏。     

大底坡下“H”型竖缝式鱼道池室水力特性数值研究

竖缝式鱼道作为一种生态补偿工程可有效缓解水利工程对鱼类洄游造成的不利影响,研究合理参数下竖缝式鱼道水力特性对建设经济有效型鱼道具有重要意义。基于物理模型试验与三维数值模拟相结合的方法,在大底坡1∶20情况下,系统分析了9种池室长宽比的“H”型竖缝式鱼道流场分布及水力特性。结果表明：不同池室长宽比下主流均呈“S”型,主流流速最大衰减率为46.4%~61.3%;池室长宽比L∶B=10∶8为大底坡“H”型竖缝式鱼道最佳池室长宽比,该方案池室内水流流态较好,主流向右侧弯曲且曲率最大,存在较大范围的低紊流区,且满足鱼道单位体积消能率的要求,有利于鱼类洄游上溯。研究结果可为大底坡下“H”型竖缝式鱼道参数选取与水力优化设计提供参考依据。     

数值集合降雨预测的校正后处理方法研究

利用2017年4月1日-9月30日全球集合预测系统的降雨预测数据和雅砻江流域气象站点的降雨观测数据,采用基于左删失广义极值分布的集合模式输出统计方法对流域内降雨预测进行校正,对比分析该方法两种建模形式在校正结果上的差异。结果表明：采用集合成员均值校正的方式可以有效改善原始预测对于降雨过分高估的问题,其预测结果明显优于采用集合成员校正方式的预测结果,后者由于模型参数增加而出现过度拟合问题,限制了其在雅砻江流域中的应用。另外采用集合成员均值校正方式的预测结果的准确性在不同流域范围存在明显差异并倾向低估流域内较大降雨量,因此在后续的研究中需要进一步针对该方法无法对极值降雨量进行准确预测的问题进行改进。     

基于SSA-DBSCAN的边坡安全监测数据粗差探测方法

考虑到边坡安全监测数据中存在粗差这一问题,提出了一种基于奇异谱分析(SSA)和密度聚类算法(DBSCAN)的粗差探测法,该方法结合SSA在提取信号和DBSCAN算法在区分粗差和异常值上的优势:首先使用SSA对监测序列进行分解重构,准确提取主信号并获取残余分量;然后使用DBSCAN聚类算法对残余分量进行分析;最后联合2种方法确定粗差点并剔除。通过引入多因素影响的边坡监测序列实例进行验证,并且将SSA-DBSCAN粗差探测法与中位数绝对偏差法(MAD)和格拉布斯准则法(Grubbs)进行比较分析。结果表明,本文提出的SSA-DBSCAN粗差探测法与上述方法相比性能优异、误判率低,可为后续监测数据分析处理乃至于预测预警奠定基础。