竖向应力对堆石料降雨湿化变形影响研究

堆石料遇水后产生的湿化变形对堆石坝的安全运行造成一定影响,但目前对降雨作用引起的堆石料非饱和湿化变形的认识还不够充分。以某工程软岩堆石料为研究对象,开展不同竖向应力条件下的降雨湿化变形试验,分析材料湿化变形基本规律及竖向应力对材料湿化变形的影响。结果表明：不同竖向应力条件下材料湿化变形发展规律相似,其湿化应变增长经历了快速、缓慢及稳定三个阶段,各阶段湿化变形量值、发展速率及稳定时间有所差异;竖向应力对初次降雨时材料湿化变形的影响十分显著,随着竖向应力的增大,湿化应变时程曲线呈完全不同的发展趋势。同时,分析了竖向应力对多次降雨循环下材料湿化变形的影响,发现低竖向应力时材料颗粒滑移、位置重排引起了大部分湿化变形,其应变增加幅值小;竖向应力较高时,颗粒破碎等加剧了湿化变形的发展,应变大幅增加;随着竖向应力的进一步增大,颗粒破碎率降低,试样密实度提高,颗粒间咬合约束作用凸显,湿化变形增幅减小。     

基于遗传算法的TCE污染地下水修复抽水处理优化方案研究

抽水处理技术已广泛应用于地下水污染现场修复,系统设计运行不当会严重影响抽水处理的成本和效率。布井位置和抽水流量是抽水处理系统设计的两个关键因素,需考虑污染现场及饮用水源位置、经济成本等条件,因而布井方案需综合实际情况考虑不同参数。已有的抽水处理系统主要依据经验设计,不能满足复杂系统下经济高效运行的目的。因此,根据影响抽水处理系统经济效应的因素寻求经济高效的最优布井方案越来越重要。以某典型三氯乙烯(TCE)污染含水层为例,运用地下水流场、溶质运移模拟模型与遗传算法相结合的优化技术MGO,采用水力优化和运移优化两种地下水污染修复模式进行优化。基于情景分析比较了不同修复时间、井的数量、目标修复浓度、吸附常数和渗透系数等参数调整对井位和抽水量优化布局的影响,探索了抽水处理系统优化中遗传算法设计参数的确定方法,总结了影响抽水处理系统经济效应的不同因素及其变化规律。结果表明,抽水成本随井数的增多、修复时间的延长、目标修复浓度的增大而降低,但降幅会在某一临界范围内显著缩小,需根据实际工程需要,平衡各方成本因素。当目标修复浓度为0.03 mg/L且修复时间为20 a时,3眼井较2眼井抽水成本减少18%...     

用于获取三轴土样局部水力特性的孔压量测新方法

土体孔隙水压力的量测对于研究其水力特性至关重要。土体的散粒体结构特性使其内部细颗粒极易在水流作用下发生迁移而改变孔压分布,进而影响土体内部的局部结构和水力特性。为捕捉颗粒迁移导致的土体结构局部化响应,提出一种适用于三轴土样可量测局部孔压的新方法。新方法能满足带导管式乳胶膜受应力作用时的密封需求,由此可沿土样轴向和径向布设孔压传感器量测不同位置的孔压,进而研究土体局部水力特性。渗蚀试验结果表明,新方法在应用时具有较好的响应效果,土体局部渗透系数的时空演变揭示了细颗粒迁移具有显著的局部性和不均匀性。     

沥青坡面水流特性影响因素敏感性分析

为阐明城市沥青道路坡面积水分布影响机理,采用二维浅水方程模拟分析沥青坡面降雨径流特性,基于全局综合敏感性分析的正交试验法,对引起沥青坡面不同程度积水的多重影响因素(坡面横坡、纵坡、坡面宽度、坡长、降雨强度及糙率系数)进行综合敏感性分析。以最大径流深度为敏感性分析指标,同时进行极差分析和方差分析,不仅给出了各影响因素敏感性排序,且明确了各影响因素的显著性水平。研究结果表明,漫流排水条件下,横坡、坡面宽度及降雨强度对坡面径流深度影响均较显著;坡长对坡面径流深度影响不显著;坡面径流深度与横坡均呈负相关关系,与降雨强度、坡宽、坡长呈正相关关系,与糙率系数呈先负后正的相关关系。研究成果可为工程实践提供参考。     

MICP固化粉煤灰的强度效应与机制分析

粉煤灰具有颗粒细、相对质量密度小、孔隙比大的特点,为了实现粉煤灰的有效利用和粉尘污染控制,应用微生物诱导碳酸盐沉淀（MICP）方法,考虑自然蒸发和湿缸养护两种条件,研究了微生物反应机理、强化特性及影响因素。结果表明：(1)微生物在粉煤灰中产生的碳酸钙为方解石,含量从7%最大增加到15.3%;(2)MICP湿缸固化条件下,无侧限抗压强度最大提高6.55倍,达97.63 kPa;(3)固化强度随营养物浓度的增加表现为先增大后降低,保湿缸和自然蒸发条件下的最佳营养浓度分别为0.5 mol/L和1.0 mol/L;(4)微生物固化粉煤灰可以减少内部水分损失,保水效果明显,还具有良好的抑尘应用前景。     

阳江沥青混凝土心墙堆石坝应力变形特性研究

为了评价阳江抽水蓄能电站下水库沥青混凝土心墙堆石坝的安全性,采用非线性有限元法对覆盖层最厚的大坝断面开展应力变形计算,详细模拟大坝的施工和蓄水过程。计算结果表明：竣工期和蓄水期坝体应力变形分布规律总体合理,竣工期坝体水平位移极值分别为-22.74 cm和26.18 cm,沉降极值为-73.80 cm,沉降率为0.91%。蓄水后,坝体水平变形变化较为明显,沉降极值稍有增加;坝体大、小主应力极值分别约为1.30 MPa和0.63 MPa,位于坝基全风化层。蓄水期,心墙挠度变化范围为73.76～77.83 cm。蓄水前后,心墙大、小主应力小幅变化,均为压应力,应力水平均较小,极值为0.68,心墙不会出现剪切破坏。总体上,大坝应力变形在正常范围内,整体安全性高,大坝断面设计合理。     

抚仙湖水位变化特征及影响因素研究

近年来抚仙湖水位出现严重下降现象,研究其水位变化特征及影响因素对维持湖泊生态系统稳定有重要意义。基于1953～2020年抚仙湖流域水文气象数据,采用Mann-Kendall趋势检验、累积距平、Pettitt突变检验等方法分析水位年际、年内变化规律,用水量平衡法分析湖泊水量变化,用累积量斜率变化率法探究气候变化与人类活动对抚仙湖流域径流的影响。结果表明：(1) 1953～2020年抚仙湖年际水位变化呈上升-下降-上升-下降趋势,季节性变化特征为秋季水位高、夏季水位低;(2)与基准期1962～1974年相比,1975～2008年气候变化和人类活动对径流的贡献率分别为10.0%和90.0%,2009～2020年的贡献率分别为18.1%和81.9%,人类活动影响占主导作用但近年来贡献率有所降低;(3)人类活动对径流贡献率的减少与抚仙湖流域取水许可管理、工业园区搬迁、引调水工程运行等因素有关,减少人类活动对湖泊水位的影响,有利于保障抚仙湖水位稳定。     

强震作用下特高拱坝非线性地震反应分析

研究采用等效一致黏弹性边界单元模拟拱坝无限地基辐射阻尼效应,给出了人工边界节点上等效地震荷载的计算公式,实现了拱坝-地基系统的地震动输入。以我国某特高拱坝为例,建立了拱坝-地基三维有限元分析模型,精细模拟了坝体体型、横缝、河谷形状、各类岩体以及主要地质构造。采用时程分析方法,综合考虑无限地基辐射阻尼效应、拱坝-库水动力相互作用、拱坝横缝动力接触非线性效应等因素,分析了拱坝-地基系统在强震作用下的动力响应,对拱坝抗震安全性进行了评价。研究成果为高拱坝设计提供了参考。     

低影响开发技术在半山区丘陵地带的应用效果评估

为评估低影响开发技术缓解半山区丘陵地带城市内涝的效用,以河北邢台临城县中心城区为例,结合地理信息系统构建了研究区暴雨洪水管理模型,利用实测节点积水深数据率定了模型参数,验证了模型的可靠性。以此模型为工具,因地制宜布设了各种低影响开发措施,分别对比分析了3a、5a、10a、20a一遇设计暴雨下措施实施前后出水口的流量过程。结果表明:在半山区,低影响开发措施可以改变区域径流过程,使出水口流量过程线较为坦化,起涨时间明显滞后,洪峰平缓。但上述变化均受坡度影响,且消峰减量效果不仅与布设面积有关,还与坡度有关,坡度越小消减效果越明显。洪水总量及洪峰流量消减率随重现期的增大逐渐减小,且控制洪水总量的敏感性优于洪峰;措施实施的滞峰效果和滞峰能力均不明显。研究结果可为区域内开展小尺度海绵措施改造提供决策支持,为其他半山区域的雨洪管理提供参考。     

农业水资源效用评价I：理论初探

农业水资源服务功能的多样性、不可分割性以及非排他性等特点决定了农业水资源效用的综合性.在系统分析农业水资源服务功能、服务对象和功能属性等基础上,分析并界定了农业水资源效用的内涵和分类,从经济学角度解释了农业水资源效用最大化的原理,并提出了农业水资源效用综合评价理论框架体系,为分析区域农业水资源开发利用现状和问题,综合评价区域农业水资源开发利用程度并提出应对措施提供了探索途径.