三峡水库蓄水后上下游河段水沙特性变化及影响因素分析

泥沙淤积问题是三峡工程的关键技术问题之一,关系着长江水资源的开发利用、生态环境保护、经济发展。基于2002-2016年期间,三峡水库上、下游设置的11所重要控制性水文站水文泥沙监测资料,深入系统地探讨水文泥沙参量的变化特征,进一步分析水文泥沙参量的相关性和三峡水库的冲淤特性,探究了泥沙特性变化的原因。研究结果表明:三峡水库自施工期蓄水、初期蓄水、试验性蓄水的整个过程,对三峡水库上下游河道的水沙特性影响较大。越靠近三峡大坝的河段,受三峡水库的影响越大;三峡水库抬高水位,导致上游大部分河道流速变小,河道过水断面和水动力条件发生改变,导致入库泥沙越来越少,越来越细;三峡水库上游长江干流和支流上修建的梯级电站拦蓄了大量的泥沙,年输沙量、年均含沙量、中值粒径、年输沙模数都显著降低。年径流量和输沙量、年均含沙量、年输沙模数在2004-2013年间具有较好的相关性,曲线变化规律类似,2013年后受三峡水库蓄水的影响,出现弱相关;年径流量能表征泥沙参量的变化特性;年输沙量和年均含沙量在2002-2016年间皆具有较好的相关性。2007年前三峡水库淤积量呈增长趋势,其后三峡水库泥沙淤积量逐渐降低。在水库冲淤和泥沙特性方面,汛期三峡水库水位对其影响较大;枯水期的高水位对其影响并不大。研究成果将为长江流域梯级电站和航道的规划设计、三峡水库的运行管理提供理论支撑。     

基于改进破产理论的省级用水总量控制指标分解

以吉林省为例，借鉴马斯洛需求理论开展各地级市分层次用水需求识别，构建“省-市”两级用水总量控制指 标初始分配指标体系，基于充分保障区域用水的刚性需求，引入刚性需水量对传统破产理论准则进行改进。选取 人口-用水总量基尼系数、GDP-用水总量基尼系数、人均综合用水量、万元 GDP 用水量 4 个指标评价用水总量控 制指标分解方案的社会经济稳定性。研究结果表明，改进破产理论方法在省级用水总量控制指标分解中具有较 高适用性，分解结果符合各地级市未来发展用水趋势，且均能满足各地区发展的刚性用水需求，有效提升了地区 用水公平性与稳定性。具体体现在：与 2020 年实际分解方案相比，吉林省人口与用水总量匹配程度稳定性、GDP 与用水总量匹配程度稳定性分别提升了 11.03%、9.97%；大部分地级市用水水平与用水效率较现状年均有明显提 升。与采用传统破产理论分解方案相比，吉林省人口与用水总量匹配程度稳定性、GDP 与用水总量匹配程度稳 定性分别提高了 33.77%、18.32%；各地级市用水水平与用水效率变化更为合理。本研究可为各级水行政主管部 门开展精细化用水管理提供参考借鉴，同时对于健全最严格水资源管理制度体系具有一定的技术价值。     

基于改进 GRA-NARX 模型的不同预见期 泵站水位预测

基于超参数自动率定的 GRA-NARX（grey?relation?analysis-nonlinear?autoregressive?model?with?exogenous?inputs） 模型是 GRA-NARX 模型的一种有效改进。以南水北调东线一期工程洪泽泵站为例，使用基于超参数自动率定的 GRA-NARX 模型，针对 1?h 和 2?h 时间间隔的输入数据，分别预测 3 个短预见期（2?h、4?h、6?h）和 1 个长预见期（12?h） 的泵站站前水位，并与 GRA-BP（grey?relation?analysis-back?propagation）模型的预测结果进行比较。结果表明：不同 预见期（2?h、4?h、6?h、12?h）下，基于超参数自动率定的 GRA-NARX 模型的相关系数、均方根误差和平均绝对误差 等指标均相差不大，预测精度高，且皆优于 GRA-BP 模型；采用 1?h 时间间隔的输入数据预测结果优于 2?h 时间间 隔的输入数据结果。研究成果可为不同预见期泵站站前水位预测提供理论参考。     

碳化水工混凝土构件极限承载力研究

碳化会造成混凝土材料中粘结成分的流失,产生收缩破坏,减小构件的截面尺寸.以某水闸中的钢筋混凝土简支梁为例,运用有限元软件ANSYS对其在完好状态、仅受拉区混凝土碳化、仅受压区混凝土碳化以及受拉受压区混凝土同时碳化4种状态下的极限承载力进行了计算分析,结果表明混凝土碳化会使构件极限承载力减小,且仅当受压区混凝土碳化时减小幅度最大(为3.3%).     

海上风电筒型基础建造期风险分析研究

以中国某海上风电场筒型基础为研究对象,识别其建造期的风险源,并建立风险指标体系,然后基于改进的模糊故障树方法量化筒型基础建造期的整体风险发生概率,并与单桩基础结果进行对比。研究结果表明：筒型基础及单桩基础结构建造期的风险发生概率分别为3.21×10^-3、9.47×10^-3。依据DNV规范规定的失效频率等级可知,海上风电筒型基础及单桩基础结构建造期的风险等级均为高风险,但单桩基础的风险概率明显高于筒型基础,高约66.10%,筒型基础建造期的风险更低,工程实用性强。     

海上风电筒型基础整机运输过程荷载识别研究

根据某3.3 MW海上风电筒型基础整机运输期原型观测数据,首先采用加速度响应探究环境要素对整机振动影响。其次依据应变-荷载原理计算塔筒底部截面弯矩,并统计全程计算弯矩幅值,分析塔筒承受荷载随环境要素变化规律。结果表明：1）波高从0.2 m增加到2.0 m时,加速度均方根增加98%,波高是引起整机耦联振动的主要因素;2）波高小于1.0 m时,塔筒底部识别弯矩在0~10 MN∙m范围内波动,占设计弯矩的21.5%,波高增加到1.5 m时,识别弯矩幅值基本在10~25 MN∙m范围内波动;3）波高达到2.0 m时,塔筒底部弯矩幅值达32 MN∙m,占设计弯矩的68.9%,整机结构仍在安全范围内;4）运输期根据波浪条件预测制定运输方案,整机应在不超过2.0 m波高条件下运输,保证整机结构有富裕的安全空间。     

复合改性砂滤料制备及生物砂滤池对受污染原水的净化效果

为改善普通石英砂(QS)表面特性,提高生物砂滤池生物附着量及对水中污染物的去除效果,对QS进行氨基、铝离子及铝钙双氢氧化物改性,制得氨基改性砂(AMS)、铝离子改性砂(ALS)和铝钙双氢氧化物改性砂(CAS),以四种滤料填充滤池考察对受污染原水的净化效果。结果表明,与QS相比,ALS与CAS表面覆盖了金属离子,AMS、ALS、CAS表面形态及比表面积均得到改善,成膜后表面生物附着量分别增加3.6、5.5、6.9 mg/g;滤速为5 m/h时,CAS滤池对浊度和COD平均去除率分别为90.1%、51.8%。与AMS、ALS滤池相比,CAS滤池表面生物量最大,对水中污染物去除效果良好。     

基于遗传与序列二次规划算法的复杂巷道断面应力解

在求解具有复杂巷道断面形状的应力解时,保角映射函数的精确性最终决定巷道围岩应力解析解的精确性。鉴于此,利用遗传与序列二次规划算法,实现任意复杂巷道断面的高精度映射,解决以往优化算法中所存在的鲁棒性较差及初值敏感性较强的问题,当映射系数个数≥14,可将平均相对误差控制在0.5%以下。以三心拱巷道为例,利用复变函数所推导的任意轴对称巷道断面的应力解,系统性地分析该巷道周边围岩的力学行为。研究结果表明:(1)在单向竖向荷载下,巷道边的切向应力曲线呈现一低一高的双峰形态,其双峰区域分别对应巷道小拱区域及直角区,应力集中系数分别为1.5~3.0,3.5~8.0。在大拱区域,切向压应力与拉应力均有表现,应力集中系数为-1.0~1.5。直墙区域与底板区域的应力集中系数相对稳定,分别维持在2与-1左右。(2)巷道周边围岩的应力分布特征表明巷道边界各点所对应的影响范围呈现不一致性,直角区所对应的影响范围最大,其次是拱形区域,再次是侧墙区域,最后是底板区域。(3)应力集中系数与侧压力系数λ保持着严格的线性关系,其斜率对应于应力集中系数增长速率k′,由k′在巷道边的分布规律,可最终掌握不同λ作用下的应力分布规律。