基于Flow-3D的圆柱形桥墩局部冲刷大涡模拟

为预测圆柱形桥墩周围的局部冲刷坑形态和最大冲坑深度,基于Flow-3D软件的水动力学模块和泥沙输运模块对桥墩附近局部冲刷进行了三维数值模拟。以Melville冲刷试验为原型,采用LES大涡模拟方法,模拟了桥墩附近湍流流场。以床面瞬时切应力作为泥沙起动、输移条件,采用Van Rijn输沙率公式计算床面冲淤。采用FAVOR技术追踪河床形态变化,得到了桥墩附近局部冲刷形态。经实测资料验证,计算结果与模型实测的冲坑形态及最大冲坑深度基本吻合。     

基于相对暴露度的河床冲刷率及推移质输沙率公式

爱因斯坦推移质输沙率公式的理论框架得到普遍认可,但公式在细节处理上尚存在一些不足,很多学者对其进行了修正和改进,但至今有关床面泥沙随机分布特性仍欠考虑。基于床面泥沙相对暴露度概念,计入床面泥沙随机分布特性,采用滚动起动模式,建立了床面泥沙冲刷概率,并对爱因斯坦推移质输沙率公式进行了修正与完善。经实测资料验证,修正后的输沙率公式与实测资料符合良好。     

黄河中游泥沙输移特性及机理研究

基于黄河中游干流4个水文站及8条主要支流1957-2018年实测降雨输沙资料,采用Mann-Kendall检验、有序聚类分析法研究黄河中游区间输沙时空变化特性,结合双累积曲线法量化输沙变化驱动因素。研究结果表明:黄河中游干流各水文站年输沙量均呈显著减少趋势,各站减幅自上游至下游沿程不断增大。区间8条典型支流多年输沙模数自1970s后均呈减少趋势,头道拐-龙门区间对中游区间输沙占比下降明显,区域水土保持治理效益显著。研究显示人类活动是黄河中游输沙锐减的主要驱动因素,对头道拐-龙门区间平均输沙变化贡献率为85.84%,对龙门-潼关区间输沙变化贡献为88.68%,淤地坝、梯田和水库等水利水保工程措施是输沙锐减的主要原因。     

不设主梁下翼缘的反向挡水闸门力学特性分析

针对反向或双向挡水平面闸门主梁下翼缘对闸门结构强度、刚度和稳定性影响的问题,采用材料力学法和三维有限元法对其进行探究。对反向挡水闸门主梁设置和不设置下翼缘两种情况分别进行了计算,并对两种情况下主梁的强度、刚度、稳定性(整体和局部)和经济性等进行了对比分析。结果表明,与设置主梁下翼缘相比,不设置主梁下翼缘的反向挡水闸门主梁强度提高16. 9%,刚度提高10. 3%,稳定性提高22. 7%,节省材料30%。建议修订完善闸门规范时应明确指出对于反向或双向挡水平面闸门,主梁横截面为双轴对称时可不设置主梁下翼缘。研究可为实际工程中不设置闸门主梁下翼缘可确保反向或双向挡水闸门结构安全提供一定的理论基础。     

黄河流域作物生产与消费实体水-虚拟水耦合流动时空演变与驱动力分析

愈加有限的水资源是黄河流域生态保护和高质量发展面临的最主要矛盾和瓶颈。在部门用水竞争持续加剧的同时,内嵌在农产品中的虚拟水流动现象日趋频繁。本文以作物生产水足迹和虚拟水流动为表征参数,量化2000—2014年间黄河流域主要作物实体水-虚拟水耦合流动关键过程及其时空演变;从人口、社会经济、农业发展和居民消费4方面,运用扩展STIRPAT模型辨识其关键社会经济驱动因子。结果显示:黄河流域作物单产水平增加有效降低了作物单产水足迹,有效控制了作物生产总水足迹规模;随小麦、玉米和苹果等作物输出,流域作物虚拟水流动规模显著增加,2014年流域虚拟水总输出量占流域作物生产耗水的41%;人口和人均GDP对作物生产水足迹和虚拟水进出口量均起促进作用。     

考虑接触行为的U型渠道冻胀数值模拟

U型衬砌渠道具有良好的整体性和冻胀适应性,但在冬季仍极易因土体冻胀而导致破坏。考虑渠基冻土与衬砌接触面冻结的非线性特性和冻土、混凝土材料的塑性特征,建立能分析渠道基土与衬砌间挤压、脱开及滑移等接触力学行为的渠道冻胀破坏热力耦合数值模型。以宝鸡峡灌区塬下北干渠为原型渠道,按照模型是否考虑接触分别进行冻胀数值模拟,并对模拟结果进行对比分析。结果表明:考虑接触的模型模拟结果与原型实测值更相符,更能合理地解释U型渠道冻胀在渠底与阴坡衔接处冻胀量最小;考虑接触的混凝土塑性应变最大值是不考虑接触时的3.76倍;考虑接触的法向冻胀力和切向冻结力更均匀,最大值均减少1.5~3.0倍,应力集中现象减弱,更能反映混凝土衬砌板与渠基土之间的滑移变形与破坏准则的相互作用。研究结果为U型衬砌渠道冻胀破坏规律提供了分析方法。     

贵州杨柳溪水库灌区渠系建筑物优化设计

针对贵州杨柳溪水库灌区地质条件较复杂,沿线部分渠段边坡稳定性较差、易形成高陡边坡等问题,在现场踏勘的基础上,综合考虑工程占地、施工难度及工程投资等因素,规划出渠系整体布置方案,优选了渠系建筑物结构形式。     

夹岩水库堆石坝一期面板施工期裂缝有限元建模分析

面板裂缝是影响堆石坝施工期质量和安全的关键因素之一。针对夹岩水库堆石坝的结构和材料特点,建立基于双屈服面的弹塑性模型,采用三维有限元对施工期面板裂缝成因进行分析。通过面板约束、坝体沉降、混凝土入仓温度及浇筑温度等方面的模拟计算分析,水化温升与环境温差是引起面板发生裂缝的主要因素。后期施工中,根据面板混凝土温度应力的时空分布特性,优选与工程实际相匹配的温控防裂措施,确保工程安全优质的施工建设。     

中国南北过渡带干旱时空变化

为识别中国南北过渡带的干旱状况,利用研究区内1960-2015年32个气象站逐月降水量和月平均气温等资料,计算每个站点的逐月综合气象干旱指数CI,并利用累积距平法等分析中国南北过渡带干旱变化情况。结果表明:就时间变化而言,干旱强度、干旱历时以及不同等级的干旱发生频率随时间均呈上升趋势,并且,轻旱在所有等级干旱中占比最重,为55.6%;就季节变化而言,干旱的发生具有季节性规律,春旱的强度最大,且历时较长,夏旱最易发生,秋旱的发生频率总体呈现出先增大后减小的趋势,在20世纪90年代达到最大值,冬旱的历时值最短;就空间变化而言,研究区内北部相对干旱,南部相对湿润,武都地区和研究区内的河南地区最为干旱,甘肃南部反而是整个研究区最湿润的地区。     

老鹳草化学成分研究(Ⅱ)

研究老鹳草(Geranium wilfordii Maxim.)全草的化学成分.采用硅胶柱层析、Sephadex LH-20柱层析,结合重结晶等方法分离纯品化合物,并通过化合物的理化性质和波谱数据鉴定其化学结构.在原来分离的基础上又分离鉴定了4个化合物,分别为琥珀酸(7)、山奈酚(8)、胡萝卜苷(9)、山奈酚-3,7-O-α-L-鼠李糖苷(10),其中化合物7,9,10为首次从该种植物中分离得到,为太白山老鹳草的进一步开发利用提供依据.