城市水系统关联模型研究

为了理清城市水系统中多因素间的复杂关系,对系统解决城市水问题提供帮助,基于水系统理论与城市水系统模拟相关研究,提出了城市水系统中水-经济社会-生态环境各因素之间相互作用和反馈的关联模型理论框架,建立了城市水系统演变过程中由针对经济发展的正反馈回路和针对可持续性的负反馈回路共同控制的新模式,构建了模拟城市水-经济社会-生态环境内在联系的城市水系统关联模型。以武汉市为例,应用建立的城市水系统关联模型,采用2001—2017年的历史统计数据,建立了武汉市城市水-经济社会-生态环境各要素之间互馈作用的模拟模型,预测了武汉市的城市发展轨迹,并与武汉市2030年的远期规划进行比较,验证了模型的有效性,表明城市水系统模型能够揭示城市水-经济社会-生态环境多要素的耦合驱动机制,体现了节水技术与绿色发展相关政策两大因子导向下的生态环境、经济社会协同发展的良好预期。     

基于多维产出ZSG-DEA模型的中国水资源污染综合分配效率测算

利用考虑多维产出的零和收益-数据包络分析(ZSG-DEA)模型测算2000—2017年中国大陆31个省级行政区(以下简称省)在水资源污染排放总量固定下的污染综合分配效率及生产、生活与生态3个维度的产出效率,并基于效率最大化原则对2017年各省污染排放额度进行调整。结果表明:31个省污染综合分配效率的平均值由2000年的0.322上升至2017年的0.364,生产维度产出效率是拉动污染综合分配效率提升的主要动力;2000—2017年31个省污染综合分配效率的平均值为0.341,生态产出过量与生活维度产出不足导致污染综合分配效率处于较低水平;污染综合分配效率、生态维度产出效率与生活维度产出效率受经济发展水平影响较小,而生产维度产出效率受经济发展水平影响较大;污染综合分配效率分布由大到小为东部、西部、中部,生产维度产出效率分布由大到小为东部、中部、西部,生态维度产出效率分布由大到小为西部、中部、东部,生活维度产出效率分布由大到小为西部、东部、中部;各省污染排放调整额度与污染综合分配效率呈正相关关系,北京、天津、上海、浙江、青海与西藏等20个效率较高的省可增加污染排放额度,河北、安徽、河南、江西与湖北等11个效率较低的省需降低污染排放额度。     

基于水资源综合模拟与调配一体化模型的北京市水资源模拟分析

在探讨2007—2018年北京市水资源供需平衡情况的基础上,利用WAS模型对1980—2018年北京市水资源进行动态模拟研究,分析区域自然-社会水循环转化模式,探讨社会水循环与自然水循环的转化机理。结果表明：2007—2018年北京市年均需水量（实部、虚部）呈上升趋势,年均蓝水供水量36.85亿m3,绿水供水量16.90亿m3;需水缺口呈显著增大趋势,年均水资源缺口为165.20亿m3;1982—2010年北京市多年平均及25%、50%和75%径流总量特征频率年模拟与实测误差率分别为7.0%、4.8%、1.2%和0,模型精度较高;各计算单元自然水循环下出流量由东北部向西南部递增,自然-社会水循环下实际出流量有所下降。     

水利工程施工建设期BIM技术应用与研究

以新孟河奔牛枢纽工程为例,详细分析施工模型协同方式、施工模型族命名规则,BIM模型拆分标准,设定了与施工过程相关的基本信息,并通过二次开发完成了施工信息的快速赋值与提取,从而实现在施工过程中对枢纽单元工程质量、进度等方面管控,为BIM在水利工程中的深入应用提供参考与借鉴.     

基于断裂力学的反倾岩质边坡倾倒破坏分析

结合反倾岩质边坡常用的悬臂梁弯曲极限平衡模型,考虑非贯通横向节理的工况,建立了含一组非贯通横向节理的反倾岩质边坡力学模型。分别基于材料力学和断裂力学的破坏准则,推导了等效层间力表达式,建立了相应的稳定性分析方法,并结合工程实例对其进行了验证。最后采用单因素法进行参数分析,探讨了横向节理连通率、岩层厚度和切坡角度对边坡稳定性的影响。结果表明:边坡的稳定性随横向节理连通率和切坡角度的增加而降低,岩层厚度的增加能提高边坡稳定性;岩层厚度和横向节理连通率越大,边坡的滑动比例系数越大。     

图表法在《高等土力学》弹塑性模型教学中的应用

土的弹塑性模型在《高等土力学》的教学中具有理论深奥抽象、知识晦涩难懂、计算公式复杂等 特点,是土的本构关系重要的模型之一。为把抽象难懂的弹塑性模型知识直观形象地展现出来帮助学 生们理解,用图形法与 Ｅｘｃｅｌ表格法进行了授课尝试,同时运用 Ｅｘｃｅｌ便捷的计算绘图功能计算不同应 力路径下土的应力 －应变关系,以此提高课堂效率,丰富课堂内容,取得了比较理想的教学效果。     

基于统一硬化参量的海洋K0固结土动力本构模型

为方便海洋工程中桩土相互作用计算,根据海洋K₀固结土体特性,对现有相关土体本构模型进行简化。在修正剑桥模型的基础上,基于热力学理论,选用耗散功作为硬化参量,结合原状土体的固结属性,推导了适用于黏土与砂土的统一硬化模型。在此基础上,通过采用旋转硬化与等向硬化相结合的硬化理论来表征K₀固结土在循环荷载作用下的硬化规律,同时引入屈服面收缩参数Θ来描述循环荷载加载过程中土体屈服面的演化特性,进而建立了循环荷载下海洋K₀固结土体统一硬化模型。为验证本文提出的本构模型的合理性,开展了2个案例的对比研究,研究结果表明:新提出的统一硬化模型的计算值与实测值吻合,选用的计算参数少且物理意义明确。     

DEM分辨率对山洪淹没模拟影响

DEM是表征地形状况的重要指标,在山洪淹没模拟中起着重要作用。以2016年7月19日发生在河北省石家庄市井陉县西部山区的特大暴雨山洪事件为研究对象,利用HEC-HMS水文模型和FLO-2D水动力模型,设置5种DEM分辨率方案(30、20、15、10、5 m),从淹没范围和淹没水深两方面分析了DEM分辨率对山洪淹没模拟的影响,并从模型运行时间角度对其运行效率进行了评估。研究表明:DEM分辨率越高,则淹没范围越小,平均淹没水深越大,即模型模拟精度越高,山洪事件的淹没范围及水深越接近于实际调查情况(DEM分辨率为30和5 m时,淹没范围及淹没深度的模拟精度分别为0.56和0.41、0.76和0.79);随着DEM分辨率的提高,尤其从10 m提高至5 m时,模拟结果差异减少,模拟精度的增幅也减小,淹没范围和水深的精度增幅分别为2.70%和3.94%;DEM分辨率越高,则模型运行时间越长,模型运行效率越低,5 m DEM方案下的运行时间为30 m DEM方案的700倍。综合考虑模拟精度及模拟时间,10 m分辨率的DEM对山洪淹没模拟、风险评估及预警预报等更为适用。     

基于SWMM模型模拟的海绵城市建设效果评估——以北京市房山区为例

为定量评估房山区现状海绵建设情况,支撑2020年海绵城市达标考核工作,采用资料收集结合现场调研的方式获取各类海绵建设项目信息并进行校核,借助ArcGIS软件将海绵设施数字化,并以排水分区为单元完成落图.基于暴雨径流管理模型SWMM软件构建全区数值模型,将调研的海绵设施概化到模型中开展模拟评估.结果表明:截至2020年底,房山全区有效海绵项目418个,主要分布在拱辰及西潞街道、长阳镇、良乡镇、窦店镇、阎村镇、城关街道及燕山地区.模拟结果表明城市建成区达标面积为13.73 km2,达标比例20.46％.本项目研究方法可为全市其他区的海绵现状评估提供参考.