基于模糊层次分析法的闹德海水库大坝安全评价

本文基于闹德海水库大坝监测资料和《水库大坝安全评价导则》(SL 258—2000),运用模糊层次分析法建立了闹德海水库大坝安全评价模型,该模型同时考虑影响水库大坝安全的定量因子和定性因子,运用模糊层次分析法确立了各影响因子的权重,定量地实现了水库大坝安全评价。通过实际工程应用,验证了此方法的有效性,为大坝安全风险的控制及评价提供了科学依据。     

Scheduling algorithms for reservoir- and mixer-aware sample preparation with microfluidic biochips

In recent years, microfluidic biochips are being dominantly used for implementing a wide range of biochemical laboratory protocols (bioprotocols) on hand-held devices. Accurate preparation of fluid-samples is a fundamental preprocessing step that is needed in many bioprotocols. Oftentimes, for point-of-service microfluidic devices, the number of reservoirs built on-chip may be far less than that of the reactant fluids to be used in an assay. Hence, during the execution of an assay, several fluids are to be unloaded from the reservoirs to make room for loading new fluids stored off-line. Such unload-wash-load steps (switching) may be required several times, and these steps, being manual, significantly impact assay-completion time. In this paper, we address the problem of biochemical mixture preparation and propose Reservoir- and Mixer-constrained Scheduling (RMS) algorithm that executes a given mixing tree aiming to minimize the number of reactant-switching from input reservoirs. We also consider certain constraints on the availability of concurrent mixing modules. The proposed scheduling scheme can not only be applied to a number of mixture preparation algorithms but also to a general class of microfluidic devices such as digital, paper-based, and flow-based biochips. Simulation results over a large number of target ratios show that given the mixing trees obtained by standard mixing algorithms such as MinMix/RMA/CoDOS, RMS reduces switching steps (on average by 40.3%/41.9%/33%) at the cost of increasing mixing time (by only 3.5%/6.2%/4.8%), compared to an existing scheduling scheme invoked with reservoir constraints.     

小浪底水库异重流高效输沙理论与调控

小浪底水库高效排沙是延长水库寿命的关键。水库在蓄水状态下,高效输沙主要体现在提高异重流排沙比与减少异重流滞留层淤积等方面。本文采用理论探讨、水槽试验及实测资料分析方法,研究水库输沙流态动态转换与异重流输沙水动力机制、水库滞留层物理参量变化及其与水动力之间的响应机制。提出了引入压力与动量修正系数的异重流动量方程与描述复杂流态下异重流潜入点判别公式;建立了异重流支流倒回灌淤积计算公式与支流拦门沙高程抬升值和支流淤积量的多元响应关系;明晰了异重流滞留层对后续洪水的响应关系,进而提出水库高效排沙调度原则。     

基于熵权法的万安水库汛期分期计算

为全面客观反映流域暴雨洪水季节变化规律,以便对万安水库原有分期进行科学合理论证,研究需对流域降雨、洪水等多项指标进行综合分析。针对各指标对流域分期影响程度具有较大差异的情况,研究采用能灵活度量指标影响效应的熵权法对万安水库各分期指标进行熵权计算,并由计算得到的信息熵值对流域进行汛期划分。将划分结果与原有分期和Fisher方法分期结果进行对比分析。结果表明,基于熵权法的分期与原有分期较为接近,但建议原分期应适当调整。本方法一方面保证了分期的客观与合理性,为决策者提供了更多决策空间,另一方面也有利于对流域各降雨洪水分期指标进行影响程度分析。     

长江中游武汉河段近期河道演变分析

武汉河段为长江中下游16个第一类重点整治河段之一。根据近年来实测的长江武汉河段地形图,从来水来沙条件、深泓平面、洲滩变化、深槽变化、横断面变化等方面,系统分析了武汉河段的变化,总结了该河段的演变特征。结果表明:(1)该河段河势相对稳定,冲淤变幅小;天兴洲下段有所冲刷,主要与上游来水来沙条件和河道边界条件有关。(2)由于沿岸有多处节点控制,两岸的崩岸险工段均已实施护岸工程,岸线基本稳定;白沙洲汊道分流分沙比相对稳定,没有单向变化的趋势,但洲滩仍将随不同水文年的来水来沙条件变化而发生相应冲淤变化。     

东荆河水文特性变化分析研究

东荆河是汉江下游分泄汉江洪水入长江的重要分洪河道,其分流分沙的变化不仅影响东荆河流域防洪安全、水资源利用、航运等,还影响汉江、长江的防洪安全。应用大量实测水文资料,系统地分析研究了东荆河分流分沙的变化规律。研究结果表明:东荆河多年平均分泄汉江水量42.5亿m~3,占9.1%,汉江上游丹江口水库建库后,分流比变化明显;分流分沙比在丹江口建库前后变化相当,洪峰流量分流比由建库前的22.7%变化为建库后的17.9%;由于丹江口水库调蓄,东荆河断流天数有所减少,且由于受清水下泄的影响,东荆河河床冲刷作用明显,断流水位下降。研究结果对东荆河及汉江中下游河道治理、水资源利用、防洪等有一定的参考价值。     

长江上游水库群联合调度中的泥沙问题

长江上游已形成以三峡水库为核心的世界上规模最大的巨型水库群,2012年开始实施上述水库群的联合调度。分析了水库群联合调度中,与水库泥沙密切关联的汛期防洪、汛末蓄水和汛前消落调度方案及其对水库泥沙带来的影响。在较为深入、系统地研究了长江泥沙变化规律及其原因、水库淤积和长江中下游河床冲刷特性的基础上,对水库群联合调度中面临的水库淤积与长期使用问题,以三峡水库为例,提出了精细化的"蓄清排浑"和库尾减淤等泥沙调度方法。对水库群水沙联调,促进流域泥沙合理配置以及水库群联合调度条件下的泥沙问题与应对措施等提出了建议。     

考虑软弱基座风化效应的望霞危岩崩塌机制分析

三峡库区巫山县望霞危岩属上硬下软的软弱基座型边坡。软弱基座为页岩,抗风化性弱,易形成一定深度的低强度强风化带,甚至出现凹腔。软弱基座的压缩变形,是造成危岩压缩-滑塌失稳的主要原因。首先对望霞危岩工程地质条件及变形破坏特征进行分析,然后采用离散元UDEC模拟研究了软弱基座风化深度对危岩变形破坏过程及机制的影响规律。研究发现:通过考虑软弱基座的风化效应能较好地再现危岩的失稳过程。根据风化深度及危岩变形破坏演化,将危岩变形失稳过程分为稳定、累积损伤、座落及折断四个阶段。     

三峡等上游水库水量调度对荆江三口分流的影响

受人类活动、地形自然演变等因素影响,荆江三口分流持续减少,给洞庭湖区水资源利用、水生态环境保护等带来不利影响。三峡等上游水库投入运行后,改变了长江中下游的径流过程,通过数学模型计算,分析丰、平、枯典型来水条件下三峡等上游水库水量调度对荆江三口分流的影响,揭示荆江三口分流与上游水库调度之间的相关关系,可为洞庭湖区治理提供技术支持。     

三峡水库蓄水后坝下游干流枯水期水位变化研究

三峡工程建成运行以来,水库清水下泄对坝下游河道造成了明显冲刷,同时枯水期水库向下游补水,提高了坝下游沿程水位与平均流量,改善了下游供水形势。根据坝下游干流沿程宜昌、枝城、沙市、螺山、汉口、大通等水文站的水位、流量、大断面等资料以及三峡水库优化调度方案,分析了三峡水库建成运行以来沿程各站枯水期水位流量关系变化,旨在定量研究三峡水库枯季补水和清水下泄对河道的冲刷作用及对三峡坝址下游沿程水位的影响。研究表明:三峡水库蓄水以来,宜昌-汉口河段各控制站在不同流量条件下,水位均有不同程度的降低;枯水期综合考虑补水和冲刷作用后,不同月份沿程各站水位有升有降。