霍文博 , 朱跃龙 , 李致家 , 冯钧 , 周莉 , 孔俊
2018, 46(4):283-289. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.001
摘要:选择新安江模型和支持向量机模型分别在浙江省、陕西省的4个流域进行实时洪水预报,并使用K-最近邻实时校正法对新安江模型预报结果实时校正,比较2种模型在不同流域的应用效果,其中选择确定性系数、峰现时间误差、洪峰相对误差和均方误差作为模型预报评价指标。进一步改变预报预见期并分析2种模型在不同预见期内的预报精度。研究结果表明,新安江模型和支持向量机模型在不同流域洪水预报中各有优势,支持向量机模型预报精度受降雨精度影响较大。当预报预见期较长时,新安江模型预报结果更好;随着预见期缩短,支持向量机模型预报精度显著提高,在短预见期实时预报中支持向量机模型优势更明显。在预报难度较大的半湿润半干旱流域,新安江模型和支持向量机模型在率定期和实时预报过程中均具有较高精度。
2018, 46(4):290-295. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.002
摘要:为探讨盐碱土边坡径流-侵蚀过程规律,通过人工模拟土槽径流冲刷试验定量分析坡度和上方来水流量对海涂围垦区盐碱粉壤土边坡径流剥蚀过程的影响。试验结果表明:上方来水流量和坡度对径流剥蚀速率均有显著正效应且互相制约,剥蚀速率与坡度和径流量存在幂指数函数关系;坡面单宽径流能耗随坡度和上方来水流量的增大均显著增大(P<0.01),单宽径流能耗ew与上方来水流量q、坡度θ存在幂指数函数关系;在坡度5°~15°条件下,临界单宽径流能耗为15~40 J/(h·m),而在高坡度20°~40°条件下,临界单宽径流能耗接近零;剥蚀速率与单宽径流能耗之间存在显著线性关系(R2=0.82),海涂盐碱粉壤土边坡只需较小径流能耗即可剥蚀表层土壤。
2018, 46(4):296-300. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.003
摘要:从有机物性质角度对二氯乙腈前体物进行分析,探究太湖流域某深度处理水厂各工艺单元对二氯乙腈生成势的去除。试验结果表明,水厂原水中亲水性有机物、分子量小于1 kDa或大于10 kDa的有机物是二氯乙腈的主要前体物。深度处理工艺水厂对二氯乙腈前体物的去除率高达79.3%,其中O3/BAC工艺的贡献率远高于常规工艺。
2018, 46(4):301-306. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.004
摘要:为了能够用统一的模式和评价标准计算地下隧洞的稳定性,将加速度计算的概念引入地下隧洞的稳定分析中,提出基于加速度计算的隧洞稳定分析方法。算例的计算结果与点安全系数有着相同的趋势,却又比点安全系数更适合反映隧洞围岩的整体稳定状态。通过绘制加速度和加速度系数等值线,可以清楚地了解隧洞围岩各部位的稳定情况及其空间分布特征。这种方法概念明确、思路简单、便于操作,而且与边坡稳定分析方法有相同的计算模式,从而解决了难以用常规方法处理的隧洞稳定性评价问题。
2018, 46(4):307-313. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.005
摘要:为了克服传统公路沥青层压实质量控制方法的局限性,基于智能碾压(intelligent compaction,IC)技术,提出了结合振动加速度频域分析指标和单位体积压实功E的公路沥青层压实质量实时监控与快速评估方法,实现100% 施工工作面压实质量的快速评估,避免了单独采用振动加速度频域分析指标评价沥青层压实质量易受路基(二灰层、水稳层)坚硬程度的影响,从而可减少压实度推算的误差,可客观地反映公路沥青层压实质量。
2018, 46(4):314-321. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.006
摘要:基于统计损伤理论,假设锚杆剪切滑移界面各微元的剪切强度服从Weibull概率分布,建立了考虑残余强度的锚杆界面统计损伤本构模型,并选取微元建立锚杆锚固端的受力平衡,确立了锚杆各锚固深度下剪切滑移、轴力、侧阻力以及损伤的数值解法。基于室内拉拔试验确定本构方程,以工程实例进行了验证。同时对锚杆拉拔荷载传递的全历程进行探讨。结果表明:随着拉拔荷载的增加,锚杆顶部的侧阻力增长至峰值点后衰减,最终稳定至残余强度,剪应力分布单峰曲线进一步向锚固深度内传递,锚杆界面应力软化的本质是损伤积累并传递的过程。参数m能够反映剪切滑移曲线的峰后软化速率,减小m可以降低接触面软化和损伤积累传递的速率,从而降低锚杆整体刚度的退化速度,在一定荷载范围内减少锚杆滑移。
2018, 46(4):321-328. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.007
摘要:针对传统的储罐CFG桩复合地基按承载力控制的设计方法没有充分考虑桩间土和CFG桩的实际承载力的问题,根据复合地基中桩间土和CFG桩的变形受力特性以及储罐基础的特点,提出了基于沉降控制的储罐CFG桩复合地基设计方法。根据复合地基沉降与不同加固深度和不同置换率的关系,按复合地基的允许沉降,确定某一经济可行的地基处理技术方案,并验算复合地基的整体承载力,从而实现优化设计,并通过工程实例应用验证了此方法的可行性和经济性。
2018, 46(4):329-336. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.008
摘要:针对固体静力变形边值问题的特点,基于SPH的区域粒子离散原理构建了一种光滑粒子静力学(SPS)解法,并从2个方面入手,在保持一定计算量的同时提高了数值方法的精度。其一是应用最小势能原理来取代强形式的平衡方程,建立控制方程,能够降低对位移连续性的要求,避免了位移二阶导数的计算以及由此带来的数值误差;其二是提出一种新的边界处理方法,能够完全摆脱通过布置虚粒子的处理方式。最后,通过数值算例表明了数值方法的有效性。
2018, 46(4):337-345. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.09
摘要:通过理论分析和数值计算,对比分析在路堤荷载作用下含有连续和不连续硬壳层的水平层状软基的破坏模式,针对路堤坡脚外硬壳层不连续的情况(如存在鱼塘等),提出以局部剪切破坏模式失稳的破坏模式判定参数,即临界距离Lcr;借助正交试验原理,对Lcr的影响因素进行分析,给出各因素的敏感性顺序;利用逐步回归迭代方法,分别给出上限临界距离LcrU和下限临界距离LcrD的数学表达公式,并根据工程实例的验算论证了其可靠性。结果表明:在路堤荷载作用下,硬壳层连续时软基为整体剪切破坏;硬壳层不连续时,当不连续断面与坡脚的距离小于LcrU或大于LcrD时软基为整体剪切破坏,当不连续断面与坡脚的距离大于LcrU且小于LcrD时软基为局部剪切破坏。硬壳层厚度为Lcr的主要影响因素,软土层厚度为次要因素,硬壳层内摩擦角和黏聚力对其影响较小。
2018, 46(4):346-352. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.010
摘要:对大型烟风道采用热滑移型双凹摩擦摆(thermal sliding double concave friction pendulum system,TS-DCFP)隔震的结构等效线性化方法进行研究。推导了TS-DCFP采用滑移面等效半径、等效摩擦系数表达的三线性滞回模型的等效刚度和等效阻尼比,适于以非线性变形为主的摩擦摆隔震结构。建立了横向地震作用下的二自由度结构动力分析模型,基于构件模态应变能比,推导了振型组合阻尼比公式。采用提出的等效参数对二自由度烟风道隔震结构进行线性时程分析,并与三维模型非线性时程分析结果进行比较。分析表明,TS-DCFP用于烟风道隔震效果相当显著,且本文提出的等效线性化方法对道体反力、底部剪力的估计接近非线性时程分析结果,用于结构初步设计选型很有效。
2018, 46(4):353-359. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.011
摘要:针对高心墙堆石坝沉降变形过程动态非线性特点,建立基于改进M5′-主成分模型树的高心墙堆石坝沉降变形分析模型,在采用相关性分析甄选沉降变形影响因素和采用主成分分析将高维影响因素空间进行降维的基础上,利用该全局分段非线性模型对高心墙堆石坝沉降过程进行分析。通过与沉降量实测值对比,验证了改进M5′-主成分模型树的有效性。通过绝对差值和均方根误差2个指标对比分析改进M5′-主成分模型树与M5′模型树、多元线性回归模型、主成分回归分析模型的预测结果,表明改进M5′-主成分模型树预测沉降量具有更高的精度。
2018, 46(4):360-365. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.012
摘要:为分析贯流泵装置出水流道进口区流场的非定常特性,在考虑水泵与流道的水力相互作用基础上,采用RNG k-ε湍流模型对贯流泵装置进行全流道的非定常数值计算。通过非定常求解预测的贯流泵装置能量性能数据与物理模型试验值进行对比,验证数值计算方法的可信度,分析出水流道进口区非定常压力及速度场的演变规律。结果表明:(a)贯流泵装置数值预测的扬程系数与模型试验结果的最大相对误差为3.15%,效率的最大相对误差为3.07%。(b)出水流道进口区轴面速度场的波谷数与导叶体的叶片数相同。(c)随着流量系数的减小,出水流道进口区的轴面速度场的波峰特征越趋明显,轴面速度的尾迹特征逐步增强。(d)水流经出水流道扩散,速度逐步减小而压力逐渐增大,出水流道进口区的脉动主频受叶轮旋转的影响很小,压力波动主要受导叶体进口流态和导叶体结构的双重影响。(e)不同工况时各监测点的主频及次主频均为低频脉动。
2018, 46(4):366-370. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.013
摘要:基于电场耦合原理对水下无线电能传输系统进行建模分析,并简述其基本工作原理。对水下无线电能传输系统的关键部分耦合机构进行重点研究,包括水下耦合机构等效电容值的计算、电场分布情况、传输距离对其影响及功率损耗分析,并与空气中耦合机构进行对比。得出结论如下:(a)水下耦合机构的等效电容值比在空气环境中大,并且不受传输距离的影响;(b)增大工作频率和接收端负载,可以减小耦合机构的损耗。设计水下电场耦合无线电能传输实验系统,验证了上述结论。
2018, 46(4):371-376. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.04.014
摘要:针对H桥级联型整流器(cascaded H-bridge rectifier,CHBR)的电容电压平衡问题,在建立CHBR数学模型的基础上,研究了一种基于PI控制的直流侧电容电压平衡控制策略,采用载波移相调制策略(carrier phase-shifted SPWM,CPS-SPWM),理论推导出调制比与有功功率之间的关系,得出该电容电压平衡控制的均压范围。搭建了三模块CHBR的仿真模型和试验样机,试验结果验证了该算法具有较好的均压能力。
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