• 2019年第47卷第5期文章目次
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    • >水文水资源与环境
    • 桉树人工林区水体泛黑机理研究进展

      2019, 47(5):393-401. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.001

      摘要 (2133) HTML (0) PDF 1.01 M (2710) 评论 (0) 收藏

      摘要:围绕桉树人工林区水体突发性泛黑的形成机理,参考国内外关于缺氧性黑水事件的主要研究成果,重点从桉树人工林区泛黑现象的表征,致黑物质特性及来源,水体突发性泛黑的驱动因素,模拟预测及适应性调控等5个方面,讨论了桉树林区水体泛黑机理的研究进展。研究认为,桉树人工林区的黑水是一种出现在林区洼地、溪流、水库等不同规模水体的颜色如墨的水,其致黑物质主要为桉树茎叶残体浸出液富含黑色溶解性有机碳(DOC)、单宁酸等,单宁酸与金属离子结合形成的黑色络合物,以及当水体缺氧时形成的黑色金属硫化物。气象条件骤变,水文情势突变,沉积物的累积与运移等因素驱动了水体泛黑:对受水温分层结构影响的大中型水库等深水水体而言,致黑物质累积在水体底层,当气温骤降,水温分层结构失稳,水体内部多种化学反应及物质的运移过程发生变化,此时水体变黑。水文情势突变时,以潜流形式进入水库的径流将林区大量DOC、植物残渣、泥沙携带进入水体,导致水体泛黑。沉积物中微生物分解及氮、磷等的释放加重了水体底部缺氧,为致黑物质形成创造了环境。为了更好地预测和调控黑水,建立黑水运移模拟模型及对黑水进行适应性调控也尤为重要。目前现有研究大多集中于小规模水体(如溪流、河道等),而对会发生分层现象的大规模水体(如深水湖库等)的黑水发生机理仍不完全明晰,流域层面上的黑水模拟与预测还需进一步研究,桉树人工林区水库泛黑机理研究是未来重要方向。

    • 基于CFD仿真模拟及PIV粒子示踪相结合法超滤膜组件优化

      2019, 47(5):402-410. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.002

      摘要 (1716) HTML (0) PDF 5.80 M (2621) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用在线监测与水力流体模拟相结合方式,利用数值模拟仿真技术、示踪技术及高速图像采集分析等手段,考察现有超滤膜组件内部的流场分布,并设计出新型超滤膜组件。结果表明,由于超滤膜组件内部流场主要受到布水管布水的影响,布水管上开孔均匀与否将直接影响整个超滤膜组件内部布水的均匀性。与组件UFA-860C相比,设计出的条形孔超滤膜组件因其布水管上有规则地均匀开孔且采用多根布水管组合,在运行时组件内部布水更加均匀,且能够充分利用膜丝的有效面积,从而有效减缓膜污染。

    • 阿拉善地区降水同位素特征与水汽来源

      2019, 47(5):411-419. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.003

      摘要 (1677) HTML (0) PDF 4.32 M (2674) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于2013—2015年阿拉善高原阿右旗的降水氢氧稳定同位素组成数据,分析阿拉善高原降水δD和δ18O的特征与变化规律,揭示当地的水汽来源与迁移路径。结果表明:(a)阿拉善高原降水δD和δ18O的变化呈现明显的季节特征,即夏季偏高,冬季偏低。(b)主要气象参数(降水量、气温、大气湿度和风速)中,气温是控制阿拉善高原降水δD和δ18O的主导因素;通过与周边区域的比较,阿拉善高原当地大气降水线的斜率和截距较低,这是由阿拉善高原降水受到非平衡蒸发作用强烈所致;(c)HYSPLIT气团轨迹模型模拟和降水同位素分析揭示了阿拉善高原阿右旗降水主要来自西风和极低气团。

    • 基于MIKE21 FM模型的河道防浪林行洪影响分析

      2019, 47(5):420-424. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.004

      摘要 (1883) HTML (0) PDF 2.40 M (3878) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析在滩地种植防浪林对河道行洪能力的不利影响,以嫩江干流东阳堤段为例,通过在MIKE21 FM模型中对防浪林进行结构物概化构建数值模型,选取堤前水位、断面水位和断面流速作为输出,比较有、无防浪林时输出位置的水位和流速,定量计算现状防浪林和优选布局条件下设计防浪林种植对河道行洪的影响。结果表明,防浪林的种植会对行洪水位和流速产生影响,且林带越宽、滩地水深越大,防浪林对河道行洪的影响越大;现状防浪林和设计防浪林对研究区河道行洪水位和流速的影响均很微小,对河道行洪不构成威胁。

    • 基于联系数的水资源承载力状态评价模型

      2019, 47(5):425-432. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.005

      摘要 (1786) HTML (0) PDF 1.44 M (2137) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于集对分析和三角模糊数理论,建立水资源承载力状态评价模型。通过理论分析、频率计算和数据统计,选取14个指标,划分为5个等级,建立水资源承载力评价指标体系;采用主客观赋权相结合的方式计算各指标组合权重,分析水资源承载力的主要影响因素及其原因。在联系数方法的基础上,用减法集对势分析各样本水资源承载力态势。对山东省17个地级市2015年各指标数据进行实例分析,结果表明:影响山东省各地级市水资源承载力状态的主要因素为单位面积灌溉水量、单位面积地下水资源量、单位面积废水排放量;山东省总体水资源承载力处于临界超载和轻微超载状态,在水资源禀赋条件稳定的情况下,提高水资源利用效率,改善水生态环境,能够有效提升水资源承载力水平。

    • >土木工程
    • 设备-高层结构-地基土体系交互计算方法

      2019, 47(5):433-439. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.006

      摘要 (1589) HTML (0) PDF 2.72 M (1946) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了模拟设备-高层结构-地基土体系振动台实时子结构试验的数值交互计算方法,并且结合地基土在强震作用下并非全部进入非线性的特点,认为可尝试将具有局部非线性特点的地基土模型作为数值子结构、设备-高层结构体系作为试验子结构,从而在振动台实时子结构试验中考虑地基土非线性特性影响。采用分支模态子结构法与线性-非线性混合约束模态子结构法推导了设备-高层结构-局部非线性地基土体系的运动方程。选用一幢13层钢框架设备-高层结构-地基土体系模型作为分析实例,采用MATLAB与ANSYS分别建立设备-高层结构体系与局部非线性地基土计算模型,两者之间进行数值交互计算,发现土-结构相互作用与设备的频率变化对设备与结构的地震反应有重要的影响。

    • 开挖前降水作用下基坑围挡结构-地层相互作用机制

      2019, 47(5):440-446. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.007

      摘要 (1699) HTML (0) PDF 4.54 M (1915) 评论 (0) 收藏

      摘要:依托天津地铁3号线某车站基坑实测资料,建立二维流固耦合有限元数值模型,研究不同基坑宽度和开挖前降水深度条件下被动区土压力、地基土水平向基床系数等参数沿深度的分布规律,并将数值分析结果与传统基坑设计中基于m法得到的结果进行对比和分析。结果表明,基坑开挖前降水时,降水深度范围内的地基土水平向基床系数相较于m法确定的值有较大幅度减小,并且基坑宽度和降水深度越大,地基土水平向基床系数就越小。这是由于降水过程中降水井旁渗流力的作用导致被动区土体发生背离围挡结构的水平位移,并进一步引起复杂的围挡结构-土相互作用。利用弹性地基梁法进行开挖前降水引发基坑围挡结构变形预测时,若采用m法来确定地基土水平向基床系数,将会低估开挖前降水引发的围挡结构变形。

    • 考虑渗透水压力的黏土与混凝土接触面力学特性

      2019, 47(5):447-453. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.008

      摘要 (1612) HTML (0) PDF 3.90 M (1736) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用大型直剪仪进行黏土与混凝土接触面的单向直剪试验,研究接触面在不同渗透水压力和法向应力作用下的力学特性,并对黏土与混凝土接触面的强度及应力变形特性进行分析,基于双曲线模型提出了考虑渗透水压力作用的黏土与混凝土接触面本构模型。结果表明:接触面的剪应力与相对剪切位移较好地满足双曲线关系,竖向位移表现为剪缩;接触面的抗剪强度与接触土体的饱和状态显著相关,当土体由非饱和状态过渡至饱和状态时,接触面抗剪强度随渗透水压力的增大显著降低;当接触土体趋于饱和时,抗剪强度随渗透水压力增大的降幅随之减小,且与有效法向应力间呈较好的线性关系;模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了所提出的考虑渗透水压力作用下黏土与混凝土的接触面本构模型是合理的。

    • 桥面构造及铺装层对正交异性钢桥面板力学性能的影响

      2019, 47(5):454-461. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.009

      摘要 (1543) HTML (0) PDF 4.96 M (2592) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究桥面细部构造和桥面铺装对正交异性钢桥面板力学性能的影响,确定合理的构造,以梯形及矩形截面形状的纵向加劲肋与多种缺口形式的横隔板相组合形成正交异性钢桥面板结构体系,并铺设不同厚度、不同弹性模量的沥青混凝土铺装层,建立相应的有限元实体模型进行加载,分析纵向加劲肋截面形状、横隔板缺口形式及铺装层弹性模量和厚度对正交异性钢桥面板力学性能的影响规律。结果表明:加劲肋上口间距越小,改善桥面板受力性能越明显,其中加劲肋B(梯形加劲肋侧板与底板采用圆弧连接)受力性能较好,且用料少;缺口Ⅰ、缺口Ⅲ的应力集中情况好于缺口Ⅱ,因此应合理选用缺口Ⅰ和缺口Ⅲ,但缺口Ⅲ需要优化;顶板与纵向加劲肋连接处应力高,为力学性能敏感区域;铺装层弹性模量增加,钢桥面板最大主应力减小,铺装层厚度增加,钢桥面板和沥青表面最大主应力均减小,因此铺装层弹性模量与厚度要综合设计,以使钢桥面板受力性能最优。

    • 砂岩单轴循环加卸载过程中声发射信号特征与时空演化规律

      2019, 47(5):462-467. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.010

      摘要 (1771) HTML (0) PDF 2.95 M (1742) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入研究循环荷载作用下岩石内部微裂纹萌生、发展及贯通的时空演化规律,以砂岩为研究对象,开展了砂岩在单轴循环加卸载下的声发射试验。结果表明:借助不同方向的波速测试,可获得声波在岩石中的传播速度,为声发射定位提供合理的波速参数;通过合理布置传感器的位置,可准确定位破裂面的空间位置;加卸载过程中声发射事件数和能量呈现台阶状上升,表明声发射具有记忆效应;通过声发射事件空间定位与破坏岩样的对比,验证了两者的位置基本一致,表明声发射可有效获得岩石内部微裂纹发展的全过程。

    • 冻融循环与持续荷载共同作用下FRP片材-混凝土界面黏结性能的退化行为

      2019, 47(5):468-476. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.011

      摘要 (1658) HTML (0) PDF 4.40 M (2290) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究冻融循环影响下纤维增强复合材料(FRP)外贴加固混凝土结构的界面性能,通过双面剪切试验研究冻融循环与持续荷载共同作用下FRP片材-混凝土界面黏结性能的退化行为。在经历最大200次冻融循环作用后,对试件进行静态加载,并采用数字图像相关法量测试件表面的全场位移,进而计算界面黏结滑移关系。试验结果表明:冻融循环作用对FRP片材-混凝土界面的极限承载力、极限滑移、FRP最大应变、最大剪应力、界面断裂能等均有明显的削弱作用,界面黏结滑移曲线退化显著;预加荷载的存在加剧了冻融循环作用后界面黏结性能的退化;冻融循环作用前后界面的破坏模式也发生了显著改变。

    • >港口航道与海洋工程
    • 宽浅河段航道整治线宽度确定方法

      2019, 47(5):477-481. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.012

      摘要 (1645) HTML (0) PDF 1.02 M (2725) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决航道整治线宽度理论公式求解过程中假定工程前后参数不变产生的计算误差,提出一种确定整治线宽度的新方法。该方法从河流水流运动、泥沙运动以及河床形态机理出发,通过理论研究,推导了持续冲刷状态下和输沙平衡状态下航道整治线宽度的计算公式,并利用整治效果良好的实际工程进行验证。结果表明:新方法可以规避工程前后相关参数的取值问题;与已有大多数方法相比较,新方法确定的整治线宽度与实际工程应用值最为接近,验证了该方法的可行性。

    • 四棱台透水框架水动力特性试验研究

      2019, 47(5):482-486. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.05.013

      摘要 (1699) HTML (0) PDF 2.03 M (1919) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于鱼礁概念,提出一种新型四棱台透水框架结构,并开展系列水槽试验,利用剖面流速仪ADCP(acoustic doppler current profilers)测量四棱台透水框架防护区周围流场结构,分析架空率对透水框架周围水流结构的影响,研究四棱台透水框架对防护区周围的水动力特性影响。试验结果表明:四棱台透水框架防护后水流上下速度分布差异更为明显,框架层流速显著减小,且流速减小幅度随架空率的减小而增大;紊动强度分布出现拐点,拐点位置与架空率具有明显的相关性,紊动强度随架空率的减小而增大;防护区内部近底处存在紊动收敛区域,其紊动强度随架空率减小而减小。

September 25,2019
年第47卷第5

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