摘要:基于VIC模型和汇流模型生成的1981—2020年5.km×5.km网格模拟流量数据,构建了长历时、网格化的标准化径流干旱指数(SRDI),对珠江流域水文干旱时空演变特征进行了评估。结果表明:基于模拟流量构建的网格化SRDI能够较好地模拟珠江流域干旱时空演变过程；珠江流域水文干旱的时间演变特征明显,干旱集中发生在夏季,秋季可能发生大范围的水文干旱,季节尺度上一年四季均有可能发生极端干旱；珠江流域水文干旱在空间格局上呈现为自东向西由干旱高频区向干旱长历时、高烈度区过渡分布。

摘要:以年、月最大1.h降水强度及其发生时间为指标,采用趋势检验、周期分析、经验正交函数和降水过程综合强度评估方法,分析了1998—2020年三峡库区最大1.h降水的时空变化特征。结果表明:库区年最大1.h降水发生时间有每隔约10 a前移至汛前的现象,主汛期7月最大1.h降水强度有8 a的循环周期；与2010年以前比, 2010年后的库区强降水落区表现出自上游向坝址迁移的走势；若最大1.h降水强度相近,则降水持续时间长、覆盖范围广的降水过程,综合强度更高,对防洪安全影响更大。

摘要:针对场次降雨水资源量评价与年尺度水资源量评价成果的不协同问题,通过分割前期降雨径流退水和年尺度基流等径流成分,提出场次降雨过程水资源量评价新方法,实现场次降雨水资源量的精细化评价。将该评价方法应用于潮白河典型区间流域,结果表明该方法具有较好的适应性,能够显著提高场次降雨水资源量评价成果的针对性和准确度,满足多时空尺度协同的水资源量评价需求。

摘要:为有效提升长江岸线资源的利用效率,基于长江可持续发展理念,对江苏段长江岸线资源有偿使用制度进行探索和实践。通过全面考虑岸线水域、陆域的自然条件和社会经济条件,提出了以水深基准价格、岸线等级系数、岸线实际利用等级匹配度系数、岸线利用效率系数为指标的江苏段长江岸线资源有偿使用定价方法。基于此,以扬州段长江岸线资源为例进行实际应用,结果表明扬州各岸段大多数原有企业岸线资源利用效率均较高,但也存在少数企业占用优良岸线资源而利用效率较低的现象,建议通过采用岸线有偿使用制度,推进企业退出或转型升级,促进岸线资源合理高效利用。

摘要:通过对泰山抽水蓄能电站2009—2020年各类水体水化学特征影响因素的分析,论述了水化学特征变化对库水渗漏的示踪作用。结果显示:泰山抽水蓄能电站库水和地下水均呈弱碱性,水化学类型主要为HCO3-Ca型,部分为HCO3-SO4-Ca、HCO3-SO4-Ca-Mg、SO4-Ca-Mg型,巴山沟地表水水化学类型为SO4-Ca、SO4-Ca-Mg型。离子比值分析表明,硅酸岩风化是库水、地下水以及巴山沟地表水水化学离子的主要来源；巴山沟地表水受岩石风化和大气降水的同时控制作用,有未经充分水岩反应的大气降水混入。水化学聚类分析表明,右岸排水廊道和坝后量水堰水样来自库水的渗漏补给,库底廊道量水堰、B2高压支管廊道、6号和1号施工支洞水来源为区域地下水补给。水化学分析结果与水体氢氧同位素分析结果有较高的一致性。

摘要:利用滨海湿地模拟系统研究纳米氧化锌颗粒(ZnO NPs)对滨海湿地周期淹水区和长期淹水区微生物群落组成和多样性的影响,采用16S rRNA扩增子测序查明发生显著性变化的微生物。结果表明:ZnO NPs暴露下微生物群落的相对丰度和多样性均受到不同程度的影响；ZnO NPs质量浓度的大小是驱动滨海湿地环境中微生物群落相对丰度、β多样性变化的重要原因。随着ZnO NPs质量浓度的增大,ZnO NPs团聚后增大的纳米材料颗粒粒径减弱了对微生物群落的影响；β多样性在ZnO NPs质量浓度为80 mg/L时最低；周期淹水区的微生物群落受到的影响比长期淹水区微生物群落受到的影响小,不同淹水条件导致出现不同分类水平的显著差异细菌；周期淹水区和长期淹水区不同的环境条件(如溶解氧、有机质)导致微生物群落丰度、多样性受ZnO NPs的影响表现不同。

摘要:为探究处于内涝过程超载状态节点的水流结构及水头损失,基于室内管道节点模型进行了87组不同边界条件的三维构造模型模拟,完成了室内试验与数值模拟的对比验证；采用定性定量分析、数据相关性拟合和 π 理论研究了孔径比(节点直径Φ m 和管道直径Φ p 的比值)、管道坡度、承压水头对节点内水流结构和水头损失的影响。研究结果表明:节点出口处的水量交互是产生水头损失的主要原因；局部水头损失系数K随孔径比的增大而增大,随超载水深、承压水头的增大而减小；通过 π 理论提出K=f(Re)的求解思路是可行的；两种孔径比节点的K值对坡度变化的响应不同,管道坡度的设计需要考虑节点孔径比的影响。研究成果补充了雨洪耦合模型中的节点水流结构,可为一维管网在节点处的水头损失计算提供经验数值和参考。

摘要:运用三维数学模型,对横断面为梯形的鱼道内水流流态进行数值模拟分析,结果表明:梯形断面鱼道内水流具有明显的三维特性；增大梯形断面鱼道竖缝过水断面面积比会减弱鱼道内水流的三维特性,在过水断面面积比小于0.375时,鱼道内水流三维特性较为明显；鱼道池室长宽比的变化对鱼道内水流三维特性的影响不大。

摘要:以大直径嵌岩单桩为研究对象,对地震荷载作用时桩、土、岩的变形规律及桩基刚度进行分析,在有限元无限元耦合数值模拟中引入土体非线性黏弹性本构模型与岩体损伤本构模型来描述桩周土、岩介质刚度随应变衰减的特性。数值模拟结果表明,大直径嵌岩单桩位移、加速度等动力响应,土体非线性滞回特性以及岩石损伤程度等显著受到桩基嵌岩深度、岩石风化程度和地震烈度等因素的影响,在设计时应深入分析。

摘要:为了研究凝灰岩、泥炭质砂岩和泥质砂岩的吸水特性以及吸水引起的力学性能变化,利用X-射线衍射试验、SEM试验和压汞试验对3种岩样的矿物成分、微观结构和孔径分布特征进行了测试分析,在此基础上利用软岩水理作用试验系统对岩样的吸水特性进行了研究,并对吸水前后岩样的强度进行了测试。试验结果表明,3种岩石的吸水过程都可分为非线性吸水和线性吸水两个阶段,吸水特征曲线函数均为负指数函数,岩石的吸水量与其黏土矿物含量和其有效空隙数量之间为正相关；吸水后岩石强度的减小量和其吸水量与黏土矿物含量之间为负相关,较小的吸水量也会对岩石的力学特性产生较大的影响。

摘要:为缓解多层复合材料在流固耦合模拟中计算效率和精度间的矛盾,基于本构均一化理论提出了多层复合材料的等效方法,并结合开源工具preCICE检验了该方法在恒定、时变2种流体边界条件下流固耦合的准确性和计算效率。结果表明:与直接分层模拟相比,等效方法的误差处于合理范围内,且即使忽略等效模型带来的固体单元数量减少的收益,计算效率也有显著提升；恒定流体边界下耦合仿真结果相对误差小于5%,耦合迭代效率提高20%；时变流体边界耦合场景中相对误差小于10%,耦合迭代效率提高40%。

摘要:为了进一步研究不同袋内填充材料对土工袋单元体在静动力作用下剪切特性的影响,采用室内大型剪切系统对不同袋内填充材料土工袋单元体进行了一系列单剪试验和循环剪切试验。结果表明:土工袋单元体表现出的剪切变形规律基本符合摩尔库仑屈服准则,其抗剪强度主要由土工袋表面张力和袋内土体颗粒之间的摩擦力共同提供；不同袋内填充材料对土工袋单元体的剪切变形特性有一定的影响,相对于壤土土工袋、碎石土工袋,天然河砂土工袋单元体的抗剪强度、阻尼消能效果与抵抗变形的能力均相对更好,因此从抗剪强度及减振消能特性的角度看,实际减隔震工程中采用河砂装填是一个较好的选择。

摘要:针对传统无机结合料固化土普遍存在的耐久性及干缩性差的问题,在无机结合料加固淤泥质黏土的基础上添加高分子吸水树脂(SAP)材料,通过无侧限抗压强度试验、击实试验、干湿循环试验、干缩变形试验与XRD测试,分析了SAP材料对无机结合料固化土工程性质的影响及其作用机理。结果表明:掺入SAP材料不仅可以提高无机结合料固化土的无侧限抗压强度,还能显著改善无机结合料固化土的压实性、耐久性与干缩性能；SAP材料主要依靠填充作用改善无机结合料固化土的工程性质。

摘要:为确保土压平衡盾构在砂卵石地层施工时切削的渣土具有良好的工程特性,以成都轨道17号线明九区间2号风井—九江北区间为背景,采用不同稳定性的泡沫剂分别掺入卵砾石含量为20%、40%和60%的砂卵石渣土中,开展室内坍落度试验、渗透试验和喷涌试验,研究各种泡沫土流动性、渗透性和时效性的变化规律,探讨泡沫剂稳定性与砂卵石渣土的适应性。结果表明:稳定性好的泡沫能够适应卵砾石含量低于60%的砂卵石土层,即泡沫稳定性的提高有利于扩大砂卵石地层的适用范围；稳定性好的泡沫剂能够保持改良砂卵石渣土掘削排渣全过程良好的流动性、抗渗性；过量的泡沫掺入改良的砂卵石渣土易发生离析,造成改良后的渣土难以达到良好的和易性；泡沫改良砂卵石渣土的喷涌压力可作为检验改良效果的重要指标。

摘要:基于Spalart-Allmaras湍流模型(S-A模型)封闭的雷诺平均N-S方程,采用沿均匀流线的三阶Runge-Kutta法和Galerkin法分别进行时间和空间离散,得到了湍流方程的有限元格式。采用自编Matlab程序,数值模拟了不同风攻角下覆冰输电线绕流问题,得到了覆冰输电线绕流瞬态和时均流场、气动力系数时程曲线和平均气动力系数随风攻角的变化关系,并与试验结果进行对比,验证了该算法的有效性。基于流场演化和平均压力分布,分析表明风攻角变化引起的边界层分离点转移是产生升力系数尖峰突跳现象的主要原因。

摘要:针对在耀光、紊流、降雨等复杂含噪场景下时空图像中有效纹理特征变得模糊,使得现有纹理主方向检测算法精度受限的问题,结合深度学习的思想,提出了一种基于残差网络回归模型的时空图像测速(ResNet50-STIV)法,并借助残差网络回归模型强大的非线性学习能力构建了回归预测函数。通过构建人工合成数据集和包含复杂场景时空图像的天然河流数据集对残差网络回归模型进行试验,结果表明:提出的残差网络回归模型在人工合成数据集下的检测精测可达到0.1°,对于天然河流数据集,具有残差结构的ResNet回归模型的检测精度优于VGG16；从模型层数看,基于ResNet50的回归模型能较好地平衡检测精度以及执行效率,在正常场景下的检测精度达到0.7°,而在耀光、紊流、降雨场景下能控制在1.3°以内,ResNet50-STIV优于现有的时空图像测速法；与流速仪法在多场景下表面流速比测的最大相对误差小于12%。

摘要:为研究盾构管片接缝橡胶密封垫的防水耐久性,开展了橡胶密封垫水热加速老化试验,并对老化后试样进行拉伸力学性能试验、试样表面电镜扫描与长期防水性能试验,分析了橡胶垫表面微观尺度下的防水失效机理；采用橡胶密封垫极限防水压力为耐久性评价指标,结合基于Arrhenius方程的 p-T-t 数学模型,推导了橡胶密封垫长期防水性能折减系数的预测公式。结果表明:老化后橡胶密封垫表面接触状况的恶化和橡胶材料的硬化,加速了橡胶密封垫接触面间渗漏通道的形成；橡胶密封垫防水性能随着老化时间的增加不断降低,但下降速度逐渐减小。采用提出的防水性能预测公式对广东榕江关埠引水工程盾构隧洞实际使用的橡胶密封垫的耐久性进行了预测,预测服役100 a后的老化系数为0.390,结果相对于仅考虑橡胶材料力学性能时的预测结果偏小12.36%,对原设计使用期内频繁出现的渗漏现象提供了合理解释与更准确的寿命预测。

摘要:对盾构隧道工程区间施工距离变化的现状进行梳理,基于4个典型的长距离盾构隧道工程实例,对盾构隧道长距离掘进中出现的刀盘刀具磨损、盾尾密封系统失效、管路磨损、复杂地层盾构开舱、地下对接等问题以及其主要技术原理、技术流程、适用范围及优缺点进行归纳总结,并对我国智能化快速施工技术发展进行了展望。

摘要:为了在围岩类别不平衡的条件下实现围岩类别有效判断,进而提高隧洞工程施工仿真准确性,基于改进极限梯度提升(XGBoost)不平衡围岩超前分类方法进行隧洞工程施工仿真研究。采用自动邻域确定合成过采样(AND-SMOTE)方法优化围岩类别不平衡性,并采用改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型进行围岩超前分类,进而优选仿真参数,提高仿真结果的准确性,其中,以模型交叉验证平均准确率为目标,采用哈里斯鹰优化(HHO)算法自动优化XGBoost超参数,以提高围岩分类精度。工程应用表明,相比未改进的XGBoost不平衡、KNN、SVC等6个模型,改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型分类精度更高；考虑围岩类别不平衡性后,改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型分类精度提高了8.6%；此外,基于围岩超前分类的隧洞工程施工仿真结果与实际进度的相对偏差相比传统仿真降低了11.3%,更符合工程实际。

摘要:基于Mohr-Coulomb强度准则和不相关联的流动法则,采用Abaqus模拟砂土地层水下盾构隧道开挖面被动破坏,分析埋深比C/D、地层上覆水位高度H、砂土内摩擦角φ对地表位移的影响,并探讨开挖面前方土体破坏模式。结果表明:标准开挖面支护压力与C/D、H和砂土φ均呈正相关关系；地表位移受C/D变化影响较大,C/D由0.8增大到1.5,最大纵向和横向位移值分别减小80%和86%；静水压力仅会限制横向地表位移的发展,对纵向地表位移的影响较小；C/D较小时,被动破坏模式呈现延伸至地表的倒棱台形,属于整体破坏；C/D增大至4.3时,土拱无法达到地表,属于局部破坏。