2012, 32(6):1-5. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.001
摘要:基于静止水体中横向和垂向扩散系数不相等的瞬时线源二维扩散的解析解,推导出水面有限宽瞬时污染源二维扩散的质量浓度分布计算公式。在顺直倾斜岸坡大宽度深水情况下,基于横向和垂向扩散系数不相等的角形域映射原理,推导出倾斜岸水面瞬时污染带下角形域中二维扩散污染物质量浓度分布的理论公式。计算与分析结果表明,在简化条件下该公式与理论解完全一致,角形域倾角对污染物的质量浓度分布影响较大,角形域内质量浓度分布具有随倾角参数为奇、偶数而不同的特性,计算点距离岸坡顶点越近,角形域倾角对污染物质量浓度分布的影响越大;横坐标越大,影响越小;水深越大,影响也越小。
2012, 32(6):6-10. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.002
摘要:为实现多水源联合调度,在最严格水资源管理思想的指导下,研究探讨“三条红线”控制指标,即用水总量控制指标、用水效率控制指标和水功能区限制纳污控制指标的确定方法,并在充分考虑地表水、地下水、外调水、雨水等不同水源供水潜力和未来需水情况的基础上,构建基于“三条红线”约束的滨海区多水源联合调控模型。将该模型应用于莱州市,确定了莱州市不同规划水平年的“三条红线”控制指标,提出了多水源联合调度方案,该方案各项供水指标满足“三条红线”要求。
2012, 32(6):11-14. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.003
摘要:简要介绍了构建内陆核电厂选址阶段水资源约束条件指标体系的原则和基本思路,从水资源配置与管理要求、取水水源条件、低放射性废液排放受纳水域水文条件、水资源安全4个方面构建了水资源约束条件指标体系。应用实例分析结果表明,水资源约束条件指标体系可作为内陆核电厂厂址选择的约束条件,可为选址阶段解决内陆核电建设与运行可能面临的水资源问题提供技术依据。
2012, 32(6):15-17. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.004
摘要:在总结前人圆管明渠均匀流正常水深计算公式的基础上,引入无量纲参数α和无量纲正常水深β,对圆管明渠均匀流基本方程进行数学变换,应用曲线拟合和优化原理,提出新的圆管明渠均匀流正常水深的直接计算公式;根据给水排水工程和水利工程设计规范的要求,并考虑工程实际情况,确定计算公式的工程适用范围。误差分析和计算实例表明:该公式形式简捷,精度较高,在工程适用范围内最大相对误差小于0.72%,可以方便工程设计人员在设计中直接使用。
2012, 32(6):18-21. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.005
摘要:针对弯曲冰块在顺直河段中的输移条件,以春季封冻河道的冰盖破裂机理为基础,根据水动力学、热力学、固体力学及气象水文等学科理论,综合考虑水力、热力、河势及地貌特征等影响因素,引入顺直河道固体边壁的约束条件,建立力学分析模型,进而提出了弯曲冰块在顺直河道中输移所需最小流量即临界流量的判别准则,并对其适用性及相关参数进行了研究分析。应用黄河河曲段的原型观测资料对该准则及相关参数进行了率定及验证,结果表明提出的针对弯曲冰块在顺直河段输移的临界流量计算值与实测值较为接近,可以认为该输移判别准则能够较好地用于判别弯曲冰块在顺直河段中的输移情况。此外,根据实测资料提出了反映热力消融对冰盖体厚度减小、强度降低等的综合系数表达式,可用于没有开河历史观测资料河道的冰情研究。
2012, 32(6):22-26. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.006
摘要:以山西省安太堡露天煤矿某地质剖面为例,采用Slide软件对暴雨情形下含裂隙土质边坡的稳定性进行分析,确定边坡潜在滑动面的位置,合理布置促使边坡发生推移式滑坡和牵引式滑坡的裂隙,应用MIDAS/GTS软件模拟分析降雨条件下的坡体应变规律和边坡稳定情况。结果表明:随着降雨入渗,边坡塑性区自坡脚向上部不断发展,直至形成贯通的塑性区;在持续降雨1.5d时,边坡的稳定性最差,存在表层滑动可能;所提出的边坡裂隙布置方式更能反映含裂隙土质边坡在暴雨情形下的实际情况。
2012, 32(6):27-30. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.007
摘要:基于三维有限元非线性方法,考虑某高面板堆石坝面板分期施工浇筑的特点,建立精细模拟面板特性的子模型,用有厚度的接触面单元模拟坝体与面板的接触面,设置相应的连接单元模拟面板缝的相互作用,分析了该面板堆石坝在施工期和蓄水期坝体和面板的应力变形,并与类似坝高的面板堆石坝的计算或监测结果进行比较。结果表明:在施工期和蓄水期坝体的最大沉降值约为坝高的1%,位于次堆石区;面板应力以压应力为主,拉应力主要集中在面板与周边山体连接处;周边缝的最大错动剪切变形、最大张拉变形及最大沉降剪切变形均未超过30mm。
2012, 32(6):31-33. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.008
摘要:为了探究复合型裂缝的应力强度因子K和应变能释放率G的关系,基于最大应力准则,采用能量法对Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的扩展进行理论分析。根据单一型裂缝应力强度因子和应变能释放率的关系,推导出Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝K与G的关系公式,利用 Abaqus软件建立Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的有限元模型,计算Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的应力强度因子和应变能释放率,与推导公式的计算结果进行对比,二者误差仅为2.5%,验证了推导公式的合理性。
2012, 32(6):34-37. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.009
摘要:为了解和掌握世界范围内的高坝大库建设情况,统计全球已建成的特大型高坝大库资料。在此基础上,根据地区、坝型和建成年代对高坝大库有关特征进行分析,总结了世界高坝大库的地区分布规律、主要坝型和历史建设趋势,得出如下结论:世界高坝大库工程主要分布于亚洲、欧洲、北美洲;高坝的坝型通常是混凝土拱坝、堆石坝和混凝土重力坝,而形成特大水库的大坝多为混凝土重力坝、堆石坝和混凝土拱坝;高坝大库工程基本上建成于1945年以后,目前世界高坝大库的建设中心已转移至中国。
2012, 32(6):38-41. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.010
摘要:为确定苏州河两岸防汛墙改造的墙顶高程,采用水文概率统计与水力模型计算相结合、原型实测与数学模型相结合的方法,与太湖流域河网水文水动力模型相衔接,建立基于数字河网的苏州河水系水文水动力模型,从影响苏州河高水位的洪、涝、潮、控等要素着手,计算分析洪、涝、潮单一水情以及历史典型年不利水情影响下的苏州河高水位分布规律。研究结果表明,现状及规划近、远期工况条件下的苏州河沿线设计高水位分别为4.60m,4.79m和4.77m。
2012, 32(6):42-45. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.011
摘要:结合新疆肯斯瓦特水利枢纽工程的水工模型试验,提出一种带防挑盖板的新型消能工,即T形墩消力池。理论推导出T形墩消力池消能率的计算公式,并与实测值进行比较。结果表明误差在实际工程允许范围之内,可以用该公式来计算实际工程T形墩消力池的消能率。通过试验计算不同消力池池长、T形墩支腿及不同墩形的消能率,分析池长、支腿长度、墩形等参数对消能效果的影响,得出适合该工程的最佳池长为52.2m,最优墩形为支腿梯形、前墩弧形。
2012, 32(6):46-49. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.012
摘要:为研究卵砾石生态河床在河流原位水质净化和生态修复中的效果,选择位于宜兴市大浦镇的林庄港作为试验河道进行原位观测,对比分析了卵砾石生态河床河段和自然河床河段中的生源要素变化规律和水生生物生长状况。试验结果表明:卵砾石生态河床河段对污染物质的截留效果明显好于自然河床河段,对氨氮和总磷的截留率可分别达到37%和25%,卵砾石生态河床的构建可显著提高河道的自净能力;卵砾石生态河床河段水生植被的生长密度和覆盖率均达到良好的水平,大型底栖无脊椎动物在敏感物种数、分类单元数和生物数量密度等方面均优于自然河段的;卵砾石生态河床为水生植物、底栖动物和附着生物等水生生物提供了适宜的栖息环境,对河流生态系统的健康起到了较好的改善作用。
2012, 32(6):50-55. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.013
摘要:针对大化水电站观测资料中显示的溢流坝段水平位移夏秋季节趋向下游,与一般混凝土大坝温升向上游位移变化规律相反的异常现象,通过有限元计算和大量实测资料深入对比分析,发现大化水电站溢流坝段特殊的变形规律真实可信,它是坝基地质条件及电站运行方式的真实反映。异常原因为大化电站上游水位变动小而下游水位变幅特别大,泄洪季节下游水压力的垂直分量作用于溢流面和护坦,在上游水压力的联合作用下,引起基岩向下游转动,表现为夏季泄洪坝顶趋向下游。有限元计算表明地基变形模量低,在一定程度上验证了地质缺陷对变形的影响。
2012, 32(6):56-59. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.014
摘要:为了探究在土体强度增长计算中有效应力法和有效固结压力法之间的联系,以某工程真空预压处理软土地基为背景,结合现场监测数据,用有效应力法和有效固结压力法分别计算折减系数η和强度增长率K,并与现场实测的土体强度增长值进行对比,以验证利用真空预压法处理的软土地基土的强度增长规律。结果表明:两种方法计算的η与K均呈一次线性关系,K随η的增加而增加,并且二者随着土体深度的增加有递增趋势。
2012, 32(6):60-63. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.015
摘要:针对水工混凝土胶凝材料用量较少、普通钢模工艺难以形成高质量表观混凝土的问题,采用普通钢模,分别内衬透水模板布和聚酯板,试验研究了两种内衬材料和添加脱模剂、消泡剂、光亮剂后成型混凝土表观质量,并就内衬材料重复使用效果进行了比较。试验结果表明:使用透水模板布,混凝土成型表面平滑,几乎无孔洞,但缺少光泽并存在轻度色差;使用聚酯板且加入凝胶材料质量2%的光亮剂,混凝土成型表面光洁平整,色泽均匀,具有镜面效果,并可重复使用;采用脱模剂和消泡剂并不能显著改善混凝土成型表观质量。
2012, 32(6):64-66. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.016
摘要:针对水下检修钢围堰排水不彻底的问题,在围堰底部周边设置集水室,将集水室与真空罐串联、真空罐与真空泵串联,构成能彻底排除围堰内水体的排底水系统。介绍该排底水系统的排水原理、运行步骤和所存在的问题。为解决该排底水系统排水效率较低、适用水深不到9m的问题,将真空泵与集水室顶部相连构成排气系统,将潜水泵装配逆止阀安装在集水室上部构成排水系统,从而形成了由围堰底部集水室、真空泵、潜水泵三部分组成的新型排底水系统。实际应用情况表明,新型排底水系统排水效率较高,使钢围堰的适用水深突破了大气压力的局限,得到了大幅度提高。
2012, 32(6):67-69. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.017
摘要:为了研究结构参数和运行参数对自激脉冲射流装置性能的影响,运用自行研制的试验系统对自激脉冲射流装置进行大量的试验,在上喷嘴直径为8mm和腔径为95mm的试验条件下,分析下喷嘴直径、腔长和工作压力的变化对脉冲射流打击力和脉冲效果的影响。试验结果表明:不同的下喷嘴直径、腔长和工作压力对脉冲射流打击力的影响是不同的;每种下喷嘴直径都存在着获得最佳脉冲效果的合适腔长和工作压力范围;随着下喷嘴直径的增大,最佳腔长和工作压力范围也有所增大。
2012, 32(6):70-74. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.018
摘要:对一种复合塑料模型沙的水下休止角、群体沉速、起动流速等运动特性进行了试验研究:使模型沙在静水中自然落淤成丘,通过几何关系可得水下休止角;将沙样按粒径分组进行单颗粒沉速试验,统计平均后再按质量加权得到模型沙群体沉速;在玻璃水槽中对5种水深下的泥沙起动流速进行了测量及经验公式验证。试验结果表明:该模型沙水下休止角为28.4°,较传统塑料沙、水下休止角范围大,具有较好的水下成形特性;对于该模型沙,其单颗粒沉速用W.W.Rubey公式计算精度较高,但群体沉速用中值粒径进行经验计算则精度不够,合理的代表粒径有待进一步研究;起动流速比传统塑料沙大,这与水下休止角试验是相符的,通过调整沙莫夫系数K,沙莫夫公式可较好地表述个别起动和少量起动的情况,大量起动时则不够精确。
2012, 32(6):75-78. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.019
摘要:为了研究人工填筑黏性土起动和冲刷特性,采用资料分析和试验相结合的方法,研究人工填筑黏性土的起动冲刷特性。根据试验资料,结合力学特性确定影响人工填筑黏性土起动冲刷的主要因素;根据试验结果分析人工填筑黏性土起动切应力、冲刷率分别与各自的影响因素之间的对应关系,提出了量纲和谐的起动切应力和冲刷率的公式,运用多元线性回归方法确定了公式中的系数和指数,并分析比较了人工填筑黏性土和黏性泥沙起动和冲刷特性。结果表明:人工填筑黏性土的黏结力比自然淤积固结的黏性泥沙大得多,较难起动和冲刷,需要较大的水流切应力;干密度对自然淤积黏性泥沙冲刷率影响比对人工填筑黏性土要大。
秦绪祥 , 姜连杰 , 周庆 , 贾青 , 韩红卫 , 李志军
2012, 32(6):79-83. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.020
摘要:为研究淡水冰的动摩擦规律,通过不同材料的滑道对淡水冰与多种材料间的动摩擦因数进行了试验研究,分析了温度、正压力和滑动速度的改变对动摩擦因数的影响。试验结果表明:各因素对动摩擦因数的影响取决于接触材料的表面粗糙程度,不同的接触面其摩擦作用的机理不同,接触面较粗糙时,摩擦力取决于软接触材料的抗剪强度;接触面较光滑时,接触界面的水膜对动摩擦因数的增大起主导作用。冰与不同材料间的动摩擦因数的大小顺序为木板、混凝土、冰。
2012, 32(6):84-86. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.021
摘要:基于非饱和土体抗剪强度理论,采用极限平衡法,考虑非饱和非稳定渗流对坝坡稳定性的影响,通过体积含水量与基质吸力之间的非线性关系,模拟超静孔隙水压力的消散过程,将不同时段渗流分析结果导入稳定分析模块计算其安全系数的变化。选取某黏土心墙坝,模拟其在不同灌溉条件下的渗流状况及上游坝坡稳定性。计算结果表明:库水位骤降引起坝坡安全系数的降低,但随着超静孔隙水压力的消散,坝坡稳定性逐渐增强,降水速度越快,坝坡安全系数越低。
2012, 32(6):87-90. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2012.06.022
摘要:为研究超低水头下竖井贯流式水轮机的能量特性和空化特性,对一种额定水头为2.10m的超低水头竖井贯流式水轮机进行模型试验。基于河海大学水力机械多功能试验台,采用压差传感器、电磁流量计、扭矩仪等仪器对不同导叶开度、不同叶片安放角下GD-WS-35型水轮机的水头、流量和扭矩等参数进行测试,并绘制了水轮机模型综合特性曲线。试验结果表明:当叶片安放角为23°,导叶开度为65°时,在额定水头2.10m条件下,模型水轮机的流量为0.398m3/s,效率为83.34%,出力为6.838kW,对应原型水轮机的流量为9.96m3/s,效率为85.14%,出力为174.7kW,水轮机具有良好的能量特性;当叶片安放角为23°,导叶开度为65°时,水轮机具有良好的空化性能。
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