2014, 34(5):1-7. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.001
摘要:针对地下水系统中水文地质参数的随机性和模糊性会对地下水脆弱性评价结果产生较大误差问题,在辨析参数不确定性特点基础上,利用蒙特卡罗法同时对随机性参数和模糊性参数赋值,并结合DRASTIC模型对下辽河平原的地下水本质脆弱性进行评价。通过模拟计算出模糊性参数在不同α截集水平下地下水脆弱性指数不同可能性下的累积分布曲线,得到不同保证率、不同可能性情况下地下水脆弱性指数的隶属函数,并从脆弱性和不确定性两个角度对各分区地下水脆弱性进行对比分析。分析结果表明:Ⅰ1区脆弱性程度相对最高,不确定性程度一般;Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅱ1和Ⅱ3区的脆弱性程度较高,且Ⅰ2、Ⅰ3区的不确定性程度相对最高,Ⅱ1和Ⅱ3区的不确定性程度最低;Ⅰ4、Ⅱ2、Ⅲ和Ⅳ区的脆弱性程度相对较低,其中Ⅱ2和Ⅳ区的不确定性程度较低,Ⅰ4区的不确定性程度一般,Ⅲ区的不确定程度较高。较传统评价过程,本次地下水脆弱性评价综合参数的不确定性分析得出了不确定条件下地下水脆弱性的隶属函数,结果切合客观实际。
2014, 34(5):8-11. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.002
摘要:针对对流扩散方程数值耗散问题普遍缺乏明确定量指标的现状,提出了度量数值耗散程度的定量指标及其研究方法,即借助广义“假扩散”系数这一定量指标来度量某一离散格式的数值耗散程度,其数值上近似等于具有相同扩散效应的真扩散所对应的扩散系数,其中真扩散效应可通过求解纯扩散问题的高精度数值解近似得到。采用该方法研究了三阶QUICKEST离散格式的数值耗散规律,分析了时间步长、流速大小及空间步长对“假扩散”系数的敏感性以及相关性,得到了“假扩散”系数的具体表达式,进而验证了该定量研究方法的可行性。
2014, 34(5):12-16. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.003
摘要:针对泄槽底部掺气坎后的掺气浓度分布规律较为复杂、研究成果较少的问题,为了更清楚地探究泄槽底部掺气坎后上游直段、反弧段及下游直段水流掺气浓度分布规律,采用含有反弧段的泄槽进行模型试验研究。试验结果表明:上游直段、反弧段及下游直段水流中不同水深处掺气浓度的沿程变化规律是不相同的;其他条件不变时,水流掺气浓度随掺气坎高度的增加而增大,随反弧段反弧半径的减小而减小;掺气坎高度和反弧半径对掺气设施的有效保护范围有一定的影响,适当提高掺气坎的高度和反弧段的半径对增大掺气设施的有效保护长度有利。
2014, 34(5):17-23. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.004
摘要:为研究泥沙粒径对分离鳃的速度场及水沙分离效果的影响,采用层流模型和欧拉模型,运用 PC-SIMPLE算法,对分离鳃内的水沙两相流流场进行了三维数值模拟。计算结果表明:当泥沙粒径d=0.0001mm时,分离鳃内的流场与其他泥沙粒径时有所不同;当0.005mm≤d≤0.035mm时,分离鳃内不同粒径泥沙水流的流场相同;当0.015mm≤d≤0.035mm时,分离鳃处理泥沙效果最好,且泥沙粒径越大,去除率越高,水沙分离速度就越快。
2014, 34(5):24-27. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.005
摘要:为了解新型浮体闸在动水中沉浮过程的水力特性,基于水力学模型试验,分析了水舱进(排)水量、浮体闸沉浮速度、抗倾覆特性及浮体闸对底板的撞击力变化,提出了倾覆率的概念,推导了浮体闸静水沉浮速度公式,并与动水沉浮实测值进行了比较与分析,研究了浮体闸倾覆率与压舱的关系,得到了最大撞击力与进水流量的关系。结果表明:试验范围内浮体闸的沉浮速度受河道水位及流速的影响较小;增加压舱可有效减小倾覆率,最大撞击力与进水流量成幂函数关系;通过增加压舱及减小进水流量的方式可以提高浮体闸的沉浮安全性。
欧孝夺 , , 廖有芳 , , 苏建 , , 潘鑫 , , 李结全 ,
2014, 34(5):28-34. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.006
摘要:根据上游法湿堆尾矿的工艺特点,在分析上游法湿堆尾矿渗流固结特性和存在问题的基础上,结合一种适合于上游法尾矿库的排水固结装置的排水特点,在考虑竖向和径向双向排水、变渗透系数及变荷载条件下,采用大变形固结理论推导了尾矿固结计算模型,进而得到以超静孔隙水压力表示的考虑双向排水作用的大变形固结控制方程,并将该方程与Barron固结方程进行比较,验证了计算模型的正确性。采用有限差分法对该大变形固结控制方程进行求解,得到了固结控制方程的差分方程,并利用追赶法等数学方法对差分方程进行了求解。以中铝广西分公司某尾矿库为计算实例,采用该排水固结装置的大变形固结计算模型及数值计算程序进行计算,结果表明该计算模型能有效反映尾矿的固结规律,采用排水固结装置尾矿固结时间缩短了60 %以上。
2014, 34(5):35-38. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.007
摘要:为了分析黄河内蒙古河段2012年大洪水前后河势的演变特征,采用洪水前、洪水期、洪水后的卫星遥感影像资料统计了洪水前后的主流摆幅和裁弯比,并结合巴彦高勒、三湖河口和头道拐的实测水流泥沙资料以及大断面资料分析了河道冲淤特征和典型断面变化特征。分析结果表明:河道主流摆幅具有逐渐增大趋势,至过渡段之后减小;与近期平均摆幅相比,游荡段和弯曲段明显减小,过渡段有所增加;游荡段最大摆幅为1240m,洪水过后仍有多处心滩发育,游荡特性未改变;过渡段和弯曲段河道发生5处裁弯,平均裁弯比为37%;大洪水作用下内蒙古河道具有上冲下淤的特点,接近冲淤平衡,河道断面主槽普遍冲刷下降。
2014, 34(5):39-44. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.008
摘要:针对大型地下厂房施工影响因素众多、关系复杂的问题,从影响每个工序时间的风险事件出发,量化风险事件,建立耦合风险因素的地下厂房施工进度仿真模型,突破了地下厂房施工进度仿真传统模型中以工程整体为对象进行风险识别的不足,能够从工序底层考虑风险因素对施工工期的影响。进一步结合蒙特卡罗模拟方法,实现了耦合风险因素的地下厂房施工进度仿真计算与优化控制分析。工程实例分析表明,该方法不仅可计算考虑各种不确定风险因素下的大型地下厂房施工工期,而且能够深入分析工程进度对关键风险因素的敏感性,可为工程风险的防范和施工进度的控制分析提供依据。
2014, 34(5):45-49. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.009
摘要:为了能及时准确地对坪头水电站引水隧洞后段及厂址区内各水工建筑物洞室开挖揭示的围岩细晶白云岩进行围岩类别的确定,为工程设计提供科学合理的地质依据,在充分调查该区水文地质条件及岩溶发育特征和认识细晶白云岩岩溶砂化现象形成机制的基础上,通过大量的岩石磨片鉴定试验和物理力学性质试验,全面细致地查明了围岩细晶白云岩的物质组成及其在不同岩溶砂化情况下的物理力学特性。依据国家相关规程规范,结合各洞室实际开挖揭示情况和试验结果,对该区内岩体进行了围岩工程地质分类,总结出不同岩溶砂化细晶白云岩的围岩类别的特征及其综合评分情况,并对该区确定的Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类不同类别的围岩,有针对性地采取相应的工程处理措施,从而确保了各水工建筑物洞室的围岩稳定和安全运行。
2014, 34(5):50-55. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.010
摘要:针对求解水电站厂内经济运行中负荷优化分配问题时常出现的收敛性差、易早熟等问题,将基于全局搜索和局部启发式搜索相结合的Memetic算法应用于水电站厂内经济运行负荷优化分配模型,用有限制的初始种群生成法来克服水电站机组不稳定运行问题,采用育种算法作为局部搜索策略。三峡水电站厂内经济运行实例计算结果表明,有限制的初始种群生成法能够避开空蚀振动区的影响,保证机组的稳定安全运行;Memetic算法的全局搜索和局部启发式搜索策略能够扩大寻优范围,优化群体结构,提高算法的收敛能力。
2014, 34(5):56-60. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.011
摘要:参考国内已有研究成果,利用层次分析法从水生态系统和经济社会系统中遴选出24个指标,构建3个层次的水生态文明评价指标体系和5个等级的分级标准;采用随机生成和随机选取的方法在水生态文明评价等级标准阈值间构造训练样本和检验样本,建立基于随机森林回归算法的水生态文明评价模型,并构建径向基神经网络模型作为对比模型,利用平均相对误差绝对值等3个指标对模型性能进行评价。以文山州为实例进行水生态文明综合评价分析,结果表明:基于随机森林回归算法的水生态文明评价模型3个评价指标均优于径向基神经网络模型,具有评价精度高、泛化能力强、收敛速度快、稳健性能好以及调节参数少等优点; 文山州2015年、2020年和2030年水生态文明评价结果分别为“基本和谐”、“和谐”和“理想状态”。
2014, 34(5):61-64. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.012
摘要:为深入分析岩溶含水系统水动力特征,将时间序列分析中的相干谱分析和交叉振幅分析应用于后寨岩溶含水系统水动力特征研究。相干谱分析揭示岩溶含水系统中存在对降雨信号线性化程度高的快速流和对降雨信号线性化程度低的慢速流;通过交叉振幅分析,提取了岩溶含水系统对降雨输入信号的过滤方式,获得了岩溶含水系统上、中、下游不同比例的快慢速流成分。分析结果表明,相干谱和交叉振幅分析方法在岩溶含水系统水动力特征研究中具有较好的实用性。
2014, 34(5):65-68. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.013
摘要:针对目前抛物线形断面最优水力参数及抛物线方程指数计算尚没有比较系统研究成果的问题,通过对该种断面均匀流方程的变形整理及近似积分计算,得到了抛物线方程指数一定情况下明渠过水断面最优水力参数的简化计算公式,并通过对简化公式的进一步分析整理,给出了当渠道其他参数(流量、比降及糙率)一定情况下抛物线形断面的最优方程指数为3.35。精度分析及算例计算结果表明:最优水力参数的提出将为该类断面的进一步优化设计提供可靠依据;最优抛物线形断面比其他水力最优断面经济指标更好。
2014, 34(5):69-74. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.014
摘要:为了寻找一种便于设计应用的大型灯泡贯流泵站振动定量分析方法,以南水北调东线工程二级坝泵站为例,对泵站动荷载特性进行了分析,将机组动荷载偏于安全地简化为3个主频谐荷载;根据GB-50040—1996《动力机器基础设计规范》并考虑泵站特点,给出了适合泵站振动计算的定量分析方法。将该方法应用于二级坝泵站的振动计算,所得结果为泵站振动的上限值;现场振动检测控制点最大位移值与计算值接近且小于计算值,表明该方法计算结果安全可靠。
2014, 34(5):75-79. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.015
摘要:为掌握混流式水轮机转轮振动特性以及各部件对转轮固有频率的影响规律, 采用有限元法并基于流-固耦合模态分析理论,以某转轮为例, 建立分析模型。结果表明, 受水体影响转轮各振型的固有频率会不同程度地降低,转轮整体振型如扭转、弯曲和抬升等振型对应的水中频率与空气中频率的比值依次减小,仅叶片振动时对应的水中频率与空气中频率比值随叶片振动形态的增强而增大;叶片振动对应的频率覆盖频域较宽,很难避免共振现象的发生;上冠减薄,转轮固有频率降低,下环减薄,转轮摆动、扭转、弯曲振型对应的固有频率提高,其他振型的固有频率均降低,出水边补强转轮固有频率提高。结合分析结果和影响因素, 提出了补气、修整叶片出水边、改善泄水锥形式、加设稳流装置等改善转轮水中振动状态的措施。
2014, 34(5):80-85. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.016
摘要:对国内外利用管道作为生物反应器去除氮及有机物、沉积物-水界面氮及有机物迁移转化等研究进展进行了综述。管道生物反应器中氮及有机物去除研究方面,国内外学者通过观测微生物含量、实地测量排水管道内污染物浓度变化、改良排水管道以实现更好的污水处理效果等方法进行研究;降雨冲刷沉积物引发污染物释放主要发生在沉积物-水界面,沉积物-水界面氮及有机物的迁移转化研究集中在沉积物-水界面层的组成及特性、沉积物-水界面的冲刷与污染、沉积物-水界面污染物的转化与降解等三方面,其中沉积物-水界面层污染物的迁移转化模型是重要研究内容之一。
2014, 34(5):86-94. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2014.05.017
摘要:在界定沙区微区概念的基础上,分析了沙区微区集水的形成、转化以及对干旱沙区生态水文方面的重要作用,综述了国内外对微区集水在土壤水文、土壤发育和微区植被生长等方面的研究动态以及沙区微区集水在农林业和生态修复上的应用,指出沙区微区生态水文过程今后的研究重点在于对微区水文过程做出更加准确的量化分析,提出沙区具有完整意义的水文模型,为准确定量评价沙区水分循环和生态恢复提供理论依据。
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