2017, 37(2):1-6. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.001
摘要:凭借“大数据”可以精细刻画降雨空间分布和下垫面空间变异性的优势,提出了“大数据”背景下考虑降雨空间分布和下垫面空间变异性对流域产汇流影响的计算方法,即单元嵌套网格剖分流域的方法。通过引入“网格水滴”的概念揭示了流域瞬时单位线的物理本质,对由Rodriguez-Iturbe和Valdes所提出R-V地貌瞬时单位线理论进行补充,分析了等流时线法和单位线法的局限性,提出的单元嵌套网格产汇理论既克服了等流时线法和单位线法的缺点,也吸取了它们的优点,为在“大数据”支撑下统一等流时线和单位线法提供了可行性。
2017, 37(2):7-13. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.002
摘要:结合遥感影像、野外调查和水沙数据,以冲积大河为研究对象,分析中国大河的河型分布及成因。中国大河的冲积河段以弯曲与辫状河型为主,局部河段为分汊与网状河型。综合考虑河型分布的一般性和特殊性,认为相对输沙率(来沙量与输沙能力之比)、相对河岸侵蚀切应力(近岸水流切应力与河岸临界抗冲切应力之比)和河谷地形控制(如节点和宽度)是决定河型成因的3个最主要的因素。
2017, 37(2):14-19. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.003
摘要:基于辽宁省2014年Landsat TM遥感影像,通过对不同土地利用类型的实际蒸散发量的计算,结合ArcGIS软件中的离散功能,从时间和空间角度对不同土地利用类型的蒸散发特征进行了分析。结果表明:实际蒸散发受土地利用类型的影响较大,不同土地利用类型的实际蒸散发量年内变化特征不同;蒸散发贡献值的高低取决于土地利用类型的面积大小,同时其空间分布和土地利用类型的空间分布具有高度一致性,充分表明蒸散发和土地利用类型两者之间存在密切联系。
2017, 37(2):20-26. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.004
摘要:基于唐家山堰塞坝溃决的实测数据,使用BREACH模型及中国水科院DB-IWHR模型,对唐家山堰塞坝溃决过程进行了反演分析,并对两种模型进行参数敏感性分析。研究结果表明:使用针对唐家山的参数,两种模型均可较好地反演唐家山溃决洪水的过程,BREACH模型的下游坡比和孔隙率是对结果影响比较敏感的输入参数;DB-IWHR模型在冲刷参数和下游水深计算两方面做了改善,较好地解决了这一问题;DB-IWHR提供了一个Excel格式的计算软件,数值分析稳定性好,使用简洁客观,可供类似堰塞湖应急处置时参考。
2017, 37(2):27-32. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.005
摘要:为研究圆柱绕流流场特性,将大涡模拟与特征线算子分裂有限元相结合,建立了大涡模拟特征线算子分裂有限元模型,对单圆柱和串列双圆柱绕流问题进行了数值模拟,所得结果与现有研究结果吻合较好。模拟结果表明:对单圆柱绕流,随着雷诺数的增大,圆柱近尾流区上下交替的涡旋逐渐靠近通过圆柱几何中心的水平线,且涡脱落位置逐渐靠近圆柱。对Re=1 000的串列双圆柱绕流,临界间距在圆柱直径的2.25~2.5倍之间;当两圆柱间距小于临界间距时,上游圆柱后方无明显涡旋脱落,间隙处压力较稳定;大于临界间距时,有涡旋脱落,上游圆柱尾流区上下表面交替出现强负压区。
付士凤 , 郑源 , 梁晓玲 , 阚阚 , 陈会向 , 杨春霞
2017, 37(2):33-36. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.006
摘要:为了探究直叶H型潮流水轮机水动力性能的影响因素,在理论分析的基础上,应用大型建模软件UG建立了直叶H型潮流水轮机三维模型,基于滑移网格技术采用Fluent软件对水轮机模型进行三维数值模拟,在保持直叶H型潮流水轮机叶片翼型一定、水轮机密实度相同的条件下,通过改变转轮叶片数以及来流速度,分析了潮流水轮机水动力性能。结果表明,叶片数对直叶H型潮流水轮机水动力性能影响很大,叶片数越多,输出扭矩值越小,当叶片数为3、叶尖速比为1.63时,水轮机最高获能系数为31.21%。
2017, 37(2):37-42. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.007
摘要:基于起裂韧度扩展准则和黏聚裂缝模型研究混凝土断裂全过程中的裂缝尖端黏聚区特性;利用不同尺寸的带裂缝三点弯曲梁试件,计算得到了裂缝尖端黏聚区的长度、黏聚力、裂缝张开位移等,并采用现有试验成果和有限元方法计算成果对本文结果进行了验证。分析结果表明:最大黏聚区长度以及峰值时刻对应的临界黏聚区长度随试件尺寸增大而逐渐增大,最大黏聚区长度受拉伸软化曲线影响;裂缝断裂全过程曲线受软化曲线影响较小;当外荷载达到峰值后裂缝张开位移近似为线性分布,黏聚力分布受拉伸软化曲线影响较大。
2017, 37(2):43-47. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.008
摘要:采用颗粒离散元法建立了碎屑流三维数值模型,分别从整体和局部对碎屑流运动特性进行深入分析。结果表明:碎屑流的运动过程可分为启动加速、高速滑动和减速堆积3个阶段;边坡底面平整时,堆积体中大颗粒堆积在表面,而细小颗粒位于中下部位;碎屑流运动速度和能量损失受颗粒间的接触碰撞影响大;碎屑流不同部位运动速度最大值相同,达到速度峰值的时间与颗粒的初始水平位置有关,与深度无关;堆积体分区明显,堆积体中的颗粒按初始水平位置依次排布;坡脚位置堆积深度最大,往两侧逐渐减小;碎屑流在运动初期和末期横向运动明显,扩大了灾害影响范围。
2017, 37(2):48-54. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.009
摘要:为了满足大规模梯级水库群优化调度精细化管理需求,解决决策计算耗时长及求解效率低等困难,提出了基于Fork/Join多核并行框架的梯级水库群优化调度并行求解方法,并以离散微分动态规划方法并行化为例,给出了梯级水库群优化调度方法在Fork/Join框架下的并行化实现方式。红水河大规模梯级水库群长期发电优化调度测试结果表明,并行计算能够充分发挥多核处理器的加速性能,有效缩短计算耗时,提高求解效率;选择合理的Fork/Join框架规模控制阈值是充分发挥并行优势的关键因素。
2017, 37(2):55-62. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.010
摘要:基于公平和效率原则,构建文山州水量分配指标体系和水量分配投影寻踪(PP)模型。针对PP模型最佳投影方向难以确定的不足,利用新型蝙蝠算法(NBA)搜寻PP模型最佳投影方向,构建NBA-PP水量分配模型对文山州8县(市)水量进行分配。通过5个典型测试函数对NBA算法进行仿真验证,仿真结果与基本蝙蝠算法(BA)、人工蜂群算法(ABC)、布谷鸟搜索(CS)算法和差分进化算法(DE)进行对比。结果表明:通过引入生境选择策略及自适应补偿回声多普勒效应机制的NBA算法能有效平衡全局搜索和局部开发能力,寻优效果优于DE、CS、ABC和BA算法,具有较快的收敛速度、较高的寻优精度和较好的收敛稳定性与收敛可靠性;NBA-PP模型水量分配结果较目前分类权重法分配结果更科学、客观。
2017, 37(2):63-67. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.011
摘要:为探究防渗帷幕材料在不同荷载作用下导致的渗透性和厚度变化对其防污能力的影响,在对土-膨润土防渗帷幕工程性质分析的基础上,进行了污染物运移计算,分析了不同压力和边界条件下帷幕的击穿时间。结果表明:土-膨润土帷幕材料多属于中压缩性土,帷幕材料在底端压力下渗透系数与初始渗透系数的差异可达1个数量级;常用的相对浓度为10%和稳定通量为5%两种击穿标准所得击穿时间存在较大差异,两者的比值为1.42~2.21;以帷幕底端参数计算的帷幕下游处相对浓度和通量均小于以初始参数计算的结果,前者击穿时间大于后者,以最大压力对应参数所得的设计结果偏于危险。
2017, 37(2):68-72. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.012
摘要:基于常州雨量站1951—2015年的年最大1 d、3 d降水量资料,利用Copula联结函数构建联合分布函数,推算相应的同现重现期和组合风险率,并以此为基础,评价常州市2015年“6·26”暴雨可能的重现期和风险率。结果表明:某一设计标准下的年最大1 d、3 d降水遭遇时的同现重现期大于年最大1 d或3 d降水单变量对应的重现期;同一设计频率的暴雨遭遇的风险率较高,且随着重现期增大而减小;“6·26”暴雨的同现重现期为218 a,同现风险率为17.4%,此次暴雨具有特殊性和罕见性,常州市未来的防洪形势将更为严峻。
2017, 37(2):73-77. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.013
摘要:为减少非恒定水流计算中的不确定性,基于集合卡尔曼滤波提出多变量交替校正的方法。该方法通过交替校正水位和流量,避开了滤波过程中的大矩阵计算,实现了利用观测信息直接校正非恒定流状态的目的;同时,应用尺度转换方法提高水位滤波精度。数值试验重点考察了观测误差和水位变换系数对模型计算精度的影响。结果表明:观测误差越小,模型的计算精度越高;水位尺度变换系数能显著增强多变量交替校正方法的效果,变换系数越大,计算精度越高;基于集合卡尔曼滤波的多变量交替校正方法具有良好的校正性能,能显著提高河道水流的预报精度。
2017, 37(2):78-81. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.014
摘要:为解决长江高填方护岸深厚覆盖层地基的抗滑稳定问题,采用振冲置换法对地基进行加固处理。计算分析表明,振冲碎石桩处理范围、桩间距、桩长等参数应结合地形、地质条件进行设计,振冲置换法与其他地基处理方式进行有机结合能够取得更好的处理效果;护岸地基通过振冲置换处理后,抗滑稳定性能够满足规范要求。采用振冲碎石桩对软弱地基进行置换形成复合地基,能够有效解决地基砂土液化问题、承载力问题及抗剪强度问题。
2017, 37(2):82-87. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.015
摘要:为了客观评价磷酸镁水泥材料的快速修补性能,以普通硅酸盐水泥砂浆为基准,在两种砂浆28 d抗压强度相当的条件下进行了磷酸镁水泥砂浆快速修补应用性能的对比试验。结果表明,相对于普通硅酸盐水泥砂浆,磷酸镁水泥砂浆作为快速修补材料具有更为优异的性能:新拌砂浆具有高流动度及快速凝结硬化的特点,凝结时间不到20 min;硬化砂浆早期力学性能好,3 h抗压强度和黏结强度分别为42.5 MPa和1.45 MPa;弹性模量低,28 d静力抗压弹性模量和抗拉弹性模量分别降低了13.5%和8.9%;拉伸应变高,28 d极限拉伸值提高了38.8%;耐久性优异,56 d干缩应变仅为118 μm/m,降低了86.4%,28 d抗冲磨强度则提高了45.8%。
2017, 37(2):88-94. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2017.02.016
摘要:为研究格栅套筒加筋碎石桩复合地基的变形特性及沉降计算方法,开展加筋碎石桩复合地基承载变形机理分析。将复合地基划分为加筋段、非加筋段和下卧层三部分:基于空间问题的胡克定律和分层总和法思路,考虑加筋段桩土存在相对滑移但不出现塑性区,采用桩体单元并利用分层迭代法予以计算;由于非加筋段桩土竖向和径向变形协调,引入桩土单元体模型予以分析;下卧层沉降量则通过分层总和法计算,从而推导出格栅套筒加筋碎石桩复合地基沉降计算公式。工程实例分析结果表明,上述沉降计算方法所得结果与实测值较接近,且克服了现有分析方法所得结果偏于危险的缺陷,具有较好的合理性与可行性。
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