• 2020年第40卷第4期文章目次
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    • >研究探讨
    • 气候变化和水利工程对丹江口大坝下游水文情势的影响

      2020, 40(4):1-7. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.001

      摘要 (3243) HTML (0) PDF 3.64 M (4529) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用变化范围法划分不同影响期,并对丹江口下游的黄家港站1965—2017年水文情势的变化趋势进行评估。结果表明:丹江口大坝蓄水使下游河道枯水期的流量增加,丰水期和平水期的流量减少;气候变化引起的降雨减少使各月份的月中值流量和年极大值流量减少,低流量脉冲次数增加;梯级大坝的修建使黄家港水文站受回水影响,月中值流量和年极小值流量增加,发生时间提前。受南水北调中线工程调水影响,月中值流量和年极小值流量大幅度减少,高/低流量脉冲次数增加。不同时期影响造成汉江中下游水文情势的波动,并影响了汉江中下游水生态系统的稳定性。

    • 黑龙江省水-能源-粮食系统动力学模拟

      2020, 40(4):8-15. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.002

      摘要 (1667) HTML (0) PDF 3.94 M (2239) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于系统动力学理论,建立黑龙江省水-能源-粮食纽带关系仿真模型,对2010—2017年黑龙江省水资源的供需情况和能源、粮食的生产与消费进行模拟。通过设置和对比4种不同的发展方案,探究黑龙江省水-能源-粮食合理的配置方案。结果表明:黑龙江省的水资源安全形势较为严峻,在4种发展方案中,采取严格规划方案的正面效果最显著;强化发展方案下的能源消耗最明显,无论采取哪种发展方案,如果不对能源消费量加以控制,全省的能源安全可能无法保证;黑龙江省的粮食安全比较稳定,不易受外部条件的影响,保守节约方案下的粮食库存和粮食供需平衡比最大;仅采取一种发展方案可能无法实现水-能源-粮食系统的整体安全。

    • 基于CFD的挑流泄洪雾化特性研究

      2020, 40(4):16-20. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.003

      摘要 (1385) HTML (0) PDF 3.16 M (1973) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对泄洪雾化影响范围不易采用数学模型直接模拟的问题,以某高坝电站泄洪为研究对象,先采用三维数学模型计算挑流水舌入水流速、入水角度等水力特征值,再基于此特征值选用原型观测校正后的计算公式预报泄洪雾化范围,并通过物理模型试验对计算结果进行验证分析。结果表明,受比尺效应影响,物理模型试验预测的雾化影响范围小于公式计算的范围,但两者的变化趋势一致;雾流受惯性力和水舌风作用,沿水舌轴线做爬坡运动,与原型观测现象一致;受出口挑流影响,泄洪雾化影响集中在水舌落入点的下游,而水垫塘上游、右岸降雨强度较小,影响范围有限。

    • 含沙空化对轴流泵内流动特性的影响

      2020, 40(4):21-26. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.004

      摘要 (1142) HTML (0) PDF 4.07 M (2008) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用SST k-ω 湍流模型模拟轴流泵在清水非空化、含沙水非空化、清水临界空化、含沙水临界空化4种状态下的流动特性,分析含沙量和临界空化对泵内流动特性的影响,确定轴流泵在不同状态下的不稳定运行区域。结果表明:在叶片工作面上,非空化和临界空化状态下轴向速度流动系数均分布在-1附近,非空化状态下径向速度流动系数和绝对速度流动系数分别分布在0.6和1.2附近,临界空化状态下径向速度流动系数和绝对速度流动系数分布在1附近。叶片背面进口和出口位置的流动系数最为敏感,空化会引起此处流动系数的剧烈波动,尤其是加入泥沙后,波动更为显著,故叶片背面进口和出口位置为叶轮内的流动不稳定区域,空化和泥沙主要影响此处。未发生空化时,含沙量基本不改变叶轮内流动状态;当泵内发生空化时,在叶片尾端出现流动分离漩涡,加入泥沙后,尾端的漩涡范围变大,叶轮内的流动状态发生改变,说明空化和泥沙均是影响叶轮内流动特性的主要因素。

    • 岩塞爆破工程水锤压力计算及防护措施

      2020, 40(4):27-32. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.005

      摘要 (1286) HTML (0) PDF 2.69 M (1928) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究水利工程取水口发生岩塞爆破后有压管道产生的水锤压力变化规律,基于水力计算的特征线法、一维瞬变流理论及实际爆破的工作原理,结合管道安全控制的要求建立了某水利工程取水口发生岩塞爆破的数学模型。数值仿真计算结果表明:爆破后有压管道内压力波动极大,负压在汽化压力之下,极易发生弥合水锤事故,需要增设水锤防护措施以确保管道的安全;加大通风竖井面积可以有效减小水锤压力极值,通风竖井面积越大,管道压力越小,当竖井直径加大到10.0 m时负压值满足要求。

    • 基于声发射监测的堤防管涌试验

      2020, 40(4):33-38. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.006

      摘要 (1168) HTML (0) PDF 3.56 M (1903) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究声发射实时监测堤防的管涌过程,开展了变水头作用下的砂槽模型试验。通过对管涌过程的渗流量、平均水力坡降与声发射特征参数对比分析,发现管涌过程的水力参数和声发射参数具有相同的分布规律。引入地震级数b值计算方法和关联维数G-P算法,计算管涌过程中AE信号的b值和AE信号波形的分形维数值D。结果表明:由b值和分形维数值D的大小和分布规律,可对管涌过程进行判别,及时对管涌危害进行预报,降低堤防管涌带来的危害。

    • >工程技术
    • 基于无人机自标定的表面流场测量方法

      2020, 40(4):39-42. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.007

      摘要 (1258) HTML (0) PDF 2.25 M (2420) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对无人机图像标定及配准等关键技术问题,提出了一种基于无人机自标定的表面流场测量方法。该方法基于运动恢复结构(SFM)三维重建技术完成无人机图像自标定,采用加速稳健特征变换(SURF)方法对无人机图像进行配准。将该方法应用于南京市三汊河河口闸下游表面流场测量,结果表明,基于SFM的三维重建精度可以满足自标定的要求,不需要另外设置地面控制点对无人机图像进行标定,简化无人机标定过程,SURF方法可有效地消除无人机位置飘移对表面流场测量结果的影响。

    • 基坑变形预测的改进供需优化算法-指数幂乘积模型

      2020, 40(4):43-50. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.008

      摘要 (1220) HTML (0) PDF 1.85 M (1880) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高基坑变形预测精度,提出改进供需优化算法-指数幂乘积基坑变形预测模型(ISDO-EPP模型)。通过6个标准测试函数和3个应用实例对ISDO算法的寻优能力进行验证,并与基本供需优化(SDO)算法、鲸鱼优化算法(WOA)、灰狼优化(GWO)算法、蛾群算法(MSA)、粒子群优化(PSO)算法的寻优结果进行比较。以3个基坑沉降预测为例,通过自相关函数法和虚假最邻近法确定各实例延迟时间和嵌入维数,构造输入、输出向量对各模型进行训练和预测。结果表明,ISDO算法搜索能力优于SDO等5种算法,具有较好的寻优精度、全局搜索能力和稳健性能。ISDO-EPP模型对3个实例预测的平均相对误差绝对值分别为0.73%、3.36%和1.33%,均优于ISDO-SVM、ISDO-BP模型,表明ISDO算法能有效优化EPP模型参数,ISDO-EPP模型用于变形预测是可行和有效的。

    • 不同粒径橡胶集料混凝土工程特性试验

      2020, 40(4):51-57. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.009

      摘要 (1184) HTML (0) PDF 3.72 M (2037) 评论 (0) 收藏

      摘要:用橡胶颗粒取代砂子,对橡胶集料混凝土进行工作性测定及单轴抗压试验、抗水渗试验、抗氯离子渗透试验、冻融循环试验。结果表明:存在最不利橡胶颗粒粒径0.63~1.25 mm,使混凝土流动性最差;混凝土抗压强度随橡胶颗粒粒径减小而下降,但掺入小粒径橡胶颗粒有助于保证混凝土完整性;存在最优取代粒径0.165~0.315 mm,使混凝土电通量、渗水高度、质量损失率、相对动弹性模量损失率分别为普通混凝土的53.15%、52.35%、16.35%、51.79%;利用耐久性最优配合比制备的橡胶集料钢筋混凝土简支梁起裂荷载高于普通钢筋混凝土简支梁,但极限荷载有所降低,降幅约为6.10%。

    • 基于瑞雷波速的碾压混凝土压实效果评价

      2020, 40(4):58-64. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.010

      摘要 (1281) HTML (0) PDF 3.16 M (1971) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对碾压混凝土坝现场碾压工艺压实效果的可靠评价和实时动态控制问题,提出了基于瑞雷波速检测的碾压热层高效压实度评价方法。依托切比雪夫Ⅰ型高通滤波联合小波阈值的信号去噪方法,构建了仓面网格化单元样本测点的压实度回归预测模型,通过Kriging空间插值法进行压实质量全仓面可视化评价。结合工程现场应用实例,结果表明:联合去噪方法可以有效抑制施工现场的干扰噪声,计算波速值分布;基于瑞雷波速和含湿率的多元非线性回归模型在拟合优度和预测精度方面上均优于其他对比模型;利用Kriging空间插值法进行区域性优化赋值,可以实现全仓面质量缺陷实时动态控制。

    • 边坡筋锚三维网柔性防护结构的稳定性分析

      2020, 40(4):65-70. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.011

      摘要 (1349) HTML (0) PDF 2.22 M (2006) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对降雨时边坡筋锚三维网柔性防护结构可能沿坡面滑动失稳的问题,基于极限平衡理论,考虑雨水击溅和坡面水流冲刷作用,建立了降雨条件下边坡筋锚三维网柔性防护结构的稳定性分析模型,并进行了实例分析,探讨了边坡倾角、降雨强度、防护结构层厚度、锚钉间距、锚钉锚固长度对防护结构稳定性的影响。结果表明:与无降雨相比,降雨条件下边坡筋锚三维网柔性防护结构受到的下滑力增大,抗滑力减小,防护结构的稳定性明显降低;在相同的防护结构设计参数下,防护结构的稳定性随边坡倾角增加而减小,当坡面形成径流后,降雨强度对防护结构稳定性的影响比较小;在相同的边坡条件下,防护结构的稳定性系数随锚钉间距、结构层厚度的增大而减小,随锚钉锚固长度的增加而增大;锚钉间距和锚固长度对防护结构稳定性的影响最显著,锚钉间距可通过建立的模型合理确定,锚固长度不宜小于0.5 m。

    • 深厚淤泥中双排钢板桩结构安全稳定性研究

      2020, 40(4):71-76. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.012

      摘要 (1328) HTML (0) PDF 2.08 M (2453) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对滨海地区深厚淤泥地基中双排钢板桩围堰结构受力复杂的问题,基于土力学理论,分别从运行工况下的抗剪切变形稳定、底部抗隆稳定、整体抗滑移稳定、抗倾覆稳定以及整体滑动稳定等方面进行分析,给出了安全稳定计算公式,同时通过数学理论推导计算,给出了钢板桩最小入土深度计算公式。以浙江省某大型围垦工程水闸的双排钢板桩围堰工程为例,依据该计算公式,得出最小入土深度建议值为17.01 m,与工程实际设计值18.50 m基本一致;同时利用有限元计算软件,对该工程中双排钢板桩围堰结构进行数值模拟计算分析,并将模拟结果与钢板桩实际水平变位监测资料进行对比分析,认为该双排钢板桩围堰结构设计安全可靠,可为相关工程应用提供参考。

    • >专题综述
    • 世界水日、中国水周主题下的水资源发展回顾与展望

      2020, 40(4):77-86. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.013

      摘要 (1657) HTML (0) PDF 1.35 M (2162) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于历年世界水日、中国水周主题及其变化热点,梳理水资源在自然环境、人类社会生活中的现实发展变化情况;分析水资源在现代社会可持续发展中的作用,展现水资源科学发展的时代强音;论述当前全球对水资源的管理和保护措施,世界水日主题变化呈现由人类出发到人类与自然和谐共处的趋势,中国水周主题变化始终与政府宏观水资源的政策相关;世界水日与中国水周发展进程中,人类与水资源和谐共处的生态思想逐渐体现,显示了世界范围内人与自然和谐相处的理念逐渐深入人心。

    • 降雨型堆积体滑坡渗流稳定性研究进展

      2020, 40(4):87-94. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2020.04.014

      摘要 (1389) HTML (0) PDF 1.39 M (2418) 评论 (0) 收藏

      摘要:从非饱和降雨入渗特性、堆积体滑坡稳定性评价方法、降雨诱发堆积体滑坡失稳机理三方面,综述了国内外降雨型堆积体滑坡渗流稳定性的研究进展。针对目前降雨型堆积体滑坡渗流稳定性研究中存在的不足,指出今后应明确降雨型堆积体滑坡的地质结构特征,深入研究渗流与径流的耦合机制及渗流-地质结构-力学参数的互馈耦合作用机制,加强降雨型堆积体滑坡的动态灾变机制研究,完善降雨型堆积体滑坡的安全性评价方法。

July 10,2020
年第40卷第4

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