• 2022年第42卷第2期文章目次
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    • 城市雨水泵站侧向出水箱涵整流措施模型试验

      2022, 42(2):1-5. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.001

      摘要 (340) HTML (0) PDF 3.71 M (1013) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究上海某雨水泵站侧向出水箱涵的水力流态,采用物理模型试验方法对出水箱涵内部的水力流态特性进行分析,并针对发现的问题提出了在出水箱涵内加设由导流短墩、底坎、组合梁构成的组合式整流措施。试验结果表明:出水箱涵内部水流扩散不良,导致出水箱涵出口流量分布不均、主流居中且出口两侧出流较小;增设组合式整流措施后,出水箱涵在导流短墩、底坎、组合梁的综合整流作用下,显著均化了出水箱涵各孔流量,有效提高了出水箱涵的出流均匀度,解决了出水箱涵流态存在的问题。

    • 基于熵产理论的竖井贯流泵流动损失特性

      2022, 42(2):6-12. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.002

      摘要 (363) HTML (0) PDF 3.20 M (991) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究竖井贯流泵流动损失特性,基于URANS方法,采用FBM-CC湍流模型对竖井贯流泵内部流场进行了非定常计算,并利用熵产理论对不同流量工况下竖井贯流泵各部件的流动损失特性进行了定量分析。结果表明:FBM-CC湍流模型能够有效预测竖井贯流泵水力性能,与试验结果较为吻合;竖井贯流泵流动损失从大到小依次为叶轮段、出水流道、导叶体、进水流道;叶轮段能量损失的主要来源是湍流耗散,其熵产比率最高可达92%;涡流和流动分离导致出现局部高熵产区域;临界失速工况叶轮轮毂处存在大量涡流,轮缘处流动相对较稳定;深度失速工况受叶顶间隙泄漏流影响,叶轮进口轮缘处出现流动分离,随着流量进一步减小进水流道流态受到影响,叶片前缘出现分离涡。

    • 水源涵养相关概念辨析及水源涵养能力计算方法

      2022, 42(2):13-19. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.003

      摘要 (761) HTML (0) PDF 1.54 M (2827) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深刻理解水源涵养相关概念,在综述国内外相关研究的基础上,对水源涵养、水源涵养功能及水源涵养能力代表性概念进行了梳理和辨析,提出了内涵明确、外延清晰的定义。分析认为,水源涵养是生态系统截留降水、贮存水分、调节径流、净化水质、维持生态的过程和现象;水源涵养功能有狭义和广义之分,狭义的水源涵养功能是针对拦蓄降水、调节径流、影响降水量的功能,广义的水源涵养功能除狭义的功能外还包括水土保持、减少植被退化、改善下垫面条件、保护生物多样性、调节气候等生态环境保护功能;水源涵养能力应为水源涵养功能作用大小的定量体现,狭义的水源涵养能力计算主要是对水量的计算,广义的水源涵养能力计算应包括水量、水质及一些生态指标的综合计算。以黄河源区为例,介绍了黄河源区水源涵养能力的不同计算结果及应用说明。

    • 京津冀水资源与产业结构优化适配模型

      2022, 42(2):20-26. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.004

      摘要 (168) HTML (0) PDF 1.31 M (741) 评论 (0) 收藏

      摘要:立足京津冀的具体区情与水情,强化水资源刚性约束,提出京津冀水资源与产业结构优化适配理念与适配框架;构建适配方案设计原则及其对应的目标函数,确定适配方案设计的约束条件,集成建立多目标优化配置模型;构造适配方案诊断准则,嵌入多目标优化配置模型,实现京津冀水资源统筹优化配置。结果表明:京津冀总体目标优化函数值达到0.99,验证了构建的适配框架和适配模型的可行性;2000—2019年北京-天津、北京-河北、天津-河北水资源配置利用与经济发展的相对适应度分别处于[0.80,1.20]、[0.80,1.00]、[0.70,1.20]区间,其中2019年北京-天津、北京-河北、天津-河北的水资源配置利用与经济发展的相对适应度分别为0.878、0.975、1.110,位于诊断阈值区间[0.8,1.2]。

    • 复杂水情下H-ADCP流量在线监测推流方法

      2022, 42(2):27-34. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.005

      摘要 (242) HTML (0) PDF 2.73 M (648) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高受水利工程影响测验断面推流精度及提升H-ADCP流量在线监测系统水平,综合考虑仪器入水深、落差等因素,建立多元线性回归模型推算断面平均流速,利用最小二乘法求解模型参数;同时针对小流量下推流精度低的问题,充分考虑相关性较强的单个流速网格单元,采用机器学习中的LASSO回归模型进行参数估计,充分挖掘每个网格流速与实测断面平均流速的关系,构建推流方案。汉江流域白河水文站的应用结果表明,该方法推流成果满足规范要求,可为白河水文站及类似受水利工程影响测站的H-ADCP推流方案构建提供参考。

    • 变化环境下嫩江富拉尔基站径流响应

      2022, 42(2):35-40. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.006

      摘要 (181) HTML (0) PDF 2.69 M (793) 评论 (0) 收藏

      摘要:以嫩江富拉尔基断面以上流域为研究区,分别采用统计方法和模型方法,评价土地利用变化和尼尔基水库运行对径流变化的影响,并分析两者综合影响下径流的变化趋势。结果表明:尼尔基建库前后流域土地利用变化不明显,而下游径流变化明显,水库对径流变化的影响更大;SWAT模型适用于研究区径流模拟,水库运行、土地利用变化对径流变化的影响分别占92.86%和7.14%;相同降水和水库运行条件下,1990—2020年土地利用变化具有使年径流量先减少后增加的效应,水库运行对径流的年内分配有显著影响。

    • 黄河下游治理方略演变及综合治理前沿技术

      2022, 42(2):41-49. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.007

      摘要 (330) HTML (0) PDF 1.13 M (1924) 评论 (0) 收藏

      摘要:较为全面地回顾了我国黄河下游治理方略的演变,着重介绍了黄河下游治理的最新科研成果——流域“分区治理”新方略。新方略将黄河河道至大堤之间的流域空间依次划分为生态移民安置区、高效生态农业区和生态湿地等功能区,利用泥沙放淤、挖河疏浚等技术手段实施滩区再造,建设嫩滩、二滩和高滩,以达成洪水分级设防、泥沙分区落淤、滩槽水沙自由交换的水沙调控目标。采用新方略及相应的前沿技术治理黄河下游,有望实现治河与惠民双赢,促进沿黄经济带高质量发展及其水生态文明建设。

    • 明渠交汇流分离区形态及二次流强度分析

      2022, 42(2):50-55. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.008

      摘要 (237) HTML (0) PDF 3.22 M (1118) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用基于雷诺应力模型与体积函数法的等宽明渠交汇流三维数值模型,对7种交汇角和3种流量比的21种组合工况进行了模拟计算;采用基于主流向流速的等值线法定义分离区,对分离区尺度及其三维形态进行了分析,并根据断面涡量值的计算结果对交汇口下游二次流强度沿程分布规律进行了归纳总结。结果表明:当流量比增大或交汇角减小时,分离区的水平尺寸变小,平面形态变狭长;分离区域平均水深随着流量比或交汇角的增大而降低;交汇口下游二次流强度随着流量比的增大而逐渐减弱;在交汇口附近二次流强度受交汇角影响较大,沿主流方向交汇角影响逐渐降低。

    • 影响轴流转桨式水轮机过鱼能力的关键运行参数

      2022, 42(2):56-62. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.009

      摘要 (173) HTML (0) PDF 2.52 M (918) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减小鱼类在水轮机流道内遭受损伤的概率,提高水轮机过鱼能力,在明确鱼类通过水轮机流道遭受损伤的机理的基础上,结合流道三维水动力分布特性和过机鱼类水动力损伤阈值,构建水轮机流道水动力过鱼能力评价方法。以长江四大家鱼幼鱼通过葛洲坝水电站ZZ500型水轮机流道下行为研究实例,探讨影响轴流转桨式水轮机过鱼能力的关键运行参数。结果表明:轴流转桨式水轮机运行水头、流量、导叶开度、桨叶转角及出力对流道过鱼能力都存在一定影响,关键影响参数为水轮机运行水头和导叶开度。水轮机运行在低水头、大流量、大出力、高效率工况时,流道空间水动力特性对过机鱼体造成损伤的概率较小,流道水动力过鱼能力最强。

    • 基于温度示踪的潜流交换通量解析模型对比

      2022, 42(2):63-70. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.010

      摘要 (251) HTML (0) PDF 2.69 M (886) 评论 (0) 收藏

      摘要:在总结和阐述一维瞬态对流-传热模型理论异同点及适用性的基础上,选取美国沃克湖流域相关河流潜流带为工程实例,采用VFLUX 2程序计算对比了不同一维解析模型量化河流潜流带垂向潜流交换通量的差异,验证和确定了适用于求解垂向潜流交换通量的最优解析模型,探究了潜流带不同深度处潜流交换通量的时空变化规律,并从理论分析角度讨论了解析模型的优缺点及未来利用温度示踪法量化潜流交换通量的研究方向。结果表明:相较于相位法和振幅-相位组合法,振幅法更能合理反映潜流带中地表水与地下水相互作用关系;潜流带不同深度处的潜流交换通量差别明显,浅层潜流带中潜流交换作用频繁,随着深度的增加,其交换作用逐渐被抑制;未来应当考虑建立更加合理且适用于复杂工程条件的潜流交换通量数值模型。

    • 渗透溶蚀作用下混凝土坝质量损失分布规律

      2022, 42(2):72-78. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.011

      摘要 (155) HTML (0) PDF 2.54 M (952) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对渗透溶蚀作用下混凝土坝固相钙的分解问题,基于水泥基材料渗透溶蚀分析模型,提出了混凝土坝溶蚀质量的计算方法,并以石漫滩水库重建工程碾压混凝土重力坝为例,研究了大坝不同部位的溶出质量分布规律。计算结果表明:仿真结果与监测数据吻合良好,验证了该方法的正确性;石漫滩水库重建工程碾压混凝土重力坝胶凝物质溶出部位集中在面板底部、齿墙的上游侧以及帷幕和齿墙连接部位;排水管的存在会影响胶凝物质溶出速率,经过100 a的溶蚀,帷幕、齿墙、面板和坝体的溶蚀胶凝材料质量占结构总质量百分比分别为5.5%、5.6%、4.5%和1.2%,说明渗透溶蚀作用对帷幕和齿墙的影响较大,在工程运行中,应加强对帷幕和齿墙溶蚀情况的监测。

    • 基于AHP云模型的大型输水倒虹吸安全综合评价

      2022, 42(2):79-84. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.012

      摘要 (222) HTML (0) PDF 2.45 M (923) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现阶段倒虹吸安全评价不够全面、未能综合反映工程的随机性和复杂性,且基于解析公式的评价指标隶属函数偏向于保守的问题,运用AHP法构建包括多维度因素的层次分析体系,利用云模型理论构造评价指标隶属函数,提出了一种基于AHP-云模型、依据现场监测与检测信息融合的综合评价方法,并将其应用于南水北调中线工程黄水河支河倒虹吸安全评价。结果表明:基于AHP-云模型的倒虹吸安全评价方法合理可行,其评价结果能反映该倒虹吸运行期间的综合安全状态,可为倒虹吸安全管理提供参考。

    • 某拱坝坝顶纵向裂缝开度变化规律“异常”成因分析

      2022, 42(2):85-88. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.013

      摘要 (246) HTML (0) PDF 2.11 M (870) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某重力拱坝坝顶沿拱向的贯穿性裂缝在河床坝段部分裂缝开度表现为温升时增大、温降时减小的“异常”现象,采用三维有限元方法,引入双节点单元来仿真分析坝顶纵向裂缝传力特性,在温升与温降两种工况下模拟坝顶纵向裂缝开度的变化情况,并结合裂缝实测资料分析了该裂缝出现“异常”变化规律的物理成因。分析结果表明:该重力拱坝坝顶纵向裂缝上游侧拱圈弧长大于下游侧拱圈弧长,温升时,上游侧拱圈膨胀向上游变形大于下游侧拱圈膨胀向上游变形,导致河床部位的坝顶纵向裂缝开度增大;而温降时,上游侧拱圈向下游变形大于下游侧拱圈向下游变形,从而出现河床部位坝顶纵向裂缝开度较小甚至处于闭合状态的现象。

    • 混凝土坝变形监测缺失数据处理新方法

      2022, 42(2):89-94. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.014

      摘要 (223) HTML (0) PDF 1.93 M (1066) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对混凝土坝变形监测数据缺失使大坝服役状态分析困难甚至引起误判的问题,基于聚类和面板数据理论,提出了一种考虑时间和截面两种维度的混凝土坝变形监测缺失数据处理新方法。该方法兼顾了影响大坝变形的共同因素和特异因素,与传统方法相比,能更加全面地反映荷载和非荷载因素对大坝结构性能的影响,对大坝变形监测缺失数据的处理更加有效。某混凝土双曲拱坝变形监测缺失数据处理验证结果表明,该方法预测残差值低于SL.601—2013《混凝土坝安全监测技术规范》所规定误差限值,具有较高的精度,可对变形监测缺失数据进行有效处理。

    • 切坡影响下缓倾顺层红层边坡变形的演化过程

      2022, 42(2):95-100. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.015

      摘要 (192) HTML (0) PDF 2.87 M (966) 评论 (0) 收藏

      摘要:以德遂高速公路沿线典型缓倾顺层红层边坡为工程依托,依据地质分析及相似理论建立缓倾顺层红层边坡室内物理模型,采用开挖试验模拟实际工程切坡,研究坡体的变形演化过程。结果表明:缓倾角20°的顺层红层边坡随切坡呈现典型的拉裂[CD*2]滑移式破坏,坡体位移均随分级切坡不断增大,水平位移均高于竖直位移,同时切坡面附近产生的位移相对于坡体其他部位较大;坡体变形主要由切坡阶段卸荷变形及静置阶段蠕滑变形两部分组成,且切坡卸荷为蠕滑变形发展创造了基础条件;切坡至软弱泥岩夹层前卸荷变形大小及速率均高于蠕滑变形,切坡至软弱泥岩夹层后坡体卸荷变形低于蠕滑变形;切坡面附近部位应力受切坡扰动较为明显,而坡体中部及后缘应力受切坡扰动较小,但坡内应力总体呈现下降趋势,即应力随切坡逐步释放。

    • 基于XGBoost的初始地应力场修正反演法

      2022, 42(2):101-108. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.016

      摘要 (158) HTML (0) PDF 1.83 M (863) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决多元线性回归反演地应力场可能存在的非线性拟合不足问题,引入极端梯度提升(XGBoost)算法构建数学模型,对多元线性回归的反演结果进行修正,获得更加准确的初始地应力场。实际工程应用表明:通过地应力测点的修正反演值和实测值的对比分析,测试集的拟合误差降低约60%,且稳定性高,有效提高了反演结果的精度。

    • 水泥混掺粉土改性风积沙冻融特性分析

      2022, 42(2):107-113. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.017

      摘要 (230) HTML (0) PDF 3.74 M (1069) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究水泥混掺粉土改性风积沙冻融特性,开展了常规5%水泥掺量与不同含量粉土混掺条件下改性风积沙冻融循环试验,研究冻融条件下其强度衰减与质量体积变化规律。结果表明:经过2次冻融循环,改良风积沙抗压强度及峰值应变与粉土掺量呈正相关关系;随冻融循环次数增加,高粉土掺量与低粉土掺量改良风积沙抗压和抗破坏变形能力下降均较明显;15%粉土掺量改良风积沙结构稳定性最强;随冻融次数增加,单掺水泥与粉土水泥混掺的风积沙体积变化率均呈现下降趋势,但5%水泥+15%粉土掺量下降幅度最低,而单掺5%水泥改良风积沙质量损失率呈线性增加规律;采用强度衰减系数可更加直观有效地反映此类改良风积沙土冻融后的土体强度变化规律。[JP]

    • 水泥稳定土干缩性能及其尺寸效应

      2022, 42(2):114-118. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2022.02.018

      摘要 (213) HTML (0) PDF 2.79 M (1360) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究水泥稳定土的干缩性能及其尺寸效应,结合蒙城某水利枢纽工程,采用工程现场的两种黏土进行了水泥稳定土室内干缩性能试验,测试了不同水泥用量、不同养护期水泥稳定土试件的干缩率,并对比了试件尺寸对测试结果的影响。试验结果表明:水泥稳定土的干缩率随龄期延长而增大,14.d后趋于稳定;随着水泥用量的增加,试件干缩率降低;养护期延长对于降低水泥稳定土干缩有利,但效果有限;各龄期试件干缩率与质量损失率正相关;试件大小对干缩率影响很小,尺寸效应不显著。

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