摘要:

摘要:为探究平面扩散角的最佳取值范围,依托某抽水蓄能电站侧式进/出水口,采用数值模拟方法,研究了不同平面扩散角条件下的进/出水口水力特性,分析了平面扩散角对进/出水口拦污栅断面流速分布、孔口流量分配、水头损失的影响。结果表明:在平面扩散角自25°增大至45°的过程中,出流工况拦污栅断面流速不均匀系数逐渐减小,孔口流量分配不均匀程度和水头损失逐渐增大；进流工况拦污栅断面流速分布、孔口流量分配和水头损失基本无变化。综合考虑进/出水口的各项水力指标,在拦污栅断面平均流速满足设计要求的情况下,得出平面扩散角的最佳取值范围为30°~40°,与现行规范相比该范围更为精确,且与矩形渐扩管阻力系数最小的扩散角取值范围相符。

摘要:为了研究碳化对大坝混凝土细观结构及力学特性的影响,对梅山连拱坝坝体混凝土试样开展了SEM、X-CT及单轴压缩和声发射联合试验,基于Avizo图像和声发射基本参数分析了碳化后大坝混凝土孔隙率、孔径分布、孔隙形态等细观结构特征及材料损伤演化特性。结果表明:碳化改变了混凝土的微观形貌,C-S-H凝胶表面出现大量碳酸钙颗粒,孔隙率减小；随碳化深入,以160.μm等效孔径为界,大孔隙占比增大,小孔隙占比减小；碳化14.d和28.d后球形度为0.9~1.0的孔隙较未碳化时分别上升8.9%和6.5%,碳化填充了孔隙的不规则边缘；碳化后大坝混凝土声发射信号整体活跃度下降,碳化降低了混凝土抗压强度和弹性模量。

摘要:为揭示泥炭湿地地下水运动规律,以若尔盖黑河上游典型泥炭湿地小流域为例,基于Visual MODFLOW分区域构建了小流域内溯源侵蚀沟道沿程地下水运动的数值模型,模拟了不同沟道形态下的地下水动态变化特征。结果表明:泥炭湿地地下水运动受降水、沟道、地形因素的共同影响；降水量增加会加速地下水向沟道运动,泥炭湿地达到饱和后运动速度达到最大,降水作用减弱；沟道深度增加会提高地下水排出速度,扩大疏干带范围,沟道发育至切穿泥炭层后排水能力是未切穿泥炭层时的3.21倍；地下水水力梯度与地形坡度之间存在显著的线性关系。

摘要:为预测水上污染事故发生时,连续弯道水流中点源污染物的输运过程和分布规律,采用WALE大涡模拟数值方法,构建了三维连续弯道水流污染物输运模型。针对4组不同雷诺数条件下的连续弯道水动力结构及点源污染物输运特征开展模拟研究,分析了雷诺数变化对水动力结构与紊动特性的影响,对比了不同雷诺数条件下点源污染物在弯曲河道下游的空间分布特征和混合速率,并揭示了污染物在二次环流和紊动输运共同作用下的输运机理。研究结果表明:雷诺数的增大使弯道内断面平均环流强度被削弱,水流结构更为均匀；污染物的沿程平均横向分散系数和垂向分散系数均与雷诺数呈指数型负相关关系；污染物的空间混合程度与雷诺数呈正相关关系；污染物的充分混合面积百分比与雷诺数呈负相关关系。

摘要:针对现有排水管网水锤计算大多基于恒定摩阻假定,忽略了动态摩阻对水锤压力衰减效应的问题,构建了动态摩阻水锤模型,采用特征线法进行求解,并设计水锤试验系统进行了验证,采用验证后的模型对实际复杂排水管网泵群系统进行了计算分析。 结果表明:与传统的恒定摩阻水锤模型相比,动态摩阻水锤模型不仅能准确模拟第一峰值压力,而且可以精准仿真整个瞬变过程中水锤压力的波动峰值与周期;对于连续多个持续的水锤事件,忽略动态摩阻引起的累计计算误差不容忽视；设置空气阀可使最大水锤压力降低22.7%,管线中最大负压可提升73%。

摘要:为探究滤饼堵塞机理,以试验与数值模拟相结合的方法开展了不同工况下卧式网式过滤器堵塞时滤饼厚度以及厚度均匀性变化规律研究。结果表明:过滤器滤饼厚度由单位时间里滤网面接触颗粒数量、流场作用力、颗粒间相互作用力与颗粒重力共同决定；试验中过滤器堵塞时滤饼厚度随颗粒质量浓度增大先增大后减小,模拟中滤饼厚度随颗粒质量浓度增大先增大后趋于稳定；同一颗粒质量浓度条件下,试验和模拟中堵塞时滤饼厚度随进口流量增大缓慢下降后趋于稳定；滤饼厚度的均匀性随颗粒质量浓度增大先增大后趋于稳定,随流量增大而先增大后减小；综合考虑各工况下滤饼厚度以及厚度均匀性,实际灌溉中过滤器运行流量不宜超过200 m³/h。

摘要:基于移动粒子半隐式方法(MPS),提出了一种求解流体与刚体结构物相互作用的等效动量传递法,并以水位差法和箱体落水法为例对孤立波生成问题进行了数值模拟。该方法将结构物离散为刚体粒子群,它们由相应的“流体”粒子群替代,在完成全域内单一密度流体动量方程的求解后,将这部分“流体”粒子群所获得的动量传递给相应的刚体粒子群,并恢复刚体的初始几何构型,从而实现流体与结构物的动力学耦合。数值模拟结果表明,该方法模拟得到的孤立波生成过程中结构物附近流场变化、波面传播以及结构物运动等信息均与物理模型试验结果吻合良好；与箱体落水法相比,水位差法生成的孤立波的波高较大,波速较快,但生成稳定孤立波所需的时间较长。

摘要:为有效应对太湖流域超标准洪水,统筹流域行洪和区域除涝安全,构建了上海大陆片区域精细化河网泵闸调度水文水动力数学模型,经暴雨洪水多情景数值模拟,基于熵权TOPSIS评价法提出统筹超大城市洪涝安全的最优调度策略。研究结果表明:当太湖流域超标准洪水与上海区域大暴雨及以下量级暴雨遭遇时,可实施有条件的流域分洪安全调度方案,达到洪涝统筹最优调度的目标方案。

摘要:为提高季节性径流预报能力,分别耦合数值天气预报与新安江模型、分布式水文-土壤-植被(DHSVM)模型和长短期记忆网络(LSTM)模型对浙江省椒江流域2012—2020年的月径流量进行集合预报,采用等权重、不等权重和BP神经网络等不同方法对预报结果进行融合,比较了不同融合方法的预报效果与单一模型的最优预报效果。结果表明:BP神经网络融合法显著提高了预报精度,明显优于其他方法,并在春、夏、秋、冬4个季节都大幅延长了有效预见期,能够为流域水资源管理与利用提供更为准确的水情预报信息。

摘要:为准确预测土石坝溃坝峰值流量,建立了包含156个土石坝溃坝案例的数据库,并基于溃坝过程和相关性分析,选取坝型、溃坝模式、溃口以上水深和溃口以上库容为预测洪峰流量的控制变量。由于数据量有限且溃坝数据难以获取,使用条件表格生成对抗网络(CTGAN)增强土石坝溃坝数据,以增加样本多样性,丰富模型训练信息,并提高泛化能力。基于增强数据,采用CatBoost算法构建溃坝峰值流量预测模型。结果表明,基于增强数据建立的模型预测精度更高,拟合系数达0.93,展现出卓越的预测性能。结合可解释机器学习(SHAP)模型分析发现溃口以上库容对峰值流量的影响最为显著,溃口以上水位次之。

摘要:针对目前基于机器学习的大坝安全监控模型无法给出模型预测解释的问题,引入SHAP值理论,并结合LightGBM模型,建立了一种具备可解释性的混凝土重力坝变形安全监控模型,且该模型可以量化每个影响因子的具体贡献。工程实例验证结果表明,该模型考虑了变形与环境量之间复杂的非线性关系,更接近真实情况,不仅具有良好的拟合精度和预测精度,还能对模型进行全局和局部的解释。

摘要:为解决单一物探技术无法精准定位土石坝局部渗漏问题,结合面波法和高密度电法探测技术,将不同源原始探测数据转化为电阻率,提出了采用主成分分析法的综合物探信息融合技术,开展了预设3处渗漏隐患通道的均质土石坝物理模型试验,对比分析两种单一物探技术与综合物探信息融合技术的渗漏通道定位区域,论证了综合物探技术的渗漏隐患定位的精准性,并给出了渗漏隐患区域的判别标准。将综合物探信息融合技术应用于某存在渗漏问题的土石坝工程,结果表明该技术具有无损探测、高效便捷、结果明显等优点,可实现渗漏隐患位置的精准定位。

摘要:基于太湖2005—2022年实测数据,采用Mann-Kendall检验法和BP神经网络模型,分析了叶绿素a质量浓度的年际变化特征及其对水文水动力因子(水位、风速、降水)、生源物质因子(总氮、总磷、CODMn)和热能因子(气温、日照时长、总辐射)的协同响应。结果表明:2005年以来叶绿素a质量浓度呈上升趋势,2015—2022年的平均质量浓度比2005—2014年增长约95%,但从2020年起叶绿素a质量浓度峰值出现下降趋势；叶绿素a质量浓度变化过程对总辐射、水位与气温因子协同作用的敏感性最高,热能因子对叶绿素a质量浓度变化过程的影响最为显著。

摘要:针对热带地区种植结构的多样性,在用水总量控制和农业“两区”建设约束条件下,以云南省热带地区西双版纳州景洪市、勐海县、勐腊县三县(市)的水稻、玉米、水果、甘蔗４种典型作物种植结构为基础,基于水足迹理论构建经济效益和生态效益最优的多目标优化模型。使用NSGA-Ⅱ遗传算法对模型进行求解,提出单方水经济净效益最优和产生灰水足迹最少的生态效益最优2组方案,并通过耦合熵权法和TOPSIS评价法得到三县(市)农业种植结构优化方案。优化方案显示,西双版纳州降低玉米种植面积,增加水果种植面积18.8%～57.4%,对减少灰水足迹和提高单方水经济净效益均起到积极作用；勐海县和勐腊县增加水稻种植面积13.6%～67.7%,单方水经济净效益未降低；在农业生产条件提高的基础上,可在景洪市和勐腊县适当增加甘蔗播种面积；种植结构优化后的方案可使单方水经济净效益提高13.0%～62.0%,灰水足迹减少1.9%～28.0%。

摘要:以某抽水蓄能电站下水库重力坝为例,根据振型分解反应谱法基本理论,采用悬臂梁法开展大坝自振特性和地震反应计算,得到自振频率、振型、加速度、动应力和抗滑稳定性等动力反应,并与有限元法计算结果进行了比较。结果表明:悬臂梁法和有限元法计算所得大坝基频相对误差为4.24%；在正常蓄水位和设计地震工况下,两种方法计算所得坝体顺河向加速度沿坝高分布规律基本一致,加速度极值相对误差为2.13%；两种方法得到的大坝静动叠加后垂直正应力分布规律和极值相近；悬臂梁法计算的沿建基面的抗滑稳定安全系数大于有限元法计算结果；悬臂梁法动力反应计算简单,成果合理可靠,对快速开展重力坝抗震安全性分析具有实用价值。