摘要:径流系数是表征降雨转化为地表径流比例的重要参数,在水资源管理和城市规划中应用广泛。本文全面评述了径流系数的概念及发展历程、取值方法、影响因素和研究方法,深入探究了不同影响因素下径流系数的变化以及不同研究方法的优缺点,强调了跨学科协作在推动技术创新、整合数据和平衡成本效益方面的重要性,提出了在气候变化和城市化快速推进的当下,其研究所面临的挑战与未来研究方向,指出计算机技术、遥感技术、机器学习等新技术和新方法可以为径流系数的研究提供新视角,为水资源管理和城市规划提供科学的决策支持。

摘要:从理论模型、行为特征、流场特性三方面系统梳理了气泡羽流流动特性的研究进展。在理论模型方面,回顾了从早期单相羽流模型到耦合气泡群动力学、分层环境及线源效应的现代积分模型的发展历程,揭示了浮力驱动、流体卷吸、气泡滑移等关键作用机制；在行为特征方面,重点综述了气泡羽流的扩散规律、振荡特性及附壁效应的实验与数值模拟研究成果；在流场特性方面,总结了基于PIV、PTV等实验测量技术与数值模拟方法在揭示气泡羽流的三维速度场、湍流结构、气泡分布等精细流场信息方面的研究进展。指出气泡羽流未来的研究方向包括融合人工智能算法,引入气泡形变、聚并、破碎等复杂物理过程,深化线源气泡羽流理论模型,完善三维流场表征及提高污染物拦截预测精度。

摘要:为避免挑流阶梯溢洪道挑流发生半淹没射流,导致前置阶梯段压力分布异常、水翅现象严重以及结构振动等问题,采用物理模型试验结合理论分析,设计了3种试验模型,研究设置通风井、延长进口水平段对挑流段水流流态和水力特性的影响。研究结果表明:设置通风井与延长进口水平段能显著改善挑流流态,有效减弱水翅现象,顺利消除负压等不利水力条件；得出了挑流阶梯溢洪道的最大运行流量和掺气池最小长度的计算表达式,可为挑流阶梯溢洪道的结构设计和工程运行提供参考。

摘要:针对抽水蓄能电站高落差、小泄量、库区静水的泄洪特点,基于“环形隔墩堰跌流+马蹄型消能井+退水压坡”的跌流式竖井泄洪消能系统,建立比尺为1∶25的竖井泄洪洞物理模型开展了环形隔墩堰堰流特性与竖井系统消能性能研究。试验结果表明:环形隔墩堰综合流量系数为0.4~0.5,可有效控制库区水流对称跌流入井,形成脱壁流消除壁面空化风险并增强井内通气能力；消能井与压坡段协同作用显著提升了消能率和整流效果,马蹄型消能井结构表现出较优的水流消能性能和退水流态稳定性；竖井系统消能率高达88%以上,并随泄量减小而提升。

摘要:针对跌落式竖井水流沿井壁跌落与井底水体剧烈碰撞导致强烈水气掺混可能影响工程安全运行的问题,通过物理模型试验观察水力现象,探究了跌落式竖井内水气掺混特性,分析了排气机理并对竖井排气设施进行了系统水力优化设计,提出了半环形堰+3道中隔板的高效联合排气减泡方案。研究结果表明:半环形堰能引导水气掺混远离隧洞进口；中隔板结构可通过延长流径、增加流线转折程度和转折次数,促进微小气泡碰撞、融合和上浮逸出,提升排气减泡效率,保障跌落式竖井在较大水位变幅范围内均可安全稳定运行。

摘要:为研究长江下游干流与鄱阳湖洪水遭遇的特征,基于长江下游干流重要水文站(九江站和大通站)以及鄱阳湖入汇控制站(湖口站)1950—2023年的流量序列,采用有序聚类分析法识别了长江下游的年径流总量和年最大洪峰流量突变点(2003年)。以年最大洪峰流量、年最大7.d洪量、年最大15.d洪量作为年最大洪水的特征参数,采用混合von Mises分布和P-Ⅲ分布分别拟合了三站的年最大洪水发生时间和量级边缘分布,并采用二维Archimedean Copula函数构建了长江下游二维年最大洪水发生时间联合分布、量级联合分布,依此分析了三峡水库蓄水前后长江下游的洪水发生时间、量级的遭遇风险以及变化特征。结果表明:三峡水库蓄水后长江下游年最大洪水发生时间遭遇风险有增有降,当前湖口站与长江干流的九江站、大通站的洪水发生时间遭遇风险于6月上旬至7月上旬达到最大值,九江站与大通站的洪水发生时间遭遇风险于6月下旬至7月下旬达到最大值,应予以重点关注；三峡水库蓄水后任意两站遭遇某量级洪水的风险率有所降低,三峡工程的运行能较好地降低长江下游干流与鄱阳湖年最大洪水量级遭遇的风险,其中九江站与大通站的年最大洪水量级遭遇的风险下降最大。

摘要:为研究不同玄武岩纤维长度、掺量及龄期下低热水泥混凝土劈拉强度演化规律,采用控制变量法以0.05 mPa/s加载速率完成了160块试件的劈拉试验,分析了不同龄期混凝土劈拉强度受玄武岩纤维掺量和长度的影响程度。结果表明:在不同玄武岩纤维掺量和长度条件下,玄武岩纤维对各龄期劈拉强度均有提升效果,但影响规律有显著差异；当玄武岩纤维长度为12 mm时,随纤维掺量增加,3、5、7、14.d龄期劈拉强度呈先增大后减小趋势,在纤维掺量为0.2%时达到峰值；当玄武岩纤维长度为24 mm时,随纤维掺量增加,各龄期劈拉强度均呈先增大后减小趋势,除14.d龄期外,其余龄期劈拉强度在纤维掺量为0.2%时达到峰值；最优玄武岩纤维长度为12 mm,掺量为0.2%。

摘要:为研究冻融-溶蚀耦合作用下严寒区混凝土的劣化过程,采用快速冻融循环与氯化铵溶液浸泡交替法对混凝土物理力学性能和微观结构的时变规律开展了试验研究,量化了冻融和溶蚀的耦合作用效应,并构建了力学性能劣化预测模型。结果表明:冻融-溶蚀耦合作用下的溶蚀深度和钙溶蚀量随等效服役年限线性增大,抗压强度和劈拉强度呈负指数函数型下降趋势；冻融和溶蚀共同作用时产生了显著的耦合效应,以强度降幅和质量损失率表示的加速劣化倍率分别为1.2～1.5倍和20倍,其原因在于冻融导致孔隙率增大、微裂纹增多增宽,而固相钙溶蚀促使孔洞轮廓更加光滑、孔径增大；冻融、溶蚀单一和耦合作用下混凝土抗压强度损伤度时变规律符合逆S型曲线。

摘要:为探究溶蚀作用下盐渍土压缩变形特性,以新疆某地区亚硫酸盐渍土为研究对象,采用室内渗流溶蚀试验和压缩试验,并结合微观形貌分析了溶蚀作用对亚硫酸盐渍土压缩特性的影响,揭示了渗流溶蚀作用下盐渍土的变形劣化机理。结果表明:溶蚀作用下,试样表面孔隙度随含盐量增大而增大,浸出液电导率随溶蚀时间先快速减小后逐渐趋于稳定；溶蚀作用显著增大了试样的压缩系数,且压缩系数随含盐量的增大而线性增大；溶蚀作用下,团聚体解体,片状大颗粒转化为中小颗粒,形态趋于圆形,架空孔隙和镶嵌孔隙转变为晶体溶孔,从而导致更显著的宏观变形。

摘要:以苏州市古城区学士河为研究对象,分析了现有调度方案下降雨初期径流污染对河道水质的影响,基于SWMM和MIKE11模型构建了水文-水动力-水质耦合模型并用于不同调度方案下河道水质变化情况的模拟,提出了不同降雨情况下改善雨后学士河水质的优化调度方案。结果表明:学士河水质总体良好,河道水质在大雨和暴雨时降至Ⅳ类,大雨情况下降雨初期径流污染对河道水质影响最显著,暴雨情况下影响持续时间最长；构建的耦合模型对各断面水位、流量、水质的模拟效果良好；通过工况设计,合理提高大雨和暴雨期间的闸门流量,可显著降低水体中NH₃-N质量浓度峰值,使其稳定达到Ⅲ类水质标准,从而有效改善雨后河道水质状况。

摘要:针对传统大坝变形异常值识别方法准确性低、可靠性差及难以程序化实现等问题,以锦屏一级大坝为例,基于趋势面分析方法构建了大坝变形非线性统计模型,以生成的三维趋势面为基准,通过设置容许误差构造了异常值识别包络面,并在计算机系统层面设计了程序实现路径,针对异常值的产生原因及数据特征,提出了融合系统远程召测、采集设备状态自检及设定初、复测值欧氏距离判别条件的异常值性质判别方案。结果表明:该方法无需动态计算即可实现高准确度的变形异常值动态识别,所生成的三维趋势面具有明确物理力学意义,能精准评估不同库水位与环境温度条件下的大坝变形性态。

摘要:针对现有土石坝渗流监测数据异常检测模型泛化能力较弱,只能识别特定类型异常测值而导致模型检测精确率低、误报率高的问题,提出了一种基于图注意力网络(GAT)机制和时域卷积网络(TCN)的土石坝渗流数据异常检测模型,该模型通过GAT机制对环境分量分配权重,引入TCN提高模型的时序特征提取能力,以模型的预测误差作为判别异常测值的依据。以西北地区某黏土心墙坝为例,构造了6类异常场景对模型进行检测验证,结果表明该模型能有效识别出土石坝渗流异常测值,平均ROC-AUC值和PR-AUC值分别为0.948和0.968,能满足工程实际应用需要；与主流模型相比,该模型具有更强的监测数据异常检测能力和更强的稳健性。

摘要:为了在引黄济宁工程古近系红层区建立典型斜坡深层变形破坏模式并用于寻找和识别深层破坏型斜坡变形体,依据工程供水区斜坡变形破坏现象调查分析成果,逐个分析古近系红层区发现的深层破坏红层滑坡体的形成机制,并反向分析红层滑坡体形成前天然斜坡地质力学特征,对古近系红层区天然斜坡深层变形破坏产生的关键因素进行数值模拟分析,分别建立古近系红层区典型斜坡深层变形破坏模式,并在古近系红层区寻找符合典型斜坡深层变形破坏模式对应地质结构模式的斜坡变形体并建立三维数值模拟模型,分析古近系红层区变形体斜坡天然、地震与降雨等条件下的变形稳定特征,识别出深层破坏型变形体。结果表明:古近系红层区斜坡深层变形破坏模式与地层岩段有关,根据典型斜坡深层变形破坏模式识别出古近系红层区供水工程24号支线沿线有一个可能发生深层变形破坏的变形体,暴雨条件下该变形体斜坡稳定性较差。

摘要:针对鄱阳湖湖底淤泥高含水率、细颗粒富集的复杂特性,采用复合激发技术与微观结构试验,探究了利用鄱阳湖湖底淤泥研制固化复合材料的可行性。通过掺入矿粉等工业废料及Na₂SiO₄、Na₂SO₄、Na₂CO₃和NaOH等激发剂,系统评估了固化淤泥的力学性能、耐水蚀性能和抗冻融性能；结合微观结构分析,揭示了复合激发剂对固化淤泥性能的调控机制。结果表明,复合激发剂的掺入促进了团絮状胶凝物质的生成,有效填充孔隙并增强颗粒间联结,优化了固化淤泥的微观结构,为鄱阳湖湖底淤泥资源化利用的可行技术路径。其中,Na₂SiO₄与NaOH形成Na+-OH^-双驱网络,显著促进了淤泥中无定形SiO₂与Al₂O₃的解聚-缩聚反应,生成C-A-S-H、N-A-S-H等碱凝胶；水化产物的有序分布大幅提升固化淤泥28.d抗压强度至11.61 mPa,较对照组提高69.0%,耐水蚀与抗冻融性能同步增强。

摘要:针对 COVID-19、H1N1 等呼吸道疾病流行导致一次性医用口罩使用量激增所引发的严峻环境问题,探索废弃口罩作为土体加筋材料的可能性,对不同质量分数的口罩-钙质砂混合体开展了三轴试验与渗流试验,研究口罩质量分数对钙质砂强度、模量、体积应变、颗粒破碎率及渗透系数的影响,并揭示口罩对钙质砂力学性能的改良效果。试验结果表明,随着口罩质量分数的增大,口罩-钙质砂混合体的强度、延展性和内摩擦角都得到提高,同时透水能力、颗粒流失及剪胀效应受到抑制；口罩对土体的加筋效果来源于口罩-钙质砂接触界面的高摩擦力,土体变形时,口罩通过限制土颗粒的运动从而提高了混合体的整体强度；此外,综合考虑口罩对钙质砂性能的影响,认为最优口罩质量分数为0.3%。

摘要:为阐明鱼类友好型涵洞的水力特性,基于大涡模拟方法构建了含三角形侧向挡板的鱼类友好型涵洞数值模型,开展了不同淹没度下涵洞水流的三维数值模拟研究,并通过水槽试验对数值模型的准确性和可靠性进行了验证。研究结果表明:挡板一半高度处的水流沿着挡板外缘发生流动分离,再循环区的范围随着淹没度的下降而增加；挡板周围剪切层的强度和紊动水平与淹没度呈负相关关系；浅水流动下的涡旋脱落更为无序,靠近水面的涡旋结构在强度上和数量上均高于床面附近的涡旋结构。

摘要:为分析水动力条件变化对赣江尾闾四大家鱼产卵生境的影响,通过耦合二维水动力模型和基于模糊逻辑法的栖息地适宜度模型,构建了鱼类产卵生境的物理栖息地模型,进而模拟了不同流量下赣江尾闾四大家鱼产卵适宜区的空间分布,分析了其产卵生境加权可利用面积的变化规律,明确了产卵所需的适宜生态流量。结果表明:当流量较小时,主支整体适宜度高于中支、南支,当流量较大时,主支整体适宜度下降明显,中支、南支适宜度增大；四大家鱼产卵生境加权可利用面积随着流量增加呈先增大后减小的趋势,相较于小流量,加权可利用面积在大流量下的减少速度更快,当流量为4 200 m³/s时,加权可利用面积达到最大,占研究区面积的22.97%；四大家鱼产卵生境的适宜生态流量为3 500～4 800 m³/s,最适宜生态流量为4 200 m³/s。

摘要:为保障赣江尾闾主支枢纽二期围堰预进占施工期间的通航安全,采用二维水流数值模拟方法,对不同施工场景和工况下临时航道的水动力过程进行了模拟分析,提出了临界通航水流条件和改善措施。结果表明:保留一期上游围堰可以起到导流的作用,能够改善局部通航水流条件；预进占工程会改变河道局部水流流向,对局部航道横向流速有影响,但总体上对航道通航水流条件影响不大；保留一期下游围堰会增大左侧临时航道分流比,显著扩大临时航道纵向流速超过2 m/s的范围,对通航不利；在现状、现状围堰拆除和二期围堰预进占施工情况下,调整后的临时航道横向流速超过0.5 m/s的断面数量分别比调整前减少66.7%、70%和66.7%,通航条件得到明显改善。