摘要:设计5种水系连通方案并定量评价了南京高淳西部圩区连通性,基于水文与水动力水质模型模拟了各方案下的水环境响应特征。结果表明:河道沟通(方案1)使漕塘西山河等河道水质显著改善,其氨氮、总磷、总氮年均质量浓度分别降低0.65、0.14、1.21 mg/L,说明河道沟通可加速污染物衰减；沟通撑龙港河与官溪河(方案2)虽使撑龙港河氨氮、总磷、总氮年均质量浓度分别降低0.84、0.15、0.90 mg/L,但引发固城湖、横溪河等河道水质轻微下降,说明当超出水体自净能力范围时,河道沟通将污染原本水质较好的水体；河道挖深(方案3)与河道拓宽(方案4)对水环境影响微弱；增加支流(方案5)可减少漆桥河水量,导致氨氮、总磷、总氮年均质量浓度分别上升0.11、0.02、0.04 mg/L,从而对下游的固城湖大湖区水环境造成负面影响。

摘要:为探究宽深比和径宽比对明渠弯道水动力特性的影响规律,建立了基于RNG k-ε 紊流模型和体积函数自由表面追踪技术的三维数值模型。通过对4种宽深比和4种径宽比工况下的弯道水流进行数值模拟,重点分析了水面形态、流速分布、断面环流及弯道分离流等水动力特征。结果表明:水流紊动特性随宽深比或径宽比的减小而增强；当上述比值降低时,流速重分布特性愈发显著,环流强度增强,弯道分离流发生的概率增大；针对本文模拟的小宽深比和小径宽比U形弯道,分离流临界条件是宽深比为1.5、径宽比为1.0。

摘要:针对涌潮强大的冲击力可引起显著的泥沙输运与河床淤积,进而改变区域水动力特性的问题,基于OpenFOAM两相流模型构建了小尺度精细化数值水槽,探究了变化地形下漩滚涌潮的传播演变与水动力特性,分析涌潮高度、潮前水深和地形高度对漩滚涌潮的影响。结果表明,地形抬升导致漩滚涌潮流速和涡量发生剧烈变化,涌潮能量通过涡旋破碎和黏性耗散显著衰减,弱漩滚涌潮在浅水区退化为波状涌潮,而强漩滚涌潮因能量集中仍维持高频振荡；涌潮高度的增大可降低浅水区传播速度衰减幅度,增大表层水体紊动能；潮前水深的增大会使得浅水区紊动能减弱,并降低涌潮传播速度；地形高度的增加会减缓漩滚涌潮的传播速度；在浅水区传播过程中,强漩滚涌潮的紊动能衰减速率明显高于弱漩滚涌潮。基于上述数值模拟结果,提出了考虑地形抬升影响的涌潮传播速度修正公式,其计算结果与数值模拟结果吻合较好,验证了该公式的准确性。

摘要:根据浑水带出或带入地层的固体颗粒体积等于地层孔隙的变化量这一原理,推导了浑水渗流过程中孔隙率(孔隙比)随时间的变化公式；基于达西渗透系数公式,建立了浑水渗流过程的渗透系数与初始孔隙率(初始孔隙比)、初始渗透系数的关系及浑水渗流过程中渗透系数随时间的变化公式；根据自由土颗粒所受渗流拖曳力与有效重量相平衡的管涌临界起动条件,推导了发生管涌的临界渗流速度和临界水力坡降计算公式,并给出了利用有限元软件迭代求解非稳定渗流管涌发生与发展过程的计算方法。山东某中型水库大坝反滤层发生的管涌破坏实例验证结果表明,本文方法能够准确再现反滤层管涌破坏的发展过程,反滤层渗透系数在颗粒流失完后短时间内急剧增大,导致水力坡降迅速升高并引发连锁破坏,最终造成黏土斜墙被击穿而形成集中渗漏通道,计算得到的管涌破坏模式与现场实测塌坑位置及发展规律吻合良好。

摘要:为解决梯级水库群优化调度中高维度、非线性的复杂优化问题,提出了一种两阶段多目标改进人工鱼群-粒子群(TMIAFS-PSO)算法。该算法采用分段映射扩展初始种群的搜索空间,通过调整自适应步长和引入多样化移动策略来增强局部和全局搜索能力；采用两阶段过滤策略,保留符合约束条件的粒子,并加入改进人工鱼群优化策略,进一步扩大粒子搜索范围。金沙江下游的乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝梯级水库群实例验证结果表明,相较于其他算法,TMIAFS-PSO算法的帕累托解集表现出更好的收敛性和均匀性,体现了该算法的优越性,并通过分析TMIAFS-PSO算法所生成调度方案的水位变化,总结出该梯级水库群相对稳定的优化调度方案。

摘要:针对敖江流域霍口—山仔梯级水库群供水、发电和生态目标水资源多目标协同问题,提出一种基于改进NSGA-Ⅲ算法的多目标非劣解集优选方法,通过引入两层参考点法与边界权重法构造决策策略,实现对非劣解集的科学优选,并基于该方法构建了敖江流域梯级水库群多目标调度模型。与单目标调度模型对比分析结果表明:多目标调度模型有效解决了高维目标下参考点指数级增长的难题；相较于单目标(发电、供水或生态)调度模型,多目标调度模型在保持发电量一定的同时,显著降低了发生供水短缺的概率,消除了生态用水不足的情况,且弃水量大幅减少；多目标调度显著平衡了发电、供水与生态风险,验证了其在复杂约束条件下的综合优化优势。

摘要:为研究方形竖井井壁空间主动土压力的分布规律,建立了不同宽高比影响下方形竖井周围土体的滑动体破坏模型,推导得到了空间主动土压力计算公式,分析了挡土墙和周围土体物理力学参数对空间主动土压力的影响。研究结果表明:方形竖井挡土墙宽高比较小时,滑动体上部为三棱柱、下部为楔形体；宽高比较大时,滑动体为楔形体,楔形体横截面为梯形；随着宽高比的增大,相同埋深处的空间主动土压力逐渐增大,并随着埋深的增大逐渐由非线性变化趋向于稳定,其大小趋向于库仑土压力；挡土墙临界宽高比随挡土墙宽高比的增大逐渐增大,随土体内摩擦角的增大逐渐减小；宽高比小于10时,空间主动土压力与库仑土压力差异较大,宽高比大于10时,空间主动土压力与库仑土压力差异小于10%。

摘要:针对当前农田涝区管理水平落后、智慧化程度不高等问题,基于农田涝区主要业务需求分析,以物理涝区为单元、业务应用为牵引,提出了基于数字孪生的涝区管理平台框架。运用BIM+GIS、物联网、无人机倾斜摄影等技术,研究了涝区数字化、可视化场景的构建方法,搭建了涝区三级地理空间数据底板,建立了包含感知设备层、平台支撑层、业务应用层及用户交互层的平台架构,并开发了涝区一张图、智慧防汛、维护保养等功能模块。三江平原A农田涝区应用验证结果表明,基于该框架搭建的数字孪生涝区管理平台实现了防洪“四预”、农田排涝与维护保养等功能,提升了涝区管理的科学性与信息化水平,验证了平台框架设计的合理性与关键技术应用的可行性,可为数字孪生技术在涝区管理领域的应用提供参考。

摘要:针对当前大量取用水数据未采用在线方式采集,导致数据统计时间间隔大、数据偏差发现不及时的问题,研发了水资源计量数据实时采集系统,该系统采用摄像机实时采集取用水计量仪表显示数据,经图像处理、识别,提取相应水量数据,实现水量数据的在线采集。基于数字图像技术,构建了水表字符区定位方法,创立了水表字符自适应模板匹配算法,识别准确率提高至97.5%。系统已应用于山东某规模以上取水户取水数据实时采集,对比用户上报数据可知,系统具有自动校核功能,为水资源精细化管理提供了支持。

摘要:依托车田江水库黏土心墙坝除险加固工程,采用流固耦合基本理论,建立了黏土心墙坝脉动注浆数值模型,模拟分析了蓄水条件下脉动注浆压力、注浆时间和注浆频率等脉动注浆参数对黏土心墙坝应力应变的影响,并与现场注浆试验结果进行了对比。结果表明:坝体应力和位移随脉动注浆压力、注浆时间、注浆持续段时间的增加而增大,随注浆间歇段时间的延长而减小；当脉动注浆压力为0.5~1.5 mPa时,坝体大部分区域处于受压状态且受力较为均匀；受上游水压力的影响,上游坝体水平位移小于下游坝体水平位移；当脉动注浆压力为0.5~1.5 mPa、注浆时间为1 200~1 800.s时,注浆持续段时间在7~9.s内,注浆间歇段时间在3~5.s内,有利于提高蓄水条件下脉动注浆对坝体的变形控制,从而有效提高脉动注浆过程中坝体的稳定性。

摘要:针对传统空气阀模型通常将气囊固定在空气阀节点处,忽略进排气过程中气囊体积变化引起的边界移动,进而导致邻近节点压力计算偏差的问题,提出了一种改进的空气阀模型——蔓延空气阀模型。该模型根据气囊体积变化实时更新气囊边界位置,使水气交界面的运动更符合真实物理过程,并通过耦合气体状态方程与流体控制方程,实现气囊压力、体积与质量的动态同步求解。某压力输水管道工程实例验证结果表明,蔓延空气阀模型能够有效模拟管道水力过渡过程,合理预测水柱分离及水锤压力变化,显著提升了管道系统水锤防护设计的准确性与可靠性。

摘要:为精确测定针刺非织造土工织物有效孔径,运用湿筛法和低场核磁共振技术开展了试验研究,分别绘制了累积百分率与孔径尺寸之间的关系曲线,得到非织造土工织物的有效孔径值,并进行了对比分析；利用低场核磁共振成像技术与Python程序像素点识别相结合的方法验证了低场核磁共振测量技术成果的可靠性。结果表明:以氢原子为探针的低场核磁共振测量技术能够精确测定非织造土工织物的有效孔径；低场核磁共振成像技术和Python程序像素点识别相结合的方法可验证低场核磁共振技术测定非织造土工织物有效孔径的准确性；低场核磁共振测量技术可避免湿筛法的缺点,提高有效孔径测定成果的准确性。

摘要:为解析赣江尾闾水系骨干河道氟化物水环境容量的时空特征,引入T-Copula函数构建了基于流量-水质联合概率密度分布的不确定性水环境容量计算框架。以氟化物为目标污染物,解析了2024年不同时期赣江尾闾水系骨干河道的氟化物水环境容量分布特征,并基于修正OAT方法开展了敏感性分析。结果表明,全年各骨干河道均具有一定的水环境容量,但部分河道存在潜在的超容量风险；赣江尾闾水系干流段与北支渔业用水区分别具有最大、最小水环境容量期望值；不同时期尾闾水系水环境容量期望值呈现一定的往复波动情势；河流流量的季节性分异是造成尾闾水系氟化物水环境容量动态变化的关键驱动因素。

摘要:为评估赣江尾闾工程对赣江水生态系统的影响,对工程运行前后赣江尾闾段干流及其下游四支汊河(主支、北支、中支、南支)底栖动物开展了为期2年的监测,共记录底栖动物3门23属32种,并基于底栖动物完整性指数对监测结果进行了评价。结果表明:赣江尾闾段动物群落以滤食性和耐污性软体动物为优势类群；空间分布上,主支及其坝前缓流区群落结构稳定、多样性较高,中支、北支、南支群落相对简单,生物完整性偏低；工程运行后,主支底栖动物的生物完整性最优,表现出较强的抗干扰能力,干流及北支、南支各监测点的底栖动物完整性指数也达到“无干扰”或“轻度干扰”状态,中支底栖动物群落变化较大,水生态系统受到重度干扰。