摘要:为了探究井盖约束下竖井受限通气条件对气团运动规律及井喷特性的影响,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,系统研究了竖井直径、通气率、外部水头及初始气团体积对气团运动及井喷发生的影响。结果表明:气团释放过程中,竖井水位上升过程可分为气团驱动和压差驱动两个阶段,可能产生未发生井喷、仅发生气团驱动井喷、仅发生压差驱动井喷、气团驱动井喷和压差驱动井喷均发生4种典型流态；气团形态受管径比、通气率和气团长度共同影响,小直径竖井中气团整体趋于对称并侵入上游管道,而大直径竖井中气团显著不对称并滞留于下游；小直径竖井中气团头部形态随通气率呈非单调变化,通气率为0时近似对称,通气率为0.01、0.02时呈不规则形态,通气率为0.05、0.1时重新趋于对称,通气率为1(完全通气)时则呈偏向下游的尖锐不对称形态；气团长度越大,其对自由液面的扰动越强烈,释放位置也越高；竖井内气团头部和自由液面上升速度均随通气率、外部水头、气团长度的增加及竖井直径的减小而显著增大。

摘要:针对输水系统在充水等过程中出现的水气突然喷发、局部压力骤变的间歇泉现象,设计并搭建了间歇泉水气两相瞬变流实验系统,通过上下游水箱的水位差间接控制基础流量,研究了含通气竖井的输水系统在充水过程中的水气两相瞬变过程,探究了间歇泉现象的发生机理与动态特征。实验结果表明:考虑基础流量的间歇泉瞬变过程可分为冲击气团阶段和喷发阶段,在冲击气团阶段,气团反复压缩膨胀,系统压力周期性波动,在喷发阶段,水气运动剧烈,基础流量越大,汇入竖管的气体越少,且如果该部分气体晚于自由液面抵达竖管顶部孔口,则易发生间歇泉现象；间歇泉现象可分为多次喷射型、无喷射型、单次喷射型与缓冲喷射型4种类型；间歇泉现象发生时气团破裂与聚合时引发的压力波的传播和叠加是造成不稳定压力波动的重要原因。

摘要:掺气设施射流出射角是精准计算掺气空腔长度的核心水力参数,而射流紊动效应通过改变扩散角间接作用于出射角,其内在物理机理十分复杂。为准确处理水流紊动效应对扩散角的影响,基于二元自由紊动射流理论量化了射流水舌下缘紊动扩散角,提出了掺气设施射流出射角修正公式。通过室内精密变坡水槽试验和工程实例,共比较了193种工况下6种出射角计算方法得到的原型空腔长度,并与原型实测空腔长度进行了对比。模型试验和工程实例验证结果表明,本文提出的掺气设施射流出射角修正方法合理可靠。

摘要:针对高硫酸盐环境下混凝土的侵蚀劣化问题,通过硫酸盐干湿循环试验,系统研究了聚酯纤维、玄武岩纤维及U型膨胀剂不同复掺方式对混凝土耐硫酸盐侵蚀性能的影响；通过分析试件外观损伤、质量损失及孔结构演变的劣化规律,评价了混凝土耐硫酸盐侵蚀的特性,揭示了纤维与膨胀剂协同抑制混凝土劣化的机理。结果表明:玄武岩纤维体积分数为0.15%、U型膨胀剂质量分数为4%(以胶凝材料计)的混凝土耐蚀性能最优,50次循环后试件外观保持完整,无浆体脱落,质量损失率为6.12%(对照组为9.52%),无害孔占比较试验前降低了5.55个百分点(对照组降低了10.00个百分点)；膨胀剂与纤维的协同作用优化了混凝土的孔隙结构,提升了混凝土的抗渗和耐侵蚀性能。

摘要:针对渗流作用下间断级配土内部侵蚀导致的涌砂和结构变形破坏问题,采用土体内部渗流侵蚀试验装置对细颗粒含量为20%、30%和40%的间断级配土开展了不同水力梯度下的侵蚀试验,基于离散元法研究了颗粒流失、接触力链和孔隙率的变化过程,探究了间断级配土的细观侵蚀规律。结果表明:细颗粒含量越高的试样侵蚀速率越快,侵蚀运动越剧烈；低水力梯度下,出现渗透挤密现象导致孔隙率减小,且孔隙率的变化具有空间差异性；细颗粒含量影响土体内部颗粒间的接触方式,是颗粒流失的诱因,而接触力链的形式变化和颗粒流失的共同作用导致了土体侵蚀破坏。

摘要:为了探究孔隙率和孔隙水饱和度对不同尺度下混凝土弹性模量的影响,基于细观夹杂理论,建立了考虑孔隙率和孔隙水饱和度的湿态混凝土弹性模量多尺度预测模型,分析了多尺度下孔隙率和孔隙水饱和度对弹性模量的影响规律。结果表明,该模型预测结果与多组试验结果吻合较好,可有效预测混凝土在不同尺度上的弹性模量；混凝土材料在水泥净浆、砂浆、混凝土3个尺度上的弹性模量均随孔隙率增大而降低,但孔隙率对干燥状态下材料弹性模量的影响较饱和状态更显著；混凝土材料在水泥净浆、砂浆、混凝土3个尺度上的弹性模量均随孔隙水饱和度增大而增大,且孔隙率越大,弹性模量随饱和度增大而提高的幅度也越大。

摘要:为探究水力机械遭受磨蚀破坏的微观机理,基于Weiss定理和开尔文冲量相关理论,采用高速摄影实验方法对单个球形颗粒附近空化泡的移动特性进行了定性研究,围绕颗粒半径、空化泡半径等重要参数,对空化泡的开尔文冲量进行了定量分析。研究结果表明,空化泡开尔文冲量理论模型可以有效预测单颗粒作用下的空化泡移动特性；颗粒与空化泡无量纲距离越大,空化泡开尔文冲量的绝对值越小；相比于线性汇,虚拟点源对空化泡开尔文冲量的贡献更大。

摘要:基于Landsat遥感影像并结合实测数据,利用机器学习方法构建了鄱阳湖全湖总氮、总磷质量浓度反演模型,结合流域“五河”入湖水质数据,系统分析了2021年8月至2023年1月鄱阳湖总氮、总磷的时空分布特征。结果表明:利用BP神经网络构建的总氮质量浓度反演模型拟合效果良好( R2 =0.91),基于遗传算法优化的BP神经网络构建的总磷质量浓度反演模型表现较好( R2 =0.82)；鄱阳湖总氮、总磷质量浓度季节性变化较强,丰水期水质总体优于枯水期；丰水期湖区总氮、总磷质量浓度空间分布异质性较强；鄱阳湖总氮、总磷质量浓度偏高的区域主要集中在湖区中部、东北部以及“五河”入湖口；特大干旱可加剧鄱阳湖水质恶化,导致全湖总氮、总磷质量浓度上升。

摘要:为研究雨养条件下不同地下水埋深对夏玉米产量与水分利用效率的影响,通过地下水自动控制系统设置地下水埋深为0.7、1.3、1.8 m和正常田间埋深共4个处理(分别记为D0.7、D1.3、D1.8、D2.4),对雨养条件下夏玉米生育期内的土壤含水率、降雨利用率、潜水蒸发量、株高、叶面积指数、产量和耗水量等指标进行分析。结果表明:雨养条件下地下水埋深对土壤平均含水率、降雨利用率和水分利用效率有显著影响；与D2.4相比,D0.7、D1.3和D1.8处理下夏玉米全生育期土壤平均含水率显著增加了6.9%~28.6%,降雨利用率分别降低了23.2%、11.4%和2.8%,株高、叶面积指数和干物质积累量分别降低了1.7%~5.2%、5.8%~13.7%和9.4%~19.5%；与其他地下水埋深相比,D1.8处理可保证该地区夏玉米产量最大,水分利用效率最高。

摘要:为定量评价矿区水资源安全性,以陕北X矿区为研究对象,构建了包含水质状况、水资源数量、用水效率、生态可持续性4个准则层共16个二级指标的评价指标体系,并划分了各指标的风险等级；运用博弈论组合赋权法将层次分析法和熵权法得到的指标权重进行组合优化,将组合权重与TOPSIS法结合,根据指标与理想解的贴近度分析矿区多年的水资源安全性。结果表明:该矿区2017—2023年水资源综合安全级别为“较安全”,与矿区实际情况相符；影响矿区水资源安全性的主要因素为地表水水质达标率、矿区废水排放达标率和地下水污染指数。

摘要:为准确评估围坝土料压实质量,提出了一种基于碾轮加速度时域和频域等多源信息融合的压实质量综合评估方法。分别建立了单位体积压实功、频域指标CV及时频域指标CWT-THD等不同指标与土料压实度之间的定量关系模型；以D-S证据理论为信息融合框架,结合施工实际及Murphy规则对3种指标的基本概率分配值求解与冲突证据融合进行了优化。实例验证结果表明,所提出的方法可提高土料压实质量评价的准确率,避免单一指标评估的片面性,并可用于分析压实质量的空间均匀性,实现对土料压实质量的快速、准确评定。

摘要:为研究平板闸门闭门卡阻的原因,采用物理模型试验和CFD数值模拟相结合的方法,分析了自由出流下平板闸门动水闭门的水动力性能。研究结果表明,在上游压力水头的作用下,上游水封的平板闸门水推力较大,水重力对闭门作用不显著,此时闸门主要依靠自身重力闭门；闸门运行一段时间后,摩擦系数过大是闸门闭门卡阻的重要原因；自由出流下,平板闸门的许用摩擦系数主要与闸门自重、上下游水头差和水推力作用面积有关；减小支承材料摩擦系数、增加配重、减小上下游水头差、减小水推力作用面积和适当关闭弧形闸门有利于平板闸门关闭。

摘要:为揭示大型混流式水轮机高负荷工况下效率下降的原因,对旋涡诱导能量损失的机理进行了数值模拟研究:采用平均动能理论量化各过流部件内的水力损失,并基于刚性涡量理论识别转轮和尾水管内复杂涡结构。模拟结果表明:当超过额定流量后,转轮和尾水管是产生水力损失的主要区域,其水力损失最大占比分别达到30%和75%；转轮叶片进水边流动分离诱导的脱流涡与叶根马蹄涡合并,引发强剪切流动,导致进水边附近能量损失显著增加；尾水管柱状涡带涡核附近的低速流动与涡带外围高速主流之间的速度梯度显著增强了湍动能耗散；转轮内脱流涡与尾水管柱状涡带是高负荷工况下的主要损失源,其强度随流量增大而增强,是机组效率下降的主要原因。

摘要:针对传统渗流监测数据异常值检测方法在处理非线性、非平稳水位监测数据时的不足,提出了一种基于变分模态分解(VMD)、长短期记忆网络(LSTM)和变分自编码器(VAE)的组合模型。该模型利用VMD对水位时间序列进行多尺度分解,获得具有不同频率特征的本征模态函数；通过双层LSTM捕捉各模态分量的时序依赖特征；利用VAE进行特征压缩与重构,并基于重构误差实现异常值的检测。实例验证结果表明,该组合模型能够有效识别孤立异常点和连续异常值序列；在测试集中分别按1%、2%和3%的比例随机添加异常值的场景下,模型均表现出良好的检测性能,验证了其在渗流监测数据异常值检测中的有效性。

摘要:针对水工建筑物在复杂自然环境和运行工况下易出现水渍、析钙等劣化现象,进而增大表面裂缝检测难度的问题,提出了一种融合可变形卷积网络(DCNv2)和缩放解耦头(SEH)的裂缝检测模型YOLO-SEH。该模型在颈部引入高效通道注意力机制,以抑制复杂背景中的噪声干扰；在骨干部分采用DCNv2替换YOLOv5模型的C3模块,以增强模型对裂缝形状的适应能力；在模型头部引入SEH,以提高模型对裂缝特征的敏感度与辨识能力。将该模型用于无人机采集的水闸和大坝影像裂缝检测任务中,其mAP@0.5指标分别达到86.2%和84.9%；在消融实验中,与YOLOv5模型相比,YOLO-SEH模型的mAP@0.5在大坝和水闸数据集上分别提升了3.1、4.1个百分点,精确率分别提升了4.8、6.6个百分点,召回率分别提升了3.4、4.7个百分点；与Faster R-CNN、SSD300、YOLOv5、YOLOv7和YOLOv8等模型相比,YOLO-SEH模型在水工建筑物裂缝检测任务中表现出更优的检测性能。