关于欧拉方程和伯努利方程适用条件的探讨

从动量守恒和能量守恒出发,详细地阐述了欧拉方程和伯努利方程的推导过程。从两个方程的推导过程可以清楚地看到,欧拉方程适用的充要条件是黏性偏应力张量的散度为零,流体黏度为零只是欧拉方程成立的充分条件而非必要条件。伯努利方程除了需要适用欧拉方程外,还需要满足流体正压、质量力有势、流动定常的条件,如果需要保持系统的总能量守恒,则正压流体条件需改为等熵流动条件。

微生物作用下含有机质沉积物起动的定量研究

为了探究微生物作用对沉积物起动规律的影响,提出考虑微生物培养时间和有机质含量的沉积物临界起动剪切应力计算方法.通过明渠冲刷试验分析了微生物培养时间及有机质含量对沉积物临界起动剪切应力的影响规律;引入絮体强度常数γ值对微生物黏性作用进行定量表征;基于沉积物起动理论,提出在微生物作用下沉积物的临界起动剪切应力经验公式.结果表明,随着微生物作用时间的增加,临界起动剪切应力先增大后减小,并在10或15 d左右达到峰值,最终达到0.072~0.117 N/m^(2).临界起动剪切应力随着有机质含量的增大而减小.微生物黏性作用与γ值呈现显著的负相关,皮尔逊相关系数为−0.767,临界起动剪切应力公式计算值与实验值较为吻合.

弯曲圆形管道紊流的数值模拟

由于弯道内流态的复杂以及自由水面跟踪处理的困难,对水力要素变化较大的强三维运动弯道紊流进行精确模拟存在一定难度。本文应用VOF方法跟踪处理自由水面,利用三维RNGk ε紊流模型模拟无压弯曲圆形管道紊流的复杂流动状况。通过模拟计算,得到了管道水流的自由水面、流速、紊动动能及紊动耗散率分布,并与试验实测结果进行对比分析。

给水管网管道摩阻校正方法研究

为了提高给水管网管道摩阻系数校正的稳定性和惟一性,提出了新的摩阻校正方法.当节点流量已知时,分析节点压力受管道摩阻变化影响的敏感度矩阵,在敏感度较大的节点上收集校正数据;对大敏感度管道单独校正、对其他管道进行分组校正,从而减少了校正变量的个数;模拟管网的多工况运行,收集足够多的校正数据;将管道摩阻系数的经验估计值引入到蚁群算法的优化计算过程中,提高优化计算的收敛速度.算例分析表明,采用上述方法校正的给水管网水力模型在实际应用中得到的节点压力值与实际节点压力值更为匹配.

供水管网水质监测点优化选址研究

针对复杂管网水质比例矩阵求解困难的问题,利用递归方法求解水质比例矩阵,由此得到给定覆盖标准下的覆盖矩阵.以覆盖水量最大为优化目标,提出基于离散二进制编码的微粒群优化算法(DBPSO)优化供水管网水质监测点(WQMS)的选址方法,并给出了详细的计算步骤.算例计算结果表明,用递归方法求解复杂管网的水质比例矩阵具有较高的时间效率且编程容易实现.基于DBPSO算法的WQMS选址方法具有较高的搜索效率,在给定的监测点数目下能够快速找到最优的监测点位置,通过监控监测点的水质状况能够最大程度地了解整个供水管网的水质信息,为供水管网WQMS的优化选址提供了一种新的途径.

基坑单支撑拱形围护结构性状分析

针对单支撑拱形围护结构的性状作了较系统的分析 ,考虑了拱脚桩变形、插入深度、坑底土质、拱形状、支撑位置、支撑刚度、拱壁刚度和土压力平面分布形式等因素对单支撑拱形围护结构性状的影响。详细地分析了各因素对单支撑拱形围护结构性状的影响规律 ,这些规律对单支撑拱形围护结构的设计与应用具有重要的参考价值。

控制性低强度材料(CLSM)在管沟回填中的应用

介绍了控制性低强度材料(CLSM)及其工法的概念和特点,运用有限元模型分析了交通荷载作用下埋地管道在不同回填材料和管顶埋深情况下的横向力学性状。研究发现,CLSM对交通荷载作用下浅埋柔性管道的减荷效果非常显著,其路面工后沉降也较小,在城市市政管道工程中推广CLSM回填工法具有现实意义。

用于供水系统直接优化调度的蚁群改进算法

在城市供水系统中建立了多目标在线直接优化调度模型,并对影响优化调度的各方面因素进行了系统的分析和挑选。使用化多为一的乘除法,将该多目标决策问题转化为单目标问题求解,提出了使用乘法形式的罚函数将模型中的约束函数转化为目标函数。采用蚁群算法求解调度模型。为了更好地得到全局最优解,对算法进行了改进,加入了更多的决策点,实现蚁群算法的二进制编码方法,并采用单只最优蚂蚁更新路径上的外激素值、外激素值限定在一定范围内等改进方法。使用改进算法实现了某小区供水系统的直接优化调度,并与遗传算法优化调度的过程进行了对比,新算法在优化时间及得到最优解的次数上都优于遗传算法。

供水管网水质监测点选址风险研究

饮用水是否安全,是近年来社会各界普遍关注的问题之一。供水管网的水质监测是保证供水安全、降低水污染风险的重要环节。然而,如何合理选择水质监测点,至今尚无科学的方法。在定义供水管网水质监测点选址风险度的基础上,结合某供水管网,利用二进制编码的微粒群算法对供水管网水质监测点选址的风险问题进行了研究,可以帮助决策者科学地选择优化的水质监测点。

地基差异沉降时管道的纵向力学性状分析

软土地基的不均匀沉降将导致管道纵向力学性状的变化 ,产生破坏管道的应力响应 ,从而引发工程事故。针对地基产生差异沉降的实际管道 ,通过建立较为合理的力学模型 ,分析其受力特性 ,计算管道上的最大挠度、转角、弯矩及确定出应力集中的危险受力区域。通过对该结果的研究 ,绘制相应关系曲线 。

给水管网水质模型管壁余氯衰减系数校正

针对给水管网水质模型中各管道管壁余氯衰减系数难以确定的问题,采用余氯衰减一阶反应模型以及拉格朗日时间驱动动态水质模型,以管网节点余氯浓度作为校正数据,建立了在多工况下管壁余氯衰减系数校正数学模型.提出了基于极大极小蚁群算法的管壁余氯衰减系数校正方法,将可视度与经验余氯衰减系数值相对应,选择最优蚂蚁进行信息素更新.为避免陷入局部最有解,将信息素值限定在一定范围内.在优化求解过程中采用国际通用水力水质模拟软件EPANET2获得所需的校正数据.算例结果表明,在管网水力模型准确和节点流量已知的前提下,采用极大极小蚁群算法对管壁余氯衰减系数进行校正,能够使模型节点余氯浓度的计算值与测量值更好地吻合.

水泥土桩复合地基固结分析

本文在对水泥土桩成桩过程分析的基础上,提出了成桩扰动引起的桩周土体中孔隙水压力的计算公式。文中依据解析理论对水泥土桩固结过程进行了分析,工程实例的计算与实测资料对比表明:桩周土的固结是引起水泥土桩复合地基沉降的重要因素,在水泥土桩复合地基的承载力和沉降计算中应考虑时间效应。

复式断面弯道段的水流流态研究

对复式断面弯道段的水流流态进行了概化模型试验,采用W形波纹凹槽方式加糙,使糙率达到了模型试验的要求.基于试验结果分析了弯道段的流速场和流速分布特征.当小流量时水流动力轴线的位置取决于主槽的位置,当大流量时水流动力轴线的变化规律接近矩形断面的情形.建立了水流动力轴线与流量的关系式,探讨了特征断面的水流动量分配系数的变化特点以及水流动量分配方差随流量增大趋于均匀的分布规律,并给出了大河流量与水流动量分配方差的关系式,建立了水流动量分配方差与无量纲水流强度的关系式.

基于拱梁法原理的深基坑拱形围护结构分析

基于拱梁法 ,通过把围护结构分析中常用的弹性抗力法与拱梁法有机地结合在一起 ,将拱梁法改造成为计算拱形围护结构的一种方法。这种计算方法能考虑拱脚桩变形的影响 ,能考虑有支撑的情况 ,在开挖线以下拱脚桩和拱壁假定由土弹簧约束 ,因此更合理地反映了拱形围护结构的实际情况。该方法计算所需准备的数据与弹性抗力法类似 ,所需输入数据少 ,计算速度快。通过工程实例计算表明 ,该方法的计算结果与实测结果吻合较好 。

浅水环境中垂向圆形纯射流的数值模拟

为探求浅水中射流的特性,提出了浅水环境中垂向纯射流的流速分布公式.应用体积率(VOF)方法跟踪处理自由水面,利用重组化群的(RNG)紊动能-紊动耗散率(k-ε)模型,对静止均匀浅水水域中的铅垂圆形单孔纯射流进行了数值模拟,研究了自由面位置和不同区域的流速场分布;并比较了RNGk-ε紊流模型、标准k-ε流模型与物理模型试验的结果.结果表明,自由射流区轴向流速、表面冲击区轴向流速、表面射流区径向流速随自由水面隆起高度的变化规律符合正态分布,射流喷口中心线轴向流速符合半无限域衰减规律.与标准k-ε试验结果相比,RNGk-ε流模型更适合于浅水纯射流.

水质生物监测体系建设的若干问题探讨

在探讨生物监测特点及现状的基础上,阐述生物监测体系的建立,并给出生物监测的标准指数与水质对应关系,最后提出加强生物监测体系建设的建议:①健全生物监测中的功能指标;②生物监测应与理化监测相结合;③加强水质预报系统模块建设;④生物监测的标准化;⑤建立典型生态区域。

城镇供水管网漏损监测与控制技术及应用

中国近年城市供水管网平均产销差率达到17.9%左右,部分城市甚至超过25%,全年漏损量相当于南水北调中线工程全年调水量。如何有效控制漏损,提高供水效率是社会发展迫切需要解决的问题。但目前国内外针对供水管网漏损监测与控制仍未能形成标准化和体系化的理论、技术及装备,尤其是我国城镇化发展水平参差不齐,管网漏损形态与主导因素各异,导致管网漏损监测与控制在很长时间内呈现以人工被动检漏为主、技术措施分散、普遍缺乏先进理论指导、核心设备依赖进口、技术体系不完善等现状问题。

提高支持向量机洪水峰值预报精度研究

本文引入支持向量机算法进行流域洪水预报建模 ,同时针对训练样本的不平衡性 ,提出了一种能进行峰值识别的改进支持向量机算法 (SupportVectorMachinewithPeakRecognizer ,简称SVMPR)。该算法在结构风险最小化准则的目标函数中适当加大峰值样本的权重 ,从而提高支持向量机洪水预报模型对洪峰的预报精度。分别采用SVM算法和SVMPR算法对沙溪口流域上洋口站建立洪水预报模型 ,对比分析表明了SVMPR算法的有效性。

交通荷载作用下饱和土中管道的动力分析

采用基于u-p格式的有限元数值解法分析饱和土中的管道在交通荷载作用下的动力反应.考虑了惯性力以及水土耦合作用、管土相互作用的影响,对控制方程采用标准Galerkin离散法和Newmark-β法建立有限元动力方程,并引入传输边界条件来模拟土体水平方向的无限性.土体单元包括二次插值的土骨架位移自由度和线性插值的孔隙水压自由度,可以解决混合模式引起的解的稳定性问题.研究表明,管道周围土体存在孔压较大的区域,且受土体的渗透系数和排水边界条件的影响;车速对管道的振幅和频率影响较大.孔压的增长和消散可进一步计算管体的力学性状和路面的沉降.

水资源流域管理实施中的相关问题探讨

对水资源流域管理模式实施中产生的相关影响问题进行探讨,指出流域管理和区域管理相结合是水资源管理的最优模式。针对流域管理中产生的行政区域管理与流域管理的相互冲突、水功能区划分、跨流域调水、水资源系统管理以及流域机构的管理职能等问题,从现代管理学、系统论、可持续发展思想等角度,提出了解决问题的思路,并对我国水资源科学管理模式进行了探讨。