淮河流域水资源变化的分析及预测

利用淮河流域月平均气温和月总降水量资料，计算出该流域的逐年水资源量。采用周期均值叠加法和逐步回归周期分析法对淮河流域水资源进行分析，在此基础上建立了周期叠加法和逐步回归周期法两种预报模型，经比较分析，周期均值叠加模型的拟合及试预报效果都较好，因此运用该模型预报淮河流域2007-2008年的水资源量。结果发现，2008年淮河流域的水资源量较多年平均值偏多，这对该流域2008年水资源的规划具有一定的参考价值。

裂隙-管道介质调蓄系数与补给强度之间关系的试验研究

为探究裂隙-管道介质调蓄功能的影响机制,提高岩溶水资源开发利用效率,通过建立裂隙-管道介质物理模型分析了不同补给方式下模型的调蓄系数与补给强度之间的关系。分别设计单独补给落水洞、单独补给裂隙、共同补给裂隙与落水洞三种补给方式的试验,在不同的补给强度下监测泉口流量过程。试验结果表明,随着补给强度的增大,调蓄系数逐渐增大,单独补给裂隙情景下,调蓄系数与补给强度呈指数型增加趋势;单独补给落水洞、共同补给裂隙与落水洞时,调蓄系数与补给强度呈线性增加趋势。当补给达到一定强度后,单独补给裂隙时,调蓄系数不随补给强度变化,而其他两种补给方式下,调蓄系数持续增大。

现浇型生态混凝土护岸抗水力冲刷性能试验研究

目前,现浇型生态混凝土等新型的生态型护坡逐渐取代传统混凝土护坡,得到了越来越广泛的应用。但作为一种新兴的护坡方式,现浇型生态混凝土抗水力冲刷性能缺少实验数据的支撑。根据实际工程中的应用情况,制作了三种不同厚度的现浇生态混凝土样本,采用专用的实验仪器研究其在高速明渠流作用下的抗水力冲刷性能。结果表明:边界效应对生态混凝土的抗冲刷性能影响很大。在处理好边界效应的情况下,现浇型生态混凝土护岸在高速明渠流的作用下,水力淘刷现象不明显,下覆土体表面基本保存平整,土体高程下降微小(0.1 mm)。因此,现浇型生态混凝土护岸有着很好的抵抗高速水流(本研究最大流速达到6.11 m/s)冲刷的能力,在水利护岸工程中可以代替传统护岸和预制生态混凝土护岸进行应用。

海堤背水坡加筋草皮抗冲蚀能力试验研究

在台风和寒潮等极端事件条件下海堤背水坡易受到越浪和溢流的侵蚀作用,海堤背水坡的保护越来越受到重视;同时人们对海岸工程也提出了更多的生态和景观要求。加筋草皮作为一种新兴的护坡方式,发挥了土工织物防冲固草和草根系固土的作用,既提高了植被护坡的抗水力侵蚀能力,也满足生态功能。为研究背水坡加筋草皮的护坡性能,基于室内水槽试验,探究了不同加筋草皮方式在背水坡遭受高速持续水流冲刷和越浪水体斜向冲刷两种作用下抗侵蚀性能。试验结果表明:不同方式的加筋草皮抗侵蚀有差异,抗侵蚀性能由强到弱为三维土工网垫与土工格栅联合加筋、三维土工网垫>土工格栅>天然草皮。相同流量下卷破波斜向冲刷作用下较持续水流正向冲刷破坏更为强烈。

掺膨胀土粉煤灰的重金属浸出试验研究

通过搅拌试验和柱渗试验2种室内浸出试验方法,对粉煤灰掺不同量膨胀土在中性和酸性(模拟酸雨)2种浸出条件下,进行几种金属离子污染问题的研究。通过试验,旨在获得在中性和酸性条件下,粉煤灰膨胀土不同配比掺和样中重金属离子的浸出规律。该文所取得的成果为:所有试样的Fe、Mn离子浸出浓度较大,都超过《生活饮用水卫生标准》;当粉煤灰膨胀土不同配比掺和样置于地下水位以下时,试样中Zn、Fe、Mn、Cu、Cr和Ni的浸出浓度不规律,Zn、Fe、Mn、Cu、Cr和Ni离子浸出浓度最小的最佳配比分别为5%、15%、15%~20%、5%、0%或20%、0%~5%;中性条件下,柱渗试验初始浸出浓度高于搅拌试验;pH值对粉煤灰膨胀土不同配比中Cr浸出浓度影响较大,酸性条件下浸出浓度小于中性条件,对工程有利,且当柱渗分为前期和后期时,Cr离子浓度呈指数曲线状有规律浸出;当膨胀土掺量为10%时,Cr离子的初始浸出浓度为最小,所有金属离子在酸性条件下浸出浓度也最小,因此,从环境角度考虑的最佳配比可能在10%左右;当膨胀土掺量从20%开始,未经养护样品柱渗试验后期(≥15 d)渗透系数能够满足工程利用要求;所有酸性条件下的渗透系数都小于中性条件,因此酸性反而有利于粉煤灰膨胀土混合物的工程应用。

特高心墙坝地震反应离心模型试验研究

通过4组相同几何比尺、不同加速度比尺的土工离心机振动台模型试验,采用外延分析方法,研究了某特高心墙坝最大坝高断面在设计地震作用下的坝体地震反应、坝顶变形、地震破坏模式。试验结果表明:设计地震下坝顶地震加速度放大系数约为2.97~3.03;3次地震作用下坝顶的沉陷率分别约为0.41%,0.56%,0.64%;随着地震次数的增加,坝顶沉降也增加,但沉降增量迅速减小;心墙的沉陷量最小,且没有任何坍塌迹象,总体稳定;下游坝体受地震影响较小,仅观察到轻微沉陷;地震主要引起上游堆石料的沉陷,且主要发生在第1次地震,而后越来越小;3次地震过程导致上游堆石料沉陷至蓄水位附近;没有观察到明显的堆石滚落现象。试验揭示的破坏现象说明,需要对坝顶处的堆石料进行加固,避免心墙暴露。

强震区特高心墙堆石坝抗震性能动力模型试验研究

基于土工离心机振动台模型试验,以藏区RM水电站315m特高心墙堆石坝为例,首次模拟研究了大坝在连续遭遇3次强震条件下的动力反应特性、坝顶永久沉陷及地震破坏模式。试验结果表明,随着地震次数的增加,大坝加速度反应并没有明显变化,但坝顶累积震陷量依次增加,震陷增量迅速减小;地震后大坝整体向内收缩,上下游坝坡无鼓胀,也没出现震松震散现象。试验规律再次印证了高土石坝具有震后趋于更加密实的优良抗震性能;试验也进一步揭示,采用现代筑坝技术设计建造的高土石坝,可抵御峰值加速度小于0.6g的中等乃至强震作用,坝顶地震沉降量不会超过坝高的1%。

鱼类对水动力环境变化的行为响应特征

介绍鱼类感觉水流运动特征的器官——侧线系统,分析鱼类侧线系统在感受水流速度、加速度、压力和振动源方面的功用,以了解鱼类感知水流运动特征的生理机理。为探求鱼类感觉水流运动特征后的响应模式,进行了水流流速、紊动以及切应力对鱼类行为影响的试验,并讨论水流紊动和切应力对鱼类的伤害。介绍了研究鱼类对水动力响应的新方法——SVP假设。在描述和分析鱼类与水流运动关系试验方法和流程的基础上,提出研究鱼类对水动力特征响应的关键是找到合适的指标,来耦合鱼类能够感觉到的水动力因素和水流运动特征量。

开敞式潮滩-潮沟系统发育演变动力机制——Ⅰ.物理模型设计及潮沟形态

为研究潮沟发育演变动力机制,建立了以江苏中部粉砂淤泥质潮滩-潮沟系统为原型的降比尺物理模型,模拟在潮汐作用下,潮沟系统从平坦滩面逐渐形成、发育演变至动态平衡状态的过程,并分析了潮沟系统在不同阶段的形态特征。研究结果表明:潮沟系统发育速率先快后慢,最终达到动态平衡状态。采用潮沟发育各阶段潮沟系统的总长度与终态潮沟总长度的比值以及潮沟及其相邻处潮滩的高程变化速率两种方法,均可以衡量潮沟系统的发育程度。潮沟系统发育达到动态平衡后,各级潮沟个数占潮沟总数量的比例基本固定。潮沟的宽度、深度、宽深比均符合对数正态分布。潮沟的宽度与宽深比、深度与宽深比之间均具有幂函数关系。

小型浅水湖泊表层沉积物氨氧化古菌群落结构特征

为更深入地了解氨氧化古菌(AOA)在浅水湖泊表层沉积物中的分布特征,以淮河流域下游里下河地区浅水湖泊为研究对象,采用分子生物学和微生物学方法研究了该区域4个不同功能类型的浅水湖泊中的AOA群落结构。结果表明,里下河地区的浅水湖泊中存在AOA,为AOA的全球地理分布生境提供了重要补充。大纵湖湖心处表层沉积物中AOA的多样性和丰富度最高,AOA主要聚集于Group 1.1b和Group 1.1a,其中71.3%的序列属于Group 1.1b,28.7%的序列属于Group 1.1a。沉水植物的存在明显增加了Group 1.1b的丰富度,丰富的有机质有利于促进AOA的生长。得胜湖岸周边的工厂、采沙场、渔业养殖以及九龙口上游家畜类养殖影响了表层沉积物中的群落特征。

平行裂隙沿程水头损失规律的实验研究

为了研究管道-裂隙介质水动力过程,利用不同隙宽及横向宽度的平行裂隙进行室内模拟试验,探究单一平行裂隙中水流流动产生的沿程水头损失随裂隙宽度及横向宽度的变化规律。结果表明:当隙宽小于1.84 mm时,沿程水头损失与流速呈一次函数关系,并且沿程水头损失随裂隙宽度的增大而减小。通过对比管道层流沿程水头损失公式与立方定律,发现管道和裂隙在计算沿程水头损失时主要差别在于后者忽略横向宽度的影响,指出裂隙长宽比在确定管道与裂隙界限中起重要作用。同时通过分析试验所取得的数据,得出裂隙沿程水头损失随裂隙长宽比的增大呈现先减小后增大的趋势,并建立沿程水头损失随裂隙长宽比变化的经验公式。

盐城大纵湖疏浚前后沉积物-水界面环境化学变化

运用微电极技术,模拟盐城大纵湖疏浚前后沉积物柱状样,分析疏浚前后沉积物-水界面约2cm深度的pH、Eh和DO的剖面数值及变化规律,探讨底泥疏浚对控制浅水湖泊富营养化的作用。结果表明:采用传统方法和微电极技术测得的Eh和pH值结果相差很大,微电极技术在微尺度下更具有研究意义;疏浚前后沉积物的含氧层厚度分别为8 mm和13 mm;微尺度下疏浚前后pH、Eh和DO值的变化趋势显示疏浚有助于富营养化的控制。

节水灌溉稻田不同土壤水分条件下水碳通量日变化特征

为了揭示不同土壤水分条件对节水灌溉稻田水碳通量日变化的影响,采用涡度相关系统对2013年节水灌溉稻田水碳通量进行了连续监测,分析了不同土壤水分条件下节水灌溉稻田水汽与CO_2通量的日变化特征。结果表明:各月典型晴日不同土壤水分条件下节水灌溉稻田水汽通量日变化趋势相似,均呈倒"U"型曲线。生育前期不同土壤水分条件下稻田水汽通量差异较生育后期大,生育前期复水后水汽通量峰值约是复水前的1.25倍。不同土壤水分条件下稻田CO_2通量日变化趋势也相似,呈"U"型变化。生育前期复水后稻田CO_2通量值较复水前大,水稻生长中后期影响较小。对不同土壤水分条件下稻田水碳通量的分析对节水灌溉制度下农田水碳环境效应及田间小气候研究都有重要的现实意义。

蒸发比法能量强制闭合及其对稻田蒸散量估算精度的影响

为探求节水灌溉稻田蒸发比(潜热通量与有效能量的比值,EF)变化特征及能量平衡闭合情况对稻田蒸散量测算的影响,该研究采用涡度相关系统,监测了2014-2016年节水灌溉稻田湍流通量过程,分析了稻田蒸发比的不同时间尺度的变化特征,对比了能量强制闭合前后湍流通量的比例与过程变化。结果表明,节水灌溉稻田EF与旱作物不同,小时尺度EF先减小后增加,在10:00-12:00时段的数值最为稳定。水稻全生育期EF均在0.7~1.0之间变化,均值约0.93,潜热蒸散是稻田主要的能量消耗项。能量强制闭合修正后湍流通量明显增加,日峰值差异最大,昼夜交替时,稻田能量平衡处于过闭合状态;能量强制闭合后不同时间尺度上的蒸散量都明显增加,能量强制闭合是涡度相关法准确计算蒸散量的前提。研究结果可为稻田蒸散量准确测算与蒸散模型扩展研究提供重要的数据支撑与方法。

给水管网优化设计的多目标遗传算法

为兼顾给水管网优化设计中的经济性和可靠性问题,以管网年费用和管网系统可靠性为目标函数建立给水管网优化设计的多目标遗传算法数学模型;并将系统可靠性定义为"节点富余水头加权平均值"和"管网恢复力",进而对多目标遗传算法模型求解过程进行分析。最后以一个典型的工程案例加以验证,结果表明,多目标遗传算法所得到的目标函数值和管网水力性能明显优于传统设计方法,充分说明了多目标遗传算法用于管网优化设计的实用性和有效性。

沼蛤(Limnoperna fortunei)幼虫的附着行为特性

沼蛤(Limnoperna fortunei Dunker,1857),俗称淡水壳菜,是一种扩散能力与适应能力都较强的入侵性底栖动物,它对自然环境与输水工程的侵入和大规模附着,不仅会破坏当地的生物群落结构,而且沼蛤成贝在工程内稳定附着后难以去除,造成重大工程危害。通过试验研究沼蛤幼虫的附着行为特性,并利用该特性对原水中的幼虫进行吸引附着处理,以减少幼虫进入工程造成污损附着。选用前期研究推荐的沼蛤幼虫喜好附着的黄麻材料制成的附着排作为试验材料,设置5组附着排长度工况:1,3,5,6,8 m,在5组流量工况:3.1,5.7,6.7,9.6,12.1 L/s下开展试验,研究不同附着排长度和流量条件下沼蛤幼虫的附着行为,以便优选出吸附幼虫的最佳条件。试验结果表明:(1)黄麻材料的吸附效果与附着排长度呈正相关关系,材料长度为3—5m时,吸附率即可达到50%;材料长度为6—8 m时,平均效果为62—76%,最佳吸附率可达93%;(2)流量过大会降低幼虫吸附效果,吸附也更不稳定;(3)幼虫发育先后经历D型幼虫、前期壳顶幼虫、后期壳顶幼虫、踯行期4个时期,吸附材料对后期壳顶和踯行期幼虫的吸附效果较前期壳顶幼虫更好;(4)附着材料密集布置于较短的长度内比稀疏布置于较长的长度内更有利于提高附着效果。

基于多因素模糊综合评判的河网糙率求解

将模糊数学的理论和方法引入到河网糙率计算中,通过多相模糊统计法和建立在模糊一致矩阵基础上的决策方案优选法,确定糙率模糊集的隶属函数及断面平均流速、水力半径、水面比降等因素的权重,最终由最大隶属度原则确定糙率所在的模糊子集.对河网糙率进行多因素模糊综合评判,可以将河网各河道糙率值控制在一较小区间范围内,再在该范围内对糙率值进行微调,确定最终糙率值.以珠江三角洲1998年7月洪水为例,对该方法进行验证,计算结果与实际结果相吻合.

矿物掺合料对水泥石抗酸性侵蚀性能的影响

通过对不同配合比净浆试件浸泡在醋酸溶液后进行抗压强度、SEM等测试,研究了石灰石粉、硅粉、粉煤灰等矿物掺合料对水泥石抗酸性侵蚀性能的影响。结果表明,水胶比较低时,由于浆体结构致密,侵蚀破坏进程较慢;掺入石灰石粉后,浆体在醋酸侵蚀下的强度降低,远低于基准浆体;石灰石粉与粉煤灰及硅灰复掺时,由于发生火山灰反应,浆体的抗酸性侵蚀性能得到提高。

浅水湖泊沉积物-水界面可交换态氮赋存特征

以可交换态氮(EN)为主的负荷是湖泊水质的决定参数之一。以里下河地区受到不同人类活动方式影响的九龙口、大纵湖、蜈蚣湖和得胜湖4个浅水湖泊为研究对象,通过现场调查采样与实验测试方法,分析其沉积物-水界面中总氮(TN)和EN的分布特征。结果表明,EN的分布受人类活动方式影响明显;沉积物中的生物和微生物活动频繁,上覆水、间隙水和沉积物中的EN含量较低。另外,沉积物-水界面处的氧化还原条件对表层沉积物中EN的分布也有影响。

特高心墙堆石坝建设中值得关注的几个问题

基于已建工程经验、试验研究、坝料施工填筑质量检测、大坝变形监测数据分析等,并结合300m级RM特高心墙堆石坝工程建设面临的技术挑战,研究认为特高心墙堆石坝建设中的堆石体填筑质量控制标准、超大粒径堆石料室内缩尺试验精度、特高心墙堆石坝长期运行安全等几个问题值得关注。建议堆石体填筑采用孔隙率和相对密度双控标准,将现场试验和室内试验手段相结合研究超大粒径堆石料缩尺效应试验问题,可从理论上实现特高堆石坝变形协调与预测的准确控制;低频高水位变幅条件下特高堆石坝的长期变形机理较为复杂,需进一步深化研究库水位消落带变应力工作条件下往复循环荷载变形、流变和湿化问题。