水利工程硕士水沙动力学课程思政建设实践探索

如今,课程思政的教育理念不断深入到各大高校的教学中,该文从课程大纲修订、思政育人元素挖掘、思政教学实践等方面对水利工程硕士的水沙动力学课程思政实践进行研究,探索如何把思政元素融入到课程教学中;创新性地将“课程思政=知识目标+案例讲解+思政目标”的课程思政教学模式融入到教学实践,有意识地结合学院优秀学者的最新研究成果、专业技能在重大工程上的运用,从实际出发培养学生的职业认同感及提高学生的职业责任感。工程学科作为直接作用在社会民生和经济层面的学科,专业课程教学和实践教学与思政教学衔接更加重要,因此,教师在作为教学主体时,应该遵循“育人为本、德育为先、能力为重、全面发展”的育人理念,引导学生能够自主学习,具有适应社会经济发展的能力,拓展国际视野,并能够跟踪本专业及相关领域的前沿技术,具有持续职业竞争力。

长江上游宜宾至重庆河段水沙情势变化特征

长江上游宜宾至重庆河段是长江黄金航道的重要组成部分,在自然因素和人为因素的综合作用下,该河段近期水沙情势发生了一定变化。基于长江朱沱站、寸滩站(简称“两站”)1956—2020年的径流量和悬移质输沙量原型观测资料,分析长江宜宾至重庆河段的水沙趋势性、突变性和周期性变化特征,结果表明:1)朱沱站径流量呈上升趋势,寸滩站径流量呈下降趋势,但均不显著;两站输沙量均呈异常显著下降趋势。2)两站径流量和输沙量均出现突变特征,径流量突变发生在1960—1969年,2000年以来也存在径流量突变情况;而输沙量的突变主要发生在2000年至今。3)朱沱站径流量在28 a的时间尺度下周期震荡最剧烈,径流变化的平均周期约为19 a,相当于经历了3.5个丰水期和枯水期的转换;输沙量在93 a时间尺度下,呈现出明显的周期性,径流变化的平均周期约为57 a;寸滩站径流量序列中,14、28、47 a时间尺度下,周期性变化较明显,寸滩站输沙量变化的主周期约为93 a。

基于模糊层次分析法的中小型水利水电工程施工风险评价

为了评价中小型水利水电工程施工风险,选取了16个影响施工风险的评价因子,根据模糊层次分析法,用MATLAB编制了相应程序,建立了相应风险评价理论体系模型。以某中小型水利水电工程施工风险为实例,实现了该工程施工风险评价。该方法计算结果与实际工程相符,证明了方法的可行性。

金佛山水利工程左岸岩质高边坡稳定性分析

结合工程地质条件、边坡形态规模和变形破坏机理,考虑岩质边坡天然和饱和两种含水状态,采用有限元强度折减法对重庆市金佛山水利工程坝址区左岸岩质高边坡进行分析,研究了岩质高边坡在天然状态、开挖和加固时等不同工况下的稳定安全系数。结果表明:各种工况下安全系数满足规范要求,边坡是一个下部为顺层牵引-塑流性质、上部为压致拉裂推移式潜在滑坡。开挖部分岩体风化层有利于边坡稳定,采用锚喷加固后岩质高边坡安全系数明显提高,边坡现状整体稳定,发生大规模破坏的可能性极小。

融江麻石船闸改建工程输水系统水力学模型试验研究

针对麻石船闸改建工程闸室规模大、工作水头高、水力指标要求高等问题,通过建立比尺为1:25的整体水工物理模型,对船闸输水过程水力特性、船舶停泊条件、输水廊道压力特性、进出水口及引航道水流条件等展开研究。结果表明:通过在明沟内增设消力槛、增大廊道突扩体升坎转弯半径、增加进水口面积以及降低进水口高程等优化措施,在推荐的阀门运行方式下,各项水力指标均满足规范及设计要求,研究成果可为类似工程提供参考。

基于LCA的长江上游某内河港口工程碳排放估算与分析

“十四五”期间“双碳”目标的提出,推动着我国基础设施建设向绿色低碳的方向发展,生命周期评价方法(LCA)作为一款全面的环境影响评价工具逐渐开始应用到我国建筑业。以生命周期评价理论为基础,选取长江上游某内河港口工程为研究对象,将该港口工程全生命周期划分为施工阶段、运维阶段及退役阶段进行碳排放来源分析并估算碳排放。结果表明,该港口工程全生命周期碳排放为8.67万t CO_(2)-eq(当量),施工阶段、运维阶段、退役阶段分别占比39.4%、56.7%、3.9%,单位碳排放为95%置信区间为651.92~745.21 kg CO_(2)-eq/m^(2),中位数为698.14 kg CO_(2)-eq/m^(2),清单数据不确定性较小,港口工程碳排放敏感因素为混凝土和电力。碳排放评价结果总体较好,可作为后续制定碳减排政策的相关依据。

望龙碛航道整治工程河段鱼类栖息地水动力指标分布

栖息地水动力环境对鱼类生存繁殖具有重要影响。针对长江上游望龙碛河段,采用三维水流数值模拟方法探讨航道整治工程对河段内胭脂鱼产卵栖息地水动力指标的影响。结果表明:河道各断面流速分布沿河宽呈“中间高、两边低”;工程后各断面适宜产卵流速区域向右偏移,且偏移量随流量增大而增加,最大偏移量60 m。涡量沿水深成层分布,总体呈“底层大、表层小”;工程后涡量较大值集中出现在工程区域附近及河道断面中部,涡量沿垂线分布变化明显,随着流量增大涡量变幅增加,最大变幅0.05 s^(-1);动能梯度沿水深分布与涡量相似,沿河宽方向动能梯度分布特征与深水区域分布表现出较强的相关性;流量增大后各断面动能梯度最大值增加。工程后形成的复杂水动力条件有利于鱼类生存繁殖。

长江上游航道整治工程对生态系统服务价值的影响

航道整治工程江段的生态系统服务价值评价是衡量工程建设对生态系统可持续发展影响的关键指标。以长江上游朝天门—涪陵江段航道整治工程为案例,通过土地利用变化为切入点,采用当量因子法对工程前、中、后期生态系统服务价值进行评估。研究结果显示,朝涪段的生态系统服务价值在2015—2018年下降1.40%,随后在2018—2021年增长5.73%。在12项服务功能价值中,占比最大的为水文调节,其次为航运服务价值,在工程前后均呈现上升趋势。不同地类的生态系统服务价值贡献度存在差异,水域一直是主要贡献因子和敏感因子。研究结论可为促进航道建设与生态保护的协调发展提供理论依据。

以高阶性应用型人才培养为目标的“给排水管道工程”课程教学改革实践

为适应新工科背景下社会发展对工程创新人才的需求,围绕城镇给水排水管网建设,以培养出具有工程师素养的高阶性应用型人才为目标,基于“给排水管道工程”课程教学,系统阐述了与该课程教学改革实践相关的内容,剖析了课程教学现状问题,明确了问题解决思路,详细论述了课程建设及应用情况,为全面深化高等学校工科课程教学改革提供借鉴。

富水砂土隧道注浆加固效果评价研究:以郑州地铁7号线砂土隧道为例

在地质环境日趋复杂和恶劣的工程背景下,注浆加固的质量要求越来越高,建立科学合理的注浆效果评价体系,具有重要的理论意义和研究价值。针对注浆量核算法、检查孔分析法、P-Q-t曲线法及地球物理探测法等工程中应用较广泛的注浆效果检测方法,通过抽取一、二级影响因素确立层次评价体系,并结合专家意见与实际工况构建了注浆效果评价数学模型。然后基于模糊数学的基本原理,将权向量作为评价因素的权重进行量化,通过矩阵运算实现了模糊现象的数学表达,完成了砂土隧道注浆效果的准确评价。最后结合郑州地铁7号线砂土隧道,通过模糊评价综合分析,认为注浆效果等级达到良好等级(B)。隧道实际开挖期间,未出现任何形式的水文、地质干扰,表明评价方法科学高效,可为其他工程施工提供指导或参考。

考虑围压影响的间断级配散粒土潜蚀规律试验研究

利用应力动态联动式渗透变形试验系统,选用间断级配散粒土材料开展了潜蚀试验,探索了30、60、90 kPa围压条件下土体潜蚀规律,分析了不同围压下细颗粒流失、体积变化及临界水力梯度的变化特征。试验结果表明:在较小围压下,细颗粒易于流失,导致土体孔隙连通性增强,渗流流速显著提高;而较大围压则压缩了土体孔隙,降低了渗透路径通畅性,使得渗透系数明显降低。在低水力梯度时渗流流速与水力梯度呈现非线性变化,但随水力梯度增大逐渐趋向线性,基本符合达西定律;围压增大导致土体潜蚀启动的临界水力梯度提高,二者呈正相关关系。围压对不同阶段细颗粒流失的影响存在差异,但对细颗粒流失总量的影响不显著。较大围压下土体内部颗粒结合更紧密,试样的变形程度更小,而在30 kPa的低围压条件下,试样体积变化曲线呈明显的阶梯式变化。

印染废水深度处理工程实例

为了扩大处理规模与提高废水出水水质,对某纺织科技园区污水处理扩建工程进行了设计。确定采用水解酸化+A/O(MBR)+臭氧氧化+BAF工艺深度处理印染废水,并对各主要构筑物及相关设计参数进行了介绍。实践结果表明,SS、BOD5、COD、色度的总去除率分别达到98.0%、95.9%、92.9%、94.8%,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A排放标准,完全满足设计要求。

UASB+A/O组合工艺处理屠宰废水工程技术改造

为了扩大处理规模与提高废水出水水质,对某屠宰废水处理工程进行了改造。根据原废水处理工艺及吸取同类废水处理相关经验,确定采用预处理、上流式厌氧污泥床(UASB)、A/O工艺处理屠宰废水,并介绍了新增各主要构筑物及相关设计参数。实际运行结果表明,COD、BOD_5、SS、NH_3-N的去除率分别达到97.6%、98.6%、98.6%、90.6%,直接运行成本为1.01元/m^3,出水水质达到GB 13457-92的一级排放标准,完全满足改造要求。该组合工艺为屠宰废水的处理提供了良好借鉴。

基于Landsat8 OLI/TIRS数据的重庆市不透水面与城市热环境关系研究

以2014年Landsat8 OLI/TIRS影像为研究数据,结合遥感与GIS技术,利用Carlson方法提取不透水面,采用Jiménez-Mu?oz等的劈窗算法反演地表温度,分析了重庆市主城区不透水面与热岛效应的分布格局,并对二者进行对比分析,研究了不透水面与热岛效应之间的关系。研究结果表明:重庆市主城区不透水面与热岛区域分布较集中,大部分集中在建成区,不透水面与地表温度呈正相关关系,对城市热岛具有显著的影响。

4种公路工程生态护坡类型的防治效果研究

生态护坡能有效地防治公路工程水土流失,在生境的重建及生态系统的恢复方面起到了明显作用。选择重庆市巴南区及南岸区4种典型的生态护坡类型——裸坡、菱形骨架植草护坡、乔木护坡和植草护坡进行了采样、监测,研究各种边坡土壤侵蚀强度、相对系数、土壤平均侵蚀模数、植被覆盖度、土壤组成成分等指标的变化规律。结果表明:(1)在4种生态护坡措施中,菱形骨架边坡的护坡效果最好,乔木护坡优于植草护坡,裸坡最差;(2)土壤中组成成分的变化不仅受土壤流失量的影响,而且植被本身也影响到土壤组成成分的增减;(3)植草护坡保持水土效果要略强于菱形骨架生态护坡,但在后期,其覆盖度增长不快,恢复效果差于菱形骨架护坡;(4)对植物生长的必要元素,菱形骨架生态护坡的流失量相对比较均衡。

重庆市长江边某地砂岩、砂泥岩、泥岩循环往复剪切强度变化规律研究

为研究重庆市长江边某地砂岩、砂泥岩、泥岩在往复剪切条件下的强度变化规律,通过控制砂泥岩颗粒配合比,分别在100、200、300、400kPa的法向应力条件下进行8次循环往复剪切试验。结果表明,随往复剪切次数的增加,三种试样的峰值剪切强度整体均呈减小趋势,且砂岩的峰值剪切强度最大,泥岩的剪切强度最小;三种岩石试样的抗剪强度指标变化规律总体一致,粘聚力先增后减,内摩擦角逐渐减小;砂岩的残余粘聚力最小,残余内摩擦角最大,泥岩的残余粘聚力最大,残余内摩擦角最小。结果可为工程实践中土料的选取提供参考。

典型地震扰动区泥石流堆积体工程特性及其启动机制

地震扰动区内的高山峡谷地区,斜坡易发生崩塌、滑坡,堆积在坡面或沟谷内。雨水入渗导致堆积土体饱和度增加,强度衰减,继而诱发泥石流启动。都汶公路沿线和甘肃舟曲泥石流沟汇水区松散堆积体的物理力学特性试验结果表明,两组泥石流土体细粒含量少,均为宽级配不均匀粉土质砾石土。当舟曲泥石流堆积土含水率增至15%-18%时,都汶土含水率增至12%-15%时,土体黏聚力骤减,暗示土体强度丧失存在临界含水率,这一特定含水率可作为泥石流启动的临界含水率。进一步统计分析表明,泥石流发生前1h的临界降雨量与临界含水率密切相关,利用二者的相关性拟合,可反推泥石流发生的临界降雨量,为地震扰动区泥石流灾害的防治预警提供科学依据。

长江上游涪陵至丰都段航道水运量分析预测

涪陵至丰都河段是联系长江上游与中下游的重要运输通道,水运量分析预测对该段航道的建设规划具有重要意义。提出采用长江干线主要港口进出港货运数据,基于港口和航道的位置关系来统计航道水运量及流向等。结果表明该河段水运量从2000年的1241万t增长到2016年的1.6044亿t,上下行水运量占比分别为66%和34%,贡献了三峡过闸货运量的94%,矿建材料、矿石、钢材、煤炭、石油和集装箱等主要货种占水运量的73%。提出采用回归分析法、弹性系数法、指数平滑法和投入产出法分别考虑腹地GDP、产业结构、运输结构等多因素对水运量的影响。预测表明:工程河段水运量呈持续增长趋势,但增长速度逐步减缓,2045年水运量达到3.2333亿t,主要货物水运量占总水运量的86%。水运量分析预测方法和结果可为航道的建设规划提供支撑。

左江山秀船闸改扩建工程引航道通航水流条件

对于通航水流条件而言,在急弯河段上修建船闸改扩建工程面临诸多难题。依托广西左江山秀船闸改扩建工程,建立该河段整体二维水流数学模型,分析对比各方案引航道通航水流条件。结果表明:采取合理的凸岸开挖、凹岸潜坝和分水隔墙布置等综合措施可有效改善通航水流条件。

融江麻石船闸改扩建工程下引航道通航水流条件模型试验

针对山区狭窄河段船闸扩建工程通航水流条件问题,结合融江麻石船闸工程,采用1∶100整体水工模型进行试验,研究下游引航道通航水流条件。结果表明,采用透空式隔流堤,并联合优化隔流堤曲率半径,可显著改善引航道水流条件。建议采用隔流堤长度126 m,曲率半径500 m,过流孔高至少4 m,孔宽13 m,孔数量6个。研究成果可为类似工程提供参考。