寒区再生水湿地水质风险因子筛查模型的构建与应用

筛查再生水水质变异较大的风险因子,存在监测数据量大、评价指标重叠等分析困难问题。本文用多元统计方法构建再生水水质评价的风险因子筛查模型:首先将监测数据转化成无量纲的随机变量,形成协方差矩阵。由于监测数据矩阵一般不是方阵,依据统计模型原理进行矩阵奇异分解降维(SVD)结合最小二乘法拟合观察数据模型,实现了用较少变量再现监测数据的相关关系,简化了多因子系统的综合评价过程。其次,按照构建的数学模型编制了计算程序,用多个基于因子分析的SPSS计算与本模型该段计算进行对比验证,结果没有差异。由于寒区的再生水湿地水生植物冬季休眠,除污水处理厂排水外,湿地基本无其它补水,湿地生态作用降低。因此,项目组利用该程序对不同季节时段、不同位置再生水流过湿地后的监测数据进行了水质风险因子筛查,效果良好。

浙江饮用水高氯酸盐指数及初步风险评价

研究建立一种基于离子色谱抑制电导法的检测体系,用以分析杭州市及浙江省其他地区地表水和瓶装饮用水中高氯酸盐的含量。通过应用美国环保署推荐的健康风险评估模型,对居民通过饮用水摄入高氯酸盐可能带来的健康风险进行评价。研究结果显示,在所涉及的采样点中,浙江省地表水普遍含有高氯酸盐,浓度范围在0.2~43.36μg/L区间,低于国家生活饮用水70μg/L含量的标准;在瓶装饮用水样本中,高氯酸盐的检出率较高,但其浓度均低于2.04μg/L,满足安全饮用标准。健康风险评估结果表明,通过地表水摄入的高氯酸盐对儿童和成人的健康风险值≥1,表明存在潜在的健康威胁;而瓶装饮用水中的高氯酸盐摄入对儿童及成人的危害商数≤0.1,不会对人体健康造成威胁。由此可见,瓶装水作为日常饮用是安全的。

双芯微胶囊法自修复混凝土冻融试验研究

寒区水工混凝土长时间遭受冻融破坏和水流冲刷会形成联合破坏,修复难度较大、成本高、效果不理想,最终影响工程安全运行,而微胶囊自修复技术可实现混凝土自我修复。通过以E51型环氧树脂为内芯材,以固化剂PETMA为外芯材,以尿素和甲醛制备的脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备出双芯微胶囊,研究结果表明:双芯微胶囊呈球状,粒径分布在40μm左右,表面饱满圆润,芯材含量为24.3%,包覆率为48.6%,热稳定性较好;混凝土在掺入双芯微胶囊后,在受到冻融破坏时能及时破裂,并释放出修复剂和固化剂对混凝土进行修复,混凝土抗冻等级也有效提高,最大可提高38.5%;双芯微胶囊掺量阈值为3%,掺量超过阈值后,修复效果会减弱。

聚丙烯-玄武岩混杂纤维混凝土力学性能试验研究

利用正交试验法定量研究玄武岩纤维长度(A)、玄武岩纤维掺量(B)、聚丙烯纤维掺量(C)对混凝土强度的影响变化趋势,并进行统计分析。研究结果表明:玄武岩纤维(BF)与聚丙烯纤维(PPF)混杂呈现出正混杂效应,BF掺量的影响表现最显著。混凝土试件抗压强度随玄武岩纤维掺量的增加而降低,聚丙烯纤维最佳掺量范围为0.1%~0.15%,最优水平组合是A_(2)B_(1)C_(2);劈拉强度和抗折强度最优水平组合是A_(2)B_(2)C_(3)。

管桥支承环结构型式有限元优化设计研究

某工程倒虹吸河床段为管桥,长212.4m,跨度20m,钢管内径3.5m。钢管自身承重,明管采用支承环结构将管道荷载传递至下部墩柱。为了确保支承环的应力满足规范要求、受力分布均匀以及管桥上、下部结构布置合理,运用有限元分析方法建立管桥整体模型,对支承环体型进行优化设计。通过对支承环厚度敏感性及局部调整体型的计算分析,明确控制工况下的应力分布规律。最终确定较优的支承环体型,为管桥的合理设计提供依据。

沱江流域雨季极端降水时空演变特征

为应对我国极端降水事件频发的现状,加强沱江流域极端降水的应灾防灾能力,采用百分中位法确定沱江流域雨季各气象站点的极端降水阈值,并在此基础上选取了极端降水总量、极端降水频次和极端降水强度等极端降水指标,运用普通克里金法、线性倾向估计法、 Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法研究极端降水的时空演变特征。结果表明:在空间上,极端降水阈值表现出由西向东逐渐增加的趋势,频次由西向东逐渐减少,总量和强度均表现出由西北向东南逐渐减少的趋势;在时间上,沱江流域雨季极端降水总体呈减少趋势;1984年极端降水总量和强度发生突变,而后,极端降水呈显著下降趋势。

塔拉河抽水蓄能电站特征水位选择

抽水蓄能电站特征水位选择是抽水蓄能电站设计的重要内容。本文以塔拉河抽水蓄能电站为例,通过分析特征水位选择影响的因素,结合实际工程特点,基于土石方挖填基本平衡、最大扬程与最小水头比值符合机组稳定性要求等原则,确定上、下水库消落深度分配,进而拟定水库特征水位方案,本研究成果可为类似抽水蓄能电站特征水位选择提供参考借鉴。

趾墩-悬栅消力池水力特性分析

为了解决新疆某工程泄洪洞消力池流态紊乱、消能率低的问题,采用数值模拟方法,在设计及校核流量下,对传统消力池、悬栅消力池以及趾墩-悬栅消力池3种不同形式消力池水力特性进行系统性分析。结果表明:趾墩-悬栅联合消能工改善了消力池内水流流态,消力池发生淹没式水跃,其池内悬栅与悬栅间隙处涡量分布广泛,池内整体涡量分布比悬栅消力池分布更加均匀。在设计流量下,消能率为74.41%,相较于传统消力池消能率提高2.61%,相较于悬栅消力池消能率提高0.95%;在校核流量下,消能率为78.99%,相较于传统消力池消能率提高5.64%,相较于悬栅消力池消能率提高0.95%。

黑龙江流域气象-水文生态耦合区划研究

气象-水文生态是影响水系、流域生态、水文环境的重要因素,流域进行气象-水文生态耦合区划对自然资源的有效利用和地表水资源评价具有重要意义。本文基于气象-水文生态进行耦合区划,围绕黑龙江流域气象、水文生态因素构建了黑龙江流域气象-水文生态耦合区划的划分标准及方法,将黑龙江流域分为5个气候类型、 3个水文生态类型;进一步分析气象-水文生态以及水系发育程度之间的耦合关系;通过三因素耦合区划得到34个分区,分析黑龙江流域内数量最多的水资源区耦合类型。研究可为黑龙江流域的生态保护、地表水资源评价及自然资源的开发利用提供理论支持。

信号处理技术与残差分析联动的异常径流量判定方法

对异常径流量的判定是保证流域安全的重要手段。针对单一判定法可能存在的误判,本文提出了信号处理技术与残差分析联动判定法。该方法从两种不同角度分析异常径流信息,首先以经验模态分解法(EMD)获得包含异常信息的高频分量,以此为基准得到异常阈值并识别相应异常值;然后以长短期记忆网络(LSTM)构建时序模型,得到包含异常信息的径流残差,进而确定异常阈值并判定相应异常值;最后融合两种方法的异常径流量判定结果。研究表明,提出的方法能够从不同角度挖掘异常径流信息,相互补充,可准确识别径流数据中不同类型的异常信息。

江西省典型水库前置库沉积物碳氮磷分布特征及污染评价

以江西省典型水库玉田水库为例,在其上游设立4级前置库系统,分析前置库丰水期和枯水期表层沉积物(0~5cm)的碳氮磷含量并进行评价,以探究碳氮磷分布特征及其污染状况。结果显示:丰水期表层沉积物的总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)极显著高于枯水期(P<0.01)。丰水期时,除TP在2、3级无显著差异外,TN、TP和OM在各级之间呈显著递增趋势(P<0.05);枯水期时,1级的TN、TP、OM含量均为最高值,2级最低。Pearson相关分析显示沉积物中OM、TN和TP之间均呈极显著正相关关系(P<0.01),OM与TN和TP表现出高同源性。前置库系统中FF和OI污染程度分别为中度和重度。研究结果可为湖库周边面源污染防治管理提供基础数据与科学依据。

238m深古河槽帷幕灌浆试验结果分析

古河道两岸基岩出露,河道内沉积了深厚的砂卵砾石层,在托其里萨依河岸边呈直立的陡坎状,上部为第四系上更新统Q3砂卵砾石层,青灰色,厚34~40m;下部岩性为巨厚层的Q_(2)砂卵砾石层,泥质半胶结,呈土黄~棕黄色,厚度50~295m,底部岩性为下元古界蚀变辉绿岩。古河道最底部低于正常蓄水位,最深283m,蓄水后主要位于Q_(2)泥质半胶结的砂卵砾石层,该层存在渗漏的可能。用“孔口封闭灌浆法”进行生产性灌浆试验,取得了一定的成效。经帷幕灌浆处理后受灌地层渗透系数较灌前3.73×10^(-3)cm/s(中等透水地层)、1.0×10^(-2)cm/s(强透水地层)有较明显地减小,表明该地层经帷幕灌浆处理后,地层的防渗性能得到了较大幅度的提升,帷幕灌浆试验取得了一定的成效。

基层河长制运行中问题与对策研究——以临汾市汾西县为例

目前,我国河长制体系基本完善,各级河长及巡河员在河流治理、水环境保护、水生态建设等方面作出了巨大贡献。北方水系匮乏的基层地区,河长制的运行仍存在诸多问题,以山西省临汾市汾西县为例,分析河长制在考核评价、具体实施、跨部门协同、跨区域协同、多方参与治理等方面存在的问题,并提出具有针对性的解决办法,为本地区及类似区域河长制问题提供借鉴。

基于定额法和GM(1,1)模型对河南省2030年需水量的预测与情景分析

采用定额法和GM(1,1)模型对河南省2030年的需水量进行预测,并设计了保持现状型、经济发展型、节水型和综合发展型四个发展情景进行分析。结果表明:四种情境下的需水量分别为253.7亿m^(3)、278.5亿m^(3)、220.2亿m^(3)和260.7亿m^(3);农业灌溉用水占全省用水量近55%,提升农业灌溉水的利用效率对改善全省的水资源利用效率有巨大作用,同时,调整产业结构也可以提高水资源利用率;综合考虑四种发展情景,河南省未来的发展趋势应向综合发展型社会靠拢,使经济、环境和社会协同发展;需水量受人口数量、生产总值、产业结构等多种因素的协同影响。

基于CMIP6多模式的东北未来气候变化预估

本研究基于13个CMIP6计划气候模型以及4种共享路径的社会情景对未来气温和降水变化进行评估。首先,评估了参考期(1961~2014年)多模型集合的模拟性能,发现相对于实测值,模型集合在气温方面平均偏低0.484℃,降水方面模拟结果平均每月偏大7.56 mm。其次,通过对单个气候模型的偏差进行分析,选择表现较好的4个模型参与未来气温和降水的预测。研究表明,未来气温将普遍上升,高排放情景(SSP5-8.5)升温幅度最大,2100年气温预计升高4.34℃左右;而低排放情景(SSP1-2.6)升温幅度相对较小,气温将升高2.48℃左右,且未来升温主要集中在冬季。降水方面,年际变化呈缓慢增加的趋势,每月降水将增加10mm左右,夏季降水量明显增加。最后,比较了选定的4个模型的集合平均与13个模型的集合平均,发现它们在预测未来气温与降水方面存在一定差异,需进一步研究。

海水冻融对纤维增强海水海砂混凝土性能的研究

通过设计试验,对玻璃纤维(GF)增强的海水海砂混凝土(SSC)试件进行了海水冻融循环测试,旨在评估其在冻融条件下的力学性能和耐久性。试验中,使用了不同比例的玻璃纤维(0.1%、0.2%、0.3%),并让试件经历了25次、50次、75次的冻融循环。通过测试,分析了试件的立体抗压强度、劈裂抗拉强度、强度损失率和质量损失率的变化情况。研究结果表明,玻璃纤维的增强作用显著提升了海水海砂混凝土的抗冻性能和力学性能,特别是在0.3%的玻璃纤维掺量下,试块立体抗压强度相对基准组提升了13.38%。此外,随着玻璃纤维掺量的增加,强度损失率和质量损失率均有所下降,显示出玻璃纤维对提高混凝土耐久性有积极影响。研究结果为纤维增强海水海砂混凝土的应用提供科学依据,对于改进海洋工程结构的抗冻性能和耐久性具有重要意义。

土壤盐渍化遥感监测研究的可视化分析

土壤盐渍化严重制约着农业生产的发展、土地资源的可持续利用和生态环境的稳定。为了客观揭示土壤盐渍化的研究现状,采用CiteSpace软件对中国知网和Web of science数据库中2008~2023年土壤盐渍化的研究论文进行数据挖掘和定量分析,分别从论文发文量、作者、关键词、发文机构等方面进行重现聚类统计,将数据源转化为直观可视化图谱。此外,本文还结合我国在相关研究中的实际需求和前沿热点,提出并分析了我国土壤盐分监测研究的局限性及其未来发展趋势。这对于全面掌握盐渍化研究现状,进一步梳理盐渍化监测研究思路,丰富盐渍土遥感监测手段,解决我国土壤盐渍化问题,具有重要的现实意义。

高温作用后的北山花岗岩时效变形特征研究

以甘肃高放废物重点预选场址的北山花岗岩为研究对象,开展不同热损伤和围压条件下的三轴分级蠕变试验,分析热力耦合作用下的北山花岗岩蠕变变形机理。试验结果表明,在单轴条件下,北山花岗岩的微裂纹密度随热处理温度升高而逐渐增加,进而导致轴向峰值应变持续增大。150℃和300℃温度荷载造成的轻微热开裂引发了裂纹尖端钝化,从而增强了热损伤花岗岩的长期强度;当热处理温度达到600℃后,石英相变产生的差异性热膨胀导致北山花岗岩的热裂纹密度显著增加,进而造成长期强度急剧降低。相比之下,在5 MPa和25 MPa围压的三轴蠕变试验中,静水压力能够愈合较低温度荷载造成的热开裂,使150℃和300℃热损伤花岗岩的轴向峰值变形和长期强度恢复至无损岩石水平。然而,上述静水压力未能完全愈合600℃热处理温度造成的热开裂,热损伤花岗岩的残余微裂纹导致轴向峰值应变增大,并造成了裂纹尖端的钝化效应,最终导致北山花岗岩的长期强度增大。

寒区涎流冰分类与特征分析

涎流冰是寒区内的一种自然现象。在我国高寒山区、北方寒冷地区以及青藏高原地区存在大量的涎流冰。综合分析涎流冰的形成条件、种类、分布、特征、形成机理及影响因素,总结涎流冰的分类标准和特征描述,并通过涎流冰形成的水源性质、发育位置、与人类活动关系、存在时间长短及涎流冰规模等因素将其进行分类。再从地形特征、水源性质这两个方面对部分涎流冰进行特征分析。对涎流冰的分类与特征分析有助于提高对其成因机理的认识,并为制定合理的防治方案提供依据。

单因子条件下的水位预报方法浅探——以兴化水位站为例

平原河网地区的水位预报始终是水文学科的难点。河网水系通常为非封闭、多出口的系统,水流流向、流态变化随机性较大,水性复杂,且易受人为因素影响[1],而宏观上建立大尺度水文模型,对于个站而言,预报准确度并不如意。由于兴化城区水位涨落平缓,缺乏历史流量资料,本文基于兴化水位站历史降雨、水位资料,因地制宜地提出一种适用于兴化城区的水位预报方法。该方法根据总雨量与降雨历时,建立仅考虑降雨的单因子模型,通过区分雨初水位、雨后水位与洪峰水位,借鉴三变量经验相关图的理论,确定单因子模型的经验系数,从而实现对于场次降雨的水位预报。计算成果能够很好地反映兴化城区的降雨水位关系,为地方洪水水位预报提供了新的思路,对防汛工作具有参考价值。