砂箱模型中底板倾斜角度对承压含水层海水入侵的影响研究

滨海地区普遍存在向海倾斜的承压含水层,但含水层底板的倾斜角度对海水入侵的影响程度仍不清楚。本研究利用室内砂箱试验,并应用显色示踪技术,综合分析不同底板倾斜角度承压含水层海水入侵的动态过程,探究海平面高度、地下淡水流量和含水层岩性对向海倾斜的承压含水层海水入侵的影响。研究发现,底板倾斜角度对承压含水层的海水入侵有显著影响。在咸淡水界面稳定时,底板倾斜角度与咸水楔长度之间存在指数函数关系,咸水楔长度随倾斜角度的增加而减少。在定水头条件下,底板倾斜角度的增加导致地下淡水排泄量减少。在定流量边界条件下,尽管底板倾斜角度的变化不影响地下淡水排泄量,但咸水楔面积却随倾斜角度的增加而减小。当含水层岩性从粗砂变为细砂时,由于其渗透系数降低,咸水楔长度减少,尤其是在定流量条件下,其缩短更为显著。研究表明,对于向海倾斜的承压含水层,底板倾斜角度较小时,海平面升高和地下淡水流量减少对海水入侵的影响更加显著。

考虑底坡影响的U形渠道量水槽流量公式研究

渠道底坡是影响输水能力的重要因素,但量水槽流量公式往往忽略渠道底坡。为了探究渠道底坡对流量公式的影响,以三角形量水槽为研究对象,在6种底坡的U形渠道上开展田间试验。应用能量方程式推求了流量的理论公式,基于量纲分析法分别建立不包含和包含渠道底坡的流量公式,探讨渠道底坡影响流量公式的范围。流量的理论公式表明渠道底坡是影响量水槽流量公式的因素之一。与不包含渠道底坡的流量公式相比,包含渠道底坡的流量公式测流精度显著提高,平均相对误差从2.92%降低至1.65%,最大相对误差从12.22%减小至7.37%,相对误差绝对值小于5%的比例从80.94%提升至95.89%。渠道底坡影响三角形量水槽流量公式的范围界定为1100~1/1200,当渠道底坡小于11200时可以忽略。量水槽流量公式应考虑渠道底坡的影响。

基于底摩擦试验的缓倾边坡滑移拉裂破坏过程研究

顺层边坡一旦失稳,具有规模大、危害性强的特点。针对缓倾顺层边坡滑移—拉裂型破坏,采用底摩擦物理模型试验,结合PIV粒子成像技术以及MATLAB后处理方法,分析了缓倾顺层边坡滑移—拉裂型破坏过程中的宏微观特征。研究结果表明:PIV和MATLAB的后处理所得结果与宏观观察结果相吻合,计算结果能够反映出不同边坡结构下的位移矢量特征,并对变形特征进行分区;滑移—拉裂式破坏过程分为三个阶段,裂缝产生阶段、裂缝扩展阶段和破坏阶段。裂缝产生阶段边坡后缘首先产生竖向张拉裂隙,裂缝扩展阶段裂缝向深部扩展,破坏阶段边坡上部岩体沿层面中的软弱结构面滑动。对缓倾边坡滑移拉裂破坏过程的研究成果,能够为类似边坡的滑动机制分析提供一定参考。

泄洪洞变底坡掺气坎掺气特性研究

针对高水头小底坡泄洪洞采用常规挑(跌)坎存在的空腔回水现象严重、稳定性差、水头变幅适应性差等问题,通过模型试验的方法,结合如美水电站放空洞,对“挑坎+平缓坡+陡坡”的变底坡形式掺气坎进行系统研究,揭示了变底坡掺气坎各部位(挑(跌)坎、平缓坡段以及陡坡段)对掺气空腔的影响机理。结果表明:在水位大幅变化过程中,变底坡掺气坎对应的空腔充满回水的临界水头值为73.5 m,比常规掺气坎提高了29.4 m。研究结果可为高水头小底坡泄洪洞的掺气设施布置提供参考。

基于DEM的露天煤矿坡顶线与坡底线的提取研究

以黑岱沟露天煤矿0.5 m分辨率DEM为例,运用ArcGIS软件,提出一种基于高分辨率DEM的露天煤矿坡顶线与坡底线提取方法。通过计算DEM中坡顶和坡底的平面曲率,利用矿山DEM在坡顶、坡底的平面曲率与坡面、平盘的平面曲率存在差别,从而分离坡顶线和坡底线。该方法操作简便,精度较高,为我国露天煤矿地理信息生产提供了技术支持。

考虑地下水影响的基坑边坡土钉墙支护效果研究

【目的】为了验证基坑边坡支护方案的合理性,保证施工安全,以晋江某基坑边坡为例,研究分析其边坡支护效果。【方法】建立基坑边坡三维网格模型和地下水位模型,采用有限差分法计算地下水影响情况下,该基坑边坡未支护和土钉墙支护时天然工况和暴雨工况下的稳定性系数和位移量分布。【结果】计算结果表明,土钉墙支护下该边坡在天然工况和暴雨工况下的稳定性系数分别为2.85和2.60,与未支护情况下的2.35和1.51相比有了大幅提升,位移量也明显减少。【结论】土钉墙支护明显提升了边坡的整体稳定性,并且改变了基坑边坡的位移分布模式,降低了边坡的坍塌风险。研究成果对类似的基坑边坡稳定性分析和支护方案设计和验证具有一定的参考价值。

轨底坡对轮轨接触行为及动力响应的影响的分析

轨底坡的大小直接影响轮轨接触点的位置和轮轨力的作用方向及大小,适当地调整内外轨的轨底坡可改善轮轨之间的接触状况,使轮轨接触点发生变化而有利于轮对通过曲线。基于Simpack仿真软件,建立车辆系统动力学模型,设计不同曲线通过条件,分析了内外轨轨底坡相同和不同的情况下对轮轨接触行为及动力响应的影响。

深海海底斜坡环境下的声传播

海底地形变化对声传播具有很大影响,在南海深海区域海底斜坡环境下进行了一次声传播实验,实验显示倾斜海底环境下声传播损失出现了一些不同于平坦海底环境下的现象,分析并解释了海底地形变化对产生声传播差异的原因.结果表明,海底斜坡对声波的反射增强作用可使斜坡上方的声传播损失减少约5 d B.当声波第一次入射到达的海底位置有较小幅度的山丘(凸起高度小于1/10海深)时,海底小山丘即可对声波有反射遮挡作用,导致在其反射区特定传播距离和深度上出现倒三角声影区,比平坦海底环境下相同影区位置处的传播损失增大约8 d B,影响深度可达海面以下1500 m.而海底斜坡对声波的反射阻挡作用使得从海面反射及水体向下折射的会聚区结构消失,只剩下从水体向上折射的会聚结构.因此,海底地形对深海声传播影响较大,在水下目标探测和性能评估等应用中应予以重视.

坡洼过渡地区岩性油藏勘探实践——以齐家—鸳鸯沟地区为例

坡洼过渡地区是已往勘探常被忽略的构造带,但却是岩性油藏形成的有利场所。由于勘探形势的发展以及辽河油田公司各级领导对岩性油气藏勘探的高度重视,使得坡洼过渡地区岩性油藏勘探工作逐步得以深入,并不断取得新的勘探突破,对储量的贡献也逐步增大。本文以辽河坳陷西部凹陷齐家—鸳鸯沟地区为例,总结了坡洼过渡带岩性油藏的勘探成果,明确了下步勘探潜力,为勘探其他具有相似成藏条件的地区提供了借鉴经验。

一种推广的缓坡方程

从流体力学基本方程出发 ,假定水流的涡量和垂向流速分量为小量 ,推导出考虑非均匀水流的推广的缓坡方程 ,该方程中包含了 2hh项和 ( hh) 2项。在方程中引入底摩擦项、风能输入项和非线性项 ,其中风能输入项的推导考虑了风浪与涌浪的区别 ,风浪情况依据青岛海洋大学的风浪成长经验关系 ,涌浪情况依据 Snyder等人的观测结果。经过上述推广后 ,得到综合考虑折射、绕射、反射、非均匀水流、底摩擦损耗、风能输入及波浪非线性的推广的缓坡方程。

非对称坡面腔底无阀压电泵

提出了一种新型的非对称坡面腔底无阀压电泵,这种泵巧妙地利用了泵腔内部的空间,将泵腔底部沿吸入口和排出口方向设计成非对称坡面形状,非对称坡面腔底与压电振子之间形成非对称交替排列的一组锥形流道。当泵工作时,使流体产生单向流动,从而可以不再需要传统的锥形流管;建立了这种泵关于平均值的流阻系数与泵流量关系的力学模型,并利用该模型分析了泵的工作原理;最后制作了非对称坡面腔底无阀压电泵,利用试验证明了上述理论的正确性。试验用泵采用的工作电压为220 V,工作频率为50 Hz,压电振子有效直径为30 mm,当非对称坡面的倾角差为70°,工作介质为水时,泵产生了4.67 mm水柱的压差。

斜坡海底对声场水平纵向相关性的影响

利用数值仿真分析和总结了不同斜坡海底条件下声场水平相关性随水平间隔和传播距离的变化规律,并利用楔形简正波理论对海底倾斜引起的声场水平纵向相关变化机理进行了解释。研究结果表明,上坡和下坡地形的声场水平纵向相关性具有很大的差别。与水平海底相比,下坡海底会增加声场水平纵向相关性,上坡海底会减小声场水平纵向相关性。有效简正波之间的干涉会使得水平纵向相关出现震荡现象,上坡和下坡地形将分别使这种震荡半径减小和加大。

结构变化对鱼道水力学特性的影响

除了鱼池长宽比、隔板墩头和隔板结构的改变会对鱼道的流速、流态等水力学特性指标产生影响之外,底孔和坡度等对流速和流态的影响也不能忽视。为了研究底孔和坡度对鱼道的流速、流态等水力学特性指标产生的影响,采用标准k-ε湍流模型对不同工况的鱼道进行了数值模拟计算。研究表明:竖缝式鱼道的最大流速一般出现在竖缝附近,并且对于竖缝处的测点,一般是底层流速更大;增加底孔会降低竖缝处的流速,但底孔处流速偏大;放缓坡度一半时,竖缝处平均流速会降低约20%以上,因此就流速而言,放缓坡度会降低鱼道中的流速,从而对鱼类洄游有利。本实验不仅验证了此次数值模拟计算结果的可靠性,也直观地将鱼道流态清晰展示出来。

中心筒底部缩口斜切对循环流化床锅炉旋风分离器性能的影响

旋风分离器是保证循环流化床锅炉具有一定颗粒循环倍率、燃烧效率、脱硫效率的关键设备。针对中心筒底部缩口斜切旋风分离器的分离效率问题进行了实验研究和数值模拟。结果发现,该种分离器的效率随分离器入口风速的提高而提高,这一结果与传统(直筒中心筒)旋风分离器类似;中心筒底端切口的朝向对分离效率有很大的影响:当切口朝向为90°时,分离效率达到最大值;当切口朝向为270°时,分离效率最小。另外,由于切口可以与分离器内部流场相协调,使得该分离器的分离效率基本上都高于传统旋风分离器,计算结果和实验结果吻合得较好。

斜坡海底海洋环境噪声垂直指向性研究

为了解决斜坡海底地形的环境噪声高频建模问题,为三维环境噪声的进一步计算奠定了基础。在射线法的基础上,采用N×2D的近似算法,研究了斜坡海底情况下,均匀分布在海面上的噪声源所产生的环境噪声垂直指向性。考虑了海水吸收,海底反射,声速剖面对垂直指向性计算结果的影响。研究表明:三种因素均会对斜坡海底的噪声垂直指向性产生影响,其中声速剖面对其影响要大一些。

底坡对人工渠道糙率影响的试验

为探究不同底坡对渠道糙率的影响,采用9种不同底坡的人工渠道,在6种不同的流量条件下研究糙率随底坡和流量变化的规律。试验结果表明:在明渠均匀流条件下,随着底坡的变化,渠道糙率存在3种不同的变化规律。当Fr<1时,随着流量的增大,糙率逐渐减小;当1<Fr<1.51时,随着流量的增大,糙率先减小后增大;当Fr>1.51时,随着流量的增大糙率逐渐增大。当流量相同时,随着底坡的增大,糙率逐渐增大。在缓流渠道中,渠道糙率随底坡变化的速率很快;在急流渠道中,渠道糙率随底坡变化的速率较慢,糙率趋于某一常数。

大亚湾不同波浪、水深与坡度条件下车叶型人工鱼礁的安全重量

基于小振幅波和力学理论,以车叶型鱼礁为对象,对其在大亚湾不同波浪(台风、十年一遇、二十五年一遇、五十年一遇)、不同水深(6～20 m)、不同海床坡度(10-1、30-1、50-1)及附着生物等多种条件下的安全性进行了研究分析,确定了车叶型鱼礁的安全重量和大亚湾海域适于其投放的水深范围。结果表明,安全重量在深于12 m的水深范围内变化平稳,而在较浅的水深特别是在波浪发生破碎的前后过程大小差异明显,表现出随水深变浅先变大后变小的波动特征,二十五年一遇的波浪条件下3种坡度的安全重量最大值分别为42.4、22.4和20.3 t,对应水深为10、12和14 m。坡度对礁体安全重量的影响非常明显,坡度越小,安全重量越轻,各种波浪条件下30-1与50-1下的安全重量随水深的变化特征相似,而10-1与30-1的差异远大于30-1与50-1的差异。礁体的安全重量与波浪条件、水深和海床坡度有直接关系,水深过浅或海床坡度过大均可能导致礁体在较大波浪下失稳。从礁体稳定性与航道安全性两方面考虑,应选择大亚湾12 m以深、坡度平缓的水域,投放设计重量为22.4 t的车叶型人工鱼礁。

露天矿采场精细DEM建立

针对露天矿采场地貌呈阶梯形地表分布,常规DEM建立方法不能精确描述地表形态的实际情况,提出了建立露天矿精细DEM的方法。以建立某露天矿精细DEM为例,介绍了以DWG格式地形图为数据源,提取建立精细DEM的高程数据的方法;采用在原始数据中加入台阶属性和在生成的Delaunay三角网中加入约束条件生成露天矿精细DEM的方法,实现了露天矿三维地形表面的精确描述。

糯扎渡水电站水垫塘护坡不护底试验研究

通过水工模型试验,对糯扎渡水电站溢洪道水垫塘护坡不护底方案进行了可行性研究。在水垫塘平底板(护底)情况下,根据测试出的时均压力、脉动压力和上举力分布分析了底板及边坡的稳定性,以及可能破坏的范围;在水垫塘护坡不护底情况下,研究了各泄洪工况下水垫塘底部及坡脚的冲(淘)刷形态,最大冲(淘)刷深度;在此基础上,分析了水垫塘坡脚淘刷原因,提出了水垫塘的优化布置体型,即扩宽水垫塘并加设护坡台板。试验结果表明,优化后的水垫塘采用护坡不护底方案是可行的。

高阶非线性完全频散性波浪数值模型及应用

为更精确地模拟强非线性完全频散性波浪的传播，采用长波上非线性重力表面波传播高阶数学模型，综合参考此模式已有的研究成果，建立了一个高达五阶的完全频散性非线性数值模型。应用该五阶模式对斜坡地形、潜堤地形及正弦沙链地形进行模拟计算，并与已有的实验资料进行对比，结果显示五阶模式较低阶模式模拟结果的精度上有了明显提高，模拟波形与实验结果吻合度良好，证明高阶模式更适用于高频散高非线性波浪传播的数值模拟。