非饱和土的有效应力探讨

由于非饱和土强度季节性变化,缺失统一的非饱和土有效应力公式而无法准确预警预防,导致非饱和土堆土、边坡出现滑坡、塌陷等诸多问题,基于Terzaghi的有效应力理论和土力学三相介质原理,推导得到非饱和土土颗粒之间的相互作用力,建立了非饱和土的有效应力公式.在此基础上,分别考虑应变功与能量守恒原理、非饱和土气水运移和受力平衡等不同情形,进一步论证了该非饱和土有效应力公式的科学性,同时利用不同的非饱和土剪切强度试验数据对这一有效应力公式进行计算验证,证明了其正确性和有效性.研究结果表明,所建立的非饱和土有效应力公式可适用于饱和土和非饱和土,并便于相关工程的设计和灾变防治应用.

城市河网工程群多目标联合调度优化模型

城市河网工程群联合调度优化是一项复杂的系统工程,涉及多种闸、泵、堰等水利工程,是多时段、多对象、多约束、多目标非线性优化问题。基于此,提出了面向河网水环境改善目标的水工程群多目标联合调度优化模型,综合运用了“水量水质模型—优化调度模型—优化求解算法—方案优选方法”耦合方式,构建面向河网水环境改善的工程群多目标联合调度优化模型,并采用EMMOPSO算法的优化模型求解、基于AHP-TOPSIS的联合调度方案优选,以实现对河网水工程群联合调度的优化与决策支持,选择了长三角地区某城市河网开展了优化模型关键技术的数值试验与案例分析。结果表明:相较于水工程常规调度方式,本优化模型可以减少河网生态引水量23.9%~28.5%、提升河网水体水质达标度11.8%~90.4%,优化模型能够支撑平原城市河网地区取得显著的防洪除涝、水资源调配、水环境改善等多方面的综合效益。

咸潮影响下长江口水源地优化布局及白茆沙水库建设可行性分析

为提升远期上海原水水量、水质供应能力和应对突发咸潮入侵和水污染风险,在分析长江口水源现状和咸水入侵形势基础上,论证了长江口水源地优化布局的必要性,结合咸水入侵监测数据及反演成果提出在白茆沙新建水库方案及原水系统优化调度方案,并分析了白茆沙水库建设对河势变化、行洪、通航、渔业资源及生态环境等方面的影响。结果表明:在白茆沙新建水库是较可行的方案,可对上海境内的长江口水源地进行优化布局,扩大供水规模并上移取水口;拟建的白茆沙水库位于白茆沙整治工程内侧,既可确保围堤安全稳定,也不影响行洪、通航,对河势变化、渔业资源及生态环境影响微小;布置于水库南侧微弯水道处的取水口,既可避免淤积对取水口的影响,也可避免北支咸潮倒灌的影响;上岸后的输水管与崇明岛原水复线共建,增强了崇明岛原水的供水安全,与现有长江口和黄浦江水源地的原水系统互联互通,可实现上海原水系统“双源供水、一网调度”的目标。

页岩气层水-岩作用机理、特征及意义

页岩气效益开发依赖水平井分段水力压裂技术,然而水基钻井液、碱性油基钻井液、滑溜水压裂液、前置酸液和氧化性破胶液与页岩发生水-岩作用,潜在影响着钻井过程井壁稳定、压裂改造效果、压后闷井及返排效果。通过系统综述国内外页岩气层水-岩作用机理、水-岩作用下页岩组构响应特征,讨论了水-岩作用对页岩气开发的意义。综述认为,页岩富含水敏性组分黏土矿物等、酸敏性组分碳酸盐矿物、碱敏性组分石英等和氧敏性组分有机质和黄铁矿;页岩矿物组分水解程度极低,但黏土矿物水化膨胀、促缝现象突出;页岩孔隙和裂缝的分布均与化学不稳定组分石英、碳酸盐矿物、有机质和黏土矿物密切相关,化学溶蚀包括酸化溶蚀、碱液侵蚀和氧化溶蚀;水-岩作用下页岩组分溶蚀,诱发孔缝溶扩并劣化岩石力学性质。研究指出,推动工作液配方优化,攻关应用氧化性酸液和氧化性压裂液,有利于提高压裂造缝效果和促进吸附气产出,提高气层采收率;基于闷井压降曲线拐点确定最长闷井时间,构建考虑缝网导流能力保护的控压生产制度,有利于指导气井生产全过程合理控压,延长稳产期,提高单井产量。

黄河流域水利风景区时空演变及水利旅游空间结构优化

为促进黄河流域水利旅游业协调发展,论文以黄河流域水利风景区为研究对象,选取2009年、2014年、2021年3个时间截面,利用重心标准差椭圆、核密度、探索性空间数据分析法,探析黄河流域水利风景区的时空演变特征,并结合“点—轴”理论,借助中心职能指数和引力模型的方法界定水利旅游的发展节点、轴线和板块。研究表明:1)黄河流域水利风景区的发展可分为3个阶段;2)黄河流域水利风景区空间分布沿东西向和南北向扩散,重心向西南方向偏移;3)黄河流域水利风景区空间分布密度特征为,上游分散,中下游集中,高密度集聚区基本位于黄河、渭河、汾河和沁河沿岸;4)黄河流域水利风景区空间分布整体上呈显著正相关,“高—高”型集中于山东省,“低—低”型主要集中于河湟谷地和甘肃部分城市;5)黄河流域内热点区一直未变,冷点区不断向上游中部集中,次热点区不断向中游西北部转移;6)优化后的空间结构其构成要素包括三级水利旅游发展节点,两级发展轴线以及五大发展板块。根据研究结果,建议:综合考虑各市水利风景区建设现状、水资源条件、地域特征、社会文化环境等因素,明确板块差异,优化水利旅游空间格局;优化水利旅游交通,完善交通网络体系;整合水利旅游资源,增强节点城市的辐射带动作用。

多阀门燃料输送系统复杂工况水击特性分析

针对某多阀门燃料输送管路系统工作过程中出现的不同阀门支路水击压力相互影响过大等问题,在充分考虑了系统快响应需求、轻量化及结构紧凑等约束条件下,通过试验研究了多阀门在复杂工况下的管路水击特性,包括管路中水击压力的变化与阀门脉冲工作模式以及同时工作的阀门组合之间的关系、水击压力与阀门打开-关闭时间间隔的关系,与阀门工作控制周期的关系以及与同时工作的阀门数量的关系等.在此基础上提出了基于多阀门工作模式调整的水击抑制措施,表明在不增加系统复杂度和重量的情况下降低燃料输送管路内水击压力是可行的.

水利工程白蚁防控技术体系构建的研究

水利工程蚁害风险不容忽视,构建白蚁防控技术体系尤为必要。通过对水利工程白蚁防控对象、防控目标、总体策略进行探讨,明确水利工程白蚁防控应建立“控、防、治、测、填”的技术体系,采取日常防控、蚁情调查、方案设计、防治实施、质效评价的工作流程,在白蚁防治用品选择、白蚁预防对象确定、保证结构安全方面加强质量管理,强化科技赋能,全面推动水利工程白蚁防控工作规范开展。

光伏电解水制氢典型工况及质子交换膜电解堆性能衰减研究

电解水制氢可用于光伏出力消纳和绿氢制备,但目前尚缺乏模拟测试光伏电解水制氢电解堆典型应用场景下的工作模式,即电解堆典型工况,无法为电解堆性能衰减测试提供输入条件。该文提出了一种电解水制氢典型工况的提取方法,首先采用经验小波变换对光伏出力进行时频域分析,提取分时波动特征。然后用改进加权模糊聚类方法获得典型的光伏出力曲线。最后利用工况指标重构出简化工况曲线,并得到对电解堆运行场景模拟的循环工况谱。以我国“三北”地区某光伏电解水制氢系统作为算例,通过波动特征提取,获得了电解堆的典型工况。经初步仿真分析,提取的典型工况较好地刻画了电解堆的性能衰减过程。

便携式锂钾分析仪现场测定热泉水中的锂

锂是绿色能源和轻质合金的理想原料,作为一种重要的战略性资源而备受各国重视。热泉水中富含锂,储量可观,然而热泉水主要分布在西藏、云南等偏远地区,样品运输与实验室测试成本高、效率低,锂资源勘查急需现场分析技术的支持。热泉水一般含有较高浓度的钠、钾等元素,基体效应显著。本文利用自主研发的便携式锂钾分析仪,搭配负性滤光片,选择锂的分析谱线波长670.78nm,通过优化测量条件,建立了标准曲线法与标准加入法现场测定热泉水中锂元素的分析方法。实验结果表明,当电解质是体积分数为1.5%的盐酸,工作电流为70mA,进样流速为3.0mL/min时,锂检出限为4.07μg/L,相对标准偏差(RSD)为1.03%。对热泉水样品进行加标测试,加标回收率为81.6%~115.9%。当热泉水样品基体组成较简单时,直接采用标准曲线法即可获得较准确的分析结果;当样品基体组成较复杂或者基体浓度高时,采用标准加入法可有效地减小基体效应,获得的分析结果相对更准确。本方法适用于不同类型基体的热泉水中锂含量的分析测试。

基于数值模拟和试验研究的大仓面水环式真空渣分离机理分析

以大仓面水环式真空渣处理工艺为基础,对该工艺中的主要设备进行了设计计算。利用FLUENT软件建立三维模型并进行数值模拟,通过与实验数据对比验证了模型的可靠性;在此基础上,分别从气相流场分布、颗粒运动轨迹以及温度场变化等方面对渣室结构参数及操作参数进行优化,得到最佳运行工况点。最后针对影响脱水效果的因素:转鼓转速、进口风速、真空度、入料浓度四个变量进行单因素试验,考察各因素对脱水率的影响规律。

聚羧酸系减水剂不同掺量对活性粉末混凝土的影响研究

本文系统研究了聚羧酸系减水剂的不同掺量、不同种类以及掺合料的类型对活性粉末混凝土一系列性能的影响,包括力学性能、工作性能等。聚羧酸系减水剂一般需要经历放出自由水来改善活性粉末混凝土的水化过程。聚羧酸系减水剂的有效成分掺量的增加,活性粉末混凝土的流动性、抗折和抗压强度显示出先升后降的趋势。活性粉末混凝土在掺有早强型减水剂后会表现出较好的力学性能,而活性粉末混凝土在掺有缓凝型减水剂后则表现出更优异的施工性,这2种减水剂在改善粉末混凝土的性能方面均有较好的缓凝效果。

北京市永定河流域水工程调度实践与思考——以海河“23·7”流域性特大洪水应对为例

2023年7—8月,受2305号台风“杜苏芮”北上和西北太平洋副热带高压异常偏北影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水。北京市永定河段首次启用大宁水库、滞洪水库分蓄洪水。围绕本次北京市永定河流域水工程调度实践,简述洪水预报与调度策略,梳理斋堂水库、三家店拦河闸、卢沟桥枢纽调度过程,总结实施预报调度、精细调度、流域统一调度等经验,从精准预报调度技术、突发状况应急处置、智能化调度能力提升等方面提出对策建议。

东胜气田独贵气区高含水致密砂岩气藏气井合理工作制度

为了有效支撑高含水致密砂岩气藏高效开发,以鄂尔多斯盆地东胜气田独贵气区为研究对象,在研究高含水致密砂岩气井不同水气比条件下产出特征的基础上,分析了应力敏感及生产压差对气井产出的影响,评价了不同配产工作制度下气井的产出效果,提出了气井差异化配产方案及压降速率控制标准。研究结果表明:①研究区气藏储层孔喉组合以微孔细喉为主,具有低孔隙度—特低孔隙度、致密低渗透及强非均质性的特征;②高含水致密砂岩气藏气井开发效果受产水量影响较大,气井水气比越高,产气量递减越大、压降速率越快、弹性产率越低;③随着生产压差不断扩大,造成部分毛细管水和束缚水膜变成可动水,气井产水量增加,弹性产率变低,累计产气量减小,稳产难度增大,开发效果变差。结论认为:①对于衰竭式开发的高含水致密砂岩气藏,控制气井的配产和压降速率是延长气井稳产期、提高天然气采收率的重要手段;②所建立的高含水致密砂岩气藏气井差异化配产方案和气井压降速率控制图版在生产实践中证明符合率达到87.5%,可推广应用于同类型气藏的开发开采,更好地指导气井效益开发。

煤矿微震监测系统在回采工作面顶板水害防治中的应用

【目的】随着煤矿开采深度增加,工作面顶板水害风险日益突出,制约了我国煤矿绿色安全高效开采,亟需新型顶板水害监测预警技术。探索井-地联合微震监测系统在回采工作面顶板水害防治中的应用,实现顶板水害风险的透明化智能监测预警。【方法】在工作面上方地表和井下两侧巷道同步布置微震传感器阵列,增加垂向采集空间,提高震源定位精度;提取监测数据时频域特征构建样本数据集,利用支持向量机算法实现微震事件智能识别。【结果和结论】以陕西彬长矿区某煤矿工作面为例,成功识别出3个煤层顶板应力集中区域,与电阻率监测成果吻合,显示导水裂隙带高达160 m,波及含水层,显示出回采期间顶板导水通道动态发育全过程。该井-地联合微震监测系统能够高精度识别微震事件,为回采工作面顶板水害风险监测预警提供新技术手段。研究有助于推进微震监测技术在煤矿顶板水害等领域的智能化应用,促进煤矿开采的安全绿色高效发展。

高水位复杂环境及地质条件下旋挖桩施工技术

以罗平县妇幼保健计划生育服务中心建设项目为研究对象,对高水位、周边复杂环境及岩溶地质条件下的旋挖灌注桩施工技术做了一定的研究,通过对特殊条件下旋挖灌注桩旋挖成孔一次成孔率的影响因素的分析,结合实际施工条件,比选出最合理的施工技术措施,确保旋挖灌注桩的成孔水平和成孔质量,从而有效地提高了工程整体施工效率。

精轧机出口导卫装置上切水板行程提升改造

针对精轧机出口导卫装置上切水板上安装的烟尘抑制装置与上工作辊冷却集水管存在较大干涉问题,采取了改变烟尘抑制装置安装位置及供水管路走向的措施,实施后轧制稳定性得到了提升,实现了降低生产成本的目的。

孤岛工作面双侧采空区积水探放技术应用

采空区积水突水严重威胁着矿井的采掘作业安全,建庄煤矿212孤岛工作面两侧采空区均有积水,无疑增加探放难度。通过分析矿井的水文地质条件、埋藏条件、分布特征以及富水性变化的规律,进行采空积水和水头压力计算,判断煤柱承压水头能力,选择在建庄煤矿212工作面胶带运输巷和回风巷分别施工疏放水硐室,每个疏放水硐室施工3个钻孔对两侧采空水进行疏放。结果表明,采空区积水的水头压力分别为0.25 MPa和0.23 MPa,均未超过煤柱承载水头压力,煤柱处于稳定状态。对两侧采空区积水进行探放,消除采空区积水对212工作面巷道掘进产生的水害隐患,实现巷道的安全掘进,为类似采空区水害防治工作提供实践依据。

野青工作面堵水治理技术研究及应用

九龙矿15449S工作面回采期间顶板频繁来压,受矿压、水压以及上部15249S工作面采动及区域地震作用影响,采空区涌水量逐渐增大。针对这一情况,通过对工作面周边水文地质条件的综合分析,利用水平定向技术对工作面底板薄弱带进行探查,注浆封堵出水点。实践应用后,水平分支孔成“网格”式交叉施工,成功将涌水量减至1.5 m^(3)/min,保证了上覆15249S工作面的安全回采,起到了保水开采和减少矿井排水费用的作用,同时提出的野青工作面综合防治水技术对策,为深部煤层安全开采奠定了基础。