丘陵-平原复合小流域多致灾因子洪涝减灾分析

我国东南沿海地区常因复杂的洪涝致灾因子和复合的地形特征,导致流域行洪不畅而引发洪涝灾害,建立适合此流域特征的洪涝模拟模型,并通过洪涝减灾分析制定有效的防洪减灾手段十分必要。利用流域数字高程数据、河网数据、土地利用数据等资料,建立模拟沿海丘陵-平原复合流域洪涝过程的水文-水动力耦合模型,探讨基于工程调度的降低洪涝风险的方法。选择浙江省沿海城市—临海市的大田港流域作为研究区域,充分考虑研究区丘陵汇流、水库下泄、潮位涨落、河道初始水位、闸门泄洪等流域特征要素,设计模型边界条件,模拟不同设计洪水以及工程调度影响下研究区的洪水演进过程和洪水淹没情况。结果表明,所建立的模型能够较好地模拟丘陵-平原复合小流域的河道洪水演进过程。对于极易造成洪水淹没的重点防洪区域,通过调节内河初始水位和控制流域内的防洪挡潮闸门有效的缓解了大田港下游主城区和灵湖景区的洪水淹没情况。大田港流域东北侧区域与山丘接壤,下游工程调度对该区域洪水淹没的缓解效果延时。情景模拟结果为研究区洪涝灾害的预演、预报、预警以及预案提供了数据支撑,为城市防洪工程和平原排涝工程的进一步推进提供依据,为沿海丘陵-平原复合型小流域多致灾因子导致的洪涝灾害提供了解决思路。

水位下降速率对岩溶土洞塌陷的影响分析

水位升降引起的水气压力变化会导致岩溶土洞塌陷。通过开展物理模型试验与FLAC3D数值模拟相结合的方式,模拟相同供水速率不同排水速率下的水位升降波动对岩溶土洞的致塌过程,分析了水位升降波动过程中不同排水速率对既有土洞内水气压力的变化、覆盖层土压、变形的影响,建立了排水速率,覆盖层变形、塌陷与水气压力的关系,提出了水位波动对土洞塌陷的作用规律。结果表明:(1)排水速率对水气压力变化的影响规律基本一致但变化程度不同。水气压力的变化程度、响应时间与排水速率呈正相关。(2)覆盖层变形量、土压的变化与水气压力变化呈正相关,但影响程度不同,排水速率只是加快了其变化程度。(3)土洞变形、塌陷程度是综合因素所致。排水速率、水位波动次数对既有土洞中水气压力变化、以及土体变形效应均具有不同程度的影响。(4)数值模拟结果与试验室模型试验所得结论基本吻合。这些规律为进一步研究水动力因素对岩溶塌陷的作用规律提供了重要的理论支撑,为合理防治、预测岩溶塌陷提供了依据。

稻田控制排水对高邮灌区河道洪水过程的影响

以高邮灌区为例,采用水文-水动力模型,研究稻田控制排水措施对河道洪峰流量、水位和洪水过程的影响。结果表明,雨前通过控制灌溉适当降低田间水位可减轻稻田出流峰值,随着稻田控制水位的增加,稻田径流峰值逐渐降低。通过稻田控制排水,可降低田间出口峰值流量,改变灌区河道洪水过程,降低河道洪峰流量和水位,减轻灌区内部以及附近河道的防洪压力。

流域、区域和城镇防洪工程工况与调度变化的洪涝互馈效应研究

为系统探究流域、区域和城镇3个层面之间工况与调度变化的洪涝互馈效应,以太湖流域及其内部水利分区、城镇为例,基于控制变量的思路设计不同的模拟工况和调度情景,定量模拟了各层面在不同防洪工程工况与调度方案下的流域洪涝运动过程,从水位变化角度分析了各层面之间的洪涝互馈效应。结果表明:适当抬升城镇防洪排涝工程内部排水控制水位可在保证城镇内部洪涝安全的前提下降低外部区域和流域防洪压力,但效果有限;适当降低各区域沿长江和杭州湾外排工程排水控制水位可有效增加流域和区域洪涝外排水量,显著降低太湖水位以及区域水位,对城镇内部水位也有一定的降低效果;吴淞江等流域行洪工程可大幅提高流域外排能力,显著降低太湖以及区域水位,而区域层面的防洪排涝工程仅能增加本区域外排水量,降低本区域内水位,对流域和城镇几乎没有影响。

非稳定流含水层重构与顶板群孔泄水点判定研究

以石槽村煤矿宝塔山砂岩含水层为工程背景,构建了含水层三维可视化模型,通过单孔、多孔非稳定流模型对该可视化模型进行验证,并对顶板泄水点位置反演预估。结果表明:采区顶板群孔非稳定流模型数据与观测孔放水实测数据拟合性好,模型可信度高;含水层数值重构最优解为6个分区,即Ⅰ高渗中储水区、Ⅱ中渗高储水区、Ⅲ高渗高储水区、Ⅳ低渗中储水区、Ⅴ低渗低储水区、Ⅵ中渗中储水区;井下泄水点位置在G1-1观测点和F1-3观测点之间,泄水量为150~200 m 3/d。

排水管道声呐成像检测中换能器阻抗匹配技术研究

针对目前声呐检测信号易震荡拖尾、电声能量互换效率低和排水管道声呐检测图像难以分辨等问题,着重研究导致这些问题的收发一体声呐换能器阻抗匹配核心技术,从声呐换能器等效电路建模、阻抗匹配网络设计和电路实现并测试三个方面进行了详细分析。对加入阻抗匹配电路前后的声呐换能器测试结果进行了对比分析,结果表明,所设计的阻抗匹配电路简单有效,声呐成像图像清晰,并且声呐成像检测结果定量分析误差率低,被测试物体长度、宽度和对角线距离的声呐检测量误差率分别为1.04%、1.71%和1.37%,符合最新的行业技术标准。研究成果能够提升排水管道病症检测的能力,对城市内涝灾害防治具有重要意义。

感温电缆与水位监测技术在智能隧道自动排水系统中的融合应用

阐述智能隧道自动排水系统中感温电缆与水位监测技术的融合。通过对数据采集与预处理、数据融合、系统控制方面的分析,实现智能隧道自动排水系统的高效运行,并指出需要改进的技术难点。

太湖设防水位变化对区域防洪的影响研究

太湖位于太湖流域中心位置,是流域的洪水集散地,其设防水位是评判流域防洪形势的重要特征水位之一,也是部署流域防汛工作的重要依据之一。近年来的流域性洪水中,太湖水位多次突破原设防水位,对区域防洪产生了较大影响。本文采用太湖流域河网一维水量水质模型,分析研究太湖设防水位的变化对区域防洪的影响。结果表明,太湖设防水位与上游区域洪水位呈正相关,与下游区域洪水位呈负相关。太湖设防水位的升高,使得上游区域超特征水位的幅度和历时逐渐增大,特别是对湖西区和长兴平原的影响更为明显。

以农田水位作为水稻灌排指标的研究进展

通过对水稻生长期稻田水分变化的定性分析以及现行水稻灌排调控指标的分析研究,认为水稻的旱、渍、涝与农田水位密切相关,水稻的灌溉排水问题就是农田水位的调控问题。提出了以农田水位作为水稻灌排调控指标的研究框架,设计了研究内容和技术路线,研究成果从理论上证明农田水位可以作为水稻灌排的调控指标,进而形成了水稻灌排的农田水位调控指标体系,丰富水稻高效灌排理论。

基于无线传感网络的改碱暗管排盐监控系统

针对目前盐碱地暗管改碱技术应用过程中存在的有效评测数据缺乏、无法准确对实施效果进行科学评价的问题,设计了一种基于无线传感网络的改碱暗管排盐监控系统,以实现对管道内地下水的水质监测、流量统计以及蓄水池水位控制等。监测节点实时采集各路暗管的p H值、电导率和流量信息传输到中心节点,监控中心计算机通过RS232接口获取各采集信息并进行处理显示;同时,液位传感器实时获取蓄水池的水位信息并通过无线传输模块将水位信息发送至中心节点,中心计算机根据实际水位和设定水位信息进行控制决策,并通过中心节点向水位控制节点发送控制指令,实现蓄水池的水位远程自动控制。为验证系统整体性能,对监控系统开展了水位控制、传感器检测精度、通讯距离与丢包率试验测试。试验结果表明:系统p H值和电导率的平均测量误差分别为1.81%、1.89%,各节点的最大丢包率为2.6%,整体运行稳定,数据传输可靠,能够满足实际生产需要。该系统能够准确获取改碱暗管内的水质信息及迁移变化情况,为暗管改碱技术的效果评价提供有利的数据支撑。

锅炉汽包水位控制系统的研究

锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统。在建立了锅炉汽包水位调节对象的数学模型的基础上,利用模糊控制理论设计锅炉水位控制系统,运用模糊控制与PID控制分别对汽包水位进行控制。介绍了控制器的设计和仿真分析,并应用MATLAB软件对汽包水位控制系统进行验证和仿真,给出了模糊控制方法与传统方法的比较结果,表明了模糊控制明显地改善了汽包水位控制系统的静、动态特性,从而实现了对锅炉汽包水位的最佳实时控制。

基于模糊PID的工业锅炉汽包水位控制系统的仿真研究

目前,汽包水位的控制大多采用常规PID控制方式,由于其控制参数是固定不变的,其控制效果往往难以满足要求,造成系统不稳定甚至失控。在对MATLAB软件及其工具箱进行介绍的基础上,通过SIMULINK对汽包水位的模糊PID控制系统进行仿真分析。研究表明,基于模糊控制策略锅炉汽包水位控制系统,过渡过程时间较短,超调量小,系统抗干扰能力强,能很好地克服蒸汽流量扰动对汽包水位的影响,从而改善了被控过程的动态、稳态性能,控制效果优于常规的PID控制。具有很好的应用前景。

稳压器压力水位控制系统建模与仿真

通过对压水堆核电站稳压器实际运行特性的分析研究,在合理简化与假设的基础上分别对稳压器蒸汽区以及液体区建立质量和能量守恒方程,建立一个两区不平衡的稳压器模型。然后通过模块封装组建成稳压器水位和压力控制系统,最后通过仿真对稳压器主要参数进行动态特性分析,仿真结果符合理论分析,所建模型合理。

排水条件下化肥流失的研究——现状与展望

探讨排水对化肥流失的影响；减少排水条件下化肥流失的合理施肥措施及排水方式。根据现有研究成果，从排水条件下化肥流失的野外试验研究和数值模拟研究两方面进行了论述，在此基础上提出该项研究需进一步探讨和解决的问题，为该课题的深入研究提供了有利条件。

马堡煤矿高位钻孔布置参数的优化分析

为减少高瓦斯煤层的瓦斯灾害,提高高位钻孔瓦斯抽采效率,通过分析计算出马堡煤矿15#煤层上覆岩层移动"三带"高度,即:马堡煤矿15203工作面冒落带高度为10.06~14.46 m,裂隙带高度为38.75~49.95 m.再利用COMSOL数值模拟软件对高位钻孔的仰角、方位角、钻孔长度等因素进行模拟分析,并将确定的高位钻孔最佳布置参数在15203工作面进行工业试验.结果表明:数值模拟高位钻孔最佳布置参数为钻孔倾角宜控制在9°~12°,方位角以30°~45°为宜,钻孔长度为150 m;现场试验高位钻孔最佳布置参数为倾角在8°~11°,夹角在30°~42°,钻孔长度在145~155m,实测数据与模拟结果基本保持一致,为其他低渗透高瓦斯煤层的高位钻孔优化布设提供了参考价值.

基于World Wind的鄱阳湖水位动态变化仿真系统研究

World Wind是由美国宇航局(NASA)开发的三维地理信息系统,也是一款可提供丰富数据的数字地球平台,如何将多源数据实现紧密型二三维耦合是基于World Wind开发专业系统需要解决的重要问题。在.NET开发环境下,以World Wind为仿真内核,开发了水位仿真系统,研究了二三维数据耦合技术,实现了环鄱阳湖生态经济开发区的湖区与航道淹没分析和三维漫游。结果表明,仿真系统流畅地实现了任意点地形高程、水位、水深和航道级别等信息的实时查询,仿真了不同控制水位条件下的鄱阳湖区淹没范围,仿真结果能够服务于鄱阳湖水利枢纽的水位调控决策;该仿真系统在湖泊干旱特征水位等确定中也具有重要的应用价值。

汛限水位动态控制的防洪极限风险分析

综合考虑水文、水力不确定性因素对汛限水位控制下的水库防洪极限风险进行研究,采用随机模拟方法计算极限防洪风险率。应用一阶季节性自回归模型模拟多场入库洪水序列,考虑水力不确定性对泄洪能力的影响,在给定调洪规则下对不同汛限水位方案进行调洪,得到水库最高调洪水位和防洪极限风险率。实例结果表明:水文因素的随机性和防洪调度规则是水库防洪风险的主要影响因素,水力因素对防洪风险影响不大,同时得出了水库面临汛限水位所能承受的极限风险率,为决策者安全度汛提供一种参考依据。

模糊PID控制在水位控制中的应用与仿真

水位控制系统具有非线性、非最小相位、时滞和强耦合,难以建立精确的数学模型。本文在分析常规PID控制器局限性的基础上,运用模糊逻辑,借鉴三冲量控制方法,将模糊规则整定PID参数的控制方法引入锅炉水位控制中,设计出一种模糊PID控制器,对PID三个参数在线整定。仿真研究和在实验室的实际应用表明,模糊PID控制器特性比常规PID控制器更优良,能有效地改善控制效果。

采用典型模糊控制器实现压水堆稳压器的综合控制

对压水堆稳压器的压力和水位控制,提出了一种模糊综合控制方案。采用3个典型模糊控制器分别对电加热器、喷淋卸压阀和上充阀进行控制;在稳压器压力典型模糊控制器中采用了积分分离方法。本文对汽轮机负荷阶跃变化、线性变化、甩负荷3种工况进行了控制系统的仿真实验。结果表明,稳压器的压力以及水位的瞬态和稳态控制性能都得到了较大改善,明显优于GA-FC和PID控制方案。

基于GMS的沧县地区浅层地下水控制性管理水位研究

由于地下水的超采,已在沧县地区引发一系列环境地质问题。通过确定地下水控制性管理水位,来控制地下水的开采量,实现沧县地区浅层地下水资源的可持续利用。根据沧县地区浅层水位观测井的观测资料,分析了沧县地区浅层地下水位动态特征,发现地下水位呈周期性变化。在充分了解沧县地区水文地质条件的基础上,利用GMS软件建立沧县地区地下水水流模型。在现有的开采基础上,预测不同频率降水量情景下沧县地区浅层地下水控制性管理水位,并确定其阈值。四种情景下沧县地区浅层地下水控制性管理水位阈值分别为:-6.40~7.00m、-4.30~7.30m、-4.70~7.10m、-4.50~7.00m。最终确定沧县地区浅层地下水控制性管理水位阈值为-6.40~7.30m。