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。

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.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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.

非开挖技术在市政给水工程中的实践

文章对非开挖技术的应用优势及其具体实践方式等内容展开了讨论,结合实际工程案例,介绍了非开挖技术的具体施工方式,分析了非开挖技术在市政给水工程中的应用价值,得出了该技术可以在不进行地面开挖的情况下,保障给水工程顺利高质量完成的结论。希望未来的市政工程能更重视非开挖技术,加大对该技术的研究和应用力度。

新形势下推动广东省水情教育高质量发展的对策研究

水情教育作为国情教育的重要组成部分,是增进全社会对水情的认知,提高公众节约保护水资源和应对水旱灾害等方面能力,促进形成人水和谐共生社会秩序的重要手段,在推动水利高质量发展中发挥着重要作用。文章系统梳理了当前广东省水情教育的工作成效和存在的主要问题,通过分析新形势下水情教育工作面临的发展形势与机遇,从组织领导、基地建设、培训教育、宣传推广、机制体制、队伍建设等方面提出破解当前广东省水情教育面临困境的对策,以期为推动广东省水情教育高质量发展提供参考。

基于ARM和FPGA的矿用多通道三维高密度电法仪开发与设计

针对当前集中式直流电法仪器在煤矿水文地质勘探中应用范围窄、自动化程度低等局限性,设计了一款基于ARM与FPGA的矿用多通道在线式高密度电法仪系统。该系统设计了六通道电法仪分站,使用高性能ARM处理器实现电法数据的传输和信号的控制功能,采用24位AD和FPGA可编程逻辑芯片对现场电极信号进行高精度采样和参数配置,通过IGBT电路在电法仪分站设计了本质安全性高压驱动电路,电法仪从机主控电路采用低功耗微处理器STM32L431,使用微型继电器控制电极实现灵活配置与控制,最终实现多通道自动跑极操作。通过系统软件可以远程控制电法仪系统在煤炭矿井环境下进行参数设置、传感器数据采集、后期的数据反演等操作,实现了地质勘探与矿井探水的整个工程应用。系统实际测试结果表明该系统具有数据采样精确、抗干扰能力强、应用效率高、数据反演结果准确等特点,满足了在煤矿水文地质中应用直流电法勘探的需要。

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。

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。

饮用水水源地管理与保护工作的组织管理

在面临日益增长的人口、经济发展和环境压力的背景下,组织管理在确保饮用水安全方面起着关键作用。有效的组织管理能够促进水源地的科学规划、监测和保护措施的实施,确保水质清洁、水量充足并提供可持续的供水服务。因此,本文对饮用水水源地管理与保护工作的组织管理进行了研究,以供参考。

R744超临界热泵开水机的结构与性能研究

针对电热开水机耗电量较大的问题,课题组对基于R744(二氧化碳)工质的超临界热泵开水机进行结构和性能研究。分别针对25℃以上的高温环境、5~25℃的中温环境和-25~5℃的低温环境,给出R744超临界热泵开水机的适宜结构和较佳运行参数;当环境温度高于25℃时,提出采用带预热器的单级压缩结构;当环境温度在5~25℃时,提出采用不带预热器的单级压缩结构;当环境温度低于5℃时,提出采用带级间冷却器的双级压缩结构;计算分析了不同环境温度时系统的耗电量、加热器内的热泵工质与水之间的传热温差分布。应用R744超临界高温热泵模拟软件SCHPSim分析表明:当环境温度分别为30,15和-10℃时,在对应适宜结构的R744超临界热泵开水机情况下,与电热开水机的耗电量比约为1.0∶4.1,1.0∶3.7和1.0∶2.0,具有显著的节能优势,且加热器内R744与水的最小传热温差都在4℃以上,可以保证较高的传热速率。