大藤峡水利枢纽船闸水力学关键技术研究与实践

大藤峡船闸是目前国内外水头最高的大型单级船闸,其闸室输水功率、阀门水力条件、闸门结构尺寸等多项指标均居世界之最,代表了当今世界船闸建设的最高水平。围绕大藤峡大型船闸安全高效输水、高水头输水阀门空化振动、巨型人字门安全运行等水力学关键技术难题,历经10多年研究和实践,在大型船闸输水系统布置、高水头阀门防空化技术、巨型人字门设计、现场调试技术等方面取得了大量创新成果,成功解决了40 m单级船闸设计、建设和运行难题,在基础理论和核心技术上实现新的突破。总结梳理了大藤峡船闸水力学关键技术研究成果,以期为类似高水头船闸设计研究提供参考。

长江下游南京河段马汊河口航道流态及泥沙淤积特性研究

选择南京八卦洲河段马汊河入江口门,建立二维潮流、泥沙数学模型,对入江口门航道流态、水流泥沙运动特征以及口门泥沙淤积特性进行研究。结果表明,中、洪水条件下,八卦洲河段内不存在涨潮流,但口门内仍然存在往复流。河床冲淤变形计算结果表明,口门向内泥沙淤积呈由大到小的分布规律,口门回流区淤积厚度最大。不同水文特征年泥沙淤积程度不同,随淤积历时增长,泥沙逐年淤积量略有减少,且淤积泥沙由口门逐渐向航道推进。

融合历史溃坝数据的水库大坝溃坝风险演化机制研究

随着水库大坝管理水平提升及除险加固工作的推进,我国已进入世界低溃坝率国家行列,然而在全球气候变化的背景下,大坝出险甚至溃坝事故仍时有发生。从统计分析、案例研究、文本挖掘等3个方面围绕我国溃坝风险展开了研究,主要研究成果包括:基于我国1954年以来的溃坝历史数据,分析了溃坝主要成因及时空分布特征;通过文本挖掘等手段提出了土石坝溃坝风险事件关联度分析方法及灾害链演化概率计算方法;提出了适用于溃坝风险分析的贝叶斯模型构建方法,并基于系统动力学理论建立了改进的贝叶斯模型,进一步提出了土石坝溃坝路径推断方法。研究成果对进一步提升我国水库大坝风险管理水平、加强防灾减灾体系建设具有借鉴意义。

食用菌渣堆肥还田对苜蓿产量和品质的影响研究

食用菌渣是有机废弃物,也是可回收利用的优质农业资源,食用菌渣的高效资源化利用对于发展可持续农业有重要意义。以苜蓿为试验材料,设计不同堆肥施用方案(3 000 kg/hm^(2)、4 500 kg/hm^(2)和6 000 kg/hm^(2)),辅以两种补充灌溉量,观测食用菌渣堆肥还田对苜蓿产量和品质的影响。结果表明,4 500 kg/hm^(2)菌渣肥料协同240 mm补充灌溉量有利于苜蓿增产提质,该组合下熵权系数评价值达到0.81,可作为食用菌渣资源高效利用方案。

钢筋混凝土环境中负载型阻锈剂的研究进展

阻锈剂技术是抑制混凝土中钢筋锈蚀的重要途径,但传统阻锈剂的应用仍然面临功能单一、与混凝土的兼容性不佳、环保性和有效性难以兼顾等问题。将阻锈剂装载入载体中,以载体负载阻锈剂(Carrier-loaded corrosion inhibitor,CLCI)的形式将阻锈剂“间接”掺入混凝土,能够在避免阻锈剂原有缺陷的基础上,发挥载体的特有功能。本文围绕CLCI的离子固化、缓释效应、智能响应、pH自免疫系统、载体吸附效应等功能机制,结合CLCI对水泥基材料性能的影响,系统综述了CLCI的研究进展。最后,对其在混凝土中的研究和应用进行了展望,并提出了需要解决的问题,以期为CLCI在混凝土工程中的应用提供更多可能性。

水分状况及温度对长江漫滩沉积物温室气体排放的影响:以南京绿水湾湿地为例

为探究水文波动和气候变暖对河流漫滩温室气体排放的影响,选取南京长江绿水湾湿地漫滩表层0~15 cm沉积物为实验对象,利用三维荧光光谱(3D-EEMs)等技术,结合室内培养实验,研究了2种水分状况(淹水和半淹水)和4种温度(5、15、20、30℃)下二氧化碳(CO_(2))、甲烷(CH_(4))、氧化亚氮(N_(2)O)排放规律。结果表明:累积CO_(2)排放量随温度及水分含量升高而升高,温度敏感系数(Q10)随温度升高而降低;淹水30℃处理下CO_(2)排放速率在培养25 d后受到抑制而逐渐下降。淹水CH_(4)累积排放量显著高于半淹水,且随温度升高而增加。淹水显著降低了沉积物净硝化速率,5℃半淹水N_(2)O累积排放量显著高于淹水,但30℃淹水N_(2)O累积排放显著高于半淹水。增温有利于加快淹水上覆水溶解性有机质(DOM)的腐殖化进程。研究表明,温度上升、水分含量增加均将导致沉积物排放的温室气体增温潜势(GWP)提高。

再生水生态产品价值实现机制研究

作为一类特殊的水生态产品,再生水利用是解决城市水资源短缺的可靠途径。目前我国再生水生态产品内涵的界定、价值核算方法以及保值和增值路径研究尚处于起步阶段。结合我国再生水利用和生态产品价值研究现状,总结了再生水生态产品价值实现的理论基础、存在问题,分析了再生水生态产品价值的实现路径,并提出促进再生水生态产品价值实现的建议。研究可为促进再生水生态产品价值实现的理论、实践提供参考。

基于主动激励红外成像的大坝渗漏AI识别方法研究

为了解决大坝渗漏识别的问题,本文提出了一种将主动激励红外成像与深度学习结合的大坝渗漏识别方法。通过计算机仿真制作渗漏红外图像,再结合模拟大坝渗漏试验采集得到的红外图像,生成渗漏红外图像数据集用于深度学习的训练。在YOLOv5原始模型的基础上,用AF-FPN替换原有的FPN,提高识别大坝红外图像渗漏区域的能力,并在识别速度和准确率之间做出有效的权衡。试验表明,模型的准确率为87.6%,召回率为96.5%,平均准确率(IoU=0.5)为88.3%,表明本文提出的方法可较好的识别大坝红外图像渗漏区域。

田-沟-塘系统纳洪减污效应研究进展

针对南方地区水资源时空分布不均、水旱灾害频发且极端气候加剧、农业用水效率不高且面源污染严重等水安全问题,探讨稻田、排水沟、塘堰组成的灌溉排水系统(简称田-沟-塘系统)的调蓄纳洪、协同减污效应,以期为灌区雨洪调蓄和节水减排提供理论参考。从灌区雨洪调蓄实际出发,对当前田-沟-塘系统的国内外研究工作和发展进行总结,对田-沟-塘系统承纳洪水、输水蓄水、优化调水、协同防控氮磷流失等基础理论和关键技术等问题进行阐述,提出了田-沟-塘系统的“虚拟水库”模式及其纳洪效应的模型模拟方法。目前关于田-沟-塘系统调水控水的研究还普遍停留在净化水质单方面效用上,水量调蓄方面则多以研究稻田、排水沟、塘堰单个体的水平衡过程为主,缺少田-沟-塘系统联合调度的系统研究,如何提高灌区粮食生产过程中雨洪调蓄利用仍缺乏系统思维和技术手段。未来的研究要进一步拓展和丰富田-沟-塘系统雨水调蓄利用和协同减污功能,揭示稻田作为“隐形蓄水池”的蓄水潜力以及田-沟-塘系统的调洪削峰减污能力。

节水灌溉对块根作物和土壤微生物影响的研究进展

我国是人均水资源匮乏的国家,节水灌溉对于绿色农业和经济社会的可持续发展具有重要现实意义。本文围绕节水灌溉对块根作物产量与品质、农田土壤微生物的影响,阐述当前研究进展,并提出亟待解决的关键问题,以期为块根作物增产提质和水资源高效利用提供理论依据。

基于机器视觉的滑坡体夜间不间断监测技术研究

为了提升对滑坡体险情的实时感知能力,提出了一种基于机器视觉的滑坡体夜间不间断监测技术,该技术通过提取夜间滑坡体特征物的位移,来监测滑坡体的局部变形情况:首先利用二值化方法提取滑坡体特征点阵;然后利用不同点阵的特征三角形对像素坐标系进行变换,实现特征点的匹配,并计算像素位移;最后基于单目测距原理将像素移动距离转换为实际距离,进而实现边坡的夜间不间断监测。试验结果表明,该技术在保持较高精度的同时,能够在夜间持续对滑坡体进行监测,可运用于实际工程中。

淮北平原冻融期和非冻融期及年时段裸地潜水蒸发模拟研究

为进一步揭示淮北平原砂姜黑土和黄潮土裸地冻融期、非冻融期日潜水蒸发变化规律及其与年时段计算结果的差异性,根据五道沟实验站2006~2022年62套原状土(0~5m)蒸渗仪观测资料,采用非线性最小二乘法,分别提出了两种土质3个时段日潜水蒸发量计算修正公式,并得到潜水蒸发极限埋深阈值hm和参数n的取值。结果表明:①两种土质经过修正后的阿维里扬诺夫计算公式计算日潜水蒸发量,较直接用水面蒸发(E601)计算精度提高0.9%~10.2%,其中砂姜黑土计算精度提高0.9%~10.2%。黄潮土计算精度提高3.6%~5.0%;②将潜水蒸发量的计算分成冻融期和非冻融期两个时段来考虑,比直接采用单一年时段潜水蒸发量计算公式,模拟精度有所提高,且两种土质计算精度表现出差异性,砂姜黑土冻融期提升6.6%,非冻融期提升2.8%;黄潮土冻融期提升1.3%,非冻融期提升2.6%;③砂姜黑土和黄潮土冻融期阈值hm分别为0.96、1.18,参数n分别为2.082、2.830;非冻融期阈值hm分别为1.39、1.69,参数n分别为2.236、0.719。采用年时段计算的阈值hm分别为1.23、1.66,参数n分别为2.758、0.740,实际应用时分别取冻融期及非冻融期的值较为合理。

不同颗粒组成与质量分数矿料的尾矿浆流变特征与模型研究

尾矿库溃坝下泄物的流变特征,是分析溃坝时空演化过程及致灾范围的重要前提.本文配制了6组不同粗细颗粒比和6组不同质量分数矿料的尾矿浆,采用旋转式流变仪分析颗粒组成和矿料质量分数对尾矿浆流变特征的影响,并分别基于屈服伪塑性流变模型和Bingham流变模型拟合得到尾矿浆的流变模型.结果表明:40%矿料质量分数条件下,尾矿浆体中细颗粒含量较少时,浆体的黏度和屈服应力很小,且剪应力随剪切速率的增大变化不大,呈现牛顿流体特征;随着细颗粒含量的增大,浆体逐渐转变成非牛顿流体,黏度和屈服应力迅速增加,并逐渐趋于指数增大趋势,剪应力也随剪切速率的增大迅速增大;矿料质量分数为10%或40%且细颗粒含量较低的尾矿浆体由于水和尾矿砂分离,其性质类似于挟砂水流,可以通过牛顿流体模型进行描述;细颗粒含量较高的尾矿浆体,Bingham模型和屈服伪塑性流体模型均可以对其流变特征进行描述.

基于万吨级船舶阻力变化的大型人工水道断面尺度研究

针对国内现行规范在可通行3000 t级以上船舶的大型人工水道断面尺度设计方面的规定不足,从限制性航道航速经济性角度出发,定义大型人工水道的经济航速断面,基于数学模型研究满足万吨级船舶(总长130 m×型宽22 m×设计吃水5.5 m)通航要求的经济航速断面尺度推荐参数区间。具体包括:基于完全非线性Boussinesq方程的开源程序包FUNWAVE-TVD建立了限制性航道中船行波传播变形及阻力变化数学模型,模拟研究了不同边坡比、航道底宽条件下船舶阻力变化规律,重点分析了航道底宽、边坡比对航行阻力的影响。研究结果表明:在大型人工水道设计时,对于梯形断面,经济航速断面设计时,坡比采用1:3较优,水深8 m时底宽取90 m,断面系数为7.54较优;水深9 m时,底宽取70 m,断面系数为7.21较优。

内河航道地形克里金插值方法应用研究

针对内河航道离散河床测量地形难以适应水动力模拟精度的问题,开展克里金插值技术在内河航道高精度地形构建中的应用研究。以巢湖某支流航道为例,采用克里金方法分别对顺直段及弯曲段水下地形进行插值。在对水下地形空间变化趋势进行分析的基础上,选取不同理论变差函数模型,并考虑模型的各向异性特征,对河床地形插值结果进行对比分析。结果表明:去趋势项和各向异性模型能够显著改善插值结果中的局部不连续现象,而克里金插值结果精度和连续性仍有待进一步改善,研究成果可为今后的克里金插值技术深化应用提供借鉴。

公共供水管网工业用水权确权及交易研究

推行公共供水管网工业用水户用水权交易,对于进一步规范工业企业用水行为、优化水资源配置、提高水资源利用效率具有重要意义。在系统剖析公共供水管网工业用水权交易重要意义的基础上,详细分析了公共供水管网工业用水权的确权思路及交易流程框架,并在此基础上围绕加强公共供水管网工业用水户用水权市场顶层设计、以最严格的水资源管理制度管水用水、加快推进公共供水管网工业用水户用水权市场建设、强化公共供水管网用水权市场保障机制4个方面提出加快完善我国公共供水管网工业用水户用水权交易体系的政策建议。

峡谷区深厚覆盖层上面板堆石坝结构安全研究

趾板直接建在覆盖层上的面板堆石坝,通过防渗墙、连接板、混凝土面板以及接缝止水构成完整的防渗体系,由于覆盖层的大变形以及岸坡区以及河床覆盖层区较大的差异变形使得整体防渗体结构安全面临严峻考验。依托新疆某电站面板堆石坝工程,室内试验与现场旁压试验相结合确定合理的覆盖层和筑坝料力学参数,采用数值计算方法优化分析了连接板宽度、防渗墙施工次序、混凝土面板宽度、面板柔性缝设置方式等措施对改善防渗体系应力变形的效果。结果表明:合理的连接板长度与分缝型式可减小连接板应力和接缝变位;防渗墙后期施工能显著改善墙体应力,减小面板分缝宽度和设置柔性缝均能较好控制面板的应力性态;对于覆盖层上的新疆某电站面板堆石坝,防渗墙与连接板接缝以及陡峭左岸周边缝剪切变形是控制该工程运行安全的重要因素,研究结果可为同类型土石坝设计建设提供借鉴。

安徽省再生水利用配置试点创建探讨

加强再生水利用对于优化区域用水结构、缓解水资源危机具有重要意义。以安徽省为典型,分析了安徽省合肥市、淮北市及临泉县各试点城市再生水利用配置建设情况,围绕试点建设目标与任务,从规划布局、配置管理、工程建设、输水网络、政策制度等方面论述了安徽省再生水利用配置试点城市创建主要做法,归纳出再生水利用配置五大体系,剖析了再生水利用配置试点城市创建过程中在用水水源、用水过程、用水保障等方面存在的问题,提出了城市再生水利用配置过程中需要具备的本地条件、实施条件、保障条件,以期为其他区域再生水利用配置提供借鉴参考。

水土保持规划布局与监管保障综合措施研究--以南京市江宁区为例

本研究以南京市江宁区为例,在水土流失现状复核调查的基础上,总结全区水土流失和水土保持现状,结合产业布局和发展规划,分析经济社会可持续发展对水土保持的需求,提出近期和远期目标,划分水土保持分区及水土流失重点防治区,提出综合规划方案和规划实施的监管保障措施,旨在为保障区域生态安全、防洪安全提供有益参考,并为相似地区水土保持规划建设提供实践依据。

洋溪水利枢纽横隔板式鱼道设计

洋溪防洪控制性工程是广西柳江上以防洪为主、兼顾发电和航运的大型综合水利枢纽工程。洋溪鱼道工程最大设计水头30 m,鱼池采用横隔板竖缝式。针对洋溪以防洪为主的功能要求,结合运行水位变幅特点及过鱼时长保证率确定了鱼道运行水位,从而优化了鱼道进、出口数量。通过大比尺局部物理模型试验和鱼道整体物理模型试验,开展了鱼道全程水流流态模拟分析,提出了最终的鱼道设计方案。