立式轴流泵装置叶轮与导叶间非定常流场分析

为了分析立式轴流泵装置叶轮和导叶体的非定常流场特征,采用ANSYS CFX对立式轴流泵装置全流道进行三维非定常数值计算,预测泵装置的能量性能,并通过物理模型试验进行验证。结果表明,各流量工况时,叶轮进口圆周测线的轴向速度分布均呈类正弦分布,波峰、波谷数与叶轮的叶片数相一致。小流量工况时,叶轮进口面的速度分布受叶轮的影响明显,速度加权偏流角与导叶体出口的平均涡角均最大。随着流量的增大,肘形进水流道的能量损失逐渐增大;导叶体的能量损失随着流量的增大呈先减小后增大的趋势,在最优工况时导叶体的能量损失最小,在小流量工况时60°弯管和虹吸式出水流道的能量损失之和最大。研究结果有利于立式轴流泵装置的结构优化与能效提高。

大型复杂跨流域调水工程电站水库泵站群多目标优化调度

考虑调水量、发电最大和耗能最小3个目标,建立电站水库泵站群多目标优化调度模型。基于参数调整策略、邻域变异和加速策略,提出了求解多目标优化调度模型的综合改进布谷鸟新算法并求解模型,获得了发电、调水、泵站耗能多目标Pareto解集。以引汉济渭大型复杂跨流域调水工程为实例,将该模型与模拟调度模型和NSGA-Ⅱ算法多目标优化调度模型的结果进行比较,结果表明,该优化调度模型的发电、调水、耗能、弃水等各项指标合理,具有相对优势。

禹门口调水工程水源区与受水区径流丰枯遭遇风险分析研究

应用Copula方法构建了禹门口调水工程黄河水源区与汾河受水区之间的二维径流联合分布模型,并对二者之间的丰枯遭遇频率进行了计算,在此基础上构建了贝叶斯网络丰枯遭遇风险管理模型,对禹门口调水工程未来运行中可能发生的丰枯遭遇及其风险进行了仿真研究。分析认为黄河水源区与汾河受水区同时出现枯水年为调水不利情况,其它丰枯组合为调水有利情况。经计算禹门口调水工程调水不利的概率为24.42%,调水有利的概率为75.58%;联合Copula函数和贝叶斯网络理论建立的禹门口调水工程水源区与受水区径流丰枯遭遇风险分析模型,可对不同情景下的丰枯遭遇和调水风险进行仿真研究,能够更真实地反映年径流量丰枯遭遇的演变规律。

基于水库群调度的深圳公明供水调蓄工程效益分析

【目的】揭示公明水库的蓄水、供水、生态交换水量、损失水量之间的相互关系,分析其储备效益、供水效益和生态效益等。【方法】考虑深圳北线引水的不同选择,设置2种城市供水情景,其中情景1为近期北线引水固定不变,以供定需;情景2为远期北线引水有丰枯变化,以需定供满足城市供水要求。通过建立公明供水调蓄工程水库群优化调度模型,用45年长序列月径流资料采用决策动态优选的自适应算法求解模型,并将计算结果与采用水量平衡中的等流量常规调度结果进行对比分析。【结果】2种情景的优化调度结果表明,公明水库的多年平均蓄水量有很大的差异,由情景1的10 715万m3/年增加到情景2的12 545万m3/年,平均每年增加1 830万m3,情景2的蓄水量已经超过了12 141万m3的储备库容;城市供水保证率由情景1下的0.70%~6.70%提高到情景2下的98.00%,最大连续缺水破坏时间由情景1的45年锐减到情景2的0年,满足了该地区的城市供水要求。【结论】通过水库群联合调度,深圳公明供水调蓄工程能够实现对深圳市中西部城区供水和储备水源等目标,并能发挥其生态效益。

引汉济渭工程运行调度综合服务平台的应用实践

针对引汉济渭工程运行调度的实际需求和特点,基于云计算技术,采用面向服务的体系结构(SOA)和JAVA EE平台技术架构,研发了基于云服务架构的引汉济渭工程运行调度综合服务平台,建立了基于平台、组件、知识图及可视化工具灵活搭建的引汉济渭工程运行调度业务应用系统构建模式,形成基于平台、基于组件、基于主题、基于可视化的应用模式,解决了传统的工程运行调度系统应用性差、功能单一、可扩展性差及应用模式单一等问题。通过平台提供工程运行调度业务服务,为工程联合调度提供技术支撑。

水文与水资源工程专业实践教学的改革与探索

实践教学环节是高等学校人才培养的重要组成部分。结合经济发展趋势和社会对工程人才素质的需求,我校充分利用水文及水资源国家重点学科优势,构建水文与水资源工程专业工程实践能力体系,改革实验教学内容,搭建高水平实验平台,探索服务水文与水资源工程专业本科生实践教学和教师研究生科学研究的实验管理模式,取得良好效果。2012年我校水文与水资源工程本科专业顺利通过中国工程教育认证专业评估,有效期6年。为高等学校本科专业实验教学改革与探索提供了思路。

纳米SiO_(2)对轻质混凝土力学性能的影响研究

为了探究纳米材料对轻质混凝土力学性能的影响,将不同掺量的纳米SiO_(2)等质量替代硅酸盐水泥,掺入到轻质混凝土中,制备成混凝土试块,对养护7 d和28 d的试块进行抗压强度和劈裂抗拉强度试验,得到了不同掺量纳米改性后轻质混凝土强度的变化过程,进一步分析了纳米SiO_(2)对轻质混凝土力学性能的影响情况。结果表明:(1)掺入适量的纳米SiO_(2),能够提高轻质混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度;(2)当纳米SiO_(2)掺量为1.00%时,效果最好;(3)纳米SiO_(2)对轻质混凝土后期力学性能的增益效果优于早期。

纳米材料对混凝土力学性能的影响研究

文章分析了混凝土力学性能影响因素,以及探讨了纳米SiO_(2)、纳米CaCO_(3)、纳米TiO_(2)以及其他纳米材料对混凝土力学性能的影响,讨论了纳米改性混凝土的研究现状及发展前景。

引汉济渭工程水库适应性调节主题服务研究

针对传统水库调节计算模式存在难以适应动态变化的问题,在水库兴利调节计算常规方法的基础上,结合天然来水过程、水量平衡原理,划分水库调节周期为不同时段,运用图解法求解调节流量,提出了一种能适应不同调节周期、不同来水过程、不同供需过程的等流量调节计算方法。基于综合集成平台,将该方法组件化,结合知识图和可视化工具,搭建了引汉济渭工程水库适应性调节计算系统。结果表明,适应性调节计算方法能够使得水库下泄水量在计算周期内最大限度平稳。该系统能将整个调节计算的过程与结果以图、表的形式直观地展示,同时当决策者对调节结果不满意时,可以通过系统进行人工调整,以减轻对用水过程的破坏程度。

松嫩平原不同耕作模式与秸秆还田量对土壤磷组分及大豆产量的影响

了解黑土地区外源介质与不同耕作模式对土壤磷影响,对于优化黑土地区农业系统施肥具有重要意义。玉米秸秆因其自身性质对土壤理化性质具有良好调控作用,该研究在完全随机设计的基础上,通过田间试验分阶段监测不同耕作模式和秸秆还田量对土壤磷组分变化的影响。研究结果表明:1)秸秆通过改善土壤的环境稳定性提高土壤的固磷能力。深耕(DP)搭配9750 kg/hm^(2)的秸秆还田后,土壤的总磷(TP)含量增加了31%。2)秸秆改善土壤环境增加了土壤磷酸酶含量。与浅耕(SP)相比,深耕搭配9750kg/hm^(2)的秸秆可使酸性和碱性磷酸酶含量分别提高到12%和32.5%。深耕搭配9750 kg/hm^(2)的秸秆还田量在大豆植株需磷关键时期时土壤植酸酶含量最低;与0秸秆还田相比,植酸酶含量减少了11.3%~19.4%。3)Langmuir模型在解释磷吸附数据方面优于Freundlich模型,可以更好地评估磷的最大吸附值,秸秆处理的最大磷吸附量、磷吸附亲和常数和最大缓冲容量分别比0秸秆还田处理低2.4%~8.3%、8.3%~13.9%和2.2%~26.3%。4)施用秸秆有助于促进土壤磷有效性的提高,并且深耕作用会进一步增加磷素有效性。根据Hedley磷分级结果,深耕搭配秸秆还田可促进不同环境下土壤磷组分的改变,土壤中不稳定态磷的含量总是高于CK组。施用秸秆显著提升了土壤中各组分磷含量,其中,秸秆施用对不稳定态磷组分影响最大。深耕搭配9750kg/hm^(2)的秸秆还田量的调控模型提高土壤有效磷含量,为提高土壤磷的利用效率提供了科学依据。5)深耕时施用9750kg/hm^(2)玉米秸秆,大豆产量最高达到1425kg/hm^(2),为今后黑土区土壤肥力保持和农田土壤耕作提供参考和指导意义。

基于灰色关联度-突变理论模型的黑龙江上游凌汛灾害风险评价

在高纬度和高海拔地区河流凌汛现象频繁发生,常导致冰塞或冰坝洪水,严重威胁人身和财产安全。因此,全面考虑各因素进行科学的风险评价是预防凌汛灾害风险的首要前提和必然要求。研究基于突变理论构建凌汛灾害风险评价模型,引入灰色关联度分析法进行基础指标排序,对黑龙江上游地区凌汛灾害风险进行评价。鉴于不同指标之间的相互关联性,采用皮尔逊相关系数法精简指标集并选取代表性年份,依据代表年风险排序与层次聚类分析-突变理论所得结果进行比较。结果表明:在水文、气象、社会、经济等多因素影响下,2000年至2020年期间黑龙江上游漠河、塔河、呼玛三区凌汛灾害风险水平整体均呈现先增大后减小的趋势。其中,积雪深度、水位、冰厚、气温等要素与凌汛灾害发生频率之间表现出极高的相关性,而人口、农业、经济、医疗等社会因素也对洪水发生后的风险水平产生影响。漠河河段因其复杂陡峭的河流地形、恶劣的气候条件以及相对较高的人口密度,整体呈现出较高的风险水平。灰色关联度-突变理论模型风险隶属度值分布在0.85至0.93之间,且较层次聚类分析-突变理论模型具有更优的风险排序和安全裕度,验证了该模型在凌汛灾害风险评价中的有效性和实用性,为凌汛灾害风险研究提供了新的科学方法和理论依据。

汕头湾海底隧道工程河段最大冲刷深度研究

通过河工模型试验,研究汕头湾海底隧道工程河段的水流流态和河床冲刷情况,对不利水文条件下的隧址河床最大冲刷深度进行了分析。成果表明,在不利水文条件下隧址断面最大洪水流速达1.5 m/s以上,左右两汊主槽河床冲刷明显。300年一遇、100年一遇水文条件下隧址河床最大冲刷深度分别为6.40、5.24 m。隧址断面最大冲深的包络线成果可为工程的合理埋深提供依据,研究成果可为汕头湾类似工程提供参考。

引汉济渭工程运行调度模式研究

从引汉济渭工程运行调度的实际需求出发,设计了工程运行调度新模式并集成实现。基于Hadoop搭建工程运行调度大数据服务平台,基于数字地球构建了工程运行调度可视化仿真系统,基于云服务架构建立工程运行调度应用支撑平台,以主题、组件、知识图为牵引建立了工程运行调度应用支撑库,基于数字地球和应用支撑平台构建了工程调配水一体化数字水网,基于平台、数字水网、组件、知识图搭建了工程运行调度主题业务应用,实现了运行调度业务主题化云服务。该模式技术理念先进,应用灵活方便,适用性强,可为工程运行调度提供重要技术支撑,具有良好的应用前景。

陕西省水利信息化的发展战略研究

陕西省水利信息化发展缓慢的问题体现在4个方面:信息化系统机构分散;基础设施不足、运行水平低;数据库建设以及决策支持系统不成规模;专业技术人员缺乏和经费短缺。为解决这些问题试提出3步走战略:筛选人才,夯实基础;普及应用,统一管理;创新技术,引领潮流。首先引进人才,制定规划,升级测站,然后建立信息化系统软件平台,最后将3S等技术引进系统。规划了一个全方位的前景,为早日全面实现陕西省水利信息化提供参考。

热棒在多年冻土区堤防工程中的应用研究

为探究热棒在多年冻土区的降温性能,针对黑龙江干流多年冻土区选取试验区,并在试验区设置单热棒影响半径试验、双热棒无保温板试验与双热棒覆盖保温板试验。试验结果表明:热棒对多年冻土起到良好的保护作用,且从单桩热棒和群桩热棒对温度场的影响情况来看,其影响半径为2.5 m~3.0 m;群桩热棒影响下温度场变化会产生较为明显的叠加现象,而多年冻土多为连续分布,群桩热棒埋设作为一种较为常用的多年冻土降温措施,在埋设时应考虑结合基础宽度,尽量使叠加区域产生在靠近基础处;提出群桩热棒在多年冻土区水工建筑物地基中埋设的理想间距为3.6 m。同时,埋设群桩热棒并覆盖保温板的多年冻土保护措施可明显降低地温,有较为理想的工程效果。热棒主动降温技术能够有效抑制冻土区的冻融,从而防止融沉和冻胀,减轻冻土区水工建筑物的损害。

秸秆灰对砂浆力学性能的影响和微观分析

秸秆灰含有大量的活性SiO2,具有一定的火山灰活性,可以作为水泥掺合料使用。为了探究秸秆灰对水泥砂浆强度的影响,采用秸秆灰作为掺合料制备砂浆进行了试验分析。使用3种不同活化处理方法以提高活性,将秸秆灰按水泥质量的百分比(10%、20%和30%)等量取代水泥掺入到水泥砂浆中,分别对不同龄期砂浆进行抗压、抗折强度试验、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)检测,对其力学性能和微观形貌进行了分析。结果发现,在养护前期秸秆灰会抑制砂浆强度的发展,各组砂浆强度都有不同程度的下降;在养护后期,秸秆灰砂浆强度增长速率提高,其中经过研磨、400℃高温灼烧,并水洗处理后的秸秆灰在掺量为10%时,砂浆强度效果影响明显,60 d龄期时抗压强度高于基准组,达到75 MPa,抗折强度与基准组持平,达到10.4 MPa,会略微降低砂浆的韧性。

基于Copula函数的北京市气候变化及人类活动对NDVI影响的识别

在气候变化和人类活动的双重影响下,城市植被受到严重影响,识别气候变化和人类活动对植被的影响,对城市的生态建设具有重要意义。本文依据《北京市城市总体规划》,运用Copula函数的方法考虑气候变化和人类活动对植被的影响进行分析。结果表明:北京市的植被在各个季节都呈现出较好的增长趋势,且在生态涵养区的增长趋势更加明显。NDVI-P的最优Copula函数主要为Frank Copula和Clayton Copula,而NDVI-T的最优Copula函数主要是Frank Copula函数。根据Copula函数的依赖结构分析表明,气候变化主要是通过影响植被的生长期和促进植被的光合作用来影响植被的生长;人类活动对植被的影响主要是通过建设活动与政策来影响植被的分布。

松嫩平原北部季节冻土冻融过程及热量传递规律

为深入了解松嫩平原北部季节冻土冻融过程及热量传递规律,同时为东北寒区工程及寒区农业的土体环境的高效利用提供科学依据。基于松嫩平原北部季节冻土原位监测,开展季节冻土温度变化特性及分层热通量变化规律研究。结果表明:深度小于50 cm土体温度日变化明显,土体温度季节差异随着土体深度增大而减小。2017年3月3日达到最大冻深(164 cm),4月22日为最终融化日期,最终融化深度为130 cm。不同深度土体温度对地表温度响应呈滞后效应,随着土体深度的增加,滞后时间延长;季节冻土在冻融期内浅层土体受到净辐射的影响,热量交换极其频繁;随着土层深度的增加,净辐射的作用减小,热量在土体中传递的损耗增加,热量交换程度减弱,在冻结期,土体损失的热量大于吸收的热量。在整个冻融期内保持负值,冻深线以下土体中的热量持续向上传输,表明160 cm深度以下土体持续对冻土层传递热量。

石墨尾矿砂应用研究现状与发展趋势分析

随着国民经济对于石墨资源的需求量日益增大,产生的大量的石墨尾矿砂堆积在石墨尾矿砂库中,由于对石墨尾矿砂的处理方法还处于初级阶段,占据了大量土地资源并且造成了资源浪费,同时也对环境造成了破坏。本文从石墨矿的分布开采情况,尾矿砂库的风险,石墨尾矿砂的应用现状和发展趋势方面进行论述,总结阐述国内外研究处理石墨尾矿砂的方法,得出石墨尾矿砂在回收处理方面具有巨大潜力,并对研究现状提出了一些见解。

黑龙江上游开江期河道特征对流冰速度的影响

为探究黑龙江上游江段开江期流冰速度沿程变化规律和运移过程,通过抛投微型冰浮标定位器进行流冰追踪试验,分析黑龙江干流开江期流冰速度分布特征及河道形态对流冰速度的影响规律。结果表明:2019年开江期距黑龙江干流源头69~692 km河段流冰速度分布为0.79~3.56 m/s,平均速度为1.65 m/s,流冰速度与河道宽度、河道弯曲系数呈负相关关系;在弯曲河段、江心岛河段和弯曲分汊型河段流冰速度降低趋势明显,且河道特征对流冰速度的影响依次减弱。流冰速度沿程分布规律可为冰坝预测及预防凌汛灾害提供数据支持,研究成果对寒区河流治理具有十分重要的意义。