望龙碛航道整治工程河段鱼类栖息地水动力指标分布

栖息地水动力环境对鱼类生存繁殖具有重要影响。针对长江上游望龙碛河段,采用三维水流数值模拟方法探讨航道整治工程对河段内胭脂鱼产卵栖息地水动力指标的影响。结果表明:河道各断面流速分布沿河宽呈“中间高、两边低”;工程后各断面适宜产卵流速区域向右偏移,且偏移量随流量增大而增加,最大偏移量60 m。涡量沿水深成层分布,总体呈“底层大、表层小”;工程后涡量较大值集中出现在工程区域附近及河道断面中部,涡量沿垂线分布变化明显,随着流量增大涡量变幅增加,最大变幅0.05 s^(-1);动能梯度沿水深分布与涡量相似,沿河宽方向动能梯度分布特征与深水区域分布表现出较强的相关性;流量增大后各断面动能梯度最大值增加。工程后形成的复杂水动力条件有利于鱼类生存繁殖。

以高阶性应用型人才培养为目标的“给排水管道工程”课程教学改革实践

为适应新工科背景下社会发展对工程创新人才的需求,围绕城镇给水排水管网建设,以培养出具有工程师素养的高阶性应用型人才为目标,基于“给排水管道工程”课程教学,系统阐述了与该课程教学改革实践相关的内容,剖析了课程教学现状问题,明确了问题解决思路,详细论述了课程建设及应用情况,为全面深化高等学校工科课程教学改革提供借鉴。

基于LCA的长江上游某内河港口工程碳排放估算与分析

“十四五”期间“双碳”目标的提出,推动着我国基础设施建设向绿色低碳的方向发展,生命周期评价方法(LCA)作为一款全面的环境影响评价工具逐渐开始应用到我国建筑业。以生命周期评价理论为基础,选取长江上游某内河港口工程为研究对象,将该港口工程全生命周期划分为施工阶段、运维阶段及退役阶段进行碳排放来源分析并估算碳排放。结果表明,该港口工程全生命周期碳排放为8.67万t CO_(2)-eq(当量),施工阶段、运维阶段、退役阶段分别占比39.4%、56.7%、3.9%,单位碳排放为95%置信区间为651.92~745.21 kg CO_(2)-eq/m^(2),中位数为698.14 kg CO_(2)-eq/m^(2),清单数据不确定性较小,港口工程碳排放敏感因素为混凝土和电力。碳排放评价结果总体较好,可作为后续制定碳减排政策的相关依据。

基于模糊层次分析法的中小型水利水电工程施工风险评价

为了评价中小型水利水电工程施工风险,选取了16个影响施工风险的评价因子,根据模糊层次分析法,用MATLAB编制了相应程序,建立了相应风险评价理论体系模型。以某中小型水利水电工程施工风险为实例,实现了该工程施工风险评价。该方法计算结果与实际工程相符,证明了方法的可行性。

金佛山水利工程左岸岩质高边坡稳定性分析

结合工程地质条件、边坡形态规模和变形破坏机理,考虑岩质边坡天然和饱和两种含水状态,采用有限元强度折减法对重庆市金佛山水利工程坝址区左岸岩质高边坡进行分析,研究了岩质高边坡在天然状态、开挖和加固时等不同工况下的稳定安全系数。结果表明:各种工况下安全系数满足规范要求,边坡是一个下部为顺层牵引-塑流性质、上部为压致拉裂推移式潜在滑坡。开挖部分岩体风化层有利于边坡稳定,采用锚喷加固后岩质高边坡安全系数明显提高,边坡现状整体稳定,发生大规模破坏的可能性极小。

基于弯矩修正法的浅水区海底直铺管道允许悬跨长度计算

海底管道悬空问题是管道工程建设中经常遇到的重要问题,当管道的悬跨长度达到一定值时,管道较容易失稳,而悬空油气管道失稳破坏导致的后果往往非常严重,因此需要对悬空的海底管道进行定期的维护和处理,但由于海上作业难度大,针对悬空管道的治理成本非常高,因此可考虑对处于悬空但在安全允许悬空范围内的管道暂时不进行加固,此时就需要计算管道的允许悬跨长度,为管道的治理提供依据。由于我国油田大多建设在近海地区,因此在考虑管道的悬空问题时需考虑浅水区波浪的特点。本文考虑浅水区波浪的非线性影响,推导得到浅水区波浪场内任意一水质点的水平流速和竖向流速计算公式,并根据该公式和Morison方程,进一步建立了管道悬跨水动力载荷的表达式,最后基于弯矩修正法,提出浅水区平铺海底管道允许悬跨长度计算公式。根据工程实例,结合本文研究,计算得到该工程所在海区平铺管道允许悬跨长度。

水下抛石电阻率特性试验研究

研究旨在利用电阻率技术解决水下抛石坝(隐蔽性工程)隐患探测和质量评价等关键问题。采用四电极法分析了水下抛石在不同供电电压和空隙率条件下的电阻率特性,并建立了电阻率与水下抛石空隙率的经验公式。结果表明:水下抛石电阻率随供电电压(10~60 V)升高呈先衰减后逐渐趋于稳定的变化特征,且供电电压高于30 V时电阻率衰减程度显著降低;水下抛石电阻率随空隙率的增加逐渐减小并趋于稳定(两者间的关系可用递减型幂函数表征),且不同供电电压下电阻率随空隙率的变化规律与此类似;分别选用幂函数、指数函数及对数函数拟合电阻率与空隙率关系,发现幂函数拟合误差最小,考虑供电电压影响最终建立了水下抛石电阻率与空隙率的经验公式;进一步通过水下抛石坝模型试验验证了经验公式的可靠性。该经验公式可有效描述水下抛石分布的密实程度,从而快速识别水下抛石坝内部隐患。

船闸浮式系船柱结构受荷敏感区域研究

随着我国水运交通事业的不断发展,大型船闸的安全运行至关重要。为保证船闸内船舶的泊稳安全,实时感知船闸浮式系船柱的运行状况至关重要。浮式系船柱受荷敏感区域的确定与结构监测传感器的布设方案密切相关,然而针对该问题仍缺乏系统的研究。依托某大型船闸工程,通过建立浮式系船柱结构三维数值模型,基于有限元方法研究浮式系船柱在不同系缆力、系缆角度情况下的结构应变路径变化规律。结果表明,浮式系船柱结构受系缆力作用的敏感区位置在靠近浮式系船柱空心圆柱体与固定钢板焊接位置附近,为浮式系船柱结构受力监测传感器的安设以及后续工作提供理论支撑。

内河枢纽港水工钢构件锈蚀特征时空分布规律

内河枢纽港框架直立式码头下部结构多采用钢护筒、钢靠船构件、纵横撑等钢构件,钢构件具有强度高、塑性好等优点的同时也存在易锈蚀、耐腐蚀性差等问题,水工钢构件锈蚀对内河枢纽港长期运营安全存在严重威胁。为了探究水沙冲蚀条件下内河枢纽港水工钢构件锈蚀规律,依托某代表性内河枢纽港工程,开展针对其水工钢构件锈蚀程度的现场检测试验。通过对不同排架、高程、受水沙冲蚀方向等钢构件试验数据结果的详细对比分析,揭示不同钢构件锈蚀程度的时空分布规律,并提出所依托工程的水工钢构件锈蚀经验模型。结果表明:钢构件的锈蚀厚度随服役时间的增加而增大,但随着高程的增加而逐渐减小;同一高程位置处,构件迎水面的锈蚀程度相较于侧水面、背水面更严重。

内河水沙冲蚀条件下港口钢构件涂层损伤劣化的图像识别方法

为探究内河港口码头钢构件在水沙冲蚀条件下防腐涂层的损伤劣化规律,通过自制的水沙加速冲蚀磨损装置开展不同冲蚀条件下涂层材料损伤劣化的试验研究,基于图像识别技术对冲蚀损伤后的涂层表面形貌进行数字化和二值化特征提取,设定区分像素孔隙的灰度阈值,用以定量分析涂层表面破坏形式和损伤劣化面积。结果表明:当来流角度呈45°时,涂层损伤劣化最严重且表面凹坑比和划痕比大致相同,涂层损伤劣化面积随来流速度的增大呈指数扩大趋势;当含沙量低于45 kg/m^(3)时,含沙量的增大对涂层损伤劣化有促进作用,但当超过45 kg/m^(3)后反而降低了涂层损伤劣化速率,实现了在无损情况下对内河水沙冲蚀条件下钢构件涂层的损伤劣化规律分析。

三峡水库支流甲烷排放研究进展

甲烷(CH_(4))对全球温室效应有着较大的贡献。三峡水库自2003年蓄水以来,其CH_(4)排放问题已受到广泛关注。但三峡水库反季节的运行方式,使支流库湾CH_(4)的产生和传输过程受到多方面的影响,进而导致其CH_(4)排放效应尚不十分明确。本文综述了三峡水库支流CH_(4)排放的研究进展,典型支流的CH_(4)排放通量普遍高于干流,位于三峡水库库尾的部分支流CH_(4)排放通量高于三峡水库库首及库中支流。大多数典型支流的CH_(4)通量在夏季均达到全年峰值,而在冬季高水位运行期均处于相对较低的水平。同时本文主要从水环境条件、水动力条件、人类活动及气象条件4个方面阐述了三峡水库支流CH_(4)排放的影响因素。1)水环境条件:支流水华后藻类衰亡分解过程会驱动CH_(4)释放,且藻类的演替过程会加剧CH_(4)的产生;温度可以直接影响CH_(4)的生成速率和消耗速率,也能通过促进藻的生长间接影响CH_(4)排放;支流相对较低的甲烷氧化菌丰度是其CH_(4)通量较高的原因之一。2)水动力条件:蓄水期CH_(4)主要以扩散的方式进行释放,支流较低的流速促进了悬浮物的沉积,上游沉积物中的CH_(4)含量高于下游;泄水期CH_(4)主要以冒泡的方式进行释放,下游沉积物中TOC急剧增加,但干流的入侵会削弱支流的温度分层,破坏藻类生长环境,间接影响CH_(4)通量。3)人类活动:农业耕作使支流水体中的营养物浓度增加,甲烷氧化菌的丰富度降低,细菌群落的营养相关代谢增强;建设用地扩大、支流筑坝增加抑制了有机物的传输,增加了水体中的产CH_(4)底物,促进了CH_(4)的产生。4)气象条件:降雨会携带更多营养物质进入支流,同时会增加水体浊度、破坏水体的温度分层,从而对CH_(4)的产生和传输过程造成影响。最后对未来的研究热点进行了展望,以期为三峡水库CH_(4)排放的控制和管理提供参考。

山地城市暴雨洪水中人车失稳风险数值模拟研究

【目的】为定量分析山地城市暴雨内涝中行人和车辆的失稳风险特征,【方法】以重庆市悦来新城某排水片区为研究区域,构建一二维水文水动力耦合模型,对研究区不同降雨情景下的承灾体暴露性进行了模拟分析,按照最不利原则,从失稳风险范围和失稳持续时间等维度计算分析了典型人车(轿车、SUV、成人、儿童)的失稳风险。【结果】结果显示:降雨重现期越大,承灾体暴露性越高,失稳开始时间越早,持续时间越长,轿车的失稳风险最高,SUV次之,成人最小;四类承灾体在不同重现期下的轻微风险区域占比均最大,且其分布与积水深度较浅(如低于0.15 m)或流速值低于0.4 m/s的区域分布较为相似。【结论】结果表明:失稳风险等级越高的区域,其面临的洪水特征可能越复杂,尤其对于地形起伏多变的山地城市,应根据承灾体的特征进行风险图绘制,并结合降雨预报进行风险预警,提升灾害应急管理的精细化水平。

海绵城市典型低影响开发设施水文性能的研究进展

海绵城市是未来城市雨洪管理的重要发展方向。低影响开发(LID)设施水文性能直接影响海绵城市建设成效。总结和探讨了典型LID设施的水文性能及其影响因素,分析了渗透系数、保水性和蒸散对径流总量控制、峰值流量控制、峰值延迟时间等的影响,并对未来研究方向进行展望。

印染废水深度处理工程实例

为了扩大处理规模与提高废水出水水质,对某纺织科技园区污水处理扩建工程进行了设计。确定采用水解酸化+A/O(MBR)+臭氧氧化+BAF工艺深度处理印染废水,并对各主要构筑物及相关设计参数进行了介绍。实践结果表明,SS、BOD5、COD、色度的总去除率分别达到98.0%、95.9%、92.9%、94.8%,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A排放标准,完全满足设计要求。

高流量脉冲作用下河流交汇区鱼类水力生境指标时空变化

干支流交汇区是鱼类生存栖息和洄游迁徙的重要场所,交汇区水文条件复杂,水流结构时空演替变化,将对鱼类水力生境指标变化产生直接影响。研究高流量脉冲条件下河道交汇区鱼类水力生境指标的变化特征,对河流生态系统保护具有重要意义。以长江与嘉陵江交汇区为例,采用三维水流数值模拟方法,分析鱼类水力生境指标时空分布与高流量脉冲过程的响应关系。结果表明:涨水过程干支流顶托作用增强,交汇区弯曲河道凹岸及河底深槽处出现最大流速,凸岸分离区回流区宽度减小;栖息地适宜度指数SH大于0.8的区域在深槽和边滩间移动,随涨水过程向河底及凸岸边壁偏移,随落水被压缩至凹岸深槽及边滩;高流量脉冲条件下,交汇区微生境适宜性面积A随涨落水呈先增大后减小的变化趋势,A峰值出现在高流量脉冲峰值附近。

UASB+A/O组合工艺处理屠宰废水工程技术改造

为了扩大处理规模与提高废水出水水质,对某屠宰废水处理工程进行了改造。根据原废水处理工艺及吸取同类废水处理相关经验,确定采用预处理、上流式厌氧污泥床(UASB)、A/O工艺处理屠宰废水,并介绍了新增各主要构筑物及相关设计参数。实际运行结果表明,COD、BOD_5、SS、NH_3-N的去除率分别达到97.6%、98.6%、98.6%、90.6%,直接运行成本为1.01元/m^3,出水水质达到GB 13457-92的一级排放标准,完全满足改造要求。该组合工艺为屠宰废水的处理提供了良好借鉴。

长江上游涪陵至丰都段航道水运量分析预测

涪陵至丰都河段是联系长江上游与中下游的重要运输通道,水运量分析预测对该段航道的建设规划具有重要意义。提出采用长江干线主要港口进出港货运数据,基于港口和航道的位置关系来统计航道水运量及流向等。结果表明该河段水运量从2000年的1241万t增长到2016年的1.6044亿t,上下行水运量占比分别为66%和34%,贡献了三峡过闸货运量的94%,矿建材料、矿石、钢材、煤炭、石油和集装箱等主要货种占水运量的73%。提出采用回归分析法、弹性系数法、指数平滑法和投入产出法分别考虑腹地GDP、产业结构、运输结构等多因素对水运量的影响。预测表明:工程河段水运量呈持续增长趋势,但增长速度逐步减缓,2045年水运量达到3.2333亿t,主要货物水运量占总水运量的86%。水运量分析预测方法和结果可为航道的建设规划提供支撑。

静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应与本构模型

静水压环境是深部岩石的典型应力赋存状态,并且岩石内存在多尺度的结构面,易遭受压剪耦合的复杂动力扰动。因此,探究静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应及损伤本构模型对于深部岩石结构安全评估和动力灾害防控极为重要。本文应用霍普金森压杆试验装置,对倾斜砂岩试样进行动态压剪耦合试验,揭示静水围压、动态荷载压剪耦合比及加载率对岩石力学特性的影响规律;基于Drucker–Prager准则和Weibull分布,建立静水压环境下深部岩石动态压剪耦合损伤本构模型。结果表明:1)岩石动态强度及变形模量随着加载率及静水围压的增大呈增加趋势,强度的围压效应及加载率效应明显,动态荷载中的剪切分量能削减岩石承载能力并提升岩石的变形能力。2)随着动态荷载剪压比和静水围压的增加,岩石冲击破坏模式由拉伸主导的内部锥形破裂面及表面劈裂转变为剪切主导的单一平面破坏;动态荷载中的剪切分量对静水围压作用下岩石的动态破碎存在明显的限制作用。3)采用极值解析法推导了模型分布参数F0和m的解析表达式,探究了模型分布参数F0、m和损伤修正系数q的物理意义及其对本构模型的影响规律;同时,对比不同工况下试验和理论应力应变曲线,验证了该模型的合理性。本文揭示的静水压环境下岩石动态压剪耦合动力响应与建立的损伤本构模型,可为复杂动力扰动下深部岩石工程安全建设与灾害防护提供理论支撑。

4种公路工程生态护坡类型的防治效果研究

生态护坡能有效地防治公路工程水土流失,在生境的重建及生态系统的恢复方面起到了明显作用。选择重庆市巴南区及南岸区4种典型的生态护坡类型——裸坡、菱形骨架植草护坡、乔木护坡和植草护坡进行了采样、监测,研究各种边坡土壤侵蚀强度、相对系数、土壤平均侵蚀模数、植被覆盖度、土壤组成成分等指标的变化规律。结果表明:(1)在4种生态护坡措施中,菱形骨架边坡的护坡效果最好,乔木护坡优于植草护坡,裸坡最差;(2)土壤中组成成分的变化不仅受土壤流失量的影响,而且植被本身也影响到土壤组成成分的增减;(3)植草护坡保持水土效果要略强于菱形骨架生态护坡,但在后期,其覆盖度增长不快,恢复效果差于菱形骨架护坡;(4)对植物生长的必要元素,菱形骨架生态护坡的流失量相对比较均衡。

典型地震扰动区泥石流堆积体工程特性及其启动机制

地震扰动区内的高山峡谷地区,斜坡易发生崩塌、滑坡,堆积在坡面或沟谷内。雨水入渗导致堆积土体饱和度增加,强度衰减,继而诱发泥石流启动。都汶公路沿线和甘肃舟曲泥石流沟汇水区松散堆积体的物理力学特性试验结果表明,两组泥石流土体细粒含量少,均为宽级配不均匀粉土质砾石土。当舟曲泥石流堆积土含水率增至15%-18%时,都汶土含水率增至12%-15%时,土体黏聚力骤减,暗示土体强度丧失存在临界含水率,这一特定含水率可作为泥石流启动的临界含水率。进一步统计分析表明,泥石流发生前1h的临界降雨量与临界含水率密切相关,利用二者的相关性拟合,可反推泥石流发生的临界降雨量,为地震扰动区泥石流灾害的防治预警提供科学依据。