军民融合项目采用PPP模式的重点风险及防范建议

军民融合项目受计划经济影响较大,仅依靠国家财政专项拨款进行建设,面临着与地方技术脱节、创新动力不足、工程活力不够和利益诉求多元等诸多问题。基于PPP模式(Public Private Partnerships)在地方的典型案例分析,本文指出在军民融合项目应用中应重点关注风险、政策、成本、融合度、模式应用、契约精神、社会资本方选择等问题,并提出加快推动立法、强化法制意识、选择合理模式、深化军民融合等针对性建议,希望为军队老旧营区改造、红色教育基地建设和军民服务站建设等工程实施PPP模式提供参考。

基于观众体验和观众感知的科技馆观众满意度影响因素研究——以中国科学技术馆为例

传统满意度研究通常将观众的参观体验和参观感知分别归纳为一个变量进行分析,但不同的观众体验和观众感知实际上对观众满意度的影响存在差异。为此,将观众体验细化为展品体验﹑场馆环境体验﹑员工服务体验﹑设施设备体验,将观众感知细化为门票价格感知﹑观众参与感知﹑科普效果感知,结合观众期望﹑观众满意和观众忠诚,构建包含10个维度的科技馆观众满意度评价模型,并基于2021年7月至10月在中国科技馆收集到的931份有效调研问卷数据验证该模型。结果表明观众参与感知对观众满意度有很大的影响,而且观众体验和观众感知内部对于观众满意和观众忠诚的影响存在差异性。具体表现为:在观众感知中,观众参与感知和科普效果感知相比门票价格感知更为重要,且观众参与感知对观众满意的影响程度更大;在观众体验中,展品体验与设施设备体验是最关键的要素,且观众的展品体验直接影响观众满意度。基于研究结论,提出提升科技馆观众满意度的对策建议:线上线下联动,提升观众参与度;加大宣传力度,提升观众期望;更新馆藏展品,提升科普效果;增加馆内便民设施,持续优化观众体验;优化人力资源配置,提高员工管理效率。

工程尺度堆石混凝土抗压性能试验研究

随着建设的堆石混凝土坝坝高的不断增加,高坝对堆石混凝土坝的性能指标提出了更高要求,开展工程尺度(边长900 mm及以上)堆石混凝土抗压性能室内试验,对探究堆石混凝土坝的真实抗压性能具有理论和实践意义。本文制作了边长为900 mm的自密实混凝土(SCC)和堆石混凝土(RFC)立方体试件,探索了工程尺度RFC抗压性能室内试验方法。结果表明:使用钢板厚度为10 mm的钢模制作边长为900 mm的立方体试件是可行的;SCC和RFC立方体试件都呈现“X”型破坏形态,RFC立方体试件内部存在SCC的破坏、SCC和堆石结合面的破坏、堆石的破坏3种破坏类型;边长为900 mm的RFC、SCC立方体试件的抗压强度分别是标准立方体试件的抗压强度的76%、67%;边长为900 mm的RFC立方体试件抗压强度相比于SCC立方体试件增长了12.50%。该种室内试验方法不仅丰富了工程尺度堆石混凝土的试验数据,而且能为后续相关力学试验和堆石混凝土坝的设计与施工提供参考依据。

小流域生态-岩土协同减灾原理与方法初探

随着全球变暖,极端降雨事件增多,导致山区小流域灾害频发,严重威胁人民生命财产安全。小流域防灾减灾形式多样,其中生态工程措施与岩土工程措施相结合协同减灾的方式,不仅能够充分发挥两种措施在不同时间段的减灾作用,而且能够增加整体减灾功效。目前,受限于生态工程措施与岩土工程措施协同减灾原理不明,评估方法缺乏,导致二者无法有机结合并开展综合减灾效益评估。本文在基于自然解决方案的基础上,提出了山区小流域生态-岩土措施协同减灾的原理,即利用生态工程与岩土工程协作,通过坡面防护和沟道调控,形成稳定阶梯-深潭结构的生态工程-岩土工程措施协同减灾原理。在此基础上,结合地理信息系统和最优化原理,给出基于能量消减的小流域生态工程-岩土工程协同减灾功效的定量化评价方法,为规划、设计、物种选择以及生态工程与岩土工程对策的结合提供依据。

采用Karhunen-Loève分解计算堤坝沉降区间场

大坝的建造以及运行过程中受多种内外部多因素耦合作用,其沉降分析是复杂、非线性问题,采用非概率区间方法构造大坝沉降区间有利于定量描述多源不确定信息,使计算更加吻合实际情况。本文将基于Karhunen-Loève分解的区间场有限元方法由线弹性模型扩展至邓肯-张模型中,通过引入平方指数形式的空间依赖函数描述切线模量的空间变异性。采用以Legendre多项式为基函数的Galerkin方法计算模量变化区域的特征值与特征函数。在区间有限元的框架下,编写非线性区间本构模型Abaqus用户子程序UMAT,结合Python脚本计算大坝沉降针对于模量参数变化的响应区间,并与传统顶点集区间方法进行对比。工程实例分析表明,所提方法可以有效计算大坝沉降区间,所得到的沉降区间能涵盖顶点集区间,且有限元计算次数由指数级减少为多项式级。本文方法可以进一步扩展至大坝长期变形区间计算问题。

浅议土的复杂性

土的复杂性使人很难对其严密地定名与分类,几乎不可能精准地预测其行为。土的复杂性来源于其是天然的产物和碎散的颗粒集合体。土的天然属性使其具有三相组成,土中水成为土力学中理论上的难点,也常常是一切地质灾害与工程事故的根源。土力学教学中所谓的土是被简单化了的,与大自然中的原状土有着很大的差别。土的碎散性使其受力变形性状与物理性质相耦合,在受力变形的过程中其组成、状态、结构都处于不断地变化中,这就是其力学性质非常复杂的主要原因。通过DDA(Discontinuous deformation analysis)分析揭示了土颗粒运动与土的各种变形特性间的联系;土的湿化试验表明了塑性应变是度量土的应力-应变特性的主要因素。人类与土之间有着长期的密切的关系,土作为人类的载体、材料、工具与武器,是人类须臾不可离开的东西。在长期的生活与生产过程中,人们积累了关于土的丰富的经验,也吸取了很多教训。至今经验性的方法仍然是在岩土工程的综合判断与工程决策中的基本方法。

Rowe剪胀方程及一种新的推导方法

剪胀性是岩土材料的重要特性之一。Rowe剪胀方程是一种经典的剪胀方程,它形式简单,所需假定较少,能够反映粗粒土、岩石乃至混凝土的剪胀性。在国内外受到广泛关注,且有很多的改进和发展。但在通常的Rowe剪胀方程的推导中,有一些概念尚需要商榷,所引入的锯齿面也容易引起误导。本文对Rowe剪胀方程及其发展改进进行梳理,提出了参考面的概念,并给出了一种新的推导方法。新的推导方法比传统方法在概念上更为严密,对两种推导方法的探讨也有助于加深对Rowe剪胀方程的理解。

1960—2020年青藏高原东部主要河流的径流和泥沙变化特征

青藏高原作为“亚洲水塔”,对下游地区用水具有重要作用,在气候变化和人类活动影响下,河流的径流和输沙量已发生显著变化。选取青藏高原东部的黄河、长江、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江五大河流源区,利用站点实测数据和Pettitt突变点检验、线性回归等统计方法,系统性地分析了1960—2020年间(近60 a)径流和泥沙的年际和季节性变化特征。主要结论为:①近60 a来,长江和怒江流域的年径流显著上升,其余流域变化不显著,径流变化存在较强的空间变异性,在2006年左右存在突变点,大部分站点的年径流在此后的十几年中均呈上升趋势;年输沙量方面,长江流域呈不显著上升,黄河、澜沧江、雅鲁藏布江流域均呈不显著下降,年际变化趋势与径流变化总体一致,但变异性更大。②对于60 a尺度的季节径流,上游站点冬、春季径流均呈增加趋势,所有站点夏、秋季径流的变化趋势与年径流总体一致,且夏季径流在空间分布上存在“北增南减”的特征。③澜沧江下游的水电梯级开发已经对下游天然径流过程产生干扰,主要表现为径流年内分布的突变,季节差异显著减小,趋于均匀化。以上结论深化了对青藏高原径流和泥沙变化特征的认识,可为开展径流趋势预估和水资源规划等提供科学参考。

变化环境下黄河流域内蒙古段植被与水文要素的时空协同演变

为了探明我国干旱和半干旱区植被和水的时空演变规律,通过集成多源卫星遥感观测数据、再分析数据集与模型模拟数据,得到了黄河流域内蒙古段的降水、蒸散发、径流、表层土壤含水率、陆地总水储量变化信息,解析了2003—2018年不同土地利用类型区植被与水资源的时空演变特征,探讨了植被与各水文要素之间的相互作用规律。结果表明:黄河流域内蒙古段东部森林植被覆盖度的提升促使蒸散发增加,年均蒸散发量和径流量之和较降水量高16.5 mm,导致土壤水和地下水储量下降;农田年平均净灌溉耗水量为101.3~108.9 mm,并因农田植被覆盖度逐年增大而增加;虽然草地区域年均蒸散发和径流量之和低于降水量,但草地植被覆盖度的持续增大导致水分盈余量显著降低,草地的耗水正接近其生态水文阈值;陆地总水储量等效水高以(7.5±1.9)mm/a的速率下降,区域地下水呈现亏缺趋势;降水的年际波动对植被覆盖度和蒸散发的影响逐渐减弱,对森林表层土壤含水率变化的影响也逐渐减弱。

西南地区典型河道型水库水温结构及水动力机制研究

大型河道型水库在发挥水电效益的同时,其特有的水温分层对水环境的影响不容忽视。现有研究多偏重于水温垂向差异及时空演变规律研究,对于其形成过程的水动力影响研究尚不够深入。本研究利用数学模型模拟分析西南地区典型河道型水库—乌东德水库水温结构变化过程,发现水动力条件是水温结构形成的决定性因素,主温跃层的形成和演变取决于温差异重流导致的水动力机制。2—3月来水下潜于水库底部,二者界面形成主温跃层,并不断向库区下游发展;4—6月来流形成中间流,其上和其下分别形成两个温跃层;7月入库水流为上浮流,其下形成主温跃层;坝前局部区域水体主温跃层因取水孔口动力抽吸作用等温线出现局部收缩。

非线性剪胀模型土石坝变形计算适用性评价

以有限元方法为代表的高土石坝变形数值模拟的准确性极大依赖于本构模型对坝料应力应变关系描述的准确性。本文在邓肯-张EB模型基础上,建立了用于分析坝体变形的考虑剪胀的实用性非线性模型(EB-Dilatancy模型,简称为EBD模型)。基于阿尔塔什面板砂砾石坝的大坝变形监测数据,设计了3个反演方案,获得最优的EB模型和EBD模型参数。采用最优参数模拟常规三轴试验,并与实际物理试验进行比较。结果表明:在坝体变形方面,传统的EB模型难以同时准确模拟堆石坝的沉降和水平变形分布,而EBD模型则能够在维持沉降分布模拟精度的基础上提高水平变形的计算精度;EB模型无法实现在合理模拟大坝变形的前提下有效模拟材料单元应力-应变响应,相比之下EBD模型可以同时实现大坝变形和材料单元力学行为的良好模拟。

基于SAM&ImageJ图像处理的堆石混凝土坝层面露石率研究

堆石混凝土坝层面的外露块石为上下层提供了重要的啮合作用,其投影面积比例是科学评价层间抗剪性能的重要指标。采用国际最新Meta AI模型segment anything model(SAM)对层面外露堆石进行自动图像分割,并基于ImageJ软件对SAM识别后的图片进行再加工与图像计算,利用平滑、差分算法、中值滤波等方法精准标定外露堆石,二值化后计算得到层面露石率。结果表明:SAM图像预分割可识别约90%的外露堆石,经过ImageJ二次图像处理后可有效提高小粒径堆石的识别精度,对比手动标注结果误差在±3%以内。以贵州省两座水库的工程应用为例,对浇筑仓面进行分区预处理,结果发现靠近上游、中部、下游不同区域的露石率差别较大,计算得到的层面露石率以10%~30%居多,其中堆石入仓运输通道区域的露石率较低。研究内容与结论可为堆石混凝土结构层间界面抗剪力学性能和大坝蓄水安全稳定的研究提供参考与借鉴。

1000 MW水轮机转轮径向安装偏差对流动特征的影响

本文以百万千瓦混流机组为研究对象,使用ANSYS软件进行三维全流道稳态数值分析。探究在额定工况下,当转轮出现Y轴负方向0.1 mm、0.3 mm、0.5 mm、1.5 mm、2.5 mm的径向安装偏差时,间隙分布不均匀对于百万千瓦大型水轮机组内部流动特征的影响。研究发现,在一定偏差数值内,随着间隙的减小,该区域压力逐渐上升,但超过该数值以后,流体无法流入则变为了低压区。另外,上冠腔和下环腔均出现了相同数量的旋涡演变周期,但旋涡的发生位置不同,上冠腔旋涡较剧烈,且数量与叶片数呈非整数倍关系。最后阐明了下环腔内壁面受到的旋涡流动冲击程度要大于上冠腔内壁面。因此,本研究可以应用于其他大中型混流式水轮机的设计与安装,对于提高水轮机运行质量、降低运行成本和提高水电站效益具有重要意义。

北京“23•7”特大洪水复盘分析

本文分别采用地面雨量站和雷达反演降雨数据,利用北京山区洪水预报模型对北京“23•7”暴雨洪水开展了复盘分析。结果表明,雷达反演降雨与地面雨量站测量结果一致性较强,可较好地反映降雨的时空变异性;同时,利用二者分别驱动水文模型后所得的预报效果也基本一致,说明在水文预报工作中雷达反演降雨可作为地面站网的可靠替代品。本文改进的考虑北京山区产流特点的水文模型可对大部分预报断面做出较高精度的模拟。北京山区水文过程具有很强的非线性,基于不同量级历史洪水率定的水文模型参数具有不确定性,为了适应产汇流和洪水演进规律的变化,提高洪水预报的可靠性,预报实践时需要结合实况数据及时优化模型参数,完善洪水预报方案。

堆石混凝土劈裂抗拉破坏过程中声发射特征分析

【目的】通过研究堆石混凝土(RFC)和自密实混凝土(SCC)在劈裂抗拉破坏过程中产生的声发射信号,并进一步确定最终的裂缝形态,有助于深入了解RFC和SCC的劈裂破坏特征,从而确保结构的可靠性和安全性。【方法】制作了边长为600 mm的RFC和SCC立方体试件,研究了RFC和SCC在劈裂抗拉破坏过程中声发射参数(振铃计数和累计振铃计数)与位移荷载曲线的关系;利用声发射信号的统计方法(RA和AF)分析确定了RFC和SCC裂纹演化特征;基于RA-AF值的混合高斯模型(GMM)辨识了劈裂抗拉破坏过程中RFC和SCC的开裂模式(拉伸型开裂或剪切型开裂)。【结果】结果显示:在劈裂破坏过程中,RFC声发射振铃计数分布不均,呈现分段式变化特点,累计振铃计数呈现明显阶梯状上升,SCC声发射振铃计数分布均匀,累计振铃计数平缓上升;RFC和SCC的拉伸型裂纹区域对应RA-AF数据点向AF轴靠拢,剪切型裂纹区域对应RA-AF数据点向RA轴靠拢,均表现出明显的原点集中现象。【结论】结果表明:(1)RFC和SCC劈裂抗拉破坏强度分别为其立方体抗压强度的0.065、0.067;(2)在劈裂抗拉破坏过程中,RFC的破坏模式以拉伸型开裂为主,占89.4%,SCC以剪切型开裂主,占53.6%;(3)利用GMM方法,通过概率密度估计能对裂纹的分类特点进行更精确的捕捉。

城市水资源联合调配的综合效益评估——以北京市为例

通过分析城市水资源调配对“系统结构-社会-经济-生态环境”的影响,系统梳理水资源联合调配与综合利用的效果,基于层次分析和熵值的综合指数方法构建综合效益的评估体系。以北京市为例,评价2014-2021年多水源联合调配的实施效果。研究表明:北京市水资源调配对系统均衡结构、经济社会发展、生态环境改善等方面产生了不同程度的影响,其中生态环境效益显著。此外,综合效益指数的逐年提升表明近年来北京市水资源的联合调配有效促进了城市的可持续发展。

挺水植被影响下滞水区滞留时间预测模型

对于河道修复工程,为了增加河流地貌多样性,常会沿岸布置一些丁坝形成回流区(也称作滞水区)。滞水区的低速环流特点有利于泥沙落淤、营养质积累,为水生植物提供了适宜的生长环境,同时影响着河道内的物质输移扩散过程,对河流生态系统有着重要意义。采用量纲分析与遗传算法研究了挺水植被影响下滞水区滞留时间特性。对于植被化滞水区,影响水体滞留时间的因素可以归纳为三类,包括混合层流动特性、滞水区形貌特征以及植被拖曳作用。首先在前人工作基础上,应用π定理引入了能够反映植被阻滞效应的参数1+C_(D)ad_(c),对于无植被情形1+C_(D)ad_(c)=1,表明物质交换不受该因素影响,而对于有植被情形1+C_(D)ad_(c)>1,表明交换活动会受到影响。其次通过分析比较,筛选了其他影响滞留时间的主控因素,包括体现来流强度的主流傅汝德数Fr,以及体现滞水区形貌特征的三维形状因子(Wdc)0.5/L和宽长比W/L。然后以上述四种因素为自变量,构建了植被化滞水区滞留时间的一般性预测模型(即幂函数乘积模型)。最后基于收集的85组试验数据,采用遗传程序Eureqa对该幂函数乘积模型进行训练,拟合了植被化滞水区的滞留时间预测公式。对判定系数R2与平均绝对误差MAE的评价表明该公式具有较好的预测能力;对各因素变化区间的分析表明该公式具有较宽广的适用范围。此外,通过比较这4种因素对模型结果的作用程度,发现宽长比W/L是影响滞水区水体滞留特性的关键参数,在开展相关工程设计时应予以重点考虑。

基于DIC技术的自密实混凝土界面裂缝扩展规律研究

采用自密实混凝土作为堆石混凝土坝的抗冲磨层并与坝体进行一体化浇筑成型是一种新构造,其中抗冲磨层与坝体的界面性能至关重要。通过制作600 mm×600 mm×600 mm自密实混凝土(SCC)试件(C40SCC、C25SCC)及C40、C25SCC分层浇注试件(C40-C25SCC),结合数字图像技术(DIC)开展劈裂抗拉试验,分析了自密实混凝土界面裂缝扩展规律。结果表明:SCC断面破坏形态表现为骨料劈裂和剥落2种破坏形式;C40SCC、C25SCC及C40-C25SCC劈裂抗拉强度分别为1.861、1.416和1.362 MPa;基于DIC技术获取了裂缝相关参数,其中C40-C25SCC裂缝最大开口宽度、扩展时间均为最大,分别为0.125 mm、10.667 ms,C25SCC裂缝最大扩展速度最快,为10.12 m/s。研究表明:骨料的存在及粒径大小改变了试件破坏形态,影响了裂缝开口宽度及扩展速度变化。

喷针开度对冲击式水轮机转轮水力性能影响研究

冲击式水轮机是一种适用于中高水头段水力资源开发的流体机械,在我国西南地区高水头水力资源的开发中有着广阔的应用前景。本文以西藏紫霞水电站冲击式水轮机模型机转轮为研究对象,在5个不同的喷针开度下分别进行了转轮内部三维非定常多相流动数值模拟,分析了喷针开度对转轮水力性能与内部流动特性的的影响。预测结果显示转轮水力效率随开度上升而先上升后下降,在设计开度下水力效率最优。在0.75~1.60倍设计流量区间中,转轮水力效率的变化幅度小于1%。根据3个典型开度下转轮水斗内部非定常流动过程的对比分析,发现大开度工况时,水斗缺口处会发生水膜流的漏流现象,喷针开度越大时的泄漏量也越大,从水斗缺口处的漏流现象是其水力损失加剧的主要流动原因。研究为紫霞水电站230 MW大型冲击式水轮转轮水斗的水力优化设计提供了重要参考。

冲击式水轮机转轮水斗汛期泥沙磨损特性分析

泥沙磨损是冲击式水轮机水力部件失效的主要原因之一,特别是在汛期时,过机泥沙含量会大幅增加,而转轮水斗表面的挟沙三相流动过程复杂,其磨损问题会更为严重。本文以规划建设的西藏紫霞电站冲击式水轮机为研究对象,根据设计院提供的电站实测泥沙特性数据,采用Mansouri磨损模型和欧拉-拉格朗日方法对泥沙颗粒在转轮水斗表面的流动过程进行了三相流动数值模拟,分析了电站在汛期高泥沙浓度下颗粒的流动特性以及水斗表面的磨损分布。预测的水斗表面磨损分布与文献中实测的较为一致,预测结果表明水斗主要磨损区分布在靠近水斗根部的出水边附近以及缺口边附近;磨损分布和冲击次数的分布相似度最高,冲击次数对泥沙磨损的影响很大。