南水北调与水利科技（中英文）
2018年第16卷第5期文章目次
2018, 16(5):1-8.
摘要:
资料缺乏地区由于其复杂的地形, 站点布设困难, 实测资料匮乏, 遥感降水产品是实测资料的有益补充及替 代。以塔里木河流域的子流域开都2孔雀河流域为研究区, 采用国家基准气象站观测的降水量为基准数据, 评估了 T RMM 3B42RT、TRM M 3B42V7、CMORPH RAW、CMORPH CRT 等四种遥感降水产品的精度。同时, 在塔里木 河的子流域玉龙喀什河流域, 基于 SRM 模型, 评估了以上几种遥感降水产品模拟径流的适用性。结果表明, T RMM 3B42V7 的精度最高, TRMM 3B42RT 的精度较低, CMORPH 在山区的精度也较高, 而 CM ORPH 在平原 地区高估了降水量; 在四种遥感降水产品中, TRMM 3B42V7 最适于模拟径流, 可以基本表征日径流变化过程。
资料缺乏地区由于其复杂的地形, 站点布设困难, 实测资料匮乏, 遥感降水产品是实测资料的有益补充及替 代。以塔里木河流域的子流域开都2孔雀河流域为研究区, 采用国家基准气象站观测的降水量为基准数据, 评估了 T RMM 3B42RT、TRM M 3B42V7、CMORPH RAW、CMORPH CRT 等四种遥感降水产品的精度。同时, 在塔里木 河的子流域玉龙喀什河流域, 基于 SRM 模型, 评估了以上几种遥感降水产品模拟径流的适用性。结果表明, T RMM 3B42V7 的精度最高, TRMM 3B42RT 的精度较低, CMORPH 在山区的精度也较高, 而 CM ORPH 在平原 地区高估了降水量; 在四种遥感降水产品中, TRMM 3B42V7 最适于模拟径流, 可以基本表征日径流变化过程。
2018, 16(5):9-15.
摘要:
城市下凹式立交桥因其桥下路面常低于周边区域地形, 极易形成城市区域的/ 人为滞水点0, 在遭遇降雨时频 繁发生内涝积水灾害, 对城市交通、行人和车辆的安全构成了严重的危害。因此, 有效模拟城市立交桥区域的暴雨 洪水淹没程度, 对城市防洪减灾和交通应急管理具有重要的现实意义, 同时可以为解决城市内涝问题提供重要的科 技支撑。以济南市历下区立交桥为例, 采用 Mike U rban 模型和 Mike21 FM 模型, 依据研究区域数字高程数据, 2007 年 7 月 18 日黄台桥雨量站实测 3 h 降雨数据以及不同重现期的设计降雨过程, 对立交桥区域的暴雨积水程度 进行模拟计算与分析。研究结果表明, 2007 年/ 7 # 180暴雨发生时, 济南市历下区立交桥桥下最低洼区域积水深度 可达近 11 95 m 左右, 其积水深度高于济南市 100 年一遇暴雨的积水深度。
城市下凹式立交桥因其桥下路面常低于周边区域地形, 极易形成城市区域的/ 人为滞水点0, 在遭遇降雨时频 繁发生内涝积水灾害, 对城市交通、行人和车辆的安全构成了严重的危害。因此, 有效模拟城市立交桥区域的暴雨 洪水淹没程度, 对城市防洪减灾和交通应急管理具有重要的现实意义, 同时可以为解决城市内涝问题提供重要的科 技支撑。以济南市历下区立交桥为例, 采用 Mike U rban 模型和 Mike21 FM 模型, 依据研究区域数字高程数据, 2007 年 7 月 18 日黄台桥雨量站实测 3 h 降雨数据以及不同重现期的设计降雨过程, 对立交桥区域的暴雨积水程度 进行模拟计算与分析。研究结果表明, 2007 年/ 7 # 180暴雨发生时, 济南市历下区立交桥桥下最低洼区域积水深度 可达近 11 95 m 左右, 其积水深度高于济南市 100 年一遇暴雨的积水深度。
2018, 16(5):16-20.
摘要:
海南省塔洋河下游段降水丰富, 洪水灾害频发, 急需构建该河段洪水演进分析模型, 为科学防洪减灾措施制定 提供支持。基于塔洋河下游河段实测断面资料与高精度 DEM, 采用 MIKE FLOOD 建立河段一维水动力模型和两 岸洪水威胁区二维水动力模型并实现两者的实时动态耦合, 模拟分析下游河段 50 年一遇洪水漫溢演进过程及淹没 风险, 计算不同时段内洪水淹没范围和水深分布, 并从水量平衡和流场分布等角度对计算结果进行合理性分析。结 果表明, 所建模型能够有效模拟塔洋河下游洪水演进过程及风险分布特征, 计算结果较为合理可靠, 可为区域防汛 指挥、洪水风险管理与防洪预案制定等提供重要基础信息。
海南省塔洋河下游段降水丰富, 洪水灾害频发, 急需构建该河段洪水演进分析模型, 为科学防洪减灾措施制定 提供支持。基于塔洋河下游河段实测断面资料与高精度 DEM, 采用 MIKE FLOOD 建立河段一维水动力模型和两 岸洪水威胁区二维水动力模型并实现两者的实时动态耦合, 模拟分析下游河段 50 年一遇洪水漫溢演进过程及淹没 风险, 计算不同时段内洪水淹没范围和水深分布, 并从水量平衡和流场分布等角度对计算结果进行合理性分析。结 果表明, 所建模型能够有效模拟塔洋河下游洪水演进过程及风险分布特征, 计算结果较为合理可靠, 可为区域防汛 指挥、洪水风险管理与防洪预案制定等提供重要基础信息。
2018, 16(5):21-26.
摘要:
实时校正是改善洪水实时预报精度的重要手段。河流系统中多个站点之间具有高度的水力联系, 各个站点之 间的误差也具有空间关联性。依据河道水流演进的基本方程和动态自适应的自回归方法, 建立了考虑误差空间演 化的河流系统实时洪水预报误差多点联合校正方法。利用洪峰段洪量误差、洪峰流量误差、纳什效率系数( NSE) 和 峰滞时间等指标分别对多点联合校正和不考虑误差空间关联性的单点校正开展校正效果评估。以淮河王家坝断面 以上为背景开展实证研究, 结果表明: 考虑河流系统误差空间关联性的多点联合校正效果优于单点校正, 洪峰段效 果更为显著, 能够更有效地提高河流系统洪水预报的精度。
实时校正是改善洪水实时预报精度的重要手段。河流系统中多个站点之间具有高度的水力联系, 各个站点之 间的误差也具有空间关联性。依据河道水流演进的基本方程和动态自适应的自回归方法, 建立了考虑误差空间演 化的河流系统实时洪水预报误差多点联合校正方法。利用洪峰段洪量误差、洪峰流量误差、纳什效率系数( NSE) 和 峰滞时间等指标分别对多点联合校正和不考虑误差空间关联性的单点校正开展校正效果评估。以淮河王家坝断面 以上为背景开展实证研究, 结果表明: 考虑河流系统误差空间关联性的多点联合校正效果优于单点校正, 洪峰段效 果更为显著, 能够更有效地提高河流系统洪水预报的精度。
2018, 16(5):27-34.
摘要:
基于北京 546 年的旱涝资料, 通过 Mann2Kendall 检验、滑动 t 检验等方法, 分析得到不同旱涝变化趋势, 并使 用马尔可夫链研究了整体和每个趋势各状态间的转移概率以及重现期。研究表明北京地区旱涝灾害具有明显的趋 势性, 整体呈现/ 涝- 旱- 涝- 旱0 波动, 局部有旱涝急转的现象。1470- 1579 年整体偏涝, 转向偏涝年份的概率最 高( 311 3% ) ; 1580- 1768 年整体偏旱, 转向正常年份的概率最高( 341 3% ) , 且容易发生多年连旱; 1769- 1898 年整 体偏涝, 转向正常年份的概率最高( 411 5% ) , 且旱涝灾害发生概率基本相同; 1899- 1961 年由涝转旱, 转向偏旱年 份的概率最高( 351 1% ) ; 1962- 2015 年整体偏旱, 转向偏旱概率最高( 291 7% ) , 且容易发生多年连旱。对 546 年旱 涝整体分析, 旱涝转移趋向于正常, 但整体处于一个偏旱的状态。
基于北京 546 年的旱涝资料, 通过 Mann2Kendall 检验、滑动 t 检验等方法, 分析得到不同旱涝变化趋势, 并使 用马尔可夫链研究了整体和每个趋势各状态间的转移概率以及重现期。研究表明北京地区旱涝灾害具有明显的趋 势性, 整体呈现/ 涝- 旱- 涝- 旱0 波动, 局部有旱涝急转的现象。1470- 1579 年整体偏涝, 转向偏涝年份的概率最 高( 311 3% ) ; 1580- 1768 年整体偏旱, 转向正常年份的概率最高( 341 3% ) , 且容易发生多年连旱; 1769- 1898 年整 体偏涝, 转向正常年份的概率最高( 411 5% ) , 且旱涝灾害发生概率基本相同; 1899- 1961 年由涝转旱, 转向偏旱年 份的概率最高( 351 1% ) ; 1962- 2015 年整体偏旱, 转向偏旱概率最高( 291 7% ) , 且容易发生多年连旱。对 546 年旱 涝整体分析, 旱涝转移趋向于正常, 但整体处于一个偏旱的状态。
2018, 16(5):35-40.
摘要:
在年径流预报中, 气象因子之间的自相关会对预报精度产生影响。针对这个问题, 将主成分分析( PCA) 和粒 子群优化( PSO) 算法加入 SVR 模型中, 建立了 PCA2PSO2SVR 预报模型, 剔除冗余信息和噪声, 提取因子间的主要 特征, 并选择模型的最优参数组合作为回归支持向量机( SVR) 模型的输入。选择南水北调中线水源地丹江口水库 为研究区, 利用丹江口 1981- 2016 年入库资料进行模型检验。结果表明, 模型验证期间合格率为 831 33% 、距平一 致率也达到 831 33 % , 具有精度高稳定性强等优点, 对丹江口水库年径流预报有一定的参考意义。
在年径流预报中, 气象因子之间的自相关会对预报精度产生影响。针对这个问题, 将主成分分析( PCA) 和粒 子群优化( PSO) 算法加入 SVR 模型中, 建立了 PCA2PSO2SVR 预报模型, 剔除冗余信息和噪声, 提取因子间的主要 特征, 并选择模型的最优参数组合作为回归支持向量机( SVR) 模型的输入。选择南水北调中线水源地丹江口水库 为研究区, 利用丹江口 1981- 2016 年入库资料进行模型检验。结果表明, 模型验证期间合格率为 831 33% 、距平一 致率也达到 831 33 % , 具有精度高稳定性强等优点, 对丹江口水库年径流预报有一定的参考意义。
2018, 16(5):41-49.
摘要:
丘陵地区塘坝系统是适应水资源需求的产物, 是人水和谐的表现。以位于江淮丘陵区的两个小流域( 样区 1 面积 11 14 km2 , 样区 2 面积 11 27 km2 ) 为研究样区, 以高分辨率遥感影像、1B 10000 DEM 以及塘坝实测数据( 面积 和深度) 等为数据源, 构建了塘坝分布地形权重指数( W )、塘坝与土地利用适应性指数( P) 、塘坝水资源供需适应性 指数( R)等, 定量研究塘坝系统水适应性机制。研究表明: 研究样区林草地为主要土地利用类型( > 50% ) , 其次为 耕地( 约 35% ) , 而塘坝在两个样区面积占比分别为 51 8% 和 21 82% 。地形权重指数 W 显示高位塘坝占绝对优势。 塘坝与土地利用适应性指数 P 显示样区 1 适应性较佳, 而样区 2 适应性较差。在频率 85% 的年降水量情景下, 塘 坝供水与耕地综合灌溉需水的供需适应性指数 R 分别为 11 02 和 01 59, 与指数 P 结论相吻合。研究认为, 研究区塘 坝、耕地、地形三者之间具有相互制约和适应的关系。
丘陵地区塘坝系统是适应水资源需求的产物, 是人水和谐的表现。以位于江淮丘陵区的两个小流域( 样区 1 面积 11 14 km2 , 样区 2 面积 11 27 km2 ) 为研究样区, 以高分辨率遥感影像、1B 10000 DEM 以及塘坝实测数据( 面积 和深度) 等为数据源, 构建了塘坝分布地形权重指数( W )、塘坝与土地利用适应性指数( P) 、塘坝水资源供需适应性 指数( R)等, 定量研究塘坝系统水适应性机制。研究表明: 研究样区林草地为主要土地利用类型( > 50% ) , 其次为 耕地( 约 35% ) , 而塘坝在两个样区面积占比分别为 51 8% 和 21 82% 。地形权重指数 W 显示高位塘坝占绝对优势。 塘坝与土地利用适应性指数 P 显示样区 1 适应性较佳, 而样区 2 适应性较差。在频率 85% 的年降水量情景下, 塘 坝供水与耕地综合灌溉需水的供需适应性指数 R 分别为 11 02 和 01 59, 与指数 P 结论相吻合。研究认为, 研究区塘 坝、耕地、地形三者之间具有相互制约和适应的关系。
2018, 16(5):50-56.
摘要:
根据水资源安全内涵, 构建湖南省水资源安全评价指标体系, 采用水资源安全综合指数辨识 2007- 2015 年湖 南省水资源安全状态; 根据短板要素理论, 构建湖南省水资源安全评价体系多木桶模型, 采用均衡度指标度量各桶 片( 指标) 的长度差异, 将指标分为优势要素、限制性要素和短板要素, 辨识系统短板。从纵向( 年际) 和横向( 指标) 比较分析湖南省水资源安全现状与发展趋势。结果表明: ( 1) 湖南省水资源安全系统, 2011 年为较不安全状态, 2015 年为较安全状态, 其余年份为临界安全状态, 2007- 2015 年间湖南省水资源安全呈现前期形势较为严峻、后期 矛盾缓和的特点; ( 2) 绘制湖南省水资源安全短板要素图, 甄别出防洪治涝形势严峻、废水及有机污染物排放量较多 和工农业及生活用水量较大是当前影响湖南省水资源安全的主要短板要素。
根据水资源安全内涵, 构建湖南省水资源安全评价指标体系, 采用水资源安全综合指数辨识 2007- 2015 年湖 南省水资源安全状态; 根据短板要素理论, 构建湖南省水资源安全评价体系多木桶模型, 采用均衡度指标度量各桶 片( 指标) 的长度差异, 将指标分为优势要素、限制性要素和短板要素, 辨识系统短板。从纵向( 年际) 和横向( 指标) 比较分析湖南省水资源安全现状与发展趋势。结果表明: ( 1) 湖南省水资源安全系统, 2011 年为较不安全状态, 2015 年为较安全状态, 其余年份为临界安全状态, 2007- 2015 年间湖南省水资源安全呈现前期形势较为严峻、后期 矛盾缓和的特点; ( 2) 绘制湖南省水资源安全短板要素图, 甄别出防洪治涝形势严峻、废水及有机污染物排放量较多 和工农业及生活用水量较大是当前影响湖南省水资源安全的主要短板要素。
2018, 16(5):57-65.
摘要:
洪水资源利用在产生效益的同时, 也会带来风险, 有必要加强洪水利用风险评价研究, 最大限度降低洪水资源 利用的负面影响。对调水工程洪水资源利用风险因素进行识别, 构建风险评价指标体系, 从蓄水工程、输水工程、提 水工程三个方面展开评价。采用层次分析法计算主观权重, 熵权法和投影寻踪法计算客观权重, 引入云模型计算风 险指标的隶属度, 最后得到洪水资源利用的风险等级。以南水北调东线工程江苏段为实例, 对丰、平、枯三种典型年 的洪水资源利用风险进行了评价, 验证了评价方法的有效性与适用性。
洪水资源利用在产生效益的同时, 也会带来风险, 有必要加强洪水利用风险评价研究, 最大限度降低洪水资源 利用的负面影响。对调水工程洪水资源利用风险因素进行识别, 构建风险评价指标体系, 从蓄水工程、输水工程、提 水工程三个方面展开评价。采用层次分析法计算主观权重, 熵权法和投影寻踪法计算客观权重, 引入云模型计算风 险指标的隶属度, 最后得到洪水资源利用的风险等级。以南水北调东线工程江苏段为实例, 对丰、平、枯三种典型年 的洪水资源利用风险进行了评价, 验证了评价方法的有效性与适用性。
2018, 16(5):66-76.
摘要:
针对南水北调中线受水区外调水及当地地表水来水过程的不均匀性及来水频率的不确定性、供用水系统的复 杂性( 多水源、多工程、多用户) 等特点, 以河北省南水北调受水区为研究对象, 以多目标群决策理论和大系统分解协 调理论为指导, 以优化与模拟为主要技术, 构建了基于 MIKE BASIN 的 1+ 7 受水区水资源优化调配模型, 制定了 基于不同年份、不同保证率、不同节水水平、不同用水户需求条件的受水区水资源优化调配方案。在 2020 年供受水 区来水频率组合( 引江水 P = 50% 、当地地表水 P = 50%) 条件下, 对基本节水及高效节水的优化调配方案优化效果 进行了分析, 以期在充分利用水资源、满足需水要求的情况下, 寻求多水源与多用户之间最优的配水方案, 实现区域 综合效益最大化, 促进区域经济可持续发展。
针对南水北调中线受水区外调水及当地地表水来水过程的不均匀性及来水频率的不确定性、供用水系统的复 杂性( 多水源、多工程、多用户) 等特点, 以河北省南水北调受水区为研究对象, 以多目标群决策理论和大系统分解协 调理论为指导, 以优化与模拟为主要技术, 构建了基于 MIKE BASIN 的 1+ 7 受水区水资源优化调配模型, 制定了 基于不同年份、不同保证率、不同节水水平、不同用水户需求条件的受水区水资源优化调配方案。在 2020 年供受水 区来水频率组合( 引江水 P = 50% 、当地地表水 P = 50%) 条件下, 对基本节水及高效节水的优化调配方案优化效果 进行了分析, 以期在充分利用水资源、满足需水要求的情况下, 寻求多水源与多用户之间最优的配水方案, 实现区域 综合效益最大化, 促进区域经济可持续发展。
2018, 16(5):77-84.
摘要:
为研究向家坝水电工程建设对周围区域土地利用和景观格局变化的影响, 本研究采用面向对象分类方法对水 电站建设前( 2006) 与建设后( 2017) 两个时期的研究区遥感影像进行土地利用和景观格局变化分析, 并以 2006 年为 基准年, 采用 CLUE2S 模型对研究区 2017 年/ 自然发展状态0 下土地利用进行模拟, 与 2017 年实际情形进行对比分 析。研究结果表明: ( 1) 2006- 2017 年间, 在水电站外部工程和社会发展的双重作用下, 水体面积大幅度增加, 裸地 得到开发利用, 建筑区扩张, 林地和耕地减少较多; ( 2) 相较于/ 自然发展状态0 , 水电工程影响下的建筑区面积略有 下降, 园地/ 草地面积下降且与林地之间交叉分布增多; ( 3) 相较于/ 自然发展状态0 , 水电工程影响下研究区景观格 局变化表现出不同的特点: 景观水平上, 自然发展对研究区整体的聚集作用减弱; 类型水平上, 研究区景观格局呈现 出三种趋势: 耕地与园地/ 草地呈增强趋势, 建筑区与裸地呈延缓趋势, 林地呈相反趋势。
为研究向家坝水电工程建设对周围区域土地利用和景观格局变化的影响, 本研究采用面向对象分类方法对水 电站建设前( 2006) 与建设后( 2017) 两个时期的研究区遥感影像进行土地利用和景观格局变化分析, 并以 2006 年为 基准年, 采用 CLUE2S 模型对研究区 2017 年/ 自然发展状态0 下土地利用进行模拟, 与 2017 年实际情形进行对比分 析。研究结果表明: ( 1) 2006- 2017 年间, 在水电站外部工程和社会发展的双重作用下, 水体面积大幅度增加, 裸地 得到开发利用, 建筑区扩张, 林地和耕地减少较多; ( 2) 相较于/ 自然发展状态0 , 水电工程影响下的建筑区面积略有 下降, 园地/ 草地面积下降且与林地之间交叉分布增多; ( 3) 相较于/ 自然发展状态0 , 水电工程影响下研究区景观格 局变化表现出不同的特点: 景观水平上, 自然发展对研究区整体的聚集作用减弱; 类型水平上, 研究区景观格局呈现 出三种趋势: 耕地与园地/ 草地呈增强趋势, 建筑区与裸地呈延缓趋势, 林地呈相反趋势。
2018, 16(5):85-92.
摘要:
在运用主成分分析方法的基础上, 对天津市区降雨的屋面径流以及菜市场路面径流进行了采样分析。对样本 的特征性指标 SS、COD、氨氮、总氮和总磷进行分类分析, 尝试分析出不同下垫面产生的雨水径流污染物的污染源, 并分析各污染物初始冲刷效应。分析结果表明: 屋面径流的特征性污染物中总氮、氨氮和 COD 组成为同一类指标, 说明其潜在的第一类主要污染源为机动车尾气、大气干湿沉降以及屋面材料析出物。总磷和 SS 分别归为另两类指 标, 其潜在的第二类污染源为建筑工地污染以及机动车损耗。菜市场路面径流的特征性污染中 SS、总磷和 COD 可 组成同一类指标, 说明其潜在主要污染源为机动车损耗以及生活垃圾污染。氨氮和总氮可归为另一类指标, 说明大 气干湿沉降和机动车尾气排放为第二类污染源。路面较屋面更易形成初始冲刷效应, 并且氨氮的初始冲刷效应显 著, 存在污染源的持续输入。
在运用主成分分析方法的基础上, 对天津市区降雨的屋面径流以及菜市场路面径流进行了采样分析。对样本 的特征性指标 SS、COD、氨氮、总氮和总磷进行分类分析, 尝试分析出不同下垫面产生的雨水径流污染物的污染源, 并分析各污染物初始冲刷效应。分析结果表明: 屋面径流的特征性污染物中总氮、氨氮和 COD 组成为同一类指标, 说明其潜在的第一类主要污染源为机动车尾气、大气干湿沉降以及屋面材料析出物。总磷和 SS 分别归为另两类指 标, 其潜在的第二类污染源为建筑工地污染以及机动车损耗。菜市场路面径流的特征性污染中 SS、总磷和 COD 可 组成同一类指标, 说明其潜在主要污染源为机动车损耗以及生活垃圾污染。氨氮和总氮可归为另一类指标, 说明大 气干湿沉降和机动车尾气排放为第二类污染源。路面较屋面更易形成初始冲刷效应, 并且氨氮的初始冲刷效应显 著, 存在污染源的持续输入。
2018, 16(5):93-101.
摘要:
针对生态航道评价中存在的模糊、不确定性问题, 基于集对分析理论和层次分析法, 建立了五元联系数模 型, 根据生态航道评价指标体系各指标与等级标准的联系程度, 构造联系度公式, 结合层次分析法计算各评价指 标的权重, 运用该模型开展了长江下游南京- 浏河口段生态航道评价, 结果表明, 南京- 浏河口段生态航道等级 为 ó 级, 其中航运功能、自净功能和景观娱乐功能为? 级, 生态功能为? 级, 需要结合该河段实际情况加强生态 环境保护工作。敏感性分析表明, 功能层权重的小幅度波动不会对评价结果造成较大影响, 说明对该河段的评价 结果比较稳定。
针对生态航道评价中存在的模糊、不确定性问题, 基于集对分析理论和层次分析法, 建立了五元联系数模 型, 根据生态航道评价指标体系各指标与等级标准的联系程度, 构造联系度公式, 结合层次分析法计算各评价指 标的权重, 运用该模型开展了长江下游南京- 浏河口段生态航道评价, 结果表明, 南京- 浏河口段生态航道等级 为 ó 级, 其中航运功能、自净功能和景观娱乐功能为? 级, 生态功能为? 级, 需要结合该河段实际情况加强生态 环境保护工作。敏感性分析表明, 功能层权重的小幅度波动不会对评价结果造成较大影响, 说明对该河段的评价 结果比较稳定。
2018, 16(5):102-107.
摘要:
要: 以镉( Cd) 含量为 2 mg/ kg 污染底泥为研究对象, 使用电动修复技术对污染底泥中的 Cd 进行脱除。研究了不 同电极板间电压、化学增强剂种类以及电极材料对体系电流、温度、电导率、底泥含水率以及重金属含量的变化, 试 验结果表明: 使用阳离子聚丙烯酰胺( CPAM) 作为化学增强剂, 使用多孔碳作为电极, 极板间电压 30 V, 同时在 01 05 M Pa 的压力下进行抽滤, 底泥含水率在 5 h 内由 75% 下降到 341 17% , 重金属镉含量由 2 mg/ kg 下降到 01 178 mg / kg , 脱除率达到 911 12% , 修复后的底泥中镉的含量满足5土壤环境质量标准6 ( GB 15618- 1995) 中对镉含量的 一级标准要求, 达到了对污染底泥脱水过程中脱除重金属的目的。
要: 以镉( Cd) 含量为 2 mg/ kg 污染底泥为研究对象, 使用电动修复技术对污染底泥中的 Cd 进行脱除。研究了不 同电极板间电压、化学增强剂种类以及电极材料对体系电流、温度、电导率、底泥含水率以及重金属含量的变化, 试 验结果表明: 使用阳离子聚丙烯酰胺( CPAM) 作为化学增强剂, 使用多孔碳作为电极, 极板间电压 30 V, 同时在 01 05 M Pa 的压力下进行抽滤, 底泥含水率在 5 h 内由 75% 下降到 341 17% , 重金属镉含量由 2 mg/ kg 下降到 01 178 mg / kg , 脱除率达到 911 12% , 修复后的底泥中镉的含量满足5土壤环境质量标准6 ( GB 15618- 1995) 中对镉含量的 一级标准要求, 达到了对污染底泥脱水过程中脱除重金属的目的。
2018, 16(5):108-114.
摘要:
干旱区节水灌溉技术的大面积推广, 有效的推动了绿洲化进程, 使绿洲规模不断扩大。针对节水条件下流域 尺度绿洲适度规模问题, 以膜下滴灌技术的发源地玛纳斯河流域为例, 利用 1976- 2015 年五期卫星遥感影像, 分析 了节水条件下流域绿洲面积变化过程, 基于水热平衡理论构建了绿洲适宜规模计算模型, 确定了节水条件下流域绿 洲适宜发展规模。结果表明: 1976- 2015 年玛纳斯河流域绿洲总面积扩张 3881 3 km2, 人工绿洲面积扩张3 8731 3 km2 , 天然绿洲面积缩减3 4851 0 km2 ; 计算得出玛纳斯河流域绿洲适宜规模为4 0251 9~ 4 4991 8 km2 , 目前绿洲实 际规模超出绿洲适宜规模的 31 4 倍, 且绿洲稳定指数 H 0 为 01 46, 表明绿洲处于亚稳定状态; 为了进一步保证绿洲 稳定性, 玛纳斯河流域适宜耕地面积应为1 8011 6~ 2 0131 7 km2。研究结果说明, 不合理的绿洲开发, 威胁到整个 绿洲的稳定, 确定绿洲适宜规模, 可以为绿洲的稳定和可持续发展提供基础科学依据。
干旱区节水灌溉技术的大面积推广, 有效的推动了绿洲化进程, 使绿洲规模不断扩大。针对节水条件下流域 尺度绿洲适度规模问题, 以膜下滴灌技术的发源地玛纳斯河流域为例, 利用 1976- 2015 年五期卫星遥感影像, 分析 了节水条件下流域绿洲面积变化过程, 基于水热平衡理论构建了绿洲适宜规模计算模型, 确定了节水条件下流域绿 洲适宜发展规模。结果表明: 1976- 2015 年玛纳斯河流域绿洲总面积扩张 3881 3 km2, 人工绿洲面积扩张3 8731 3 km2 , 天然绿洲面积缩减3 4851 0 km2 ; 计算得出玛纳斯河流域绿洲适宜规模为4 0251 9~ 4 4991 8 km2 , 目前绿洲实 际规模超出绿洲适宜规模的 31 4 倍, 且绿洲稳定指数 H 0 为 01 46, 表明绿洲处于亚稳定状态; 为了进一步保证绿洲 稳定性, 玛纳斯河流域适宜耕地面积应为1 8011 6~ 2 0131 7 km2。研究结果说明, 不合理的绿洲开发, 威胁到整个 绿洲的稳定, 确定绿洲适宜规模, 可以为绿洲的稳定和可持续发展提供基础科学依据。
2018, 16(5):115-121.
摘要:
以岗南水库上游流域为研究对象, 在岗南水库及其控制流域设置 5 个采样点位, 分析 2015 年 7 月至 2016 年 6 月流域大气氮素干、湿沉降通量时空分布特征。结果表明, 岗南水库流域总氮干、湿沉降通量范围分别为 171 7~ 1341 7 kg / ( km2 # 月) 和 91 9~ 3861 8 kg/ ( km2 # 月) 。大气干沉降以硝态氮和有机氮为主, 春、夏季较高; 湿沉降中 氮素形态以氨态氮和硝态氮为主, 夏季最高, 春季次高, 秋冬季较低。空间分布上, 呈现出由西北向东南不断增加的 趋势。利用大气氮素总沉降量、流域面积以及水库水面面积计算得到全流域大气总氮沉降入河负荷量为3 674 t/ a, 直接沉降入库负荷量为 1051 16 t/ a。
以岗南水库上游流域为研究对象, 在岗南水库及其控制流域设置 5 个采样点位, 分析 2015 年 7 月至 2016 年 6 月流域大气氮素干、湿沉降通量时空分布特征。结果表明, 岗南水库流域总氮干、湿沉降通量范围分别为 171 7~ 1341 7 kg / ( km2 # 月) 和 91 9~ 3861 8 kg/ ( km2 # 月) 。大气干沉降以硝态氮和有机氮为主, 春、夏季较高; 湿沉降中 氮素形态以氨态氮和硝态氮为主, 夏季最高, 春季次高, 秋冬季较低。空间分布上, 呈现出由西北向东南不断增加的 趋势。利用大气氮素总沉降量、流域面积以及水库水面面积计算得到全流域大气总氮沉降入河负荷量为3 674 t/ a, 直接沉降入库负荷量为 1051 16 t/ a。
2018, 16(5):122-127.
摘要:
根系吸水模型是研究植被耗水规律的关键要素, 尤其在干旱2半干旱地区, 土壤经常出现水分胁迫状态, 使得 根系吸水过程更为复杂。为准确描述根系的吸水过程, 吸水补偿模型在 1989 年被概念化并成为一个重要的研究方 向, 国外进行了大量的研究探索, 而国内在该领域鲜有研究。虽然根系吸水补偿模型已取得一定的进展, 但其模型 本身仍然存在一定的物理缺陷, 因此, 总结并综合分析根系吸水补偿模型发展历程, 指出补偿吸水模型忽视了水分 胁迫抑制根系吸水的物理机制, 以及植物胁迫指数判定是否进行吸水补偿有一定局限性。在此基础上, 提出根系吸 水补偿模型应考虑潜在蒸腾量和土壤可利用水量供需关系、植物根系生长环境, 补偿模型应耦合植物胁迫函数、土 壤水分分布及地下水动态特征。
根系吸水模型是研究植被耗水规律的关键要素, 尤其在干旱2半干旱地区, 土壤经常出现水分胁迫状态, 使得 根系吸水过程更为复杂。为准确描述根系的吸水过程, 吸水补偿模型在 1989 年被概念化并成为一个重要的研究方 向, 国外进行了大量的研究探索, 而国内在该领域鲜有研究。虽然根系吸水补偿模型已取得一定的进展, 但其模型 本身仍然存在一定的物理缺陷, 因此, 总结并综合分析根系吸水补偿模型发展历程, 指出补偿吸水模型忽视了水分 胁迫抑制根系吸水的物理机制, 以及植物胁迫指数判定是否进行吸水补偿有一定局限性。在此基础上, 提出根系吸 水补偿模型应考虑潜在蒸腾量和土壤可利用水量供需关系、植物根系生长环境, 补偿模型应耦合植物胁迫函数、土 壤水分分布及地下水动态特征。
18 淤泥固化处理研究进展
2018, 16(5):128-138.
摘要:
淤泥固化处理是淤泥资源化利用的有效方式之一。主要从淤泥固结体的物理特性、力学特性、淤泥固化机理 研究方法和成果等方面, 总结了淤泥固化处理的研究进展。主要综述了固化处理对淤泥液限、塑限、塑性指数、密 度、容重、粒径、含水率和流动性等物理特性的影响以及含水率、黏粒含量、矿物组成、有机物、固化剂种类和含量、养 护龄期、养护环境等因素对淤泥固结体力学特性的影响; 然后, 基于孔隙液化学性质分析法、微观结构分析法、水分 转化法和电阻率法等方法, 综述了淤泥固化的机理; 最后, 根据目前淤泥固化存在的问题, 指明了淤泥固化处理未来 的研究方向: ( 1) 淤泥脱水- 固化- 稳定化一体化研究; ( 2) 淤泥固化机理的定量研究; ( 3) 淤泥固结体耐久性方面以 及大规模应用等方面研究。
淤泥固化处理是淤泥资源化利用的有效方式之一。主要从淤泥固结体的物理特性、力学特性、淤泥固化机理 研究方法和成果等方面, 总结了淤泥固化处理的研究进展。主要综述了固化处理对淤泥液限、塑限、塑性指数、密 度、容重、粒径、含水率和流动性等物理特性的影响以及含水率、黏粒含量、矿物组成、有机物、固化剂种类和含量、养 护龄期、养护环境等因素对淤泥固结体力学特性的影响; 然后, 基于孔隙液化学性质分析法、微观结构分析法、水分 转化法和电阻率法等方法, 综述了淤泥固化的机理; 最后, 根据目前淤泥固化存在的问题, 指明了淤泥固化处理未来 的研究方向: ( 1) 淤泥脱水- 固化- 稳定化一体化研究; ( 2) 淤泥固化机理的定量研究; ( 3) 淤泥固结体耐久性方面以 及大规模应用等方面研究。
2018, 16(5):139-143.
摘要:
南水北调中线工程冬季闸门小开度运行, 闸后淹没水跃紊动剧烈, 为验证小开度下闸门运行的安全性, 选取蒲 阳河典型节制闸开展闸门振动原型观测。通过测量不同开度下的闸门振动特性, 分别采用动应力、振动位移( 振幅) 和频率作为标准进行振动安全评价, 结果表明: 闸门最大动应力为 11 33 MPa, 远小于材料允许应力的 20% ( 约 32 M Pa) ; 最大振动位移 151 97 Lm, 小于闸门振动危害程度可忽略不计的上限位移501 8 Lm; 所有测试工况的安全临界 振幅 A 与频率 f 满足 lgA< ( 31 14- 11 16 lg f )。上述三种评价准则的判定结果一致, 因此, 中线闸门小开度淹没出 流条件下, 闸后水跃紊动引起的闸门振动危害可忽略, 闸门结构安全稳定。
南水北调中线工程冬季闸门小开度运行, 闸后淹没水跃紊动剧烈, 为验证小开度下闸门运行的安全性, 选取蒲 阳河典型节制闸开展闸门振动原型观测。通过测量不同开度下的闸门振动特性, 分别采用动应力、振动位移( 振幅) 和频率作为标准进行振动安全评价, 结果表明: 闸门最大动应力为 11 33 MPa, 远小于材料允许应力的 20% ( 约 32 M Pa) ; 最大振动位移 151 97 Lm, 小于闸门振动危害程度可忽略不计的上限位移501 8 Lm; 所有测试工况的安全临界 振幅 A 与频率 f 满足 lgA< ( 31 14- 11 16 lg f )。上述三种评价准则的判定结果一致, 因此, 中线闸门小开度淹没出 流条件下, 闸后水跃紊动引起的闸门振动危害可忽略, 闸门结构安全稳定。
2018, 16(5):144-151.
摘要:
针对我国新疆、青海地区为数众多且无法采用冰盖下输水的宽浅式渠道工程, 开展冰水二相流输运机理及运 行调控技术研究, 对于解决这些地区冬季用水矛盾、节省工程改造投资具有重要意义。以新疆北部地区某电站引水 渠为例, 通过构建一维渠道冰水力学数学模型, 研究渠道流冰输移和发展规律, 分析气温、出库水温、输水流量等关 键因素对渠道冰情的影响, 并提出冰水二相流渠道的安全运行措施, 对实现冰水二相流安全水力调控、解决我国西 北地区冬季缺水问题具有一定参考价值。
针对我国新疆、青海地区为数众多且无法采用冰盖下输水的宽浅式渠道工程, 开展冰水二相流输运机理及运 行调控技术研究, 对于解决这些地区冬季用水矛盾、节省工程改造投资具有重要意义。以新疆北部地区某电站引水 渠为例, 通过构建一维渠道冰水力学数学模型, 研究渠道流冰输移和发展规律, 分析气温、出库水温、输水流量等关 键因素对渠道冰情的影响, 并提出冰水二相流渠道的安全运行措施, 对实现冰水二相流安全水力调控、解决我国西 北地区冬季缺水问题具有一定参考价值。
2018, 16(5):152-158.
摘要:
针对高面板堆石坝的结构特性, 采用三维非线性有限元技术, 对大坝的地震反应特性及抗震安全性进行计算 分析。动力计算中坝体材料及覆盖层按照等效线性黏弹性模型考虑围压效应进行模拟, 混凝土面板动力计算分析 采用线性弹性模型, 并依据考虑围压效应的残余体应变及残余轴应变的动应力2残余应变模型对某高面板堆石坝进 行坝体地震工况下永久变形计算。计算结果显示: 顺河向最大永久变形为 15 cm, 竖直向最大永久变形为 49 cm, 均 发生坝顶位置, 地震引起的竖向变形为坝高的 01 4% ; 三维动力参数敏感性分析表明, 堆石体的水平绝对加速度反 应极值为 9 m/ s2 , 最大放大系数为 41 2, 堆石体、面板最大地震反应位于坝顶局部位置, 存在明显的鞭稍效应, 但坝 体地震反应的分布规律一致, 坝体及面板抗震安全性较好。
针对高面板堆石坝的结构特性, 采用三维非线性有限元技术, 对大坝的地震反应特性及抗震安全性进行计算 分析。动力计算中坝体材料及覆盖层按照等效线性黏弹性模型考虑围压效应进行模拟, 混凝土面板动力计算分析 采用线性弹性模型, 并依据考虑围压效应的残余体应变及残余轴应变的动应力2残余应变模型对某高面板堆石坝进 行坝体地震工况下永久变形计算。计算结果显示: 顺河向最大永久变形为 15 cm, 竖直向最大永久变形为 49 cm, 均 发生坝顶位置, 地震引起的竖向变形为坝高的 01 4% ; 三维动力参数敏感性分析表明, 堆石体的水平绝对加速度反 应极值为 9 m/ s2 , 最大放大系数为 41 2, 堆石体、面板最大地震反应位于坝顶局部位置, 存在明显的鞭稍效应, 但坝 体地震反应的分布规律一致, 坝体及面板抗震安全性较好。
2018, 16(5):159-164.
摘要:
库区滑坡涌浪会对附近岸坡造成不利影响, 可能引发次生灾害。以岩质滑坡涌浪对岸坡的影响演变过程为研 究对象, 建立了相似比 1 B 70 的三峡库区典型河道滑坡涌浪的三维地质力学模型, 研究了滑坡体宽度、厚度、滑面倾 角等 27 组不同组合工况下的滑坡涌浪爬高规律, 提出了适用于岩质滑坡涌浪爬高估算公式。结果表明, 涌浪爬高 随着滑坡体宽度、厚度、滑面倾角增大而呈现不同幅度的增加, 滑坡体宽度对涌浪爬高的影响最为显著, 其次为滑坡 体厚度和滑面倾角; 现有波浪爬高估算公式结果与岩质滑坡模型试验值存在较大差异, 在试验基础上, 提出了有关 相对水深、波坦和岸坡角度的波浪爬高的估算公式, 为库区岩质滑坡涌浪爬高估算提供理论基础。
库区滑坡涌浪会对附近岸坡造成不利影响, 可能引发次生灾害。以岩质滑坡涌浪对岸坡的影响演变过程为研 究对象, 建立了相似比 1 B 70 的三峡库区典型河道滑坡涌浪的三维地质力学模型, 研究了滑坡体宽度、厚度、滑面倾 角等 27 组不同组合工况下的滑坡涌浪爬高规律, 提出了适用于岩质滑坡涌浪爬高估算公式。结果表明, 涌浪爬高 随着滑坡体宽度、厚度、滑面倾角增大而呈现不同幅度的增加, 滑坡体宽度对涌浪爬高的影响最为显著, 其次为滑坡 体厚度和滑面倾角; 现有波浪爬高估算公式结果与岩质滑坡模型试验值存在较大差异, 在试验基础上, 提出了有关 相对水深、波坦和岸坡角度的波浪爬高的估算公式, 为库区岩质滑坡涌浪爬高估算提供理论基础。
2018, 16(5):165-170.
摘要:
在我国沿海地区, 过量抽取利用地下水引发了明显的地面沉降, 限制开采量、人工回灌地下水对减轻地面沉降 具有显著效果。开采与回灌地下水促成了地下水位的大幅波动, 使得沿海地区广泛分布的软土层发生了明显的沉 降与回弹变形。为了研究软土在水位波动作用下的变形和强度特性, 利用沉降柱试验装置模拟地下水位波动, 对不 同水位波动次数作用后的软土试样进行了高压固结试验、直剪试验和三轴试验, 研究了水位波动次数对软土变形性 状的影响, 给出了用初始强度指标和含水量表示的、不同水位波动次数作用后的软土残余强度表达式。试验结果表 明: 随着水位波动次数的增加, 软土的变形特性增强而强度特性降低, 黏聚力和内摩擦角随波动次数的增加呈近似 线性降低; 相同水位波动次数下软土试样的强度指标随含水量的增加呈明显下降趋势。研究成果对于探索城市地 下水位波动对地面沉降和承载力变化的作用机理, 提高科学决策水平及减轻环境地质灾害有着重要实际意义和应 用价值。
在我国沿海地区, 过量抽取利用地下水引发了明显的地面沉降, 限制开采量、人工回灌地下水对减轻地面沉降 具有显著效果。开采与回灌地下水促成了地下水位的大幅波动, 使得沿海地区广泛分布的软土层发生了明显的沉 降与回弹变形。为了研究软土在水位波动作用下的变形和强度特性, 利用沉降柱试验装置模拟地下水位波动, 对不 同水位波动次数作用后的软土试样进行了高压固结试验、直剪试验和三轴试验, 研究了水位波动次数对软土变形性 状的影响, 给出了用初始强度指标和含水量表示的、不同水位波动次数作用后的软土残余强度表达式。试验结果表 明: 随着水位波动次数的增加, 软土的变形特性增强而强度特性降低, 黏聚力和内摩擦角随波动次数的增加呈近似 线性降低; 相同水位波动次数下软土试样的强度指标随含水量的增加呈明显下降趋势。研究成果对于探索城市地 下水位波动对地面沉降和承载力变化的作用机理, 提高科学决策水平及减轻环境地质灾害有着重要实际意义和应 用价值。
2018, 16(5):171-178.
摘要:
为了探索透水斜槛对溢洪道泄槽弯道水流的改善效果, 在弯道底板布置了 5 道斜角 45b透水率分别为 271 9% 、371 9% 、491 5% 的透水斜槛进行了模型试验。利用试验结果, 计算了弯道横断面水面均匀度及提高率、凹凸 岸水面差及减少率等指标, 以此分析不同透水率斜槛、不同流量条件下弯道段水流的改善效果影响。结果表明: 弯 道设置透水斜槛后能够改善弯道水流, 提高弯道水流均匀度, 降低凹凸岸水面差; 透水率对水流改善效果有影响, 在 相同流量情况下, 透水率越小, 斜槛对水流改善的效果越好; 斜槛改善水流的效果随流量变化, 流量越小, 改善效果 越明显。但就弯道横断面水面均匀度改善效果而言, 不同透水率、不同流量之间相差不大。
为了探索透水斜槛对溢洪道泄槽弯道水流的改善效果, 在弯道底板布置了 5 道斜角 45b透水率分别为 271 9% 、371 9% 、491 5% 的透水斜槛进行了模型试验。利用试验结果, 计算了弯道横断面水面均匀度及提高率、凹凸 岸水面差及减少率等指标, 以此分析不同透水率斜槛、不同流量条件下弯道段水流的改善效果影响。结果表明: 弯 道设置透水斜槛后能够改善弯道水流, 提高弯道水流均匀度, 降低凹凸岸水面差; 透水率对水流改善效果有影响, 在 相同流量情况下, 透水率越小, 斜槛对水流改善的效果越好; 斜槛改善水流的效果随流量变化, 流量越小, 改善效果 越明显。但就弯道横断面水面均匀度改善效果而言, 不同透水率、不同流量之间相差不大。
2018, 16(5):179-185.
摘要:
针对目前南水北调中线工程高填方渠道渗漏监测设备综合误差大、不能监测渠道断面间渗漏等问题, 设计了 可用于高填方渠道渗漏的可移动无损监测系统, 建立了高填方渠道渗漏状态监测的 Kalman2BP 融合模型。首先构 建一种基于无线传感网的多区域渗漏信息检测平台, 将传感器设计成便携式可移动的锥形设备, 对渗漏区域的温湿 度、土壤含水率、GPS 位置信息以及渗流等信息进行实时采集, 再通过 ZigBee 和 GPRS 将多传感器信息进行无线传 输; 并结合流场渗漏检测方法, 通过试验模型筛选出与高填方渠道渗流相关的特征变量; 使用卡尔曼( kalman) 算法 对关联的物理变量进行滤波和估值; 最后将多传感器数据通过 BP 神经网络进行渗漏状态模式识别, 实现渗漏的状 态预测, 确定坡面渗漏安全级别。试验结果表明, 基于 Kalman2BP 融合模型的高填方渠道渗漏监测模型识别误差 较小, 达到能在整体上实时监测高填方渠段的渗流状态, 可实现南水北调中线工程高填方渠道断面间的坡面渗流非 破坏性在线监测功能。
针对目前南水北调中线工程高填方渠道渗漏监测设备综合误差大、不能监测渠道断面间渗漏等问题, 设计了 可用于高填方渠道渗漏的可移动无损监测系统, 建立了高填方渠道渗漏状态监测的 Kalman2BP 融合模型。首先构 建一种基于无线传感网的多区域渗漏信息检测平台, 将传感器设计成便携式可移动的锥形设备, 对渗漏区域的温湿 度、土壤含水率、GPS 位置信息以及渗流等信息进行实时采集, 再通过 ZigBee 和 GPRS 将多传感器信息进行无线传 输; 并结合流场渗漏检测方法, 通过试验模型筛选出与高填方渠道渗流相关的特征变量; 使用卡尔曼( kalman) 算法 对关联的物理变量进行滤波和估值; 最后将多传感器数据通过 BP 神经网络进行渗漏状态模式识别, 实现渗漏的状 态预测, 确定坡面渗漏安全级别。试验结果表明, 基于 Kalman2BP 融合模型的高填方渠道渗漏监测模型识别误差 较小, 达到能在整体上实时监测高填方渠段的渗流状态, 可实现南水北调中线工程高填方渠道断面间的坡面渗流非 破坏性在线监测功能。
2018, 16(5):186-192.
摘要:
为研究导叶开度对混流式水轮机压力脉动特性及流动诱导噪声的影响, 应用 CFD 和LMS Virtual Lab 软件分 别对混流式水轮机在三种导叶开度下进行非定常流场和声场数值计算。结果表明: 混流式水轮机内压力脉动主要 受到叶片通过频率( 1081 33 Hz) 以及低频脉动( 41 15 H z) 的影响; 随着导叶开度的增大, 叶频对转轮进口和蜗壳内压 力脉动的影响逐渐增加; 外场噪声的分布与混流式水轮机的几何轮廓相吻合; 尾水管弯肘段有助于减弱混流式水轮 机流动噪声声压; 导叶开度越大, 混流式水轮机辐射出的外场噪声声压值越大, 偶极子特性越明显。研究结果可为 混流式水轮机组的稳定运行及流动诱导噪声的控制提供参考。
为研究导叶开度对混流式水轮机压力脉动特性及流动诱导噪声的影响, 应用 CFD 和LMS Virtual Lab 软件分 别对混流式水轮机在三种导叶开度下进行非定常流场和声场数值计算。结果表明: 混流式水轮机内压力脉动主要 受到叶片通过频率( 1081 33 Hz) 以及低频脉动( 41 15 H z) 的影响; 随着导叶开度的增大, 叶频对转轮进口和蜗壳内压 力脉动的影响逐渐增加; 外场噪声的分布与混流式水轮机的几何轮廓相吻合; 尾水管弯肘段有助于减弱混流式水轮 机流动噪声声压; 导叶开度越大, 混流式水轮机辐射出的外场噪声声压值越大, 偶极子特性越明显。研究结果可为 混流式水轮机组的稳定运行及流动诱导噪声的控制提供参考。
27 砂穴式入渗初步试验研究
2018, 16(5):193-199.
摘要:
以双重介质渗流理论为基础, 借鉴复合地基施工技术, 选取冲积砂、河砂等作为试验填充材料, 在粉砂、中砂地 层中开展砂穴式入渗试验, 研究了砂穴这一入渗方式的入渗效率。结果表明: 分选好的多孔介质更适宜作为砂穴填 料; 河砂作为填料比冲积砂入渗效果更好; 入渗效率受受水介质影响明显。在不同岩性中利用穴式入渗, 入渗效率 明显不同。中砂地层的入渗效率是粉砂地层的 71 6 倍, 是粉砂地表入渗的 481 1 倍。在同一岩性中利用不同的入渗 方式, 其入渗效率有很大差距。在粉砂地层中利用穴式入渗, 其入渗效率是粉砂地表的 61 3 倍。砂穴式入渗是一种 可以加快入渗速率可操控性的技术方法, 它将促进渗流理论转化为减轻雨洪灾害的技术形成生产力服务于城市( 或 者山区) 洪涝减灾, 提高水资源的有效利用水平, 促进水循环体系自我恢复和良性发展。
以双重介质渗流理论为基础, 借鉴复合地基施工技术, 选取冲积砂、河砂等作为试验填充材料, 在粉砂、中砂地 层中开展砂穴式入渗试验, 研究了砂穴这一入渗方式的入渗效率。结果表明: 分选好的多孔介质更适宜作为砂穴填 料; 河砂作为填料比冲积砂入渗效果更好; 入渗效率受受水介质影响明显。在不同岩性中利用穴式入渗, 入渗效率 明显不同。中砂地层的入渗效率是粉砂地层的 71 6 倍, 是粉砂地表入渗的 481 1 倍。在同一岩性中利用不同的入渗 方式, 其入渗效率有很大差距。在粉砂地层中利用穴式入渗, 其入渗效率是粉砂地表的 61 3 倍。砂穴式入渗是一种 可以加快入渗速率可操控性的技术方法, 它将促进渗流理论转化为减轻雨洪灾害的技术形成生产力服务于城市( 或 者山区) 洪涝减灾, 提高水资源的有效利用水平, 促进水循环体系自我恢复和良性发展。
2018, 16(5):200-208.
摘要:
引汉济渭工程是解决关中、陕北缺水的重要工程, 其将穿越秦岭主脊段, 主要采用 TBM 法施工。理清 TBM 掘进段的施工环境热害扩散规律, 用以指导 T BM 掘进隧道内的现场施工。以引汉济渭隧洞工程为依托, 主要采用 数值计算方法对不同围岩级别和不同通风条件下 TBM 掘进段的施工环境热害扩散规律进行计算研究。研究结果 表明: 在? 级围岩中施工时, 掘进机段环境空气温度小于 28 e , 满足规范要求。随着围岩级别提高, 掘进面附近区 域温度和高温区范围逐渐扩大, 最高温度达到 50 e , 最大热害扩散范围达到 165 m, 最小的通风有效降温距离仅为 45 m; 随着风管出风口风速的增大和送风温度的降低, 热害扩散范围逐渐减小, 但仍难以使掘进面附近环境温度满 足规范要求, 建议在掘进面附近区域采用局部降温措施。
引汉济渭工程是解决关中、陕北缺水的重要工程, 其将穿越秦岭主脊段, 主要采用 TBM 法施工。理清 TBM 掘进段的施工环境热害扩散规律, 用以指导 T BM 掘进隧道内的现场施工。以引汉济渭隧洞工程为依托, 主要采用 数值计算方法对不同围岩级别和不同通风条件下 TBM 掘进段的施工环境热害扩散规律进行计算研究。研究结果 表明: 在? 级围岩中施工时, 掘进机段环境空气温度小于 28 e , 满足规范要求。随着围岩级别提高, 掘进面附近区 域温度和高温区范围逐渐扩大, 最高温度达到 50 e , 最大热害扩散范围达到 165 m, 最小的通风有效降温距离仅为 45 m; 随着风管出风口风速的增大和送风温度的降低, 热害扩散范围逐渐减小, 但仍难以使掘进面附近环境温度满 足规范要求, 建议在掘进面附近区域采用局部降温措施。
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