南水北调与水利科技（中英文）
2014年第12卷第3期文章目次
2014, 12(3):1-4.
摘要:
水资源系统风险评估是保障水资源安全及其可持续利用的关键。针对三江平原存在着水资源开发利用率低、水资源短缺和供需不平衡等诸多问题，利用观控风险分析模型对三江平原及其区划内8个区域进行水资源承载力的风险评估。通过对风险和收益值的同步分析，确定了各区域的水资源承载力强弱程度，并在此基础上提出相应管理措施。研究结果为三江平原科学合理地制定水资源可持续利用策略提供了重要的理论依据，同时也为水资源系统的风险评估研究开阔了新的思路。
水资源系统风险评估是保障水资源安全及其可持续利用的关键。针对三江平原存在着水资源开发利用率低、水资源短缺和供需不平衡等诸多问题，利用观控风险分析模型对三江平原及其区划内8个区域进行水资源承载力的风险评估。通过对风险和收益值的同步分析，确定了各区域的水资源承载力强弱程度，并在此基础上提出相应管理措施。研究结果为三江平原科学合理地制定水资源可持续利用策略提供了重要的理论依据，同时也为水资源系统的风险评估研究开阔了新的思路。
2014, 12(3):5-9.
摘要:
以南水北调西线工程引水区及邻近地区共13个气象站近60年的降雨、温度、日照时数、平均风速、平均湿度、平均水汽压资料为基础，分别运用Mann-Kendal法、Hurst系数法和小波方法对气象系列进行趋势、持续性和周期性分析。结果表明：各气象站温度年序列均呈显著上升趋势，而四季中的冬季上升尤为明显；降雨年序列92%的站点呈不明显上升趋势，但在春季上升显著；日照年序列64%的站点呈下降趋势。在空间分布上，气候因子趋势显著的站点多集中在河源段。各气象因子的Hurst系数均大于0.5，说明系列正持续性效应明显，未来变化趋势与过去基本一致。此外，各气象因子序列具有较明显的6～18年震荡周期。
以南水北调西线工程引水区及邻近地区共13个气象站近60年的降雨、温度、日照时数、平均风速、平均湿度、平均水汽压资料为基础，分别运用Mann-Kendal法、Hurst系数法和小波方法对气象系列进行趋势、持续性和周期性分析。结果表明：各气象站温度年序列均呈显著上升趋势，而四季中的冬季上升尤为明显；降雨年序列92%的站点呈不明显上升趋势，但在春季上升显著；日照年序列64%的站点呈下降趋势。在空间分布上，气候因子趋势显著的站点多集中在河源段。各气象因子的Hurst系数均大于0.5，说明系列正持续性效应明显，未来变化趋势与过去基本一致。此外，各气象因子序列具有较明显的6～18年震荡周期。
2014, 12(3):10-16.
摘要:
通过引入年内唯一的特征时间点——年降水质心时间，即年降水过程线和时间轴间面域几何质心的时间轴投影，解决了频域规律识别不能反映降水事件发生时间的难题。根据年降水质心时间的时域、空域、频域规律，定量识别出我国降水时空演变规律。研究认为：(1)质心时间对大雨及以上等级降水发生时间的响应较为敏感；(2)空间变化规律与主雨季峰值降水时间的空间分布较一致，从西北至东南呈现“早-晚-早”规律；(3)时间序列多为纯随机过程，且非随机特性以周期性为主，趋势性以提前趋势为主，非随机性站点显著聚集于华中、华北地区；(4)年内各等级的时间分布不一致，大雨及以上等级发生时间晚于其它等级，微雨等级降水年内分布最不稳定；(5)年内降水愈不均匀的地区，年际变异愈加显著，即该区域年内主要降水过程的时间分布愈加不稳定。
通过引入年内唯一的特征时间点——年降水质心时间，即年降水过程线和时间轴间面域几何质心的时间轴投影，解决了频域规律识别不能反映降水事件发生时间的难题。根据年降水质心时间的时域、空域、频域规律，定量识别出我国降水时空演变规律。研究认为：(1)质心时间对大雨及以上等级降水发生时间的响应较为敏感；(2)空间变化规律与主雨季峰值降水时间的空间分布较一致，从西北至东南呈现“早-晚-早”规律；(3)时间序列多为纯随机过程，且非随机特性以周期性为主，趋势性以提前趋势为主，非随机性站点显著聚集于华中、华北地区；(4)年内各等级的时间分布不一致，大雨及以上等级发生时间晚于其它等级，微雨等级降水年内分布最不稳定；(5)年内降水愈不均匀的地区，年际变异愈加显著，即该区域年内主要降水过程的时间分布愈加不稳定。
2014, 12(3):17-23.
摘要:
由于南四湖错综复杂的地形变化和湖盆特征，若采用传统一维总流计算法进行湖内开挖疏浚工程的水力计算，将会影响输水工程的可靠性。因此，以南四湖万分之一地形图（CAD版）和卫星遥感影像资料为基础，创建了南四湖深度平均平面二维水流数学模型体系，并进行了模型验证。在南四湖调水设计方案条件下，开展了上、下级湖二维流场的数值模拟试算，确定了同时满足正常设计和特殊干旱运行控制点水位要求的最小规模开挖方案。流场分析表明，南四湖输水时上、下级湖全湖区在水位差的作用下呈现由南向北流场方向的单一性特点；主航道平均流速为0.12 m/s，一般高于非主航道区一个数量级左右；输水主航道平均流量比例为61.5 %，最大可承担88.9 %，说明南四湖湖内主航道承担着主要输水功能。
由于南四湖错综复杂的地形变化和湖盆特征，若采用传统一维总流计算法进行湖内开挖疏浚工程的水力计算，将会影响输水工程的可靠性。因此，以南四湖万分之一地形图（CAD版）和卫星遥感影像资料为基础，创建了南四湖深度平均平面二维水流数学模型体系，并进行了模型验证。在南四湖调水设计方案条件下，开展了上、下级湖二维流场的数值模拟试算，确定了同时满足正常设计和特殊干旱运行控制点水位要求的最小规模开挖方案。流场分析表明，南四湖输水时上、下级湖全湖区在水位差的作用下呈现由南向北流场方向的单一性特点；主航道平均流速为0.12 m/s，一般高于非主航道区一个数量级左右；输水主航道平均流量比例为61.5 %，最大可承担88.9 %，说明南四湖湖内主航道承担着主要输水功能。
2014, 12(3):24-28.
摘要:
高青县南部地区的热储层主要为新近系馆陶组和古近系东营组。通过野外勘察和室内分析结果，选取合理的计算参数，建立了热储概念模型。在此基础上，分别利用热储法、回收率法对研究区内的地热资源量和可利用地热资源量进行计算评价，同时利用体积法、最大降深法对地下热水的储存量和允许开采量进行了计算评价。结果显示，研究区地热资源量总量为2.5161×1018J，折合标准煤8.587×107t；回收率采用25%，计算得可利用地热资源量为6.290×1017J,折合标准煤2.147×107t；地下热水储存量为6.542×109m3，其中允许开采量为3.833×106m3/a（开采年限为100a）。
高青县南部地区的热储层主要为新近系馆陶组和古近系东营组。通过野外勘察和室内分析结果，选取合理的计算参数，建立了热储概念模型。在此基础上，分别利用热储法、回收率法对研究区内的地热资源量和可利用地热资源量进行计算评价，同时利用体积法、最大降深法对地下热水的储存量和允许开采量进行了计算评价。结果显示，研究区地热资源量总量为2.5161×1018J，折合标准煤8.587×107t；回收率采用25%，计算得可利用地热资源量为6.290×1017J,折合标准煤2.147×107t；地下热水储存量为6.542×109m3，其中允许开采量为3.833×106m3/a（开采年限为100a）。
2014, 12(3):29-32.
摘要:
选取南盘江流域3个站点40年（1970年－2009年）的逐月径流资料和20个站点同期逐月降水资料，计算标准化径流指数（SSFI）和不同时间尺度的标准化降水指数（SPIn），从中选取水文干旱样本和同期的SPI进行统计分析，研究水文干旱对气象干旱的响应特征。结果表明：南盘江流域SSFI对SPI具有良好的响应关系；SSFI对SPI的响应关系随时间尺度的不同相关性不同；总体来看，流域内水文干旱对气象干旱的响应时间约为6个月。
选取南盘江流域3个站点40年（1970年－2009年）的逐月径流资料和20个站点同期逐月降水资料，计算标准化径流指数（SSFI）和不同时间尺度的标准化降水指数（SPIn），从中选取水文干旱样本和同期的SPI进行统计分析，研究水文干旱对气象干旱的响应特征。结果表明：南盘江流域SSFI对SPI具有良好的响应关系；SSFI对SPI的响应关系随时间尺度的不同相关性不同；总体来看，流域内水文干旱对气象干旱的响应时间约为6个月。
2014, 12(3):33-37.
摘要:
以陕西省关中地区为研究区域，基于2009年春季三期Terro-MODIS1B数据，获取昼夜地表温差和反照率参数；结合同期气象站点实测的土壤墒情数据，采用热惯量法建立热惯量-土壤含水量（ATI-SWC）经验模型。模拟结果表明：3月8日模型模拟精度最高，4月28日模型模拟精度最低。进一步分析发现，植被指数对模型的影响较大，因此热惯量法对裸地土壤含水量监测精度较高。最后，结合研究区DEM数据，综合分析了地质地貌、地下水和植被指数等对关中地区土壤含水量的影响。研究结果对关中地区的旱情监测具有一定的参考价值。
以陕西省关中地区为研究区域，基于2009年春季三期Terro-MODIS1B数据，获取昼夜地表温差和反照率参数；结合同期气象站点实测的土壤墒情数据，采用热惯量法建立热惯量-土壤含水量（ATI-SWC）经验模型。模拟结果表明：3月8日模型模拟精度最高，4月28日模型模拟精度最低。进一步分析发现，植被指数对模型的影响较大，因此热惯量法对裸地土壤含水量监测精度较高。最后，结合研究区DEM数据，综合分析了地质地貌、地下水和植被指数等对关中地区土壤含水量的影响。研究结果对关中地区的旱情监测具有一定的参考价值。
2014, 12(3):38-41.
摘要:
采用Mann-Kendall非参数检验法对金沙江一级支流龙川江流域1970年－2009年逐月气温、降水及1961年－2008年径流资料进行趋势检验，并运用R/S方法分析流域的年平均气温、降水、径流时间序列的持续性，估算各项指标的Hurst指数，以定量估计未来气候及径流的变化趋势。结果表明：（1）过去几十年来，流域内降水呈上升趋势但不显著，未来降水将持续增加且元谋站降水的增长趋势持续性较强；（2）几十年来，流域气温呈显著上升趋势，未来气温将会持续过去的上升趋势；（3）几十年来，流域径流呈减少趋势，但不显著，未来继续呈下降趋势，但持续性不强。
采用Mann-Kendall非参数检验法对金沙江一级支流龙川江流域1970年－2009年逐月气温、降水及1961年－2008年径流资料进行趋势检验，并运用R/S方法分析流域的年平均气温、降水、径流时间序列的持续性，估算各项指标的Hurst指数，以定量估计未来气候及径流的变化趋势。结果表明：（1）过去几十年来，流域内降水呈上升趋势但不显著，未来降水将持续增加且元谋站降水的增长趋势持续性较强；（2）几十年来，流域气温呈显著上升趋势，未来气温将会持续过去的上升趋势；（3）几十年来，流域径流呈减少趋势，但不显著，未来继续呈下降趋势，但持续性不强。
2014, 12(3):42-46.
摘要:
随着经济社会迅速发展及人口增加，海河流域内人类活动的影响不断加剧，流域下垫面条件发生了明显变化。利用海河流域翔实的水文资料，采用统计分析法和Mann-Kendall秩次相关检验法，分析了人类活动及气候变化情景下海河流域暴雨洪水特征变化规律及变化趋势，认为近年来海河流域暴雨洪水呈现减少趋势。研究结果为流域洪水系列一致性修正奠定了基础，为防汛抗旱、流域防洪规划与管理提供了技术支撑。
随着经济社会迅速发展及人口增加，海河流域内人类活动的影响不断加剧，流域下垫面条件发生了明显变化。利用海河流域翔实的水文资料，采用统计分析法和Mann-Kendall秩次相关检验法，分析了人类活动及气候变化情景下海河流域暴雨洪水特征变化规律及变化趋势，认为近年来海河流域暴雨洪水呈现减少趋势。研究结果为流域洪水系列一致性修正奠定了基础，为防汛抗旱、流域防洪规划与管理提供了技术支撑。
2014, 12(3):47-50.
摘要:
为了研究天津北大港水库水质咸化机理，采用野外取样与室内土柱试验相结合的方法，研究了北大港水库蓄水时底质与上覆水体之间盐分的释放规律。结果表明：底质向上覆水体释放盐分时水体中存在一个明显的盐分渐变区（扩散边界层），该层位于水-土界面以上10 cm的范围，底质中释放出的盐分有60%集中在边界层，边界层以上水体盐分垂直变化较小；底质中盐分的累积释放量随时间的变化符合对数函数形式，试验运行前50天中盐分累积释放量占底质盐分总释放量的80%左右；水-土界面处盐分释放通量的变化趋势存在周期性，每个周期内均呈现先迅速增加后缓慢下降。
为了研究天津北大港水库水质咸化机理，采用野外取样与室内土柱试验相结合的方法，研究了北大港水库蓄水时底质与上覆水体之间盐分的释放规律。结果表明：底质向上覆水体释放盐分时水体中存在一个明显的盐分渐变区（扩散边界层），该层位于水-土界面以上10 cm的范围，底质中释放出的盐分有60%集中在边界层，边界层以上水体盐分垂直变化较小；底质中盐分的累积释放量随时间的变化符合对数函数形式，试验运行前50天中盐分累积释放量占底质盐分总释放量的80%左右；水-土界面处盐分释放通量的变化趋势存在周期性，每个周期内均呈现先迅速增加后缓慢下降。
2014, 12(3):51-54.
摘要:
采用多指标综合评价方法对2012年淮安市二河饮用水源地水质状况的评价，结果表明其水质满足饮用水标准；同时利用美国环境保护署（U.S.EPA）的水环境健康风险评价模型，计算了该水源地水体中污染物由饮水途径对人体健康危害的风险度，结果表明，化学致癌物质的个人年风险度远大于非致癌物质，各污染物的风险度从大到小依次为As>Pb>氟化物>硝酸盐>Mn>Fe>氨氮。研究成果可为二河饮用水源地的水质管理提供技术参考。
采用多指标综合评价方法对2012年淮安市二河饮用水源地水质状况的评价，结果表明其水质满足饮用水标准；同时利用美国环境保护署（U.S.EPA）的水环境健康风险评价模型，计算了该水源地水体中污染物由饮水途径对人体健康危害的风险度，结果表明，化学致癌物质的个人年风险度远大于非致癌物质，各污染物的风险度从大到小依次为As>Pb>氟化物>硝酸盐>Mn>Fe>氨氮。研究成果可为二河饮用水源地的水质管理提供技术参考。
2014, 12(3):55-58.
摘要:
根据物元分析原理将单一的决策问题拓展为多维的物元结构，并对传统物元模型中的中点与区间距的计算上进行了改进，采用熵权法确定指标的权重，构建出流域水质评价的改进物元模型。利用广西北之江流域2011年水质数据，选取5个典型断面和8个水质评价指标，采用改进物元模型进行计算，得到综合评价结果为北之江流域上游属II类水，中下游属III类水。该评价结果与来宾市水功能区划分情况基本一致，说明改进物元模型可用于水质的综合评价。
根据物元分析原理将单一的决策问题拓展为多维的物元结构，并对传统物元模型中的中点与区间距的计算上进行了改进，采用熵权法确定指标的权重，构建出流域水质评价的改进物元模型。利用广西北之江流域2011年水质数据，选取5个典型断面和8个水质评价指标，采用改进物元模型进行计算，得到综合评价结果为北之江流域上游属II类水，中下游属III类水。该评价结果与来宾市水功能区划分情况基本一致，说明改进物元模型可用于水质的综合评价。
2014, 12(3):59-64.
摘要:
以河套平原2000年和2006年遥感影像为数据源，应用遥感和GIS手段，通过统计和空间分析，研究了该地区盐渍化土地动态变化，并对其变化的影响因素进行了分析。结果表明：从2000年到2006年，研究区盐渍化土地面积明显减少，年平均降低率为5.34%；轻度和中度盐渍化土地程度均有减轻，轻度盐渍化土地占总土地比例由10.35%减少到6.82%，中度盐渍化土地由4.67%减少到1.94%，重度盐渍化土地程度变化不明显，由5.15%变为4.96%。综合分析认为，土地盐渍化是多种自然环境条件（包括区域蒸降比、地下水埋深、包气带岩性）和人类活动共同作用下的综合产物，但与地下水矿化度没有明显的相关关系。
以河套平原2000年和2006年遥感影像为数据源，应用遥感和GIS手段，通过统计和空间分析，研究了该地区盐渍化土地动态变化，并对其变化的影响因素进行了分析。结果表明：从2000年到2006年，研究区盐渍化土地面积明显减少，年平均降低率为5.34%；轻度和中度盐渍化土地程度均有减轻，轻度盐渍化土地占总土地比例由10.35%减少到6.82%，中度盐渍化土地由4.67%减少到1.94%，重度盐渍化土地程度变化不明显，由5.15%变为4.96%。综合分析认为，土地盐渍化是多种自然环境条件（包括区域蒸降比、地下水埋深、包气带岩性）和人类活动共同作用下的综合产物，但与地下水矿化度没有明显的相关关系。
2014, 12(3):65-68.
摘要:
根据典型石油类污染场地岩性、水文地质等特征，在长期观测、抽水实验及弥散实验等资料搜集与分析基础上，通过水流模型验证，构建了地下水水流运动及溶质迁移的数值模型。选取苯系物（BTEX）作为模拟因子，运用GMS软件中MT3DMS模块模拟地下水对流—弥散溶质迁移过程，运用RT3D模块模拟研究了地下水中移动、非移动的多种微生物共存的有机污染物生物降解过程。结果表明，生物降解化学反应具有明显的降低污染物峰值的作用，而研究区存在大量的好氧微生物作用和反硝化作用，据此提出可以采用原位生物修复技术来治理石油污染。
根据典型石油类污染场地岩性、水文地质等特征，在长期观测、抽水实验及弥散实验等资料搜集与分析基础上，通过水流模型验证，构建了地下水水流运动及溶质迁移的数值模型。选取苯系物（BTEX）作为模拟因子，运用GMS软件中MT3DMS模块模拟地下水对流—弥散溶质迁移过程，运用RT3D模块模拟研究了地下水中移动、非移动的多种微生物共存的有机污染物生物降解过程。结果表明，生物降解化学反应具有明显的降低污染物峰值的作用，而研究区存在大量的好氧微生物作用和反硝化作用，据此提出可以采用原位生物修复技术来治理石油污染。
2014, 12(3):69-72.
摘要:
以南水北调北京段PCCP管线工程的植被恢复区为研究对象, 基于南水北调中线北京段PCCP管线工程特点及其穿越地区的环境特点，通过野外调查与室内分析方法,对不同植被恢复措施的植被配置模式以及草本植物多样性和生物量进行了研究。结果表明：工程绿化模式在短期内能取得较好的恢复效果，复层和混交模式下草本植物多样性指数和生物量均较高；封育模式的草本植物生物量大但是种类较少；复耕复林模式下的草本植物多样性指数和生物量则较为平均和稳定。
以南水北调北京段PCCP管线工程的植被恢复区为研究对象, 基于南水北调中线北京段PCCP管线工程特点及其穿越地区的环境特点，通过野外调查与室内分析方法,对不同植被恢复措施的植被配置模式以及草本植物多样性和生物量进行了研究。结果表明：工程绿化模式在短期内能取得较好的恢复效果，复层和混交模式下草本植物多样性指数和生物量均较高；封育模式的草本植物生物量大但是种类较少；复耕复林模式下的草本植物多样性指数和生物量则较为平均和稳定。
16 南川河河流健康评价
2014, 12(3):73-76.
摘要:
河流健康评价研究对河流环境的治理与保护具有重要的指导作用。本文运用模糊层次评价法确定了河流健康系统中各级指标的权重，然后通过引入可变模糊集理论建立了河流健康评价的模糊层次与可变模糊集（FAHP-VFS）耦合模型。进而以西宁市南川河为例，利用20个定量、定性指标组成的河流健康评价体系，从地貌、生态、水文特征3个方面进行了健康评价。结果表明，南川河总体上处于健康状态，但有部分河段处于亚健康状态，因此应进行分段整治。
河流健康评价研究对河流环境的治理与保护具有重要的指导作用。本文运用模糊层次评价法确定了河流健康系统中各级指标的权重，然后通过引入可变模糊集理论建立了河流健康评价的模糊层次与可变模糊集（FAHP-VFS）耦合模型。进而以西宁市南川河为例，利用20个定量、定性指标组成的河流健康评价体系，从地貌、生态、水文特征3个方面进行了健康评价。结果表明，南川河总体上处于健康状态，但有部分河段处于亚健康状态，因此应进行分段整治。
2014, 12(3):77-80.
摘要:
针对高扬程泵站压力管道由于流激振动引起的结构损伤问题，基于统计模式理论，提出了采用均值控制图识别压力管道损伤的方法。首先通过获取正常状态和待识别状态下实测数据的响应信息，构建损伤诊断的系统模型，对大量数据信息进行统计计算，然后提取特征值，优化特征向量，最后采用均值控制图法对压力管道损伤部位进行识别。实例分析结果表明，基于统计模式识别的均值控制图法，可以直观精确地对压力管道是否存在损伤做出识别，因此可以作为工程中大型泵站压力管道损伤识别的重要方法。
针对高扬程泵站压力管道由于流激振动引起的结构损伤问题，基于统计模式理论，提出了采用均值控制图识别压力管道损伤的方法。首先通过获取正常状态和待识别状态下实测数据的响应信息，构建损伤诊断的系统模型，对大量数据信息进行统计计算，然后提取特征值，优化特征向量，最后采用均值控制图法对压力管道损伤部位进行识别。实例分析结果表明，基于统计模式识别的均值控制图法，可以直观精确地对压力管道是否存在损伤做出识别，因此可以作为工程中大型泵站压力管道损伤识别的重要方法。
2014, 12(3):81-84.
摘要:
使用土工袋构筑而成的挡土墙具有一定的柔性,可以通过一定的变形，有效地减小墙后土压力，增加挡土墙的安全性。土压力大小与墙体的变位模式有着密切关系，且是进行挡土结构物断面设计和稳定验算的重要荷载。通过对土工袋柔性挡土墙模型的设计和试验观测，发现：墙体的位移模式和墙后填土的破坏模式是由平动和转动两种模式组成的；土工袋柔性挡土墙模型的土压力竖向分布接近库伦主动土压力；土压力沿水平方向的传递规律为由内到外递减。最后，根据试验结果分析解释了土压力削减的原因，并建立了相应的力平衡关系式。
使用土工袋构筑而成的挡土墙具有一定的柔性,可以通过一定的变形，有效地减小墙后土压力，增加挡土墙的安全性。土压力大小与墙体的变位模式有着密切关系，且是进行挡土结构物断面设计和稳定验算的重要荷载。通过对土工袋柔性挡土墙模型的设计和试验观测，发现：墙体的位移模式和墙后填土的破坏模式是由平动和转动两种模式组成的；土工袋柔性挡土墙模型的土压力竖向分布接近库伦主动土压力；土压力沿水平方向的传递规律为由内到外递减。最后，根据试验结果分析解释了土压力削减的原因，并建立了相应的力平衡关系式。
2014, 12(3):85-88.
摘要:
基于VOF方法，对地震和风共同作用下坝水流固耦合体系的动力响应进行了分析。针对空库、坝水相互作用和坝-水-风相互作用三种工况，计算分析了大坝在地震、风浪等作用下的动位移、绝对加速度及动水压力响应，同时通过对自由液面的追踪，验证了VOF方法追踪自由液面的优越性。结果表明：水与坝之间的动力相互作用是一种复杂的非线性过程；坝水相互作用能增大坝体振动的动位移和绝对加速度；风对大坝的动位移和绝对加速度基本没有影响，但风载荷对动水压力的影响极为显著。
基于VOF方法，对地震和风共同作用下坝水流固耦合体系的动力响应进行了分析。针对空库、坝水相互作用和坝-水-风相互作用三种工况，计算分析了大坝在地震、风浪等作用下的动位移、绝对加速度及动水压力响应，同时通过对自由液面的追踪，验证了VOF方法追踪自由液面的优越性。结果表明：水与坝之间的动力相互作用是一种复杂的非线性过程；坝水相互作用能增大坝体振动的动位移和绝对加速度；风对大坝的动位移和绝对加速度基本没有影响，但风载荷对动水压力的影响极为显著。
20 T型搅拌器数值模拟研究
2014, 12(3):89-94.
摘要:
针对一种新型T型搅拌器，采用计算流体动力学（CFD）软件FLUENT，利用多重参考系法（MRF）对其的流场进行数值模拟：首先分析对比了T型搅拌器与开启式涡轮搅拌器和圆盘涡轮式搅拌器的湍流强度、搅拌槽内流场特性、时均速度分布和搅拌功率，结果表明T型搅拌器的流场分布较好，能够达到更好的混合效果；通过分析T型搅拌器在不同安装高度下的搅拌特性，确定了指定搅拌槽尺寸情况下最佳安装高度为150mm；最后计算了不同叶片数T型搅拌器的湍流强度分布和搅拌功率，得知槽内搅拌功率随着叶片数的增加而增大，3叶片数的T型搅拌器具有最优的湍流强度分布。本研究对分析和开发类似新型搅拌器有重要的参考意义。
针对一种新型T型搅拌器，采用计算流体动力学（CFD）软件FLUENT，利用多重参考系法（MRF）对其的流场进行数值模拟：首先分析对比了T型搅拌器与开启式涡轮搅拌器和圆盘涡轮式搅拌器的湍流强度、搅拌槽内流场特性、时均速度分布和搅拌功率，结果表明T型搅拌器的流场分布较好，能够达到更好的混合效果；通过分析T型搅拌器在不同安装高度下的搅拌特性，确定了指定搅拌槽尺寸情况下最佳安装高度为150mm；最后计算了不同叶片数T型搅拌器的湍流强度分布和搅拌功率，得知槽内搅拌功率随着叶片数的增加而增大，3叶片数的T型搅拌器具有最优的湍流强度分布。本研究对分析和开发类似新型搅拌器有重要的参考意义。
2014, 12(3):95-98.
摘要:
基于计算流体力学（CFD），对双机共用尾水调压室的几种典型工况进行了数值计算，得到调压室底流速分布、水头损失系数和水流通过两个阻抗孔流进（出）调压室的流量。通过分析各工况的模型内部流动状态，并与模型试验结果进行对比，发现：水流进（出）调压室水头损失系数随流量比增大而增大，且分流工况单台机组运行时损失系数值比两台机组运行时小；单机运行时，水流流经两个阻抗孔进（出）调压室的流量大小不一定相等，且随流量比变化而变化。
基于计算流体力学（CFD），对双机共用尾水调压室的几种典型工况进行了数值计算，得到调压室底流速分布、水头损失系数和水流通过两个阻抗孔流进（出）调压室的流量。通过分析各工况的模型内部流动状态，并与模型试验结果进行对比，发现：水流进（出）调压室水头损失系数随流量比增大而增大，且分流工况单台机组运行时损失系数值比两台机组运行时小；单机运行时，水流流经两个阻抗孔进（出）调压室的流量大小不一定相等，且随流量比变化而变化。
2014, 12(3):99-103.
摘要:
针对某一水利工程中使用的双向止水铸铁闸门，利用ANSYS软件建立了三维有限元模型。在正、反向水头差均为10 m的工况下，采用传统的薄板强度理论计算方法与三维有限元法进行比较与分析，结果表明两种方法的计算结果存在较大差异，最大应力与变形的结果误差高达30%~50%，其中传统经验公式的计算结果相对保守，导致铸铁闸门的制造成本加大，特别是当反向水头作用下最大应力和变形不在同一位置时，更加凸现。研究发现，根据铸铁闸门材料自身抗压/抗拉强度以及闸门正/反向受力和变形的变化情况，来分析相关规范要求的强度与刚度允许值时，存在不足之处，因此本文对闸门布置型式和门体的截面尺寸提出优化方案，降低其制造成本。
针对某一水利工程中使用的双向止水铸铁闸门，利用ANSYS软件建立了三维有限元模型。在正、反向水头差均为10 m的工况下，采用传统的薄板强度理论计算方法与三维有限元法进行比较与分析，结果表明两种方法的计算结果存在较大差异，最大应力与变形的结果误差高达30%~50%，其中传统经验公式的计算结果相对保守，导致铸铁闸门的制造成本加大，特别是当反向水头作用下最大应力和变形不在同一位置时，更加凸现。研究发现，根据铸铁闸门材料自身抗压/抗拉强度以及闸门正/反向受力和变形的变化情况，来分析相关规范要求的强度与刚度允许值时，存在不足之处，因此本文对闸门布置型式和门体的截面尺寸提出优化方案，降低其制造成本。
2014, 12(3):104-107.
摘要:
基于N-S方程、 湍流模型和周期性边界，在额定转速下对不同油膜厚度和瓦面倾角下的推力油槽进行了CFD数值模拟。利用Autocad和Proe建立了1/12推力油箱模型，并作适当简化，采用分块网格技术对计算区域进行了网格划分；然后在Fluent中采用SIMPLEC算法进行了计算；最后通过后处理得到了瓦面各部分的压力分布、不同膜厚和倾角与瓦面承载力的关系曲线以及油膜不同厚度层下的速度分布，这对推力轴承的设计、检修、运行有着重要的指导意义。
基于N-S方程、 湍流模型和周期性边界，在额定转速下对不同油膜厚度和瓦面倾角下的推力油槽进行了CFD数值模拟。利用Autocad和Proe建立了1/12推力油箱模型，并作适当简化，采用分块网格技术对计算区域进行了网格划分；然后在Fluent中采用SIMPLEC算法进行了计算；最后通过后处理得到了瓦面各部分的压力分布、不同膜厚和倾角与瓦面承载力的关系曲线以及油膜不同厚度层下的速度分布，这对推力轴承的设计、检修、运行有着重要的指导意义。
2014, 12(3):108-111.
摘要:
异型变径管近年来得到广泛应用，但管道复杂的应力分布也为设计和施工带来诸多难题。实际使用中常出现管道开裂现象，造成停水停电等诸多不利影响,所以设计和施工前有必要进行计算机仿真分析。利用FLUET有限元分析软件对异型变径管进行模拟，研究了在常流和非定常流情况下管道内部流体速度和压强的分布情况。模拟结果表明，定常流变径管中部流体速度最大，压强最小；非定常流在入口变径过渡段1/3处，压强最大；在入口段，压强是先小后大再小，出口处是先大后小再大。
异型变径管近年来得到广泛应用，但管道复杂的应力分布也为设计和施工带来诸多难题。实际使用中常出现管道开裂现象，造成停水停电等诸多不利影响,所以设计和施工前有必要进行计算机仿真分析。利用FLUET有限元分析软件对异型变径管进行模拟，研究了在常流和非定常流情况下管道内部流体速度和压强的分布情况。模拟结果表明，定常流变径管中部流体速度最大，压强最小；非定常流在入口变径过渡段1/3处，压强最大；在入口段，压强是先小后大再小，出口处是先大后小再大。
2014, 12(3):112-115.
摘要:
以冷却塔内流量为5000t/h的超低比转速混流式水轮机为研究对象，通过结构设计，开发出了一种小型混流式水轮机，可直接与风机匹配，实现富余能量的回收。使用商业CFD软件Fluent，基于雷诺时均N-S方程、RNG k-ε湍流模型和SIMPLC算法，对设计的水轮机模型进行全流道三维定常湍流数值模拟，分析了水轮机内部流场及各部件的水力损失。结果表明，在设计工况下，水轮机的出力为143.3kW，效率为83.74%，水头损失较小；当富余水头在12～14m的范围内变化时，所给出的小型水轮机整体流态良好，水力性能稳定，效率均在83%以上，满足设计要求。
以冷却塔内流量为5000t/h的超低比转速混流式水轮机为研究对象，通过结构设计，开发出了一种小型混流式水轮机，可直接与风机匹配，实现富余能量的回收。使用商业CFD软件Fluent，基于雷诺时均N-S方程、RNG k-ε湍流模型和SIMPLC算法，对设计的水轮机模型进行全流道三维定常湍流数值模拟，分析了水轮机内部流场及各部件的水力损失。结果表明，在设计工况下，水轮机的出力为143.3kW，效率为83.74%，水头损失较小；当富余水头在12～14m的范围内变化时，所给出的小型水轮机整体流态良好，水力性能稳定，效率均在83%以上，满足设计要求。
2014, 12(3):116-120.
摘要:
在分析河湖水系连通系统与经济社会发展系统之间协调关系的基础上，建立了评价水系连通系统与经济社会发展系统的指标体系，并通过层次分析法和熵值赋权法的结合方法确定了各项指标权重，同时基于匹配度计算公式，提出河湖水系连通系统与经济社会发展系统协调度计算方法。以郑州市作为研究实例，运用协调度计算方法求得郑州市2003年至2011年历年的河湖水系连通系统与经济社会发展系统协调度和协调等级，并对历年协调度的变化进行分析，以期为河湖水系连通战略研究以及经济社会发展规划提供借鉴。
在分析河湖水系连通系统与经济社会发展系统之间协调关系的基础上，建立了评价水系连通系统与经济社会发展系统的指标体系，并通过层次分析法和熵值赋权法的结合方法确定了各项指标权重，同时基于匹配度计算公式，提出河湖水系连通系统与经济社会发展系统协调度计算方法。以郑州市作为研究实例，运用协调度计算方法求得郑州市2003年至2011年历年的河湖水系连通系统与经济社会发展系统协调度和协调等级，并对历年协调度的变化进行分析，以期为河湖水系连通战略研究以及经济社会发展规划提供借鉴。
2014, 12(3):121-126.
摘要:
弯曲河道中的水流运动和床面变形较顺直河道更为复杂，是河流动力学研究的热点之一。近年来，随着计算机软硬件的迅速发展和高效数值计算方法的出现，弯道水沙运动在数值模拟方面得到不断发展。本文系统梳理了国内外在弯曲河道的水流特性（水面横比降、横向环流、纵向垂线平均流速、床面剪切力等）、泥沙运动基本特性方面的研究，以及弯道水流二维、三维数值水流模型和河床演变模型研究进展，指出了目前弯曲河道水沙运动数值模拟中存在的问题，并对其今后可能的研究方向提出了建议。
弯曲河道中的水流运动和床面变形较顺直河道更为复杂，是河流动力学研究的热点之一。近年来，随着计算机软硬件的迅速发展和高效数值计算方法的出现，弯道水沙运动在数值模拟方面得到不断发展。本文系统梳理了国内外在弯曲河道的水流特性（水面横比降、横向环流、纵向垂线平均流速、床面剪切力等）、泥沙运动基本特性方面的研究，以及弯道水流二维、三维数值水流模型和河床演变模型研究进展，指出了目前弯曲河道水沙运动数值模拟中存在的问题，并对其今后可能的研究方向提出了建议。
2014, 12(3):127-132.
摘要:
地下水资源在我国的城市供水中占有重要的地位，然而当今我国地下水污染的现象日趋严重，使得地下水污染风险评价工作已经成为一项不可或缺的研究工作，其评价成果对地下水污染防治工作的开展有着重要的指导意义。本文回顾了地下水污染风险的概念和评价方法的发展过程以及评价体系建立的具体步骤和内容等。以国内外现有的相关理论为依据，对地下水污染风险评价的主要组成内容——固有脆弱性评价、外界胁迫脆弱性评价、地下水价值功能评价进行了着重阐述，分别按照其特征进行了归纳，并对评价验证方法进行了概述。从模型的适用性、资料的全面性、成果的时效性、要素的合理性等角度总结了当前地下水污染风险评价研究中存在的问题，并提出了需深入研究的方向性建议。
地下水资源在我国的城市供水中占有重要的地位，然而当今我国地下水污染的现象日趋严重，使得地下水污染风险评价工作已经成为一项不可或缺的研究工作，其评价成果对地下水污染防治工作的开展有着重要的指导意义。本文回顾了地下水污染风险的概念和评价方法的发展过程以及评价体系建立的具体步骤和内容等。以国内外现有的相关理论为依据，对地下水污染风险评价的主要组成内容——固有脆弱性评价、外界胁迫脆弱性评价、地下水价值功能评价进行了着重阐述，分别按照其特征进行了归纳，并对评价验证方法进行了概述。从模型的适用性、资料的全面性、成果的时效性、要素的合理性等角度总结了当前地下水污染风险评价研究中存在的问题，并提出了需深入研究的方向性建议。
2014, 12(3):133-137.
摘要:
为提高地下水溶质迁移模型的模拟精度，减小因水文地质参数不确定性产生的误差，需要对数值模型进行参数敏感性分析。以某冲洪积扇平原孔隙水为例，利用GMS7.0软件建立了地下水流模型和溶质迁移模型，并对模型进行了验证。通过引入敏感性指数作为量化指标，运用局部分析法中的因子变换法对模型中的渗透系数、孔隙度、弥散度三个参数进行了敏感性分析，参数变幅设置为20%。研究结果表明：（1）渗透系数和孔隙度的变化对污染物迁移距离影响最大，二者的敏感性指数相差20%；（2）弥散度的变化对污染物迁移距离的影响最小，与渗透系数和孔隙度相比，其敏感性指数相差一个数量级；（3）在20%的参数变幅内，污染物迁移距离与渗透系数和孔隙度呈良好的线性相关关系。
为提高地下水溶质迁移模型的模拟精度，减小因水文地质参数不确定性产生的误差，需要对数值模型进行参数敏感性分析。以某冲洪积扇平原孔隙水为例，利用GMS7.0软件建立了地下水流模型和溶质迁移模型，并对模型进行了验证。通过引入敏感性指数作为量化指标，运用局部分析法中的因子变换法对模型中的渗透系数、孔隙度、弥散度三个参数进行了敏感性分析，参数变幅设置为20%。研究结果表明：（1）渗透系数和孔隙度的变化对污染物迁移距离影响最大，二者的敏感性指数相差20%；（2）弥散度的变化对污染物迁移距离的影响最小，与渗透系数和孔隙度相比，其敏感性指数相差一个数量级；（3）在20%的参数变幅内，污染物迁移距离与渗透系数和孔隙度呈良好的线性相关关系。
2014, 12(3):138-142.
摘要:
在西南地区的大型水电项目中，库区内一些难于治理的大型滑坡堆积体，常会因库水调度而复活，因此需要对库区水位升降的幅度进行控制。以黑水河库区内已复活的某堆积体滑坡为实例，利用滑坡DM01监测点垂向位移变化实测数据，详细地分析了初期蓄水期间滑坡的动态变化规律和特征，并拟定了库区水位升降控制方案。为了论证该控制方案的可行性，提取了库水位等控制滑坡变形的主要影响因素，利用逐步回归法建立了堆积体滑坡位移的回归预测模型，对控制方案下的滑坡变形趋势值进行了预测，结果表明拟定的控制方案能有效避免滑体再次产生复活。
在西南地区的大型水电项目中，库区内一些难于治理的大型滑坡堆积体，常会因库水调度而复活，因此需要对库区水位升降的幅度进行控制。以黑水河库区内已复活的某堆积体滑坡为实例，利用滑坡DM01监测点垂向位移变化实测数据，详细地分析了初期蓄水期间滑坡的动态变化规律和特征，并拟定了库区水位升降控制方案。为了论证该控制方案的可行性，提取了库水位等控制滑坡变形的主要影响因素，利用逐步回归法建立了堆积体滑坡位移的回归预测模型，对控制方案下的滑坡变形趋势值进行了预测，结果表明拟定的控制方案能有效避免滑体再次产生复活。
2014, 12(3):143-147.
摘要:
大兴迭隆起地区岩溶水为北京市地下水资源的重要组成部分。为了查明南苑-通县断裂以及永定河断裂的水文地质性质，以大兴迭隆起地区隐伏岩溶水系统为研究对象，利用GMS地下水流数值模拟软件，建立了岩溶地下水系统模型。分别将研究断层设置为侧向隔水边界和侧向透水边界的条件进行模拟计算，对比分析了不同水文地质条件下观测水位与模拟水位的拟合效果，结合水量均衡分析表明，南苑-通县断裂、永定河断裂均为侧向隔水性质的断裂，研究区岩溶含水层主要接受主要来源于上覆第四系松散层的垂向越流补给。研究表明，数值模拟法在研究隐伏型岩溶含水系统水文地质条件具有一定的优势。
大兴迭隆起地区岩溶水为北京市地下水资源的重要组成部分。为了查明南苑-通县断裂以及永定河断裂的水文地质性质，以大兴迭隆起地区隐伏岩溶水系统为研究对象，利用GMS地下水流数值模拟软件，建立了岩溶地下水系统模型。分别将研究断层设置为侧向隔水边界和侧向透水边界的条件进行模拟计算，对比分析了不同水文地质条件下观测水位与模拟水位的拟合效果，结合水量均衡分析表明，南苑-通县断裂、永定河断裂均为侧向隔水性质的断裂，研究区岩溶含水层主要接受主要来源于上覆第四系松散层的垂向越流补给。研究表明，数值模拟法在研究隐伏型岩溶含水系统水文地质条件具有一定的优势。
2014, 12(3):148-151.
摘要:
穿黄南岸连接段渠道位于黄土地区，工程地质条件复杂，约有2/3的渠段位于地下水位以下，该渠段黄土高边坡高度可达80 m，属一级建筑物。其黄土高边坡的稳定性是南水北调工程建设中关键的技术难题之一。现分析了该地区大量黄土基本试验资料，并选取了计算参数，通过极限平衡法、非线性有限元和动力有限元分析计算了原设计方案进口和出口段黄土高边坡的稳定性，修改了原设计坡型，提出了符合黄土特点的新边坡设计方案。稳定验算结果表明，新设计方案优于原方案。
穿黄南岸连接段渠道位于黄土地区，工程地质条件复杂，约有2/3的渠段位于地下水位以下，该渠段黄土高边坡高度可达80 m，属一级建筑物。其黄土高边坡的稳定性是南水北调工程建设中关键的技术难题之一。现分析了该地区大量黄土基本试验资料，并选取了计算参数，通过极限平衡法、非线性有限元和动力有限元分析计算了原设计方案进口和出口段黄土高边坡的稳定性，修改了原设计坡型，提出了符合黄土特点的新边坡设计方案。稳定验算结果表明，新设计方案优于原方案。
2014, 12(3):152-155.
摘要:
色斯满沟为大渡河上游右岸一级支流，由于该沟在历史上曾发生过泥石流，因此其沟口处水电站工程的安全问题成为关注焦点。通过野外详细调查和室内综合分析，探讨了该沟泥石流基本特征和形成条件，并进行了风险性评价。研究探明:色斯满沟主要出露燕山期花岗岩，风化程度低，但末次冰碛物发育，沟口堆积扇主体形成于晚更新世末次冰期；全新世以来，因水源条件发生了较大变化，以低频泥石流为主；在极端降雨、地震及沟道等多因素耦合条件下，色斯满沟可暴发大规模堵溃式泥石流。对色斯满沟进行泥石流风险评价，结果为高度风险泥石流沟。
色斯满沟为大渡河上游右岸一级支流，由于该沟在历史上曾发生过泥石流，因此其沟口处水电站工程的安全问题成为关注焦点。通过野外详细调查和室内综合分析，探讨了该沟泥石流基本特征和形成条件，并进行了风险性评价。研究探明:色斯满沟主要出露燕山期花岗岩，风化程度低，但末次冰碛物发育，沟口堆积扇主体形成于晚更新世末次冰期；全新世以来，因水源条件发生了较大变化，以低频泥石流为主；在极端降雨、地震及沟道等多因素耦合条件下，色斯满沟可暴发大规模堵溃式泥石流。对色斯满沟进行泥石流风险评价，结果为高度风险泥石流沟。
2014, 12(3):156-159.
摘要:
根据西安市主城区水文地质条件和环境保护条件，建立了西安市地下水源热泵适宜性评价体系，利用最小信息熵原理将主观赋权法（层次分析法）和客观赋权法（熵值法）相结合得到各评价指标的组合权重。在确定了评分体系的基础上，采用综合指数法得到西安市主城区水源热泵适宜性分区结果：研究区范围内，地下水源热泵适宜区面积为171.228 km2，较适宜区面积为369.234 km2，不适宜区面积为160.407 km2，禁建区面积为131.002 km2。研究结果为西安市水源热泵的规划选址提供了依据。
根据西安市主城区水文地质条件和环境保护条件，建立了西安市地下水源热泵适宜性评价体系，利用最小信息熵原理将主观赋权法（层次分析法）和客观赋权法（熵值法）相结合得到各评价指标的组合权重。在确定了评分体系的基础上，采用综合指数法得到西安市主城区水源热泵适宜性分区结果：研究区范围内，地下水源热泵适宜区面积为171.228 km2，较适宜区面积为369.234 km2，不适宜区面积为160.407 km2，禁建区面积为131.002 km2。研究结果为西安市水源热泵的规划选址提供了依据。
2014, 12(3):160-164.
摘要:
为探讨怀柔应急水源地及其周边地区地下水流场的演化情况，统计分析了1978年－2010年区域和水源地中心区的地下水水位变化。研究区地下水流场大致经历了4个发展阶段：1980年之前的天然流场阶段、1980年－1985年局部地下水位缓慢下降阶段、1986年－1998年地下水位动态平衡阶段和1999年－2010年地下水位强烈下降阶段。进一步研究发现，降水量锐减、河道弃水量的减少是造成本区地下水补给量锐减的自然因素，而人类活动的影响主要表现在下垫面入渗条件的改变和人工持续开采两个方面。：在近30年的时间里，研究区城市和农村聚落的建设增加了约120km2，水浇地和旱地面积减少了近102km2，下垫面条件的改变造成降雨入渗量的大幅减少。而地下水开采造成区域地下水位持续下降41m左右，地下水位降落漏斗经历了从无到有，从局部到区域的发展过程，面积达200km2，已经形成了区域地下水超采状态。目前，水源地单井出水量和总的开采量已经减少，地下水位持续下降，漏斗有进一步扩展的趋势，因此应当尽快停采涵养水源，恢复水源地应急备用功能，以保障供水安全。
为探讨怀柔应急水源地及其周边地区地下水流场的演化情况，统计分析了1978年－2010年区域和水源地中心区的地下水水位变化。研究区地下水流场大致经历了4个发展阶段：1980年之前的天然流场阶段、1980年－1985年局部地下水位缓慢下降阶段、1986年－1998年地下水位动态平衡阶段和1999年－2010年地下水位强烈下降阶段。进一步研究发现，降水量锐减、河道弃水量的减少是造成本区地下水补给量锐减的自然因素，而人类活动的影响主要表现在下垫面入渗条件的改变和人工持续开采两个方面。：在近30年的时间里，研究区城市和农村聚落的建设增加了约120km2，水浇地和旱地面积减少了近102km2，下垫面条件的改变造成降雨入渗量的大幅减少。而地下水开采造成区域地下水位持续下降41m左右，地下水位降落漏斗经历了从无到有，从局部到区域的发展过程，面积达200km2，已经形成了区域地下水超采状态。目前，水源地单井出水量和总的开采量已经减少，地下水位持续下降，漏斗有进一步扩展的趋势，因此应当尽快停采涵养水源，恢复水源地应急备用功能，以保障供水安全。
2014, 12(3):165-169.
摘要:
由于地下水的长期超量开采，华北平原已成为世界上超采地下水最严重、地下水降落漏斗面积最大、地面沉降面积最大、沉降类型最复杂的地区。本文利用GIS空间分析方法，分别对整个华北平原和沧州市的深层地下水开采量和沉降量进行对比分析，发现到2010年为止，华北平原年均沉降体积为10.73亿m3，同期深层水年均开采量大约为24.5～26.75 亿m3，因此，华北平原地面沉降体积占深层水开采量的40.1%～43.8%，间接表明了深层水开采量中含水层和弱透水土层压密释水量所占比例；沧州地区1970年－2008年年均沉降体积约为1.98亿m3，深层地下水年均开采量为3.44亿m3，该区的沉降体积占深层水开采量的57.6%，远大于华北平原的计算结果，这与沧州地区的岩性结构和补给条件有关。
由于地下水的长期超量开采，华北平原已成为世界上超采地下水最严重、地下水降落漏斗面积最大、地面沉降面积最大、沉降类型最复杂的地区。本文利用GIS空间分析方法，分别对整个华北平原和沧州市的深层地下水开采量和沉降量进行对比分析，发现到2010年为止，华北平原年均沉降体积为10.73亿m3，同期深层水年均开采量大约为24.5～26.75 亿m3，因此，华北平原地面沉降体积占深层水开采量的40.1%～43.8%，间接表明了深层水开采量中含水层和弱透水土层压密释水量所占比例；沧州地区1970年－2008年年均沉降体积约为1.98亿m3，深层地下水年均开采量为3.44亿m3，该区的沉降体积占深层水开采量的57.6%，远大于华北平原的计算结果，这与沧州地区的岩性结构和补给条件有关。
2014, 12(3):170-175.
摘要:
准确掌握洪水灾害风险的时空演变规律对城市防灾布局具有重要意义。利用集成化洪水灾害风险指数对哈尔滨市洪水灾害风险进行了评价，并利用马尔科夫链对洪水灾害风险的时空变化进行了分析。研究发现，2000年－2010年哈尔滨市高风险区面积逐渐增加，较高风险区和中等风险区面积逐渐减少，低风险区和较低风险区面积逐渐增加，但变化较小。十年来整个市区内洪水灾害风险的高风险逐渐增加，整体风险呈增加趋势，但局部变化不一。各等级风险之间，中等风险和高风险转换较活跃，低风险和较低风险之间转换较稳定，而其它风险区与高风险之间转换最为活跃。
准确掌握洪水灾害风险的时空演变规律对城市防灾布局具有重要意义。利用集成化洪水灾害风险指数对哈尔滨市洪水灾害风险进行了评价，并利用马尔科夫链对洪水灾害风险的时空变化进行了分析。研究发现，2000年－2010年哈尔滨市高风险区面积逐渐增加，较高风险区和中等风险区面积逐渐减少，低风险区和较低风险区面积逐渐增加，但变化较小。十年来整个市区内洪水灾害风险的高风险逐渐增加，整体风险呈增加趋势，但局部变化不一。各等级风险之间，中等风险和高风险转换较活跃，低风险和较低风险之间转换较稳定，而其它风险区与高风险之间转换最为活跃。
2014, 12(3):176-179.
摘要:
在一维非恒定流水动力模型的基础上耦合堰闸水动力模型，采用三级解法构建了一维水动力河网模型，并把改进的模型应用到漳卫河中，进行历史洪水重现模拟。结果显示，模型适用性强，能够很好的处理河流交叉、堰闸过流等问题，可以为漳卫河的防洪调度提供技术支持。
在一维非恒定流水动力模型的基础上耦合堰闸水动力模型，采用三级解法构建了一维水动力河网模型，并把改进的模型应用到漳卫河中，进行历史洪水重现模拟。结果显示，模型适用性强，能够很好的处理河流交叉、堰闸过流等问题，可以为漳卫河的防洪调度提供技术支持。
2014, 12(3):180-185.
摘要:
为了节约水资源、提高县级农业灌溉管理水平，基于SWAT模型和农田水量平衡原理，开发了县级农业灌溉智能决策工具，主要包括农业灌溉规划子系统和实时灌溉子系统。从该决策工具的总体设计出发，对各子系统的功能要求和实现进行了介绍。该决策工具在馆陶县的示范应用实践表明，农业灌溉规划子系统模拟的蒸散发与实测的蒸散发比较接近，可用来优选县级农业管理措施；实时灌溉子系统能够对农田土壤墒情进行预测，对县域灌水时间和灌水量进行预报。该县级农业灌溉智能决策工具的开发为水资源的高效利用和农业灌溉自动化管理提供了有力的技术支持。
为了节约水资源、提高县级农业灌溉管理水平，基于SWAT模型和农田水量平衡原理，开发了县级农业灌溉智能决策工具，主要包括农业灌溉规划子系统和实时灌溉子系统。从该决策工具的总体设计出发，对各子系统的功能要求和实现进行了介绍。该决策工具在馆陶县的示范应用实践表明，农业灌溉规划子系统模拟的蒸散发与实测的蒸散发比较接近，可用来优选县级农业管理措施；实时灌溉子系统能够对农田土壤墒情进行预测，对县域灌水时间和灌水量进行预报。该县级农业灌溉智能决策工具的开发为水资源的高效利用和农业灌溉自动化管理提供了有力的技术支持。
2014, 12(3):186-190.
摘要:
基于秩的Mann-Kendall趋势检验法、变差系数等方法，利用1962年至2006年相关数据，对漳河下游的径流量年变化趋势、变化稳定程度进行了分析，研究了漳河下游河道流量的演化规律。在此基础上，结合水库的防洪、兴利、生态目标，建立了多目标水库生态调度模型，对漳河下游的岳城水库实施生态调度，并利用粒子群优化算法对调度模型进行了求解。研究表明：建立的模型可综合考虑水库防洪、供水和生态需求，实现多目标调度。从调度结果可以看出，漳河下游径流量呈十分明显的递减趋势，且年际变化大，岳城水库建库后对漳河下游水文情势影响严重；在丰水年汛期，漳河来水可以满足用水，而平水年份和枯水年的缺水形势比较严峻；除汛期以外的其余时段，即使在丰水年也必须通过水库调度放水，才能提供河道用水，否则将出现干涸
基于秩的Mann-Kendall趋势检验法、变差系数等方法，利用1962年至2006年相关数据，对漳河下游的径流量年变化趋势、变化稳定程度进行了分析，研究了漳河下游河道流量的演化规律。在此基础上，结合水库的防洪、兴利、生态目标，建立了多目标水库生态调度模型，对漳河下游的岳城水库实施生态调度，并利用粒子群优化算法对调度模型进行了求解。研究表明：建立的模型可综合考虑水库防洪、供水和生态需求，实现多目标调度。从调度结果可以看出，漳河下游径流量呈十分明显的递减趋势，且年际变化大，岳城水库建库后对漳河下游水文情势影响严重；在丰水年汛期，漳河来水可以满足用水，而平水年份和枯水年的缺水形势比较严峻；除汛期以外的其余时段，即使在丰水年也必须通过水库调度放水，才能提供河道用水，否则将出现干涸
2014, 12(3):191-194.
摘要:
针对南水北调中线干线工程焦作1段工程建设中出现挤塑聚苯乙烯（XPS）保温板导热系数检测结果不符合技术要求的问题，为了明确XPS保温板导热系数对渠系防冻胀作用的影响程度，协调项目法人、设计、监理、施工等参建单位各方矛盾，在分析检测报告、检测方法和检测仪器的基础上，根据相关的国家标准和行业标准要求，对初步设计报告中提供的保温板铺设厚度进行了反推演。计算结果显示，渠系防冻胀设计用XPS保温板导热系数范围0.067～0.090 W/(m?k)。根据实际保温板铺设厚度和渠道保温板的防冻胀目的，建议XPS保温板导热系数性能指标数值选用平均温度25℃下≤0.039W/(m?k)，10℃下≤0.028 W/(m?k)，检测单位应该在相应平均温度下进行检测，使得原材料质量控制为工程安全运行和正常功能发挥提供有效保障。
针对南水北调中线干线工程焦作1段工程建设中出现挤塑聚苯乙烯（XPS）保温板导热系数检测结果不符合技术要求的问题，为了明确XPS保温板导热系数对渠系防冻胀作用的影响程度，协调项目法人、设计、监理、施工等参建单位各方矛盾，在分析检测报告、检测方法和检测仪器的基础上，根据相关的国家标准和行业标准要求，对初步设计报告中提供的保温板铺设厚度进行了反推演。计算结果显示，渠系防冻胀设计用XPS保温板导热系数范围0.067～0.090 W/(m?k)。根据实际保温板铺设厚度和渠道保温板的防冻胀目的，建议XPS保温板导热系数性能指标数值选用平均温度25℃下≤0.039W/(m?k)，10℃下≤0.028 W/(m?k)，检测单位应该在相应平均温度下进行检测，使得原材料质量控制为工程安全运行和正常功能发挥提供有效保障。
42 非均匀沙起动概率公式研究
2014, 12(3):195-197.
摘要:
考虑到泥沙颗粒暴露度以及颗粒形状对泥沙起动流速的影响，通过概率论与力学相结合的方法，推导得到了非均匀沙起动概率公式，从而建立了起动流速与起动概率之间的明确关系。与实测起动流速对比表明，该公式能正确反映非均匀沙的运动规律。
考虑到泥沙颗粒暴露度以及颗粒形状对泥沙起动流速的影响，通过概率论与力学相结合的方法，推导得到了非均匀沙起动概率公式，从而建立了起动流速与起动概率之间的明确关系。与实测起动流速对比表明，该公式能正确反映非均匀沙的运动规律。
2014, 12(3):198-200.
摘要:
南水北调中线工程河北省磁县段广泛分布的上第三系中新统（N1）地层中大部分黏土岩具有膨胀性，强、中、弱、非膨胀岩（土）交错分布，可与其他地区膨胀岩（土）进行对比研究。通过野外鉴别与室内试验数据判别，对研究区膨胀岩（土）各指标之间的相关关系进行分析，总结了从颜色、结构构造、裂隙发育特点等宏观工程地质特征，得出了膨胀岩（土）膨胀等级的野外快速鉴别方法。研究结果对工程处理方法选择、施工开挖、野外施工地质工作都有积极意义。
南水北调中线工程河北省磁县段广泛分布的上第三系中新统（N1）地层中大部分黏土岩具有膨胀性，强、中、弱、非膨胀岩（土）交错分布，可与其他地区膨胀岩（土）进行对比研究。通过野外鉴别与室内试验数据判别，对研究区膨胀岩（土）各指标之间的相关关系进行分析，总结了从颜色、结构构造、裂隙发育特点等宏观工程地质特征，得出了膨胀岩（土）膨胀等级的野外快速鉴别方法。研究结果对工程处理方法选择、施工开挖、野外施工地质工作都有积极意义。
2014, 12(3):201-204.
摘要:
畦灌法是地面灌溉中推广应用最广泛的灌水方法之一，通过在试验区内对畦灌技术进行改进和完善，找出适合本区域的节水畦灌方法，可提高水资源的利用效率，缓解农业用水紧张局面。在河北省石津灌区试验区内开展了对冬小麦不同条件下的灌溉模式进行对比实验，包括水分生产效率和粮食产量等项目，并对井渠结合灌区畦田规格进行试验，包括对田畦宽10m和3m两种模式。结果表明，在实验区现状肥力条件下，在中等干旱年墒情充足播种基础上，保证冬小麦产量6750kg/hm2以上，最佳灌溉定额分别为2250m3/hm2和2700m3/hm2；项目区井渠结合适宜的田间畦田规格，田畦长度一般控制在30～50m，畦田宽度应满足耕作要求，一般可选取3m左右或按当地习惯确定。通过对河北省平原区畦灌技术节水实验模式分析，可为各地灌区推广节水灌溉提供参考依据。
畦灌法是地面灌溉中推广应用最广泛的灌水方法之一，通过在试验区内对畦灌技术进行改进和完善，找出适合本区域的节水畦灌方法，可提高水资源的利用效率，缓解农业用水紧张局面。在河北省石津灌区试验区内开展了对冬小麦不同条件下的灌溉模式进行对比实验，包括水分生产效率和粮食产量等项目，并对井渠结合灌区畦田规格进行试验，包括对田畦宽10m和3m两种模式。结果表明，在实验区现状肥力条件下，在中等干旱年墒情充足播种基础上，保证冬小麦产量6750kg/hm2以上，最佳灌溉定额分别为2250m3/hm2和2700m3/hm2；项目区井渠结合适宜的田间畦田规格，田畦长度一般控制在30～50m，畦田宽度应满足耕作要求，一般可选取3m左右或按当地习惯确定。通过对河北省平原区畦灌技术节水实验模式分析，可为各地灌区推广节水灌溉提供参考依据。
2014, 12(3):205-208.
摘要:
丹江口水库高水位运行时，其副坝--陶岔渠首枢纽工程存在坝基渗漏及绕坝渗漏问题，需对坝基及坝两岸地基进行渗控处理。通过现场帷幕灌浆试验，根据工程特点制订了合理的地基渗控处理设计和施工方案，最终解决了深厚覆盖层钻进成孔、灌浆孔口管埋设以及土岩接触面灌浆、深厚覆盖层下岩溶强透水岩体灌浆成幕等难题。地基渗控处理完成后进行了工程质量检测和安全监测，结果表明陶岔渠首枢纽工程地基渗控处理满足设计要求，达到预期效果。该工程现场帷幕灌浆试验方法和帷幕灌浆设计、施工方案，可为类似的深厚覆盖层渗控处理问题提供参考。
丹江口水库高水位运行时，其副坝--陶岔渠首枢纽工程存在坝基渗漏及绕坝渗漏问题，需对坝基及坝两岸地基进行渗控处理。通过现场帷幕灌浆试验，根据工程特点制订了合理的地基渗控处理设计和施工方案，最终解决了深厚覆盖层钻进成孔、灌浆孔口管埋设以及土岩接触面灌浆、深厚覆盖层下岩溶强透水岩体灌浆成幕等难题。地基渗控处理完成后进行了工程质量检测和安全监测，结果表明陶岔渠首枢纽工程地基渗控处理满足设计要求，达到预期效果。该工程现场帷幕灌浆试验方法和帷幕灌浆设计、施工方案，可为类似的深厚覆盖层渗控处理问题提供参考。
2014, 12(3):209-213.
摘要:
高速水流的水力特性是泄水建筑物体型选择需要关注的重要问题。某水电站深孔泄洪洞由导流洞改建而成，在体型设计过程中设计了竖井旋流型和“龙抬头”型两种布置方式。经水工模型试验比较分析，发现 “龙抬头”型的泄洪洞不仅体型结构简单，工程投资省，而且具有水流流态稳定，泄流能力大的特点。高速水流容易引起空化空蚀的问题可以通过优化体型和掺气减蚀措施解决。经综合比较，该水电站最终采用了“龙抬头”型泄洪洞的改建方案。
高速水流的水力特性是泄水建筑物体型选择需要关注的重要问题。某水电站深孔泄洪洞由导流洞改建而成，在体型设计过程中设计了竖井旋流型和“龙抬头”型两种布置方式。经水工模型试验比较分析，发现 “龙抬头”型的泄洪洞不仅体型结构简单，工程投资省，而且具有水流流态稳定，泄流能力大的特点。高速水流容易引起空化空蚀的问题可以通过优化体型和掺气减蚀措施解决。经综合比较，该水电站最终采用了“龙抬头”型泄洪洞的改建方案。
2014, 12(3):214-216.
摘要:
危险性废物场址的选择是一项十分复杂的系统工程，其影响因素具有信息不完全性、不确定性以及模糊性特点。以成都市为例，考虑地质构造、地理因素、地层岩性、水文地质条件、地表水系、地质灾害分布等因素，构建了多层次多目标方案优选评价指标体系；运用模糊数学综合评判改进模型对拟建成都市危险废物处置中心场址选择进行分析研究。结果表明，采用模糊数学改进模型进行废弃物场址选择的方法科学实用、操作简便，具有一定实际应用价值，可为相关工程提供借鉴。
危险性废物场址的选择是一项十分复杂的系统工程，其影响因素具有信息不完全性、不确定性以及模糊性特点。以成都市为例，考虑地质构造、地理因素、地层岩性、水文地质条件、地表水系、地质灾害分布等因素，构建了多层次多目标方案优选评价指标体系；运用模糊数学综合评判改进模型对拟建成都市危险废物处置中心场址选择进行分析研究。结果表明，采用模糊数学改进模型进行废弃物场址选择的方法科学实用、操作简便，具有一定实际应用价值，可为相关工程提供借鉴。
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