基于1970-2008年南流江常乐水文站、钦江陆屋水文站月均实测径流、降雨资料,采用年内分配不均匀系数、变差系数、绝对变化比率、年际不均匀系数、距平百分率等指标分析了北部湾经济区径流、降雨的年内分配、年际变化特点,采用线性趋势线法、双累积曲线法分析径流、降雨的变化趋势。结果表明,南流江、钦江实测径流量与降雨量年内分配呈单峰型,径流、降雨年内分配不均系数呈上升趋势,径流的多年变化大于降雨,径流量的年际变化均匀度较差。降雨旱涝等级变化波动小,而径流丰枯等级变化波动频繁。实测径流系数呈下降趋势,降雨径流关系存在减小的规律。
抗差递推校正模型在抵御流量异常值对实时校正精度影响方面效果明显,但同时也存在将真实值作为异常值剔除,校正误差更大的风险。利用蒙特卡洛方法,分析不同状况下,抗差递推校正模型风险与效果的关系。结果表明抗差递推校正模型的风险受异常值发生频率影响较大。
利用东江流域主要气象及水文站点1956-2000年气温、降雨及天然径流量时间序列,采用Kendall秩次相关法检验了流域各季节及年均气温、降雨等气候要素及天然径流量的变化趋势,分析了流域气候变化特征。并利用相关分析法分析了流域气温和降水与径流的相关性,对未来五十年该流域径流量的变化趋势进行了预测,结果表明:流域年均气温总体呈显著增加趋势,而年均降雨量和径流总量变化趋势不显著;全流域降雨与径流为正相关,相关系数为0.928,气温与径流为负相关,相关系数为-0.017;说明降雨与径流的关系更为密切,其在流域径流量的变化中起着主要作用。此外,剧烈的人类活动也使得这些相关性更为复杂。
南四湖是中国北方最大的淡水湖泊,形状狭长,流域面积31700km2。南四湖多年平均弃水量为15.5亿m3,其中上级湖通过二级坝闸弃水量10.2亿m3。为提高南四湖供水量,根据翔实可靠的水文实测资料,动态分析结合静态分析,研究提高南四湖上级湖正常蓄水位的合理性。
从洪泽湖冬春季分洪需求和水资源综合利用等方面,剖析了开发淮河入海水道南泓过流能力的重要性;通过计算、试验和实况运行,论证了淮河入海水道南泓现状条件下具有100 m3/s左右的分流能力;分析了淮河入海水道南泓分流对滩地种植和渠北排涝的影响性,提出了调度运行方案;为增强淮河入海水道南泓分洪能力,结合行洪需求,提出了将淮安枢纽下游南北泓间土坝改建为水闸的建议。
由于平原河网区地势平坦,地形起伏较小,SWAT模型在对平原河网区进行河流生成和子流域划分时往往不能反映河流的真实情况,经常会出现所生成河流不连续的现象。针对此技术问题,提出了“分片区、分层次”的河流生成和子流域划分方法,可以解决SWAT模型在平原区河流生成和子流域划分困难的问题,生成的子流域和河流与实际情况比较接近并可以对河流生成和子流域划分进行“局部加密”。将“分片区、分层次”方法应用于温瑞塘河流域,取得了不错的效果。
运用R/S分析法,对昆明气象站1951—2007年降水系列中的枯水年进行数值分析计算,结果显示其Hurst指数为0.988,表明昆明城区枯水年具有很强的持续性。在此基础上预测出昆明城区下一个枯水年的出现时间以及降水量,并经检验得知下一个枯水年出现时间的误差范围。若能对R/S法的关键边界条件继续进行界定,其预测精度将有望得到进一步的提高,而由此所得到的预测结果便可更好的服务于人民的生活及生产。所进行的定量预测分析亦是本文区别于现有研究的一个创新点,其对我国防灾减灾工作的开展具有一定的指导作用。
采用有限体积方法,研究了计算区域网格自动划分、GIS图形数据采集、单元中心和节点的混合式地形插值、河网单元通道概化,提出了河道型、坡面型、陡坡型水流计算的处理模式,给出了不同重现期的面雨量暴雨过程,建立了山区暴雨泥石流预报数学模型。结合桂林地区地质、气象、地形等特点,对地质条件、地形条件、水动力条件和泥石流起动影响条件进行单元域化、数字化处理,提出了桂林地区在暴雨作用下不同区域泥石流发生可能性的判定条件,取得了不同重现期暴雨过程条件下桂林地区泥石流发生危险程度的计算成果,并与桂林地区地质灾害分布图比较,危险区域范围基本吻合。
采用国际通用土壤侵蚀方程RUSLE定量研究中国湖北省漳河灌区新埠河流域1964- 2008年不同阶段的土壤侵蚀特性,并对其发展趋势加以分析。研究表明:该流域的土壤侵蚀模数随着时间的推移呈现增加的趋势,土壤侵蚀模数由第一阶段的3.33 t?hm-2?a-1,增加到第四阶段的6.82 t?hm-2?a-1。分析其原因,主要是流域内土地利用结构的改变,水田、河湖及林地面积的逐渐减少和旱地、居民建设用地不断增加,使得土壤侵蚀趋向严重。因此有必要对流域的水土资源加强管理,最大程度地减少人类活动造成的不利影响。
潜水搅拌器作为主要的污水处理设备,其搅拌和推流的效果对污水的处理质量有着重要影响。对于潜水搅拌器的搅拌流场,应用 湍流模型来封闭运动方程, 采用贴体坐标变换技术, 利用Fluent 软件对该复杂流场进行求解。结果表明:搅拌器叶轮运行时产生旋向射流,按照类似椭圆形的等速度线向前推进,中心速度较快,向外做扩展运动,利用体积流来输送液体。并通过改变搅拌器叶轮的设计参数,对模拟结果进行对比分析,提出优化设计方案,现场运行效果良好,效益显著。
以资源与环境经济学的相关原理等为研究基础,采取理论分析与实证分析相结合的方法,对浙江省农业增长与环境污染问题进行了研究。以环境库兹涅茨曲线(EKC)理论及其实证研究范式为基础,定量分析农业增长与环境污染之间的关系,以判断目前浙江省农业污染所处的阶段。运用简约式EKC估计模型,定量分析农业增长与农业环境污染之间的趋势。模型估计结果说明,目前化学品投入及人口、畜禽数量处于EKC左半段,如环境相关要素随着农业增长而进一步增加,环境污染状况将进一步恶化。
生态清洁小流域治理是小流域综合治理的发展和完善,是我国“社会主义新农村建设”的重要组成部分。近年来我国开展了水土保持生态清洁型小流域试点工程,取得了较好效果。本文采用改进的生态足迹方法评价生态清洁小流域建设效果,将小流域生态足迹分为生物资源账户生态足迹、能源消费账户生态足迹、污染消纳账户生态足迹三部分,从而为建设生态清洁小流域评价提供新的思路。
以高氟地区沧州大浪淀水库作为研究对象,将实测的高锰酸钾指数和TM遥感数据反射率进行回归分析处理,构建了高锰酸钾指数与TM各波段多光谱定量遥感模型,并对TM3/TM5波段指数模型进行了定量反演,其结果符合水体实际水质分布情况,表明所建模型可应用于该水体高锰酸钾指数的监测需要,同时探讨定量反演水库氟离子浓度的可行性。
灌溉设计保证率是在经济分析基础上的一项重要技术指标,综合反映水源供水与灌溉用水两方面的影响,能够较好的表达灌溉工程的设计标准,对其选择是否具有合理性关系到国民经济与农业生产的可持续发展。针对我国各区域灌溉设计保证率的采用情况进行分析,指出规范中规定的设计值已不适应当今经济社会发展及农业生产需求,需要对其进行适当的调整。通过分析近些年旱灾成灾率的变化过程对粮食产量的影响、人均GDP的变化情况及供水总量对部门用水量的分配关系,表明我国在当前形势下提高灌溉设计保证率是必要的,也是可行的。
以3种复杂流道(涡流,菱形绕流,矩形绕流)作为研究对象,通过光固化立体造型快速成型技术分单元制造流道单元试验件,利用压力-流量试验得出流道的局部阻力系数及其与流道单元数之间的变化规律,为灌水器高效流道设计以及新型灌水器研发提供理论依据。试验结果表明:流道的局部阻力系数随着流道单元数的增加而线性增长;涡流流道的局部阻力系数随着工作水压的增大逐渐增大,而菱形绕流和矩形绕流流道的局部阻力系数则随工作水压的增大而逐渐减小。
在灌区的规划设计中,传统作物灌水率图的绘制一般都是手工方法,不仅效率低且修正起来很不方便。而现有的灌水率图绘制软件一般存在着灌水率计算和灌水率图绘制相互独立、无法实时动态修正等不足。基此,综合利用EXCEL软件强大的数据处理、分析功能以及图形自动绘制功能,将灌水率计算与灌水率图绘制有机结合,从而实现灌水率图的快速绘制和动态调整。这种方法操作方便、简单,值得在工程设计部门推广使用。
随着膜下滴灌应用年限增加,农田土壤盐碱变化及对作物影响引起关注。通过在新疆石河子121团,选择地块相近连续应用膜下滴灌2-14年棉田8块进行盐分变化监测。结果初步表明,膜内0-20cm土壤脱盐;40cm-80cm积盐;膜间裸地盐分表聚,60cm以上积盐,100cm以下与膜内土壤盐分接近。滴灌4年以内盐分含量较高,滴灌6年以上较低。生育期末0-40cm土壤盐分随滴灌年限增加而降低;60-100cm以滴灌4年积盐最高。滴灌8年以上棉花成活率较高、株高和单株铃数相差不大。棉花产量以滴灌8年地块最高,滴灌8年以内随滴灌年限增加产量增加,滴灌8年以上随滴灌年限增加产量降低。建议滴灌6年以内农田加大盐分调控力度,滴灌8年以上要对土壤盐分进行综合调控。
通过室内试验分析了尿素肥液浓度对一维垂直积水入渗的累积入渗量、湿润锋以及入渗结束后土壤含水量的分布影响。结果表明:累积入渗量和湿润峰运移距离随着尿素肥液浓度的增大而减小;在不同区域,尿素肥液浓度对土壤含水量分布影响不同,在传导区,土壤含水量随着肥液浓度的增大而增大,在湿润区,土壤含水量随着肥液浓度的增大而减小。通过以上研究,可以为灌溉施肥技术奠定基础。
以雨水中污染物质的浓度为研究对象,采用一阶负荷模型与阶式CSTR模型,对雨水地表径流过程与管网中的传输过程进行模拟,得出了雨水管网出口污染物质的浓度变化过程线,并通过实例工程进行验证。模拟结果表明,该模拟方法结果稳定,得出的雨水管网水质过程线可以用于研究雨水造成的污染情况,并对雨水受纳水体的修复提供理论数据。
通过对农村饮水工程供水水质监测现状的调查评价,分析了长期开展农村饮水工程水质监测的重要性及复杂性,提出了建设农村饮水工程五级水质监测体系的设想,并在试点的基础上对各级监测机构的建设目标及配置标准给予了说明
从节约社会成本的角度提出了原水、自来水厂竞争,供水管网垄断的城市供水系统垂直分离型的产权结构管理模式,以供水管网总的购水费用最小为目标,探讨了自来水竞价上网的过程和规则,建立了垂直分离型城市供水系统竞价上网数学模型。
武威市凉州区位于石羊河流域中游,水资源十分紧缺。随着社会经济的快速发展,城区地下水可开采水量和水质均已无法满足要求,寻找替代的生活水源已十分迫切。通过分析区域水资源条件,对不同水源供水方案进行论证比选,确定合理的供水水源,并提出可行的供水方案和水权置换建议。
通过对清原县14个乡镇农村生活饮用水的水质分析,得出生活饮用水水质超标的指标有大肠菌群、菌落总数、铁、高锰酸盐指数,超标率分别为100%、100%、78.6%、7.1%;运用MAPGIS和surfer软件绘图等值线图,模拟分析了水质污染物的空间分布特征;最后对研究区生活饮用水水质污染原因进行分析,人畜粪便、生活污水、生活垃圾等是水质污染的主要原因。
通过对旋流泵内部流道进行三维造型,利用雷诺时均方程、双方程湍流模型并结合SIMPLEC算法对其内部三维固液两相流场和清水单相流场进行了数值计算,得到了固相不同体积浓度、不同流量下的分布规律,并研究了外特性的变化规律。模拟结果表明:固相在叶片工作面分布较多;在叶轮里离后盖板越远,浓度越高;无叶腔分布浓度大于叶轮分布浓度;固相浓度的增加会引起扬程的减小。
出于优化深圳市北线引水工程的供水调度的灵活性的目的,根据其现状供水规模,分析合理的水量调度的方法,使北线取水量能满足沿线用水户的需求,且不影响与其相关的东深工程的水量。根据可能优化的调度方法、开机程序,给出有针对性的管理建议。
拖动水泵运转的电动机是泵站能耗的主要设备之一,研发和选用高效电动机对实现泵站节能有重要意义。这种电动机通过采用新技术、新材料、新工艺,包括改变其内部结构实现变极调速等,以降低损耗、提高效率。在阐述了节能高效电动机概念及其本体节能和调速节能的基础上,以无滑环绕线式异步电动机和双速凸极同步电动机在泵站中的应用为例进行了节能分析。结果表明,采用这种电动机与传统的电动机相比,其能耗节约率分别为4.33%和26.2%,推广到这次全国大型灌溉排水泵站更新改造的部分机组,年节电量可达3.58亿kW?h,约占其机组年消耗电量的7.84%,经济效益显著。
随着全国泵站更新改造项目的深入开展,更新改造后评价工作也得到了相应的重视。针对湖北省泵站更新改造项目后评价指标和评价方法进行研究,为以后决策者提供有效而直观的例证。通过建立泵站更新改造项目后评价指标体系和方法,利用评价指标可以分析泵站更新改造项目的经济效果、社会效果和环境效果,从而为提高水利项目决策水平提供可靠的依据
利用Fluent软件,采用VOF法和k-ε紊流模型对矩形无吼段量水槽水力特征进行三维数值模拟,得到沿程水面线及其流速分布规律,并将模拟结果与实测结果以及公式计算结果进行对比验证,结果显示,模拟结果与二者的吻合度较好。在确定模拟准确性的前提下,对其水力特性进行分析,为矩形无喉段量水槽的设计和优化提供一定依据。
大库盘水库是指那些库面宽阔且横向泥沙淤积严重,通过传统的排沙方式不仅费用高,而且仅能清除局部淤积泥沙的水库。对于大库盘水库研究高效,节能的清淤方式非常有意义。通过自吸式管道排沙模型试验得出了管道含沙量不仅与水库有效水头、泥沙粒径而且和管道长度与管径有关。通过水力计算确定了管道的临界不淤流速和管道的摩阻损失,进而计算了管道排沙系统的年排沙量。通过试验和计算可以看出管道排沙系统的优越性,高效,节水,耗能低的优点也为管道排沙系统能较好地应用于工程实践提供了前期研究基础。
进行了弯曲荷载作用下的水工钢筋混凝土梁的碳化加速腐蚀试验,在分析纯弯段混凝土碳化深度规律的基础上,研究了弯曲荷载对混凝土梁碳化耐久性寿命的影响。研究的结论表明,荷载作用将加速受拉区混凝土的碳化,并缩短梁的耐久性寿命。
300米级高心墙堆石坝的建设需求,促进了对渗流场与变形场相互影响的动态耦合机理的研究。以渗透系数与孔隙率、体应变的关系为纽带,模拟了受变形场影响的渗透系数的分布情况;考虑上游堆石体湿化变形,建立多孔介质渗流场与变形场耦合分析的理论,并采用有限元数值方法结合算例进行双场耦合分析与计算。计算结果表明,渗透系数随填筑高程的增加逐渐减小;湿化作用不足以抵消浮托力对坝壳的上抬影响,坝壳下沉是由心墙渗透体积力引起的。
面板堆石坝应力变形计算过程相当费时费力,如果直接调用有限元计算程序进行反演计算,难度相当大,效率也非常低,利用遗传算法优化BP神经网络权值与阈值,建立遗传神经网络模型代替堆石坝的有限元计算程序以提高反演计算效率,同时利用遗传优化算法全局搜索功能寻找使遗传神经网络模拟值和实测值之间误差最小的最优参数组,并通过MATLAB实现基于遗传算法和遗传神经网络算法的堆石料参数反演分析,反演结果表明该算法能够很好的提高反分析效率及准确性。
冬季衬砌混凝土施工面临着寒潮等问题,容易导致混凝土产生裂缝。论文基于有限元分析软件ANSYS,对江坪河放空洞有压段洞口段衬砌厚度为1.0m的混凝土的拆模时间、围岩特性以及在遭遇寒潮时保温与否等六种不同的方案的进行了分析,并提出相应的温控方案和温控标准供设计与施工参考。
以目前国内跨度最大的菜子冲预应力渡槽为研究对象,利用三维有限元法,通过模态分析及谱分析计算,比较分析了渡槽以及下部结构在静力荷载作用分别与设计烈度和校核烈度地震荷载作用相叠加的情况下,渡槽以及下部结构整体以及特定断面的位移场和应力场的分布状态,结果表明,槽墩与基础接触面背风一侧局部会出现拉裂破坏,宜采用八字形槽墩(即扩宽槽墩下部);同时基础底部铅直向压应力已超过基岩承载力,建议扩宽槽墩基础和对基岩进行固结灌浆提高承载力。计算成果为实际工程设计提供了重要参考。
为研究江坪河水电站无压泄洪洞冬季施工温控防裂的问题,采用三维有限元法模拟施工过程与温控措施,对1.5m厚衬砌混凝土冬季施工基本工况、基本工况表面保护、封闭洞口、延长拆模时间4种工况进行了仿真计算。综合分析比较各工况特定断面的表面点在不同时间的温度应力值,得出结论:在冬季施工中为有效防止混凝土温度裂缝的产生,对底板、边墙宜采取表面保温保护措施。江坪河泄洪洞冬季施工各工况的温控方案的优选,可以为泄洪洞衬砌混凝土施工提供参考,对提高施工质量,降低施工成本有着重要的意义。
以福堂水电站边坡处理工程脚手架为例,使用ANSYS模拟超高脚手架与复杂边坡搭接形式,并比较了传统铰接搭接计算方法与新式模拟摩擦搭接计算方法的差异。增加了脚手架相关规范中脚手架边界约束条件以及超高脚手架的验算方法,对以后的工程验算具有借鉴意义。
为处理好大流量漏斗式沉砂池的沉沙与排沙问题,研究较合适的沉沙及排沙体型,作者以大盈江漏斗沉砂池为例,通过小模型研究了沉砂池整体流场,通过整流墩使工作段达到“静水”沉沙的流态。用大模型进行沉沙及冲沙的实验表明,水流经过沉砂池后能达到电站引水口含沙量要求。排沙孔口进一步优化后,冲沙漏斗坡度为1:2.5,漏斗式沉沙配合8条廊道冲沙的体型均满足大流量沉砂池的要求。
深基坑工程稳定性问题是一个动态的施工力学问题,影响深基坑变形的因素非常多,各因素也很复杂。在平面应变条件下,结合具体深基坑工程实例,考虑了支护方式、地下水的渗流、施工过程和外荷载等因素对基坑变形的影响。运用有限元数值计算方法进行了相应的变形分析,计算结果表明基坑的变形规律与现场监测数据基本一致,对深基坑的设计和施工具有一定的借鉴意义。
水库连通段进出口水闸作为控制水库水位的重要调节性建筑物,是水库水量交换重要通道,但随着城市化进程的日益深化,水库在城市中的作用日益复杂,在防洪调度、水量调配上均有别于传统的水库,在操作及调度运行中往往不满足设计条件。通过长年的实际运用和操作,在实际运用中进行总结经验,对进出口水闸运行中存在问题进行总结,并对其具体解决方案进行探讨。
由于向家坝水电站的修建,使得水富到绥江的公路需要抬高。水绥二级公路某切方段路基上部有已建建筑物。原设计下,建路空间全部通过切方获取,这样在原有岩土条件下,稳定性不能满足工程要求,需要采取混凝土挡土墙加固措施,造价相对较高,环境影响较大。根据设计的5个不同挖方工况,在挖至原切方水平距离的一半时,不会影响上部房屋的安全,同时不需要采取特殊的加固措施。路基空间可通过外帮的方式,抵消弃渣外运,节约了费用,也减小了环境扰动。
早期建成的小型水电站经长期运行普遍存在设备老化、效率低下、安全隐患严重等问题,急需进行技术更新改造,而如何判断电站改造的先后次序,是目前小水电站改造的关键。本文建立多层次多目标小型水电站更新改造评价指标体系,采用改进型层次分析法计算指标权重值,通过综合决策模型判断需改造电站的轻重缓急程度,为有序高效进行电站技术更新改造提供技术支持。
结合映秀湾水轮发电机组转动部件的安全运行要求, 建立其转动部件的动力学分析模型,针对其正常运行工况和飞逸工况采用商用软件进行转动部件的振动特性分析,分析计算发电机组转动部件的弯振、扭振和竖振的固有频率和临界转速等模态特性。通过和机组转动部件运转特性的比较和分析,来评估水轮发电机组转动部件的运行可靠性。
机组在实际运行中处于某些出力范围时会产生振动,这给厂内经济运行方法研究增加了难度。通过引入惩罚因子,对处于空蚀振动区的流量特性曲线进行变换处理,在此基础上应用动态规划方法得到水电站厂内最佳运行方式。并以三峡左岸电站为实例,制定了考虑空蚀振动区的最佳负荷分配方案。
围绕小水电代燃料上网电价测算的关键技术展开研究,对模型构建和系统实现两方面分别进行了探讨,在计算方法、计算流程、计算判别的边界条件和遵循的基本原则以及计算系统的总体结构和功能设计等方面进行了详细设计与实现,基本确定了较为合理的测算模型并完成了系统的程序开发,为政府部门评估小水电代燃料工程的可行性提供快速决策的依据。
通过对贵州电网500kV金州变电站后台监控信息分层分类显示的应用与实践,对大型变电站、集控中心变电监控信息的运行监视进行深入分析与研究,总结了目前变电站监控信息存在的问题,提出应用差异化信息分析方法对变电站监控信息进行分析归类的管理措施,提出研发软件实现后台监控信息自动识别分层分类管理。
在OPGW的设计中,一般需要考虑输电线路发生接地故障时的最大短路电流在OPGW和分流地线中电流分配关系,并计算相应的电流分量。探讨了短路电流分量计算的基本方法和短路电流持续时间的取值,并给出了热稳定校验最小截面法计算方法,同时对导线的散热系数进行了讨论,最后通过工程实例验证OPGW和分流地线的热稳定校验和选型的方法和原则。
结合水电厂的微机继电保护功能配置实例,详述了如何利用进口微机保护设备自带的逻辑关系模块来增加保护配置,解决了进口微机保护装置无复合电压过电流保护功能的问题。实际运行情况证明,这种逻辑关系模块能根据现场实际灵活实现用户的特殊需求,增强了进口设备对国内水电厂主设备保护要求的适应性,而且操作简便直观,经济实用。