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基于CEL方法的带结构物溃坝流数值模拟

中国水利水电科学研究院学报（中英文） 2024年第2期22卷 159-168页

作者：马洪玉李敬军朱凯斌赵艺颖杨正权新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司乌鲁木齐830000 流域水循环模拟与调控国家重点试验室中国水利水电科学研究院北京100048

随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行... 详细信息

随着全球气温的不断升高,极端天气现象增多,溃坝现象成为水工结构方向需要重点防范的自然灾害。溃坝流的发展会对下游结构物产生巨大的破坏作用,因此深入探究溃坝流现象的水动力学特性以及溃坝流下游结构物所受到的冲击力影响势在必行。本文针对带有结构物的溃坝流动问题现象,采用CEL方法(Coupled Eulerian-Lagrangian analysis,耦合欧拉-拉格朗日方法),对于溃坝流的发展、演化进行了数值模拟。研究结果表明,模拟结果中溃坝流自由表面及流体尖端时程变化与文献试验结果拟合较好,CEL方法可应用在溃坝流现象的模拟,并且具有较好的准确性和精度。结构物材料性能、高度及与结构物与溃坝流间的位置,均会影响溃坝流的运动状态以及结构物的受力变形状态,在不考虑结构物破坏的情况下,提高结构物弹性模量,增加结构物高度,以及减小结构物与溃坝流间的距离均可提高结构物对于溃坝流的阻挡作用。

关键词：溃坝流计算流体力学耦合欧拉-拉格朗日方法数值模拟流固耦合

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淠河水质时空变化特征及驱动因素分析

人民长江 2024年第6期55卷 30-36页

作者：朱沉静谭茜郭志阳汪可欣吴师安徽省水利水电勘测设计研究总院股份有限公司安徽合肥230088

为全面了解近年来淠河流域水质污染状况及时空变化规律,基于2018~2022年淠河干流水质考核断面pH、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD_(5))、氨氮(NH_(3)-N)、总氮(TN)及总磷(TP)监测数据,利用水质指数(WQI)法对河流水质... 详细信息

为全面了解近年来淠河流域水质污染状况及时空变化规律,基于2018~2022年淠河干流水质考核断面pH、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD_(5))、氨氮(NH_(3)-N)、总氮(TN)及总磷(TP)监测数据,利用水质指数(WQI)法对河流水质进行综合评价,并结合相关性分析识别影响水质变化的关键水质指标。结果表明:①淠河干流水质总体较好,WQI均值为(75.94±7.47),处于“良好”水平,但非汛期氨氮浓度为0.020~1.480 mg/L,负荷较高。②空间分布上水质优劣排序为横排头>大店岗>窑岗嘴>新安渡口。③在时间上干流汛期(6~9月)水质明显优于非汛期(1~5月和10~12月)。④结合相关性分析得出,研究区内主要污染指标为NH_(3)-N、TN和COD;横排头—窑岗嘴段及新安渡口—大店岗段流域土地利用类型耕地占比高,水体受化肥施用和畜禽养殖业产生的COD、TN和NH_(3)-N污染;窑岗嘴—新安渡口段水质受城镇生活污水直排和污水厂尾水排放影响,NH_(3)-N污染严重;汛期污染程度伴随集中降雨强度逐步减弱。为保护淠河水生态环境,建议从增强流域自净能力、加强农业面源污染防控、完善污水截污管网系统等方面加强措施。

关键词：水质 WQI法变化趋势影响因素淠河

“双碳”目标下石化污水处理工艺的优化策略研究

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皮革制作与环保科技 2024年第17期5卷 28-30页

作者：周晓花新疆创禹水利环境科技有限公司新疆伊犁835000

在“双碳”目标大背景下,石化行业正面临着更加严格的环保要求,这对削减碳排放是一个巨大挑战。现代企业亟需全面优化污水处理工艺,进而提高整体生产效率,实现资源的有效利用。本文深入分析了现有的污水处理工艺,并分析当前石化污水处... 详细信息

在“双碳”目标大背景下,石化行业正面临着更加严格的环保要求,这对削减碳排放是一个巨大挑战。现代企业亟需全面优化污水处理工艺,进而提高整体生产效率,实现资源的有效利用。本文深入分析了现有的污水处理工艺,并分析当前石化污水处理工艺中存在的不足,并提出一系列优化策略。通过这些优化措施,可大幅度提高污水处理效果,改善水质,实现资源的循环利用,促进石化行业的可持续发展。这些方式在具体应用中呈现的环保效益,也为企业在“双碳”目标下的绿色转型提供了切实可行的技术路径。

关键词： “双碳”目标污水处理工艺优化节能减排策略研究

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盐冻侵蚀作用下纤维混凝土微观结构研究

混凝土 2024年

作者：夏进喜聂俊坤陈连映马文涛徐存东韩文浩宁夏太阳山水务有限责任公司华北水利水电大学浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室

针对我国宁夏中部寒旱地区混凝土结构常年处于盐-冻耦合侵蚀环境下从而导致耐久性遭到损伤的问题，本文以聚丙烯纤维混凝土（PPFRC）为研究对象，选取五种掺量下的纤维混凝土进行室内快速冻融试验，并结合核磁共振试验与电镜扫描（SEM... 详细信息

针对我国宁夏中部寒旱地区混凝土结构常年处于盐-冻耦合侵蚀环境下从而导致耐久性遭到损伤的问题，本文以聚丙烯纤维混凝土（PPFRC）为研究对象，选取五种掺量下的纤维混凝土进行室内快速冻融试验，并结合核磁共振试验与电镜扫描（SEM）试验进一步从微观角度探究PPF对混凝土抗盐-冻性能提升的变化规律。研究表明：PPFRC与普通混凝土（PC）相比其内部孔径尺寸与数量均有所下降，孔隙内流体含量降低；盐冻侵蚀后的试块与清水冻融相比其孔隙分布随冻融次数的增加呈现更为密集的变化趋势，切在PPFRC达到1.2%时孔隙率达到最小；结合SEM图像分析，盐冻条件下试件的表面平整性较差，具有一定的盐类结晶分布在表面且内部孔隙与微裂缝较多，但密实性与PC相比更优。从微观角度证明，聚乙丙烯纤维在一定范围内的增加可以有效地提高混凝土结构的耐久性与抗盐-冻性能。

关键词：聚丙烯纤维混凝土核磁共振试验电镜扫描试验微观结构特征

基于最优流量分配的水电站短期精细化调度研究

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水电能源科学 2024年第4期42卷 188-191页

作者：梁树超翟保豫李星徐志李春红李子安蒋志强国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆乌鲁木齐830000 南京南瑞水利水电科技有限公司江苏南京211106 华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074

在水电站发电调度研究中,因“以水定电”和“以电定水”两种模式应用场景不同,通常独立使用短期调度模型或实时调度模型,这会导致调度过程中各时段出力的求解有所偏差,难以保证短期调度与实时调度出力计算的一致性和最优性。因此,通过... 详细信息

在水电站发电调度研究中,因“以水定电”和“以电定水”两种模式应用场景不同,通常独立使用短期调度模型或实时调度模型,这会导致调度过程中各时段出力的求解有所偏差,难以保证短期调度与实时调度出力计算的一致性和最优性。因此,通过构建最优流量分配模型,将短期调度模型和时段内机组最优流量分配模型进行耦合,可得到短期调度模型中各计算时段内的理论最优出力,实现电站与机组在短期及实时调度层面的无缝衔接。以阿尔塔什电站的发电调度为例,通过计算发现所建短期精细化调度模型的调度期发电量提高了近9%,相较于传统优化调度方式额外提高了5.5%,极大地提高了水电站的经济效益。

关键词：短期调度厂内最优流量分配动态规划阿尔塔什水电站

群智能算法在月径流预测支持向量机建模中的适应性研究

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水电能源科学 2024年第5期42卷 34-38页

作者：毛建刚王庆杰新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830000 四川水发勘测设计研究有限公司四川成都610065

变化环境下,径流的精准预测愈加困难,集成稳健的优化算法是近年来机器学习发展的动力,也是提高径流预测精度的有效途径。为规避支持向量机(SVM)建模时适应度函数选取的不足,提出基于群智能算法的SVM参数优化范式,并以新疆克孜尔水库月... 详细信息

变化环境下,径流的精准预测愈加困难,集成稳健的优化算法是近年来机器学习发展的动力,也是提高径流预测精度的有效途径。为规避支持向量机(SVM)建模时适应度函数选取的不足,提出基于群智能算法的SVM参数优化范式,并以新疆克孜尔水库月平均径流量预测为例,对粒子群算法(PSO)、差分算法(DE)、灰狼算法(GWO)、鲸鱼算法(WOA)和麻雀算法(SSA)5个典型算法进行仿真验证。结果表明,PSO建立SVM模型合格率(QR)小于60%,预测精度不达标,其余4类算法的平均绝对相对误差和纳什系数分别介于10%~20%和0.75~1之间,预测效果良好;20次独立运算结果中,PSO、WOA、SSA和DE存在预测结果较差的情况,其中PSO的稳定性最差。综合而言,GWO优化的SVM(SVMGWO)在月径流预测中精度、稳定性和可靠性更佳。

关键词：径流预测支持向量机群智能算法交叉验证参数优化

地下水埋深对干旱区沙棘生长及耗水的影响研究

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生态与农村环境学报 2024年第5期40卷 683-690页

作者：俞丹丹岳春芳张胜江哈丽代姆·居麦新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆乌鲁木齐830052 新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830049

为探讨根域限制下地下水埋深对沙棘(Hippophne rhamnoides)生长与耗水的影响,设置4个水平地下水埋深(3.0、2.5、2.0和1.5 m)和2种土质(砂壤土和壤土),采用马氏瓶供水模拟地下水位,获取不同地下水埋深条件下地下水补给量、渗漏量、生长... 详细信息

为探讨根域限制下地下水埋深对沙棘(Hippophne rhamnoides)生长与耗水的影响,设置4个水平地下水埋深(3.0、2.5、2.0和1.5 m)和2种土质(砂壤土和壤土),采用马氏瓶供水模拟地下水位,获取不同地下水埋深条件下地下水补给量、渗漏量、生长指标变化及耗水量,探究不同地下水埋深条件下沙棘生长特征变化及耗水规律;并结合耗水规律和实测生长指标进行分析,确定沙棘适宜的地下水埋深。显著性分析结果表明,各地下水埋深处理沙棘新生枝生物量由大到小依次为2.0>2.5>3.0>1.5 m,水分生产效率由高到低依次为2.5>2.0>3.0>1.5 m,砂壤土条件沙棘新生枝生物量和水分生产效率均优于壤土。砂壤土栽植条件下,地下水埋深为2.0 m时沙棘株高、茎粗及各生长指标变化均优于其他地下水埋深处理。砂壤土比壤土更适宜沙棘生长,沙棘各生长阶段耗水强度呈先增大后减小趋势。综合水分生产效率和新生枝生物量分析结果,地下水埋深为2.0~2.5 m且土质为砂壤土的环境较适宜沙棘生长。

关键词：沙棘地下水埋深生长指标生物量

基于解析二阶盲辨识的结构工作模态分析及真假模态区分

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工程力学 2024年第1期41卷 249-256页

作者：李涧鸣包腾飞周喜武高瑾瑾顾昊河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 河海大学水利水电学院南京210098 三峡大学水利与环境学院宜昌443002 江苏省水利工程科技咨询股份有限公司南京210029 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院南京210029

自动获取运行中的模态参数对于大型土木结构的健康状态实时在线监测具有重要意义。针对现有方法模态分辨困难的问题,提出了一种基于解析二阶盲辨识的工作模态分析方法,并相应提出了真假模态区分方法以实现模态参数自动识别。与传统方法... 详细信息

自动获取运行中的模态参数对于大型土木结构的健康状态实时在线监测具有重要意义。针对现有方法模态分辨困难的问题,提出了一种基于解析二阶盲辨识的工作模态分析方法,并相应提出了真假模态区分方法以实现模态参数自动识别。与传统方法不同,该方法无需引入稳定图,可直接从结构振动响应中有效分离出各阶模态响应。通过构造模态特征指标和K均值聚类实现真假模态自动区分,并采用频域参数拟合法估计模态参数。通过8自由度数值算例和混凝土重力拱坝工程实例对该文方法效果进行了验证。结果表明:该方法具有较好的模态自动分离和筛选能力,对固有频率、阻尼比和振型的识别精度均较高,尤其对于密集模态的识别具有显著优势。

关键词：结构健康监测模态分析二阶盲辨识自动识别混凝土坝

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荒漠草原生长季不同时间尺度水热通量变化特征及其影响因子

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农业工程学报 2024年第15期40卷 65-75页

作者：韩信张宝忠车政王军周青云韩娜娜天津农学院水利工程学院天津300392 中国水利水电科学研究院内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站北京100038 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 中建六局水利水电建设集团有限公司天津300222 天津农学院-中国农业大学智慧水利研究中心天津300392

荒漠草原水热通量变化特征及其影响因素分析对提高区域水热交换规律认识和了解其在气候变化中的作用具有重要意义。该研究基于内蒙古荒漠草原2018和2019年4—10月涡度相关系统与相应的环境因子观测资料,分析了荒漠草原不同时间尺度水热... 详细信息

荒漠草原水热通量变化特征及其影响因素分析对提高区域水热交换规律认识和了解其在气候变化中的作用具有重要意义。该研究基于内蒙古荒漠草原2018和2019年4—10月涡度相关系统与相应的环境因子观测资料,分析了荒漠草原不同时间尺度水热通量(感热通量(sensible heat flux,H)和潜热通量(latent heat flux,LE))及能量占比(H/LE)的变化特征及其环境因子调控机制。结果表明:1)H为该生态系统的主要能量消耗形式,且同一环境因子在不同生育期对H、LE、H/LE的影响存在差异;2)小时尺度上,H、LE呈单峰型变化,峰值均主要出现在12:00—14:00之间,且LE峰值出现时间较H滞后1~2 h。H的主要影响因素为平均风速(wind speed,Ws),相对湿度(relative humidity,RH)、饱和水汽压差(vaporpressuredeficit,VPD)和空气温度(airtemperature,Ta),相关系数(correlation coefficient,r)绝对值大小分别为Ws(0.72)>RH(0.66)>VPD(0.61)>Ta(0.38)。LE的主要影响因素为Ta、VPD、地面温度(soil temperature,Ts)和降雨(precipitation,P);3)日尺度上,H、LE呈明显的季节变化,H的主要影响因素是RH、Ws、Ts、Ta、P和VPD,LE主要影响因素为RH、Ws、Ts和Ta;4)月尺度上,H、LE近似呈单峰型变化,夏季能量消散方式以LE为主,H的主要影响因素为RH、Ws和VPD,其中VPD正效应最强(r=0.75),P对LE的正效应最强(r=0.75),而RH对H/LE的负效应最强(r=-0.76)。研究结果有利于准确理解多时间尺度下荒漠草原H和LE对环境因子的响应,同时可为草原生态功能区的植被恢复、生态环境保护提供理论依据和技术支撑。

关键词：荒漠草原不同时间尺度水热通量影响因子