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我国城市工业用水效率与经济发展水平的秩匹配度原理及特征解析

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水资源保护 2024年第2期40卷 64-71页

作者：刘波张璐然王文鹏孙成文董四方河海大学水文水资源学院江苏南京210098 水利部水利大数据重点实验室江苏南京211100 上海勘测设计研究院有限公司上海200434 水利部节约用水促进中心北京100038

对现有基于数列的匹配度指标进行改进,提出了秩匹配度概念和计算方法,将匹配度内涵拓展为欠匹配、匹配、过匹配3种状态及高、中、低匹配3个层次,以更加全面地反映特征指标与影响因素的相对发展水平与匹配状况。采用秩匹配度分析了全国33... 详细信息

对现有基于数列的匹配度指标进行改进,提出了秩匹配度概念和计算方法,将匹配度内涵拓展为欠匹配、匹配、过匹配3种状态及高、中、低匹配3个层次,以更加全面地反映特征指标与影响因素的相对发展水平与匹配状况。采用秩匹配度分析了全国336个城市2017年工业用水效率与经济发展水平的匹配特征,结果表明:我国工业用水效率与经济发展水平呈匹配状态的城市占比为28.27%,全国各区域均有分布;高层次匹配的城市主要分布在北方地区,低层次匹配的城市主要分布于鄂、闽、桂等南方地区;呈过匹配状态的城市占比为36.31%,主要分布于华北、西北地区;呈欠匹配状态的城市占比为35.42%,主要分布在华中、东南等经济较发达、水资源较丰富的地区。

关键词：秩匹配度工业用水效率经济发展水平匹配状态匹配层次

考虑天然地层层间保护影响的深厚覆盖层允许水力坡降研究

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 1026-1039页

作者：邱子源张兴杰罗玉龙金伟张丹盛金昌王惠民河海大学水利水电学院江苏南京210098 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

深厚覆盖层地基的层间保护作用显著影响下伏土层的抗渗强度,渗透稳定评价时应考虑这种作用,然而,目前尚无法量化这种作用对允许水力坡降的影响。针对泸定水电站坝基下游典型地基结构(自下而上依次为②–2层,③–1层,④层),开展一系列单... 详细信息

深厚覆盖层地基的层间保护作用显著影响下伏土层的抗渗强度,渗透稳定评价时应考虑这种作用,然而,目前尚无法量化这种作用对允许水力坡降的影响。针对泸定水电站坝基下游典型地基结构(自下而上依次为②–2层,③–1层,④层),开展一系列单层及三层土体渗透试验,研究表明:上覆土层对下伏被保护土层的层间保护作用存在2种机制。当两者层间系数同时满足保土性和透水性要求时,上覆土层类似于人工设计的反滤层,其与被保护土层间可形成连续水力过渡关系,从而充分发挥被保护土层自身的抗渗能力维持渗透稳定;而当层间系数仅满足保土性要求,而不满足透水性要求时,上覆土层将充分发挥自身抗渗能力保护被保护土层。基于试验成果,量化了上覆土层的层间保护作用对被保护土层允许水力坡降的贡献,并建立可考虑天然地层层间保护影响的覆盖层允许水力坡降建议取值方法。在上覆土层③–1层和④层的层间保护作用下,下伏②–2层的允许水力坡降平均提升1倍;在④层的保护下,下伏③–1层的允许水力坡降平均提升1.3倍。研究成果为泸定水电站坝基异常渗漏处理及安全评价提供了重要支撑,同时也将为其他类似工程渗流安全评价提供借鉴。

关键词：水利工程深厚覆盖层渗透稳定允许水力坡降层间保护滤层

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粗粒土渗透及渗透变形试验缩尺方法研究

岩土力学 2024年第1期45卷 164-172页

作者：张丹邱子源金伟张梓航罗玉龙中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072 河海大学水利水电学院江苏南京210024

目前还未建立适用于粗粒土渗透及渗透变形试验的缩尺方法,遵循缩尺前后粒径小于d30(颗粒级配中质量百分含量30%所对应的颗粒粒径)以及粒径小于5 mm的颗粒含量及组成不变的原则,基于等量替代法,提出了一种粗粒土渗透及渗透变形试验缩尺方... 详细信息

目前还未建立适用于粗粒土渗透及渗透变形试验的缩尺方法,遵循缩尺前后粒径小于d30(颗粒级配中质量百分含量30%所对应的颗粒粒径)以及粒径小于5 mm的颗粒含量及组成不变的原则,基于等量替代法,提出了一种粗粒土渗透及渗透变形试验缩尺方法:如果原级配中5 mm以下的颗粒含量大于等于30%,则根据试样允许最大粒径以下的大于5 mm的各粒组含量,按比例等质量替换超粒径颗粒;如果原级配中5 mm以下的颗粒含量小于30%,则根据试样允许最大粒径以下的大于d30的各粒组含量,按比例等质量替换超粒径颗粒。利用多组粗粒土渗透及渗透变形试验,论证了缩尺方法的可靠性。研究表明:提出的缩尺方法合理可行。缩尺后,土体渗透破坏型式未发生变化,渗透系数与原级配比较接近,渗透变形临界坡降和破坏坡降与原级配基本一致,缩尺级配的渗透及渗透稳定特性能够较好地反映原级配的渗透及渗透稳定特性。

关键词：粗粒土渗透及渗透变形试验缩尺方法等量替代法

反滤压重及埋深对深厚覆盖层允许坡降影响研究

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岩土力学 2024年第3期45卷 769-776页

作者：张会豪邱子源金伟张丹罗玉龙河海大学水利水电学院江苏南京210024 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

反滤压重及埋深均会影响土体允许坡降,但目前尚无法量化这些影响。量化反滤压重及埋深的影响是合理确定允许坡降,科学评价坝基渗流安全的关键。采用轴向应力模拟反滤压重及埋深的作用,针对泸定水电站下游坝基(3)-1层,开展了(3)-1层级配... 详细信息

反滤压重及埋深均会影响土体允许坡降,但目前尚无法量化这些影响。量化反滤压重及埋深的影响是合理确定允许坡降,科学评价坝基渗流安全的关键。采用轴向应力模拟反滤压重及埋深的作用,针对泸定水电站下游坝基(3)-1层,开展了(3)-1层级配包络线在不同轴向应力条件下的渗透试验,量化了反滤压重及埋深对(3)-1层临界坡降的影响。结果表明:随着轴向应力的增大,(3)-1层上包线和平均线土体的临界坡降呈线性增加趋势,而下包线土体的临界坡降受轴向应力影响很小。基于试验结果,量化了反滤压重和埋深对(3)-1层允许坡降的贡献,建立了随轴向应力变化的(3)-1层土体允许坡降公式,提出了可考虑反滤压重措施及土体埋深影响的允许坡降建议取值方法,该方法可供后续类似工程借鉴采用。

关键词：深厚覆盖层允许坡降反滤压重埋深应力状态

基于毛细管连通率和水力迂曲度的碳酸盐岩渗透率分形模型

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 236-245页

作者：魏源盛金昌郑惠峰詹美礼黄泰仁王惠民刘星星罗玉龙黄河勘测规划设计研究院有限公司博士后科研工作站河南郑州450003 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 河南郑州450003 河海大学水利水电学院江苏南京210098 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

碳酸盐岩非匀质性强,孔隙结构呈现出连通率低、迂曲度高的典型特征。而以往的渗透率分形模型假设岩石孔隙由相互不干扰的毛细管束组成,忽略了复杂成岩过程中胶结作用导致的毛细管连通性降低和迂曲度增大的情况,难以准确评估低渗碳酸盐... 详细信息

碳酸盐岩非匀质性强,孔隙结构呈现出连通率低、迂曲度高的典型特征。而以往的渗透率分形模型假设岩石孔隙由相互不干扰的毛细管束组成,忽略了复杂成岩过程中胶结作用导致的毛细管连通性降低和迂曲度增大的情况,难以准确评估低渗碳酸盐岩的渗透特性。针对渗透率被高估的研究现状,利用满足阿波罗填充的等径颗粒致密堆积分形毛细管束模型,提出了毛细管连通率表征进出口毛细管过流面积损失,并在流体渗透路径几何迂曲度与孔隙度关系的基础上,引入曲折度指数来反映岩石的实际水力迂曲度,最终建立基于连通率、水力迂曲度的碳酸盐岩渗透率分形模型。考虑曲折度指数的水力迂曲度计算值与试验压汞法测定值更为一致;基于毛细管连通率、实际水力迂曲度的碳酸盐岩渗透率分形模型计算结果与细观测定及渗透试验数据吻合较好,表明提出的碳酸盐岩渗透率分形模型能够更好地预测碳酸盐岩真实渗透率。参数敏感性分析发现,孔隙度相同,粒径不同的碳酸盐岩,渗透率均随着孔径增加而增加;同时相同粒径岩石,渗透率随着孔隙度的增大而增大,但由于孔隙面积最小/最大值、孔隙面积分形维数均与孔隙度相关,渗透率与孔隙度的关系不是单纯的线性关系,渗透率随着孔隙度增大的增幅逐渐减小、敏感性逐渐降低。

关键词：阿波罗填充水力迂曲度毛细管连通率渗透率分形

基于时序运行模拟的水火风光储互补系统电源优化配置

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水力发电学报 2024年第3期43卷 71-83页

作者：姜梦妍王筱董闯王社亮周恒高洁中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司西安710065 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司博士后科研工作站西安710065 水电水利规划设计总院北京100120

系统时序运行模拟是水火风光储互补系统电源规模优化配置的关键环节。对于水火风光储多能互补系统8760逐小时运行模拟,按照小时尺度构建的模型规模很大,直接求解困难。本文提出按时间尺度逐层分解、递进优化的高效求解算法,精确模拟系... 详细信息

系统时序运行模拟是水火风光储互补系统电源规模优化配置的关键环节。对于水火风光储多能互补系统8760逐小时运行模拟,按照小时尺度构建的模型规模很大,直接求解困难。本文提出按时间尺度逐层分解、递进优化的高效求解算法,精确模拟系统全年逐小时调度运行过程。在此基础上,构建双层规划模型对由风电、光伏、水电、火电、抽水蓄能、梯级水电站混合式抽水蓄能和电化学储能等电源组成的并网多能互补系统的电源容量进行优化配置。将模型应用在青海省电网系统中,对风电、光伏、抽水蓄能电站和基于水电站的可逆机组容量进行优化,得到电源最佳配置方案。

关键词：水火风光储多能互补容量配置时序运行模拟双层优化电力系统优化调度

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基于博弈云模型的钢闸门健康诊断

水电能源科学 2024年第8期42卷 106-109,91页

作者：王飞季宗亿成都设计咨询集团成都市水利电力勘测设计研究院有限公司四川成都610091

钢闸门作为水利工程中的流量控制单元,其健康状态将直接影响水利工程的运行安全,针对多数现有钢闸门健康诊断方法中指标权重带有较强主观性且未考虑到定性诊断指标和定量指标共存给闸门健康诊断带来不确定性和模糊性的问题,提出基于博... 详细信息

钢闸门作为水利工程中的流量控制单元,其健康状态将直接影响水利工程的运行安全,针对多数现有钢闸门健康诊断方法中指标权重带有较强主观性且未考虑到定性诊断指标和定量指标共存给闸门健康诊断带来不确定性和模糊性的问题,提出基于博弈云模型的钢闸门健康诊断方法,即首先利用博弈优化思想均衡熵权法权重和层次分析法权重,再建立博弈云模型对工程实例进行诊断,并对比3种赋权方法的云模型诊断结果。结果表明,博弈云模型合理、可靠,能直观、准确地诊断钢闸门健康状态,具有实际应用价值。

关键词：水工钢闸门健康诊断熵权法层次分析法博弈组合赋权云模型

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网络型地下隧洞群控排烟策略优化仿真研究

煤炭学报 2024年

作者：安瑞楠林鹏夏勇王鑫张伟锋张超张帅中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司火箭军研究院清华大学水利水电工程系

针对网络型地下隧洞群结构烟气控制难题，建立了“四穿六”网络型隧洞群全尺寸模型，对竖井自然散烟、机械通风排烟、挡烟垂壁防烟三种典型策略下的烟气蔓延及温度分布特性开展仿真研究。结果表明：1）竖井自然散烟策略下，烟气蔓延路... 详细信息

针对网络型地下隧洞群结构烟气控制难题，建立了“四穿六”网络型隧洞群全尺寸模型，对竖井自然散烟、机械通风排烟、挡烟垂壁防烟三种典型策略下的烟气蔓延及温度分布特性开展仿真研究。结果表明：1）竖井自然散烟策略下，烟气蔓延路径与构筑物断面尺寸直接相关，主要沿水工隧洞传播；非竖井区烟气与空气分层明显，高温烟气沿顶部稳定传播，中下部低温新鲜空气传输至火源位置补给，竖井区域烟气与空气分层破坏，烟气卷吸程度加大，温度降低；在竖井下游区域具有一定的排烟能力，但范围有限，隧洞群整体控烟能力弱。2）机械通风排烟策略下，火源上游区域烟气层高度升高，烟气抑制区沿水工隧洞蔓延能力减弱，大部分烟气向火源下风向蔓延，竖井内部温度升高，竖井下游出现烟气“低温区”；机械通风排烟与竖井散烟路径一致，竖井自然散烟能力增强，安全救援能力得到一定提升，但整体控烟能力较弱。3）挡烟垂壁防烟策略下，烟气蔓延减缓，在单隧洞蔓延阶段，改变了烟气主要沿水工隧洞传播的特性，该阶段烟气整体可控性强；在烟气网络未贯通阶段，存在较强的烟气逆转现象，竖井及挡烟垂壁的耦合控烟作用，明显削弱火源下游烟气抑制区域的蔓延强度，竖井散烟和机械通风排烟能力增强，整体可控性较高；在烟气网络已贯通阶段，烟气大范围蔓延，挡烟垂壁防烟效果不明显，但提升机械通风速度可直接削弱烟气经由施工支洞向上游水工隧洞蔓延的能力，烟气整体可控性一般。在安全救援路径设计上，火源下游烟气促进区域为竖井散烟和通风排烟的主要路径，考虑人烟路径分离，设计施工支洞主通道和旁侧通道分别为安全救援和烟气蔓延通路，水工隧洞中可经由横通道向远离火源通道逃生。本研究成果对同类工程防排烟策略及安全救援设计具有参考意义。

关键词：网络型隧洞群控排烟策略竖井自然散烟机械通风排烟挡烟垂壁防烟

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涨渡湖水系沉积物重金属分布及生态风险浅析

水生态学杂志 2024年第5期45卷 178-185页

作者：董纯张东亚刘宏高陈威赵媛杨志水利部中国科学院水工程生态研究所水利部水工程生态效应与修复重点实验室湖北武汉430079 中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京100024

了解涨渡湖重金属污染状况及对环境的影响,为长江中下游湖泊重金属风险评价和污染防治提供基础数据。2022年7月在涨渡湖水系设置11个采样点采集沉积物样品,并测定样品中Cr、Mn、As、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb共8种重金属的含量,同时分析样品... 详细信息

了解涨渡湖重金属污染状况及对环境的影响,为长江中下游湖泊重金属风险评价和污染防治提供基础数据。2022年7月在涨渡湖水系设置11个采样点采集沉积物样品,并测定样品中Cr、Mn、As、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb共8种重金属的含量,同时分析样品沉积物中微塑料吸附重金属的种类,并评估了重金属生态风险。结果显示:涨渡湖水系不同研究区域沉积物中重金属含量分布不同,表现为邻近干支流>连通水道>阻隔湖泊;沉积物中微塑料表面吸附重金属包括Zn、Ag和Sn,其中,Zn和Ag占微塑料表面吸附元素百分比较高,分别为20.01%和8.49%。生态风险评估结果显示,涨渡湖水系沉积物中重金属污染负荷指数I_(PL)平均值为1.15,处于中等污染水平;潜在生态风险指数I_(R)平均值为78.96,处于低度污染水平。综合结果表明,涨渡湖水系沉积物重金属总体处于低-中等污染水平,其中长江干支流江段重金属污染程度和生态风险高于连通水道和阻隔湖泊,这种重金属分布和污染格局主要受研究区域周围环境、人类活动和水文条件的影响。

关键词：沉积物重金属微塑料生态风险涨渡湖水系