透水滤芯渗井技术及其在城市海绵化改造应用研究

为缓解雨季严重的城市内涝,提出了一种使用范围广、满足低影响开发理念且成本较低的滤芯渗井技术,即以既有地层作为蓄水海绵体的地下水库,在土层中埋置竖向透水混凝土滤芯技术方法将透水滤芯埋入土体内部,降雨时能将雨水快速引入深层土层,从而达到消减径流的目的.透水滤芯由碎石、废弃混凝土、水泥等材料加钢纤维预制而成,由布置方式和间距...     

苯系物在不同下垫面的挥发机理研究

用粉土、沙土及纯净水模拟下垫面,对苯系物的挥发行为进行试验研究,得到了不同类型下垫面中苯系物单组分及其混合物的挥发动力学曲线、挥发动力学模型和最优拟合公式。结果表明:苯系物单组分及混合物在同一下垫面上的挥发速率不同;不同下垫面上,苯系物在静水面上的挥发最快,粉土上挥发最慢;3种下垫面中苯系物的挥发速率常数与蒸汽压呈线性关系。     

基于土体各向异性的雨水入渗渗井试验研究与验证

为提升海绵城市建设和运行过程中雨水的利用率,提出了一种雨水入渗渗井装置,并对雨水入渗效果进行了验证。在黏土场地竖向开挖一定深度的渗井孔,并用中粗砂填满,即形成一种雨水入渗装置。利用原位试验对渗井场地中土体的渗流情况进行了测定,得到了入渗过程中不同时刻土体的饱和度。依据数值分析软件ABAQUS对原始黏土场地和设有砂石渗井的黏土场地分别进行了数值模拟,获取了入渗过程中不同时刻土体的饱和度模拟值。将原始场地的饱和度模拟值和设有砂石渗井场地的饱和度模拟值进行了比较,并将在设置渗井的场地进行的原位试验得到的饱和度实测值与ABAQUS计算出的饱和度模拟值进行了对比。研究结果表明:砂石渗井能大幅增加土体的入渗量,且靠近渗井的土体水分入渗量较原始场地平均增长率达到了67.21%;砂石渗井增加入渗的效果随土体深度和距渗井轴心距离的降低而增加。该研究成果期望为海绵城市的建设提供参考。     

砂石渗井在黏土地区海绵城市建设中的应用

随着社会和经济的发展,建筑物、硬化路面等不透水结构逐渐取代了大量原始天然地面,从而造成了雨水入渗面积的迅速减少和由此引起的严重城市内涝。为解决我国水资源短缺和城市季节性洪水的双重危害,提供了一种以砂石等渗透性强的粗骨料作为内置材料的黏土地层竖向增强体渗透装置。当出现强降雨时,地表径流将汇流于密布的砂石渗井中,然后沿井壁向四周的土层中渗流。由于井壁的面积远远大于井口的面积,且一般情况下黏土的水平渗透性大于其竖向渗透性,因而砂石渗井能大大增大雨水的下渗速度。进行了填充料和岩土介质的渗透测试以及在此基础上的单井和群井现场原位试验和相应的数值模拟。结果表明:该装置经济、施工简单、效果明显,是一种环境友好型低影响海绵城市建设方法,为黏土地区海绵城市建设提供了一条有效途径。     

城市下垫面渗蓄性能量化模拟试验研究

在城市化快速进程中,下垫面渗水、蓄水性能的逆向变化,成为了影响城市内涝的控制因素之一。实验室条件下采用不同比例的砂土来混合制作模型,模拟城市下垫层土层,根据桂林市降雨资料,以桂林市新城区临桂新区为目标实验地,采用不同重现期雨型进行模拟降雨实验,通过对不同条件下的下垫面蓄渗性能的实验研究分析,来评估其海绵城市建设的效果。实验结果表明：在相同的降雨强度及坡度下,模型蓄渗性能与含砂量呈正相关;在相同的模型含砂量及坡度下,模型蓄渗性能与降雨强度呈负相关;在相同的模型含砂量及降雨强度下,模型蓄渗性能与坡度呈负相关。本实验研究结果对于城市下垫面规划及海绵城市建设具有一定的参考意义。     

心墙土料不同掺砾量性能研究

以某水电站开展的不同掺砾量心墙土料的物理力学性能研究为背景,深入探讨心墙土料在不同掺砾量的各项性能及相关性研究;随着掺砾量的增加,最大干密度增加,最优含水率降低,渗透系数增加(防渗性能降低),破坏坡降降低、压缩模量增大,力学性能提高。骨架形成点是心墙土料物理力学性能变化的显著判别点,可采取博弈原理对最佳的心墙土料进行判别确定,选取最佳掺砾量的心墙土料。     

基于雨洪利用的不同下垫面降雨产流规律研究

选择北京城区某楼房小区作为20世纪90年代以来新建成小区的代表,在其原有排水系统的基础上进行改造,纳入雨洪利用系统单元,通过对研究区内降雨量,屋顶、道路等系统的产流量进行实际观测,运用统计分析、回归分析等方法对观测数据进行整理,从雨洪利用的角度出发对不同下垫面降雨产流规律进行研究,并分析了因雨洪利用措施而导致的下垫面变化对降雨产流规律的影响。研究结果对城区建设的规划设计工作,以及城区综合雨洪利用的研究工作都具有着十分必要的现实意义。     

天津典型居民区不同下垫面雨水径流污染特征

在对天津典型居民区域的不同下垫面雨水径流水质进行监测的基础上,以典型降雨为例,探讨了雨水径流污染物的特征和事件平均浓度(event mean concentrations,EMC)。结果表明,天津典型居民区主干道和菜市场雨水径流中的污染物质量浓度随着降雨历时的延续呈降低趋势,冲刷效应明显;屋顶雨水径流中污染物的质量浓度随降雨历时的延续变化较小,冲刷效应较弱。3种下垫面雨水径流中污染物质量浓度大小差异明显,菜市场和主干道雨水径流中SS质量浓度相差不大,且都远远超过屋顶雨水径流;雨水径流中COD和TP质量浓度的顺序由大到小依次为菜市场、主干道、屋顶;雨水径流中TN质量浓度的顺序由大到小依次为菜市场、屋顶、主干道。以EMC中值计,菜市场雨水径流中污染物平均浓度要高于主干道和屋顶,菜市场雨水径流中TP的质量浓度是主干道的3倍、屋顶的24倍。天津典型居民区雨水径流污染比较严重,如不经截留或处理直接排入城市河道等接纳水体,会严重影响河道的水质和城市的环境。     

改进的单元渗透矩阵调整法求解无压渗流场

针对现有单元渗透矩阵调整法解决无压渗流问题的不足，本文提出了改进算法，该法在调整渗透矩阵时对单元不同高斯点取不同的渗透系数，水上高斯点取原值，以此原则计算单元渗透矩阵，从而避免了单元被自由面切割部分的体积求解，文中中同时对溢出面的处理提出了新的见解。经实例证明，本方法是有效可行的。     

水流作用下堆石边坡的稳定分析方法

本文给出了一种考虑重力水流渗透力影响的堆石边坡稳定评价方法．其要点是：求解带有渗透力作用项的土体平衡方程得到边坡的应力分布，在此基础上采用有限元边坡稳定分析方法直接确定最危险滑裂面及相应的抗滑稳定安全系数．文中给出了水流作用下标准堆石边坡及实际堆石坝边坡稳定分析的计算实例     

基于光滑有限单元法的土石坝无压渗流场数值模拟

获得自由面准确位置是无压渗流分析中最被关注的问题.采用光滑有限元法对土石坝无压渗流场进行数值模拟,对不同模型的自由面位置进行求解,研究了渗透异常体对自由面和渗流参数的影响.根据梯度光滑技术,建立了无压渗流问题的光滑有限元模型,该方法的优势在于将单元面积分优化为沿单元边界的线积分,简化了边界相交单元的内部积分过程,降低了...     

数值计算中以沟代井列的附加单元法

根据井沟等效的基本原理，将沟代替井列后所未能满足的附加渗径用一特殊附加单元弥补以达到与井列相同的排渗效果，文中导出了附加渗径的计算公式，介绍了单元的形成方法，并对不同类型的流场按不同方法作了对比，结果表明该法是可靠的，优于其它方法。     

含水率及坡度对红壤丘陵区崩岗崩壁重力侵蚀影响规律的有限元分析

花岗岩崩岗区崩壁的坍塌、崩落,主要是由于崩壁岩土体存在裂隙,在雨水作用下,由重力作用引发崩壁失去稳态而崩塌,含水率和坡度是影响崩壁重力侵蚀( 稳定性) 的重要因素。为系统探索不同坡度的崩岗崩壁剖面在降雨或干旱环境下的稳定性情况,结合对湖北省通城县室内浸泡或风干不同时间的崩壁土体进行直剪试验得出的强度初始参数,选取 8 种分析坡度,采用 Abaqus 有限单元强度折减法计算了不同坡度的崩壁在不同含水率下的安全系数和潜在滑动面。结果表明: 在同一含水率下,随着崩壁坡度的增大,坡度对临界滑动面位置变化的影响程度减小,安全系数非线性降低; 在同一坡度下,随着崩壁含水率的增大,安全系数先增大后减小,含水率对临界滑动面的影响程度先减小后增大再减小,且影响比较显著。通过数据描点发现安全系数与整体含水率之间存在三次函数关系,与坡度之间呈对数型函数分布,并建立了安全系数与整体含水率和坡度之间的一般定量关系式。综合分析崩壁的破坏方式可知,当崩壁较缓时,崩壁滑动面呈圆弧滑移状,失稳类型属于滑移破坏型; 当崩壁较陡( 尤其＞60°) 时,滑动面近似直线状,失稳属于崩塌破坏型。坡度越大,张拉破坏区向土体内部延伸的深度越大,越易崩塌。通过查阅文献并与前人的研究成果做对比,来验证数值计算结果的合理性与适用性。成果可为崩岗灾害的防治体系建设提供借鉴。