应用一步流动法快速测定土水特征曲线试验研究

实验室常用压力板仪进行常规试验测定粉土土水特征曲线（SWCC）,需耗费数月时间,效率不高。对快速测定粉土SWCC进行了试验研究：采用压力板仪对粉土试样开展一步流动法试验;同时,用Hydrus-1D建立一维水分运移模型;结合模型对干密度为1.78 g/cm3粉土试样中溢出水量随加压时间的关系曲线进行拟合,并得出VG模型中难以实测的参数α和n;根据参数反算出粉土试样SWCC并和压力板仪常规试验的SWCC进行对比。为了消除试验中加载压力过大可能造成的固结对试验结果的影响,还对干密度为1.65 g/cm3的粉土试样进行固结试验使其干密度增大为1.78 g/cm3,再对固结后粉土试样分别进行常规试验和一步流动法试验。对由两种试验得到的固结粉土的SWCC与初始干密度1.78 g/cm3粉土由两种试验实测的SWCC进行了比较。结果表明：① 一步流动法试验拟合的SWCC与常规试验实测的SWCC重合度高;② 一步流动法试验具有快速性和有效性;③ 由Hydrus-1D建立的一维水分运移模型得出的SWCC与常规试验实测的SWCC接近;④ 一步流动法试验结果不会受到固结的影响。     

基于塑性应变能理论的边坡动力稳定性研究

由于地震作用的随机性和复杂性,使得边坡动力稳定状态的判定较静力问题复杂许多,目前还未形成统一且公认的动力失稳判别准则。将塑性应变能理论和突变理论应用到边坡动力稳定分析中,以边坡震后总塑性应变能突变为失稳判别标准来确定边坡动力安全系数。对算例边坡进行动力稳定分析表明：相比于塑性区贯通判据和关键点位移突变判据,塑性应变能判据受人为因素影响较小,计算结果更具客观性,且给出的安全系数准确性有保证,是分析边坡动力稳定问题的较优选择。     

梯级水库对澜沧江干流水温沿程变化的影响

21世纪以来,澜沧江流域开始兴建水电站,对整个澜沧江的生态环境将产生巨大影响。基于对澜沧江干流云南段进行3次沿程水温观测及水文历史数据,分析了澜沧江水温的沿程变化。采用插值法、数据均一化、显著性差异分析等方法分析了梯级水库对于澜沧江干流水温沿程变化的影响。通过分析发现:①建库前后澜沧江干流的全河段水温与纬度、高程呈明显的线性负相关关系;②从流域层面上来讲,澜沧江梯级水库的建设对澜沧江水温整体沿程变化无显著性影响。研究成果有助于从整个流域层面上认识水温沿程变化,从而对梯级水库建设下的水库群联合调度提供参考。     

冻融循环对固化淤泥土力学性质的影响

为研究固化淤泥土经过冻融循环后的力学性质变化及其劣化机理,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、固结试验等土力学试验对其形变特征、内摩擦角、黏聚力以及压缩特性的变化进行分析。结果表明:固化淤泥土随着冻融循环次数的增加,其无侧限抗压强度、内摩擦角、黏聚力以及压缩屈服压力等重要力学指标均出现减小的现象;6次冻融循环后,固化淤泥土达到承受极限,在此之后试样的各项力学指标将发生突变,破坏类型变为脆性破坏。研究成果可为固化淤泥土冻融循环劣化防治措施的制定提供科学的思路。     

基于物联网与三维可视化技术的大坝安全管理平台及其实现

针对大坝安全管理信息获取不够全面、数据可视不充分的问题,利用物联网技术构建了覆盖大坝空中、地表、内部、水下等全空间一体化的信息感知体系,研究了三维可视化技术在海量地形调度、大坝与地形镶嵌、安全信息在三维空间的表达等技术难点,设计了大坝安全管理平台,实现了大坝安全信息在真实地理空间的快速、高效、直观展示,为管理者提供了快速获取大坝安全性态的手段,提高了大坝安全管理水平,以三维地理信息可视技术构建流域空间参考,将不同的大坝进行统一管理,解决信息孤岛问题,推进数字、智慧化建设工作,补齐了智慧大坝安全管理在信息化领域的短板。     

基于地统计学的伊犁-巩乃斯河谷渗透系数空间变异性研究

渗透系数的空间变异性研究是水文地质领域研究的热点问题之一,然而伊犁-巩乃斯河谷区渗透系数的变化规律尚不清楚,一定程度上制约了该地区地下水形成演化和资源评价的研究进程。运用地统计学理论和方法,进行了伊犁-巩乃斯河谷含水层渗透系数的空间变异性分析。结果表明:伊犁河谷西部平原区的潜水含水层的渗透系数服从Box-Cox变换的正态分布,承压水的渗透系数服从对数正态分布,变差函数均符合高斯模型;采用Kriging最优值理论进行了插值空间分析,潜水渗透系数插值结果表现为霍城县西部渗透系数偏高,伊宁县北部为渗透系数最小的区域,巩乃斯河谷地渗透系数较稳定;承压含水层渗透系数除察县附近外,总体呈现自东向西逐渐变小的特点;结合该区地形地貌和水文地质条件,划分了潜水和承压水的渗透系数分区,为地下水资源评价提供了关键水文地质参数。     

浅层包气带土壤水昼夜分布变化规律模拟研究

西北干旱半干旱地区,浅层包气带含水率与地温等地下水文要素的分布特征对保护旱区表生生态环境起到至关重要的作用。以鄂尔多斯风沙滩地区原位土柱试验为基础,采用HYDRUS-1 D对一维入渗过程的水蒸汽变化、含水率和温度分布进行数值模拟并通过实测值进行验证。结果表明:温度梯度对浅层包气带土壤含水率昼夜变化及水蒸汽通量分布起到主控作用;日尺度剖面水蒸汽运动过程可分为3个阶段:阶段1(1:00-7:00),阶段2(8:00-16:00)及阶段3(17:00-23:00);当温度梯度方向向上,水蒸汽通量向上运动时,含水率变小,反之,含水率变大。利用HYDRUS模型分析水蒸汽的运动规律,揭示了土壤温度对土壤水分布的影响机制,为旱区蒸发过程及生态环境保护提供科学依据。     

梯级水库群超标洪水的协同应急调度研究

受全球气候变暖影响,极端天气事件发生频次增加,超标准洪水灾害的突发性、危害性和不可预见性更加突出,使得梯级水库面临的应急处置问题日益凸显,其中大坝溃决或连溃是梯级水库面临的最大威胁。针对超标洪水,实施水库群协同应急调度,是发挥水库综合利用效益的有效手段之一。本文选取最高水位最低化准则作为超标洪水协同应急调度模型的目标函数,采用逐步优化算法求解梯级水库群超标洪水协同应急调度模型,对梯级水库群超标洪水应急调度方案进行了有益的探索,并以大渡河流域瀑布沟水库、深溪沟水库和枕头坝一级水库为例,对其超标洪水过程进行调度计算,验证了上述模型的合理性和可靠性。结果表明:通过梯级水库群的协同应急调度,各水库在洪水前期预泄水库水量,尽可能腾出更多的水库库容,便于迎接后期可能发生的洪水,尽可能地降低各水库的水位,有效确保梯级水库群的防洪安全。研究成果对各大流域梯级水库群超标洪水的应急调度机制的建立具有重要的理论意义和工程实践价值。     

南水北调来水后土壤污染物溶出对密云水库水质的影响

南水北调工程来水入密云水库使得库区水位大幅上升,库区周边大面积土壤将被永久淹没。本文基于密云水库水流条件和入库污染物的迁移扩散规律,构建了适合库区水流水质特征的平面二维水动力与水质模型,结合土壤浸泡溶出试验得出的土壤污染物释放规律,开展了南水北调来水后考虑新增淹没区土壤溶出和不考虑土壤溶出两种情景下的水质模拟,分析了南水北调工程来水后新增淹没区土壤TP、TN和CODMn溶出对库区水质的影响。模拟结果表明,在考虑最不利情景下,新增淹没区土壤释放对密云水库库区水质的影响范围小、程度低、持续时间短,对库区水质的影响非常微弱。     

粉质黏土中筒型基础沉放的影响范围研究

随着我国近海风电场规模化建造,宽浅式筒型基础得到了越来越多的应用。为了抵抗百米高塔筒产生的巨大弯矩,筒型基础直径达到了40 m。为了准确评估筒型基础在施工期和服役期的地基承载力,有必要研究筒型基础沉放过程对周围土体产生的影响。本文开展了系统的室内模型试验研究,模拟了筒型基础的自重沉放与负压沉放过程,监测了筒基沉放过程中筒内外土体孔隙水压力变化及沉放前后土体强度的改变;基于孔穴扩张理论推导了筒型基础沉放最大径向影响范围的计算公式。研究结果表明:筒型基础在自重沉放阶段对周围径向土体的影响范围为距筒中心2.2倍半径;负压沉放阶段对土体的影响范围为距筒中心1.6倍半径。