连云港海域悬沙和表层沉积物交换研究

采用粒度谱计算方法分析连云港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换特征,为徐圩防波堤口门布置和连云港港航道回淤研究提供理论支撑。连云港港主航道和徐圩航道5 m等深线以外的区域悬沙和表层沉积物交换率为0.1~0.2,表明航道回淤强度将处于较低水平,对今后航道维护有利;5 m等深线以内区域的交换率为0.3~0.4,悬沙落淤对航道回淤有一定贡献,表明该航道段回淤量相对较大,计算结果与实测航道回淤强度分布特征基本一致。灌河口沙嘴正常天气条件下交换率小于0.2,说明悬沙落淤对沙嘴的影响较小;5 m等深线以内破波带水域交换率大于0.5,表明悬沙和表层沉积物交换频繁。连云港港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换主要为粒径小于62 μm的细颗粒组分。分析结果表明,为减少泥沙回淤对徐圩港区港池正常运行的影响,兴建防浪挡沙堤并将堤头布置在破波带之外十分必要。     

Estimating discharge in gravel‐bed river using non‐contact ground‐penetrating and surface‐velocity radars

Discharge measurement is a critical task for gravel‐bed channels. Under high‐flow conditions, the elevation of the riverbed changes significantly by intensive torrential flow. The stage–discharge relations commonly used for stream discharge estimation may no longer be adequate. The contact‐type velocity measuring is also subject to measurement errors and/or instrument failures by the high‐flow velocities, driftwood, stumps, and debris. This study developed a new real‐time method to estimate river discharge in gravel‐bed channels. A systematic measuring technology combining ground‐penetrating radar and surface‐velocity radar was employed. The rating curves representing the relations of water surface velocity to the channel cross‐sectional mean velocity and flow area were established. Stream discharge was then deduced from the resulting mean velocity and flow area. The proposed method was examined in a steep gravel‐bed reach of the Cho‐Shui River in central Taiwan. The estimated stream discharge during three flood events were compared to the prediction by using the stage–discharge relation and the index‐velocity method. The proposed method of this study is capable of computing reasonable values of discharge for an entire flood hydrograph, whereas the other two methods tend to produce large extrapolation errors. Moreover, when the computed discharge is used in 2D flood flow simulation, the proposed method demonstrates better performance than the commonly used stage–discharge and index‐velocity methods.     

涵闸工程施工期混凝土温度监测系统与水化热参数反演

针对涵闸工程混凝土温控防裂需要,研制了全自动化数字测温系统。该系统的硬件部分由数字式温度传感器、采集单元、GPRS DTU组成,软件部分包括中心服务器软件和客户端软件。系统实现了GPRS公用无线网络覆盖范围内无人值守、多测点远程测量和数据实时共享,具有体积小、无需布线、运行稳定、精度高等特点。经过实际工程多次应用,系统运行稳定可靠,达到预期性能。基于以上系统的测量数据,结合三维非稳定温度场数值计算,对特定工程的水化热参数进行了反演。规范给出普硅42.5水泥水化热参数为m=0.69,n=0.56;而根据实测数据反演的结果为m=1.85,n=0.79。根据两组参数分别进行了三维温度应力计算,得到完全不同的计算结果,前者温度应力未超标,后者多处超标需要采用温控防裂措施才能保证结构防裂安全。因此对实际工程进行温度监测和水化热参数反演是非常必要的。     

植被排列方式及坡度对坡面流Fr影响的试验研究

为探究植被的排列方式及坡度大小对坡面流弗劳德数Fr的影响,以期揭示坡面流弗劳德数Fr的内在规律。利用人工模拟试验,系统研究了6个坡度、3种植物排列方向与水流方向呈不同走向角的条件下Fr与单位底面积的空间摩阻表面积K值的特征关系。表明在非淹没状态下,Fr与K值的关系为随K值的增大Fr呈现先减小后趋于平稳的趋势;Fr的取值随坡度的增大而增大;在一定的坡度范围内,同一坡度下,当Fr1时,同一K值下,走向角越大对应的Fr值越小,当Fr1时则相反;同一走向角下,在同一K值下,坡度越大对应的Fr就越大。得出在坡度一定的条件下,坡面植被的排列方式不同,弗劳德数Fr的取值也不相同;坡度是影响Fr取值范围的重要因素之一。     

面板堆石坝应力变形特性有限元分析

为研究面板堆石坝的应力变形特性,采用Mohr-Coulomb强度准则,利用ABAQUS建立有限元模型,分别从坝体位移、坝体应力、面板应力3方面进行分析研究,得出在运行期内相关荷载作用下坝体的应力变形特性,为大坝的实际运行提供理论依据。     

非饱和黏性土直剪强度特性及其修正分析

为研究非饱和黏性土的直剪强度特性,采用非膨胀土及两种不同干密度的弱膨胀土进行了包含低应力状态下8种不同上覆压力的直剪试验。试验结果表明,随着上覆压力的增大,最大剪应力及所对应的剪切位移逐渐增大,试验中低应力状态下测定的土体凝聚力小于高应力状态,且试验中的上覆压力对膨胀性土凝聚力的影响大于非膨胀性黏土;而低应力状态下测定的土体内摩擦角大于高应力状态。对直剪试验中上下盒接触面积减小对抗剪强度参数测定的影响进行了分析,分析表明,接触面积减小对抗剪指标有影响,但极其微小。提出对膨胀土边坡浅层破坏进行稳定性分析时应采用低应力下的抗剪强度参数。     

远距离移动负载高压电源的设计

为对远距离的直流移动负载进行供电,须考虑损耗、体积、指标等一系列的问题。要解决远距离损耗大的问题,则须采用在始端升压、负载端降压的措施;要使负载端的变换器体积小,则须提高系统频率,在变换器中采用高频变压器;要满足整个系统的指标,则须完成从部分到整体的设计过程。在此基础上,此供电电源采用AC/DC/DC变换的过程,始端变换器中采用三相PWM斩波稳压与12脉波整流相结合输出高压直流,然后经过远距离的电缆,负载端DC/DC变换器采用半桥三电平结构进行直流降压后为移动负载供电。文中分别对两个部分的拓扑以及工作原理进行了理论分析与仿真,仿真结果表明,供电电源采用这样的拓扑结构能够得到稳定的直流电压,并且不会影响始端的交流指标。     

A review of the current status of small-scale seawater reverse osmosis desalination

The current status of small-scale desalination (produced water capacity 100 m³/day or less) is reviewed to provide an overview of the market segment. The use of energy-recovery devices in this market segment is also reviewed. We find that the Middle East accounts for the largest market share worldwide at present, and reverse osmosis is overwhelmingly dominant among the desalination technologies adopted. Implementation of energy-recovery devices at small scale is rare, which leads to relatively high energy consumption for small-scale seawater reverse osmosis desalination systems.     

海相沉积淤泥复合固化强度的试验研究

针对现有淤泥固化试验采用的固化剂相对单一的问题,为了系统研究多材料固化滨海沉积淤泥强度特性,以唐山南堡典型滨海沉积淤泥为研究对象,通过对比单掺、双掺及三掺等固化剪切强度,结合粉煤灰废物利用问题,系统研究了水泥、生石灰及粉煤灰等不同固化剂组合对滨海相沉积淤泥固化强度的影响。结果表明:不同固化剂对滨海相沉积淤泥抗剪强度影响的差异较为明显,抗剪强度基本随掺加固化剂的种类增加而增加,掺加6%生石灰、10%水泥和6%粉煤灰28 d龄期的固化淤泥抗剪强度最高,其黏聚力为238.4 kPa、内摩擦角为32.94°;抗剪强度指标的提高随龄期的变化存在差异,即淤泥单掺生石灰抗剪强度指标的提高主要在养护后期,施工中可适当增加闷料时间以使生石灰和淤泥颗粒反应充分;采用水泥来固化淤泥可在短期内明显提高强度,在高含水率的淤泥材料施工中有更好的工程效果;固化剂掺量相同情况下,抗剪强度随着龄期增长而增加。研究成果对滨海沉积淤泥的固化和工程应用具有参考价值。     

湘江长沙综合枢纽库区水环境承载力研究

选取湘江长沙综合枢纽库区为研究区,从社会经济、水资源供给、水资源利用与调控等角度选取25个指标,构建评价指标体系,对研究区进行水环境承载力评价。结果表明:①2006～2015年库区水环境承载力从0.267增至0.394,整体呈上升趋势。②各子系统水环境承载力差异较大,社会经济系统、水资源利用系统及水资源调控系统承载力指数整体呈增长趋势,从而提升了库区整体水环境承载力;而水资源供给子系统呈波动变化趋势。③枢纽运行后,库区长沙、株洲、湘潭各段水环境承载力均有所提升,2015年各区段水环境承载力均达到一般水平。④影响库区水环境承载力的主要因素是湘江长沙综合枢纽运行、社会经济发展水平、水资源利用效率和污染物排放总量等。