全级配混凝土单轴疲劳特性细观数值模拟

为研究全级配混凝土在等幅、变幅及阶梯重复荷载作用下的疲劳特性,揭示材料特性与疲劳应力水平对其疲劳寿命的影响规律,通过自编程序建立二维随机骨料模型,运用有限元软件和耐久性疲劳分析软件进行联合仿真,对全级配混凝土细观结构进行应力分析和疲劳分析,探讨了不同骨料分布、骨料形状及疲劳应力水平对混凝土疲劳性能的影响,并估算了疲劳寿命。结果表明:在阶梯重复荷载作用下,骨料形状和分布对混凝土疲劳寿命影响较小,而疲劳应力水平对疲劳寿命影响较大;圆形和椭圆形骨料混凝土疲劳寿命较高,多边形骨料寿命较低;在疲劳加载破坏过程中,骨料界面先起裂,然后裂纹逐渐扩展贯通,最后导致整个试件完全破坏,可见骨料界面是混凝土中的薄弱部位,其寿命直接影响整个混凝土试件的寿命。研究成果为后续混凝土疲劳性能研究提供了参考。     

伪随机流场法在堤坝渗漏探测中的应用与研究

伪随机流场法具有快捷、直接、精确有效等优点,逐步成为堤坝渗漏探测的主流方法。利用该方法,在漏水区域、库区无穷远段进行高压供电,库区内网格状布置测点,可查找渗漏入水点。通过对各异常区域的区域面积、异常区域内各测点的异常平均值以及对于严重渗漏的临界值进行计算,可判断水库渗漏通道和各渗漏点的渗漏量比例。此外,由于该方法快速便捷的特点,可以运用该方法进行实时监测。应用于某混凝土面板堆石坝的探测结果表明,利用堤坝周边已经存在的监测孔或在灌浆帷幕下游进行钻孔,进行伪随机电位差或者电流测试,可在无损条件下判断渗漏来源和通道发育方向,检测防渗处理效果。该方法可为堤坝渗漏监测预警、拟定防渗处理方案提供依据。     

考虑土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡滑动深度和体积分析

基于随机有限元方法（RFEM）和Monte-Carlo模拟,建立了能够模拟具有深度依赖性的土体强度参数边坡或具有软弱夹层边坡的非平稳随机场模型。通过辐射扫描方法获取最危险滑动面,得到非平稳随机场边坡滑动深度和滑动体积。将该方法与均质边坡和平稳随机场边坡获得的滑动深度和滑动体积进行对比,研究土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡的不同坡度和各向异性对滑动深度和滑动体积的影响。结果表明：基于RFEM的非平稳随机场滑动深度和滑动体积结果为地质灾害风险及后果评估提供了一个参考分析的新角度;参数的深度依赖性程度越高(变化率b越大),则边坡平均滑动深度和滑动体积越小;在大坡度滑坡风险后果评估中,可以基于均质边坡分析结果进行初步预估;在非平稳随机场中,随着各向异性的增大,所有坡度边坡的滑动体积变异系数增大;不同坡度下,水平方向的相关程度越大,则土坡内软弱夹层的不确定性越强,滑动体积的变异系数也不断增大。     

城市雨洪放大效应驱动因子时空演变规律分析

城市雨洪具有复杂的放大效应,引起该现象较直接的原因包括大暴雨的频繁出现、可渗透地表面积的骤减以及排蓄水能力的改变和排水管网的扩张等。以武汉市为例,选择降雨强度、不透水面积比例、排水管道密度作为洪水放大效应的驱动因子进行趋势分析和演变规律分析,计算表明:从20世纪80年代开始,暴雨雨量和历时明显增加;不透水面在20世纪90年代初增加较快;排水管道在1990~2006年间缓慢增长,2007年跳跃式增长。降雨量和历时的增加使城市洪量增大,排水压力随之上升,在一定程度上增加了内涝几率;不透水面积的逐年增多以及水体等天然蓄水区的减少,不但增加了产流量,也使汇流时间更短,且雨水管渠的建设缩短了天然汇流路径,导致城市洪水呈现峰高量大,洪峰提前的放大效应。研究成果可用于城市雨洪放大效应对其驱动因子的定量响应研究,为进一步量化城市内涝风险与驱动因子间的关系提供依据,从而为内涝风险调控措施提供技术支撑。     

大沽排污河入海口及其邻近海域水污染状况分析

通过对2014—2016年大沽排污河入海口及其邻近海域水环境的连续监测,分析了入海口及其邻近海域的水污染状况,结果显示:水环境呈现逐年改善的趋势;大沽排污河入海口主要受化学需氧量和五日生化需氧量的影响,化学需氧量3月开始逐渐上升至7月达到最高值,而后逐渐降低;邻近海域主要受到无机氮的影响。水环境的变化规律与陆地农田、工厂、生活污水等排放量密切相关,同时它们也是一个复杂的污染综合体,受到来自不同污染源、各类污染因子的影响。     

基于随机森林分类算法的边坡稳定预测模型

基于随机森林分类算法,提出一种边坡稳定预测模型。应用收集的边坡稳定状态实例资料,选取边坡的岩石重度、黏聚力、内摩擦角、边坡角、边坡高度、孔隙水压力等参数,对边坡稳定性进行预测,并与SVM模型和RBF神经网络模型的预测精度相比较;研究了随机森林模型中决策树的数量对模型预测精度的影响,并最终确定在样本数目为100左右时,模型中树的棵数设为500较合适。模型预测结果表明:选取的边坡参数比较合理,随机森林预测模型较其他模型更为精准,能有效预测边坡的稳定状态。     

基于随机行走的海岛地下水流替代模型构建方法

地下水是海岛重要的淡水资源。为了解决海岛地下水管理实践中遇到的模型计算成本过高以及现有替代模型黑箱性问题,本文提出基于随机行走的海岛地下水流替代模型构建方法。通过GPU并行随机行走算法分别建立海岛的人工增储含水层、分层越流含水层、随机非均质含水层的替代模型,并与相应海岛含水层解析解或数值解进行对比,验证随机行走替代模型在不同海岛含水层模型中的适用性和可靠性,分析潮汐动态边界对海岛分层含水层的影响,最后评估行走元数量对替代模型误差及计算成本的影响。     

基于组合赋权模糊物元可拓模型的渭河流域甘肃段河流健康评价

从水文完整性、化学完整性、形态结构完整性、生物完整性及社会服务功能5个准则层出发,构建了渭河流域甘肃段河流健康评价指标体系;采用基于改进层次分析法和Critic法的组合赋权法和模糊物元可拓模型计算河流健康状况评价等级,对渭河流域甘肃段河流健康状况进行了评价,并结合障碍诊断模型,分析了该研究区域河流健康突出问题。结果表明：2017—2019年渭河流域甘肃段干流河流健康等级均为亚健康状态,且呈现小幅好转趋势;5个准则层中化学完整性表现最差,流域治理应重点关注河流水质治理;评价河段的敏感度指标与水文、化学、生物完整性相关,是提高河流健康水平最有效的敏感因子。     

长江源区浮游植物群落特征与水环境因子关系研究

为研究长江源头区域河流浮游植物群落结构与水环境因子的关系,于2017年5,8,9月份和2018年5,7,9月份在长江源区进行调查分析,并对浮游植物及水环境因子进行了Pearson相关性分析和典范排序分析。结果表明,共发现浮游植物6门79种,以硅藻门和蓝藻门为主。各采样点浮游植物平均密度71.66×10⁴ ind./L。典范分析表明,温度、化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、溶解氧是影响长江源区河流浮游植物群落结构的主要因子。研究成果有助于了解长江源头地区浮游植物群落特征,为三江源生态保护提供数据支撑。     

考虑随机来水的水电站中长期发电调度多重风险分析

为了分析来水不确定性导致的水电站发电风险,构建了日径流随机模拟模型,模拟生成了长系列径流序列,建立常规调度和优化调度模型,并将模拟径流序列作为输入驱动调度模型。以年均发电量、发电稳定性、弃水量、发电保证率、蓄满率为主要风险指标,建立了发电风险分析的指标体系。在此基础上,以三峡水库作为调度模型的研究实例,比较了常规调度和优化调度的风险水平。结果表明:优化调度较常规调度年发电量增加约5%;信息熵结果显示优化调度模型不确定性较小,更加稳定;优化调度弃水量约为常规调度的50%,且优化调度降低了出力破坏风险。文中给出的优化调度模型所得调度过程在经济效益及风险控制方面都有较优的表现。