非稳定孔口出流模型在水文地质计算中的应用

本文改进了流体力学的非稳定孔口出流公式，导出的新公式可由流量的变化求出流体的储量。当含水层（体）为瞬时补给，流量可以精确地测量时，就可以用一个贮水容器的非稳定孔口出流来模拟它的衰减泄流。     

水气混合洞塞泄流溶解氧输移扩散的数值计算

为研究水气二相混合洞塞泄流欠饱和溶解氧输移扩散行为特性,揭示气体体积分数、进口溶解氧浓度、雷诺数等流动特征参数和洞塞尺寸等几何参数对溶解氧浓度恢复的影响规律,开展了水气二相混合洞塞泄流溶解氧输移扩散的室内模型试验,观测流速、压力和溶解氧浓度分布。建立了水气二相混合洞塞泄流溶解氧输移扩散数学模型,并利用物理模型试验数据对数学模型进行了验证。利用验证后的数学模型,分别计算不同进口气体体积分数、溶解氧浓度、雷诺数、洞塞长度和洞塞直径条件下水气二相混合洞塞泄流溶解氧浓度恢复情况。结果发现:气体体积分数越大,进口溶解氧浓度与饱和溶解氧浓度差值越大,雷诺数越小,溶解氧浓度增量越大;洞塞长度越长,洞塞直径越小,溶解氧浓度增量越大。     

舟曲泄流坡滑坡变形特征及其形成机理

以甘肃舟曲泄流坡滑坡的野外详细调查和变形监测资料为基础,探讨泄流坡滑坡蠕滑变形特征和形成机理。研究表明,舟曲泄流坡滑坡发育于坪定—化马断裂内,属典型的巨型断裂带滑坡。该滑坡由多个次级滑坡组成,表现为蠕滑变形特点,且一直处于不稳定状态。该滑坡是在内外动力耦合作用下形成的,断裂破碎带是泄流坡滑坡发生的充分条件,断裂活动导致坡体发生塑性流动变形;而降雨是滑坡发生大规模下滑的主要诱发因素;地震、坡脚开挖等对滑坡的发展、演化起到促进作用。因此,进一步研究断裂带滑坡的形成机理和成灾模式,对此类滑坡的防治预警有重要意义。     

考虑时间效应的泄流坡滑坡变形特征

泄流坡位于甘肃南部舟曲县境内,分布在坪定—化马断裂带上,属于典型的断裂带滑坡,断层不仅控制着滑坡边界,也影响着滑坡土体变形。通过现场调查取样并开展室内实验,获取滑坡土体物理力学参数。综合运用有限单元法基本原理,采用时间硬化Drucker-Prager土体流变本构方程,分析在构造应力场和重力场作用下,滑坡土体受力与变形,并与现场监测数据比较,研究泄流坡滑坡的变形特征。指出断层上、下断盘控制着滑坡体边界和走向,也影响边界接触区域土体变形。泄流坡滑坡土体流变变形在坡体中部最大,并在滑坡体上交替形成堆积区与拉裂区。计算结果表明泄流坡滑坡坡体最大流变变形滑移量目前稳定在0.3m·a-1,仍处于稳定蠕滑状态,流变变形占全年滑动变形的8.36%。指出泄流坡坡脚堆载反压对于泄流坡坡体整体变形影响较小,但可以显著缓解S313公路路基变形。     

防洪优化调度多约束启发式逐步优化方法

决策者的经验和知识判断对实际洪水调度有着非常重要的影响,为此,将决策者预泄控制的实践经验和泄流状态持续性要求纳入模型约束条件中,提出了防洪优化调度多约束启发式逐步优化方法。该方法以最大削峰为控制目标,将水库泄流的一般操作原则概化为启发式信息,以洪水涨落和水位升降作为泄流增减的判别依据,与优化搜索相结合,采用启发式逐步优化算法求解。以水口水库为例,采用5个方案对所提方法进行了对比分析。结果表明,提出的方法可以充分考虑决策者的经验和知识判断,降低了预泄腾库水位过低造成的回蓄风险,避免了泄流过程的波动,得到符合实际洪水调度要求的计算结果。     

基于微分对策理论的多沙河流水库调度

水库的排沙问题一直是多沙河流水库调度研究的重点之一。由于大部分多沙河流的来水来沙主要集中于汛期,因此水库汛期的蓄水兴利与泄水排沙的矛盾十分突出,具有典型的博弈关系,该关系可以利用博弈的相关理论进行描述。基于微分对策理论,将多沙河流水库汛期的供水兴利与泄水排沙看作博弈的双方,建立起以排沙和供水的综合效益作为性能指标函数的多沙河流水库汛期调度模型,研究了多沙河流水库汛期的调度问题,并通过陕西黑河某水库的实测资料对该模型进行了验证计算。计算结果表明,建立的调度模型能够较好地反映多沙河流水库汛期调度中的主要矛盾,实现对供水与排沙综合效益的优化。     

水工建筑物测流的原理及影响因素

水工建筑物流测,是用水力学模型计算各种泄水建筑物泄流量的一种方法。它有明确的物理原理和严密的数学推导。各种类型的水工建筑物,其边界条件不尽相同,程度不同地影响泄流能力。本文对水工建筑物测流的原理,方法及各种影响因素作了系统的阐述,并对有些处理方法中不顾及量纲的做法了剖析。     

雨水口堵塞程度对其泄流能力影响的试验研究

雨水口是下泄地表径流的关键设施,一旦堵塞将导致市政排水系统的泄流能力无法充分发挥,这是引发城市洪涝灾害的主要原因之一。为定量分析雨水口堵塞对其泄流能力的影响,本研究分别考虑进水篦及连接管不同堵塞程度的情况,开展了较大来流水深下的概化水槽试验,共计进行了608组试验。试验结果表明:①进水篦及连接管堵塞均会显著影响雨水口的泄流能力,且后者对雨水口泄流能力的影响更大。②利用试验数据率定了各堵塞情况下水流以堰流或管嘴流形式从雨水口下泄时的流量系数;基于量纲分析及回归分析,给出了各堵塞情况下雨水口泄流能力的幂函数表达式,并利用试验数据对参数进行了率定,率定效果优于堰流或管嘴流公式。③通过与未堵塞情况进行比较,基于幂指数均值假定及非线性拟合方法,建立堵塞系数与堵塞程度之间的经验关系,并最终提出了一个可以分别考虑进水篦与连接管堵塞影响的雨水口泄流能力公式;该公式可以考虑雨水口堰流及管嘴流等不同泄流形式,能够反映进水篦、连接管不同堵塞程度的影响,适用于来流水深较大的情况。     

雷电流热效应的遥感观测研究进展

雷电热效应的强度及其影响范围和持续时间(时空尺度),是雷电的重要特征参数,在雷电致灾、雷电防护、雷电化学等应用领域有着重要作用。由于闪电发生时间和地点的随机性,加之强大的回击电流,故难以做到对闪电通道温度的直接测量,只能采用遥感技术。通过概述国内外雷电流热效应测量的光谱技术,分析利用地基微波辐射计开展雷电流热效应微波遥感所面对的问题,以便了解雷电流热效应的观测研究现状,促进开展雷电流热效应的微波遥感观测研究。     

泄洪雾化降雨模型相似性探讨

泄洪雾化影响的研究和预测目前仍然以大比尺模型试验研究为主,但模型缩尺效应是制约这一方法准确预报泄洪雾化影响范围及程度的关键因素。根据乌江渡水电站泄洪雾化原型观测资料,通过系列模型试验研究,分析了水流Re和We数对泄洪雾化降雨强度的影响,对泄洪雾化雨强的模型试验值与原型观测结果之间的相似关系进行了探索,研究了雾化降雨影响区域的不同比尺模型试验测试结果之间的几何相似性。     

底流消能方式水电站泄洪雾化模型试验研究

泄洪雾化现象是伴随着高坝泄洪消能带来的一个负面效应,它对于电厂的安全运行、周围环境等有一定的影响。采用大比尺模型试验方法研究向家坝水电站泄洪雾化问题,利用类似消能工的湾塘水电站泄洪雾化原型观测成果,反馈分析了雾化模型尺度效应,得到了雾化量的相似律,并预测和评价了向家坝水电站泄洪雾化影响。     

泄洪雾雨作用下边坡饱和非饱和非稳定渗流研究

泄洪雾雨作用下的边坡岩体饱和非饱和渗流问题是目前我国西南地区在建和已建高坝所面临的一个共同问题。从理论上分析了雾雨作用下饱和非饱和介质中水分运动特征;根据饱和渗流和非饱和渗流的数学模型,建立起统一的岩体饱和非饱和非稳定渗流数学模型;编制了有地表入渗作用的饱和非饱和非稳定渗流三维有限元计算程序;对有限元求解中的容水度问题、非饱和水力参数问题以及初始水头场问题作了相应的优化处理;以实际工程为例进行了饱和非饱和渗流分析,计算结果表明,比天然降雨雨强大很多的雾雨入渗会形成对边坡稳定不利的暂态饱和区,并引起地下水位的抬高;暂态饱和区的大小和地下水位的增幅取决于边坡表面的护坡效应和排水、防渗帷幕等措施,因此应该加强边坡表面的保护以及合理的设置排水、帷幕等措施,以减少入渗和地下水位的抬高。     

泄洪雾化雨下如美水电站边坡稳定性分析

本文以如美水电站中坝址的消能防冲区为研究对象,将大型有限元软件ABAQUS与强度折减法相结合,建立了防冲区两个典型剖面的计算模型。通过对泄洪雾化雨下两个典型剖面的边坡稳定性进行分析,结果表明:泄洪雾化导致边坡局部处于不稳定状态,在剖面I-I坡脚处出现不稳定区域,在剖面II-II坡体中部出现不稳定状态。     

A new method for mapping variability in vertical seepage flux in streambeds

A two-step approach was used to measure the flux across the water-sediment interface in river channels. A hollow tube was pressed into the streambed and an in situ sediment column of the streambed was created inside the tube. The hydraulic gradient between the two ends of the sediment column was measured. The vertical hydraulic conductivity of the sediment column was determined using a falling-head permeameter test in the river. Given the availability of the hydraulic gradient and vertical hydraulic conductivity of the streambed, Darcy’s law was used to calculate the specific discharge. This approach was applied to the Elkhorn River and one tributary in northeastern Nebraska, USA. The results suggest that the magnitude of the vertical flux varied greatly within a short distance. Furthermore, the flux can change direction from downward to upward between two locations only several meters apart. This spatial pattern of variation probably represents the inflow and outflow within the hyporheic zone, not the regional ambient flow systems. In this study, a thermal infrared camera was also used to detect the discharge locations of groundwater in the streambed. After the hydraulic gradient and the vertical hydraulic conductivity were estimated from the groundwater spring, the discharge rate was calculated.     

运用水文时间序列分析识别济南泉域岩溶发育特征

岩溶含水层具有高度的非均质性和各向异性,为定量识别济南泉域岩溶含水层发育状况,通过选取泉域岩溶水补给区和排泄区的地下水位动态数据,采用相关分析和频谱分析,研究其对降雨补给的响应特征.地下水位-降雨量的自相关和互相关分析表明,系统对降雨输入信号的敏感程度自补给区至排泄区逐渐降低,但记忆作用逐渐增强.相位分析结果表明泉域地下水位对降雨信号的响应存在滞后现象,自补给区至排泄区滞后时间逐渐延长,补给区地下水位与降雨具有更好的线性相关性.交叉振幅分析结果表明补给区地下水流中快速流约占20%~30%,而在排泄区快速流占比减少至2.5%~10.0%.岩溶含水系统地下水动力条件主要受岩溶发育程度等介质内部结构影响,济南泉域岩溶含水层岩溶发育程度较低,含水介质和水流通道以岩溶裂隙为主,地下水运动以基质流为主.      

锦屏I级水电站坝址区雾化边坡稳定性分析

详细介绍了锦屏水电站坝址区岸坡的地质结构特征和变形破坏模式,以雾化雨诱发边坡失稳的机理为基础,结合泄洪雾化区的雾化量级、范围,采用定性和定量方法重点分析了位于雾化区范围内边坡的稳定性状况,按岸坡稳定程度将雾化区分为6个区,提出了雾化区边坡可能的失稳模式.结果表明,两大规模变形破裂体所在的D、E区边坡在水库泄洪雾化的条件下稳定性较差且对工程施工的危害大.针对各区雨雾边坡的失稳模式和稳定性状况提出了相应的工程处理措施,为工程设计和施工提供了科学依据.     

矿井涌水量时间序列混沌特性的Kolmogorov熵判别

根据相空间重构理论和技术以及G-P算法,在嵌入维按等间隔m不断增加的情况下,在无标度区间内,作等斜率线性回归,利用最小二乘法得到6个典型矿区矿井涌水量时间序列的Kolmogorov熵。结果表明其具有混沌特性,从而可为确定矿区地下水系统特征、性质和矿井涌水量预测模式提供理论依据。     

Tank-reservoir drainage as a simulation of the recession limb of karst spring hydrographs

Drainage of a cylindrical water-filled tank-reservoir has been analysed by different physical models, providing relative discharge-time equations. The process has been simulated (1) in a condition of free-flow discharge, where no energy is lost during the process, and (2) where friction forces and water viscosity take effect. Simulation (1) is considered to be a Torricelli reservoir, characterised by a linear decrease of discharge; (2) is based on Darcy’s law or on Poiseuille’s law, where discharge decreases exponentially with time, giving a straight line in the semilogarithm plot. For the Darcy’s law simulation, the tank tube was filled with sand. The cylindrical water-filled tank-reservoir drainage analysis has been applied to simulation of the actual shape of karst spring hydrographs. It has been determined that the recession coefficient, α, is proportional to a hydraulic constant, c, which represents the hydraulic characteristics during the baseflow recession, and α is inversely proportional to the product of the water-table area with the effective porosity. This product expresses the area of the aquifer filled by free-flowing water along the water table and can vary during the aquifer drainage.     

Correction of matrix effects in the analysis of stream waters by flameless atomic absorption spectrophotometry

Direct injection techniques to measure trace metal concentrations by flameless atomic absorption were applied to fresh water samples of low to moderate matrix content. Many samples exhibited high non-atomic absorption which was decreased considerably by HNO₃ digestion within the furnace. The remaining background absorption could not be reduced by selective volatilization prior to atomization. It was taken into account where necessary by background measurements at nearby non-absorbable wavelengths.Other interference problems applying especially to Cd, Pb and Zn were eliminated by operating at higher than usual atomization temperatures. The method of standard additions to calibrate concentrations seemed to be adequate for these particular samples.Using the method recommended, precision tests to measure “within batch” and “between batch” variations were carried out for four elements in a typical sample.