Modelling blue and green water resources availability in Iran

Knowledge of the internal renewable water resources of a country is strategic information which is needed for long‐term planning of a nation's water and food security, among many other needs. New modelling tools allow this quantification with high spatial and temporal resolution. In this study we used the program Soil and Water Assessment Tool (SWAT) in combination with the Sequential Uncertainty Fitting program (SUFI‐2) to calibrate and validate a hydrologic model of Iran based on river discharges and wheat yield, taking into consideration dam operations and irrigation practices. Uncertainty analyses were also performed to assess the model performance. The results were quite satisfactory for most of the rivers across the country. We quantified all components of the water balance including blue water flow (water yield plus deep aquifer recharge), green water flow (actual and potential evapotranspiration) and green water storage (soil moisture) at sub‐basin level with monthly time‐steps. The spatially aggregated water resources and simulated yield compared well with the existing data. The study period was 1990–2002 for calibration and 1980–1989 for validation. The results show that irrigation practices have a significant impact on the water balances of the provinces with irrigated agriculture. Concerning the staple food crop in the country, 55% of irrigated wheat and 57% of rain‐fed wheat are produced every year in water‐scarce regions. The vulnerable situation of water resources availability has serious implications for the country's food security, and the looming impact of climate change could only worsen the situation. This study provides a strong basis for further studies concerning the water and food security and the water resources management strategies in the country and a unified approach for the analysis of blue and green water in other arid and semi‐arid countries. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

分析汶川“5•12”震害探求房屋“大震不倒”途径

本文围绕“大震不倒”主题,对汶川“5．12”特大地震震害进行了分析探究。文中涉及“大震不倒”设防目标、研究方法、房屋倒塌的震害特点等问题;对倒塌房屋分为薄弱层垮塌、沿开问垮塌、不规则体型垮塌3种类型进行了讨论,分析了垮塌的原因并提出了看法;同时还对“强梁弱柱”现象做了分析。最后,扼要对混凝土框架结构和砖混结构提出“大震不倒”的建议性意见。     

土钉墙计算方法的适用性

目前有很多针对土钉墙的计算方法,在实际工程中技术人员往往忽略它们的适用条件而得到不合理的计算结果。介绍了目前国内外的一些土钉墙计算方法,阐述了它们建立数学物理模型过程中的假设条件以及各自的适用条件,提出了土钉墙挡土计算方法在实际工程应用中值得注意的一些问题,如合理选择计算模型、确定滑裂面形状、进一步理解安全系数定义等,以利于提出安全、经济、优化的设计方案。     

堆石料大三轴试验的细观模拟

采用三维颗粒流计算程序,对堆石料的大三轴排水剪切试验过程进行了数值模拟。在数值模型的生成过程中,使堆石料集合体达到规定密度和级配;采用动态松弛算法迭代求解,并引入粒间阻尼,以吸收颗粒填装的多余动能使其稳定;颗粒间引入黏结力来提高试样的峰值强度;确定堆石料的细观力学参数,拟合室内试验应力应变曲线。模拟不同围压下堆石料的试验,得到的应力-应变曲线与室内试验基本一致,说明颗粒流方法可以较好的模拟堆石料的大三轴试验过程。由于没有考虑颗粒形状及颗粒破碎的影响,造成大应变剪胀偏大。     

刚性挡土墙主动土压力计算方法的改进

采用库仑土压力理论的假设：挡土墙土压力是由墙后填土在极限平衡状态下出现的滑动楔体产生,在该滑动楔体上沿竖向取水平薄层作为微分单元体,通过作用在单元体上的水平力、竖向力,建立挡土墙上土压力分布的基本分析方程,结合整个滑楔体的力矩平衡条件,先确定土侧压力系数、再建立土压力分布和土压力合力及作用点高度的理论公式。算例计算值与实测值吻合很好,这表明该方法不仅可行,而且可靠。     

型钢水泥土复合梁中型钢-水泥土相互作用试验研究

在深度不太大的基坑而条件适当时可采用小规格型钢加筋水泥土结构作为挡土墙,但对其破坏模式和刚度仍缺乏深入地研究。与以型钢刚度为主的SMW工法不同,加筋水泥土墙的刚度可能主要依赖于水泥土,型钢主要承担拉应力。打设了6根不同截面高度的模型梁,采用钢板模拟型钢作为加筋,以不同加载方式的水泥土复合梁抗弯试验,分析了试验条件下钢板-水泥土复合梁的破坏机理和抗弯组合强度和抗弯承载力。将复合梁的刚度变化划分为两个阶段,提出了分阶段的特征组合刚度计算方法。当承载力满足足够安全度要求时,建议工程设计时取第一阶段末的特征刚度来计算加筋水泥土挡土墙变形。     

横向锚固大试块岩体单轴压缩力学特性数值试验研究

锚固技术是岩土工程中的一个主要支护手段之一,如何揭示锚索（杆）与岩石的复合作用机制锚固和失效形态,越来越成为关注的焦点。采用FLAC数值方法,对大试块横向含锚岩体的单轴压缩条件下力学性态进行了试验研究,结果表明：锚索（杆）与围岩的复合增强机制不仅与外载的大小有关,而且与锚固界面的力学性质有很大关系。随着锚固界面凝聚力的减小,锚固界面和锚索轴向的应力值都将减少,即锚索（杆）增强承载能力下降。当凝聚力减小到一定数值时,锚索（杆）将脱黏而产生滑动,导致锚固失效,因此,提高锚固界面的黏结力是保证锚固效果的关键之一。大试块锚固体的实验室岩石力学试验无论是试块加工还是试验过程,将十分困难和繁琐。采用数值模拟方法代替实验室试验,具有省时、经济、可视性强等优点,是今后研究锚固体力学性态的重要途径,具有推广应用价值。     

不良地质段双洞交叉开挖三维有限元分析

积石峡水电站泄洪洞与导流洞交叉段形成了跨度为28 m,高度为22 m类似城门洞形的大断面洞室,该洞段围岩呈层状分布,且有一软弱夹层穿过拱顶,对洞室稳定极为不利。针对这一实际工程问题,确定了开挖方案和支护措施,采用三维非线性有限元分析了该处的围岩应力和变形随开挖进行的变化和围岩的稳定性,并考虑了位于拱顶的软弱夹层对交叉段洞室开挖围岩稳定的影响,对于其他类似工程,其结果具有良好的参考价值。     

条形荷载下挡土墙主动土压力计算

考虑条形荷载对滑裂面倾角的影响,改进了库仑土压力理论的极限平衡方法,对条形荷载下的主动土压力进行研究,得到了条形荷载全部作用于土楔体上和被滑裂面截断两种情况下的土压力理论公式。当荷载为0时,该公式可退化到库仑理论。分析表明,在条形荷载被滑裂面截断时,主动滑裂面的倾角不仅与土体内摩擦角、墙土摩擦角、地面倾角等因素有关,而且还与条形荷载的大小和荷载离开墙背的距离有关,土压力系数K随荷载离墙顶水平距离的增大而减小,随荷载的增大而增大。     

软土地基条件下大型圆筒海岸结构稳定性计算方法

针对一工程发生破坏的实例,对软土地基条件下大型圆筒海岸结构的设计与计算方法进行了比较分析,并对波浪水流作用下软土特性参数的选取、泥面冲刷对结构稳定性的影响等进行了讨论。提出了反复荷载作用下软土的动力特性、水流作用下结构周围泥面的冲刷演变规律以及波浪作用下大型圆筒结构与软土的动力相互作用等,这都是软土地基条件下大型圆筒海岸结构工程应用亟待解决的关键问题。