水利
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为了研究不同导叶数对轴流泵水力性能的影响,基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,利用CFX数7、9的3种不同情况下的轴流泵模型进行模拟计算,并对不同方案下导叶和出水管道水值模拟软件分别对导叶数为5、力损失进行了分析处理。数值模拟结果表明:在叶轮叶片数为固定的4片不变的情况下,增加导叶数,将使导叶水力损失增加;此外,小流量工况下,增加导叶数有利于减少出水管道水力损失;大流量工况下,减少导叶数有利于减少出水管道水力损失。最后,通过模型试验验证了数值模拟的可靠性,为以后选择轴流泵导叶数提供了一定的参考。
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缺乏中间级配土体和宽级配土体是典型的内部不稳定土体,渗流作用下,其内部细颗粒可在粗颗粒的孔隙中运移流失,从而可能诱发土体渗透破坏,生成两种级配的任意相对密实度的颗粒堆积体是开展细颗粒运移机制等相关细观研究的重要基础。采用离散元颗粒流软件PFC3D,探讨了生成缺乏中间级配土体和宽级配土体的颗粒堆积体时颗粒间摩擦系数与堆积体孔隙率的关系。结果表明,对于缺乏中间级配和宽级配土体的颗粒堆积体,压实稳定后的孔隙率与压实过程中颗粒间的摩擦系数均呈负指数关系。由此提出了一种生成任意相对密实度的缺乏中间级配和宽级配土体的颗粒堆积体的新方法。
鉴于准确预测风功率对风电并网系统安全、稳定运行具有重要意义,提出了基于Bagging神经网络集成的风功率预测模型。先利用拉伊达(3σ)准则对数据进行预处理得到有效的风机数据,结合灰色关联度和Relief算法对数据进行特征提取;其次在Bagging集成学习中使用Bootstrap抽样,随机产生K个训练集并用自组织RBF神经网络(ErrCor-RBF)分别对风功率进行预测;最后叠加K个预测结果取均值得到最终预测结果。仿真结果表明,Bagging神经网络集成的风功率预测模型性能更好、预测精度较高。
为了探索网筒转动对延缓过滤器堵塞问题的影响以及转速的影响因素,分别在不同流量和含沙量条件下进行室内物理模型试验,分析了转速随过滤时间的变化规律及其影响因素。试验结果表明:浑水条件下转速随流量的增大幅度低于清水条件,含沙量对网筒转速有重要影响;网筒转速随流量的增大而增大,流量增大的初始时刻网筒转速加快,网筒转动持续时间延长;相反,网筒转速随含沙量的增大而减小,含沙量越大,初始时刻网筒转速越低,网筒转速下降越快,网筒停止转动时间提前。分析认为,进水流量和含沙量的共同作用导致了网筒转速的变化。通过对过滤池内泥沙质量对比分析可知,网筒转动有利于延缓堵塞、提高过滤效率。因此,在实际工程中可以考虑利用网筒转动来达到延缓堵塞的目的。
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尼洋河流域位于青藏高原东南部,由于海拔较高来自印度洋的暖湿气流在沿河谷上升时受气温降低的影响,降水形式主要是降雨和降雪。通过MODIS遥感数据观测,流域常年被积雪覆盖,积雪覆盖率与径流量相关关系明显,融雪径流机制明显。HBV水文模型拥有融雪模块,适合水文机制为融雪径流地区使用。通过HBV模型在尼洋河流域的应用,得到率定期平均效率系数Reff为0.75,验证期平均效率系数Reff为0.81。表明HBV模型在以尼洋河流域为代表的青藏高原地区具有较高的适用性,为研究高原山区水文机制和水资源利用打下基础。
以青岛市黄岛区为例,构建SWMM城市雨洪模型,划分11个排水子区,模拟分析现状管网在不同重现期暴雨(1、5、10、20、30年一遇)下的排水过程,以积水时长、体积等为指标评估城市化地区内涝风险空间分布。结果表明,随着暴雨加剧,下垫面下渗截留对地表直接径流影响越来越小,管网排水负荷明显增加且显著影响排水效率,管网超载率越来越大;1年一遇暴雨时内涝风险相对较小,仅灵山卫、峄山排水区小范围积水;5年一遇时大量节点溢流,灵山卫、峄山、铁山、长安河、大卢河排水区为相对高危险区;10、20、30年一遇时约1/2节点溢流,以灵山卫、峄山、铁山、长安河、大卢河、豆金河排水区最严重,整体管网不能满足城市排涝。
苏干湖水系是一个独立的内陆河水系,其生态系统较为脆弱。参照《地表水质量标准》(GB3838-2002),运用指数评价法的单因子污染指数法和内梅罗指数法对苏干湖水系内主要河流和湖泊的水环境质量进行评价分析,研究了该水系内的地表水环境现状,以期为区域内的水环境保护与治理工作提供理论依据。结果表明,结合两种方法,得到的评价结果能够更真实有效地反映出苏干湖水系的水质状况,是比较科学的评价方法。综合分析得出,苏干湖水系内的主要河流大、小哈尔腾河的水质状况良好,未受到污染;湖泊大、小苏干湖的水质状况整体较差,受到不同程度的污染。
作为一种经济、高效的地球物理方法,音频大地电磁测深法被广泛地应用于水利工程勘察中,但在青藏高原高海拔地区实施并不容易。以西藏地区某水利工程为研究对象,基于音频大地电磁测深数据,采用视电阻率拟断面图、一维和二维反演成像、正演模型验证等技术手段,结合区内其他地质和地球物理资料进行综合地质解释,分析了研究区下方1km以浅的沉积层、岩石基底和含水断裂带等主要构造。结果表明:音频大地电磁测深法在西藏水利工程勘察中具有较强的适用性及可靠性;对探测隐伏断层、富水区等不良地质体有很好的应用效果;该方法约束出的地下电性结构异常具有较强的地质意义,可以用来指导水利工程的选址及施工。
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高拱坝泄洪能力大,泄洪表孔尺寸大,结构复杂,荷载作用下闸墩内侧面往往会出现很大的拉应力。为此,采用ANSYS有限元方法计算研究温度荷载、弧门推力、坝体上游静水压力等因素对高拱坝泄洪表孔闸墩侧面拉应力的影响,通过改变闸墩厚度及在坝体上游与闸墩外侧交接处增设局部放大体来研究其对闸墩侧面拉应力的影响。结果表明,温度荷载及弧门推力对闸墩侧面拉应力影响不大,坝体上游面静水压力引起拱坝由两岸向坝顶泄水表孔变形是引起闸墩内侧面拉应力大的主要原因;增加闸墩厚度和增设局部放大体两种方法均可有效减小闸墩内侧面的拉应力,且后者混凝土用量少,节约材料。
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汝阳县水资源分布不均,人均占有量不足。目前,汝阳县城区供水现状主要依靠地下水源,长期的地下水超采,对当地地下水资源保护产生威胁。随着城市的发展和人民生活水平的提高,现有供水能力已无法满足城市、经济发展以及人们追求美好生活的需要。文章通过分析汝阳县城区供水现状及存在问题,结合当地水资源状况、城区发展规划、经济等因素,阐述了前坪水库供水工程建设的必要性。
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