摘要：中小河流洪水灾害量多面广、治理难度大,是我国防洪减灾的薄弱环节。目前,山洪数值模拟研究较少关注二维模拟与漂浮物堵塞桥涵现象,难以准确模拟城集镇洪灾淹没过程。从山洪精细化模拟角度出发,建立了考虑桥梁堵塞情况的HEC-RAS二维非恒定流模拟模型,并以湖北省随县柳林镇2021年8月12日极端洪水事件为例进行模型验证与情景分析。研究结果表明,所建立的模型能够合理准确地模拟洪水淹没过程,与实测洪痕数据相比,模型平均误差为-0.16 m;桥梁堵塞造成研究区水位平均壅高6.5%(约0.11 m)。在百年一遇设计洪水情景下,居民区最大淹没水深为1.97 m,考虑桥梁堵塞会使最大淹没水深进一步壅高0.30 m、淹没面积进一步增大737.9 m2。研究结果对城集镇洪灾淹没精细模拟及山区洪水预警、方案预制具有重要参考价值。

摘要：为了准确研究水工混凝土在服役环境中因湿度变化引起的应变应力特性,从基本理论出发,建立修正的热-水-化-干湿应变(THCD)多场耦合模型.在已有模型的基础上,引入优化的化学亲和力函数和吸附等温线方程,实现对水化过程和湿度多阶段演变的准确模拟,进一步建立湿度和应变之间的关系,使模型可以对湿度变化引起的应变应力特性进行描述.基于模型对不同水灰质量比及养护条件下的自干燥、自收缩、单轴扩散干燥试验进行模拟验证,并进行干湿循环试验的数值模拟.结果表明,所提模型具有较好的适应性,可以准确模拟试验中湿度和应变的演变过程,在干湿循环试验中由湿度引起的应变应力特性符合一般规律.该模型可以为水工混凝土结构的安全评估和寿命预测提供支撑.

摘要：以深圳市某典型区域为研究对象,基于暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和二维水动力模型LISFLOOD-FP构建了研究区水文水动力耦合模型,模拟了典型暴雨下研究区的内涝时空演进过程,结合设计暴雨和设计低影响开发(low impact development,LID)情景,探讨了不同重现期设计暴雨情景下研究区内涝积水分布,分析了不同LID布设措施对内涝积水深度的削减效果。结果表明:典型暴雨情况下研究区最大模拟积水深度为0.57 m,与实测内涝验证数据基本相符,模型能较好地适应研究区的内涝模拟。随着设计降雨重现期的增大,研究区的最大内涝积水深度和积水范围也逐渐增大,不同LID设施对内涝积水的削减效果都逐渐减弱,在100 a重现期时仅有约10%的削减率,且组合式LID和绿色屋顶的内涝积水深度削减率大于透水道路和下沉式绿地。

摘要：近年来我国兴建的穿越城区引水隧洞工程中采用了一种新型组合衬砌结构,由外层管片、内层不透水钢管和两者之间的回填混凝土、排水板组成。运行期内水压力经回填混凝土向外传递,外层管片朝外变形,管片间接缝会张开,进而引发外水内渗问题。结合深圳市罗田水库-铁岗水库输水隧洞工程,建立某典型洞段渗流分析的三维有限元计算模型,分析了多种外部条件下衬砌的外水内渗流量和外水压力。分析表明:完建期管片渗透系数每减小一个量级,隧洞渗流量降低约90%,回填混凝土使隧洞渗流量降低30%~40%,注浆圈对隧洞渗流量影响较小。运行期接缝为主要渗漏通道,占总渗流量的90%以上,此时注浆圈可以明显降低隧洞渗流量。隧洞渗流量的峰值出现在运行期,应作为隧洞外水内渗流量的控制条件。隧洞外水压力取值应以自密实混凝土回填后的完建期最大。

摘要：高精度的水体提取有助于水资源监测和管理。目前基于遥感影像的水体提取方法缺乏对于边界质量的重视,造成边界划分不准确,细节保留度低的问题。为了提升遥感影像水体提取的边界与细节的精度,提出了一种基于多尺度特征融合的高分辨率遥感影像水体提取深度学习算法,包括分层特征提取模块与融合多尺度特征的堆叠连接解码器模块。分层特征提取模块中,引入了通道注意力结构,用于整合高分辨率遥感影像中水体的形状、纹理和色调信息,以便更好地理解水体的形状和边界。在融合多尺度特征的堆叠连接解码器模块中,进行了多层次语义信息的堆叠连接,并加强了特征提取,同时捕捉了广泛的背景信息和细微的细节信息,以实现更好的水体提取效果。在自行标注的数据集与公开数据集上的试验结果表明,模型的准确率达到了98.37%和91.23%,与现有的语义分割模型相比,提取的水体边缘更加完整,同时保留细节的能力更强。提出的模型提升了水体提取的精度和泛化能力,为高分辨率遥感影像水体提取提供了参考。

摘要：为研究局部排水板铺设下组合衬砌的内衬钢管在外水压力作用下的屈曲失稳特性,首先基于Mises理论计算加劲式钢管临界外压弹性解,进而考虑自密实混凝土约束强度的差异性、材料非线性及外包介质的非均匀性,基于有限元软件ABAQUS建立组合衬砌三维数值计算模型,综合研究钢管受外围介质局部约束时的临界失稳特征,并与洞内明管方案及埋管方案进行对比。结果表明:自密实混凝土对钢管的约束可提升钢管抗外压能力,而排水板的存在会降低钢管抗外压能力;规范推荐的Mises理论设计方法适用于充分考虑外围约束下的钢管抗外压稳定设计;组合衬砌局部排水板铺设后,钢管临界屈曲压力与洞内明管方案近似一致,两者均表现为多波失稳,推荐组合衬砌内衬钢管在抗外压设计时不考虑约束作用。

摘要：以武汉市港西片区为研究对象,构建了暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和Newflood模型的城市地表水文水动力耦合模型,模拟不同重现期设计暴雨情景下研究区内涝积水变化情况,分析了城市内涝对不同强度降雨条件的响应特征。结果表明:构建的耦合模型可较好地模拟研究区内涝积水变化情况,SWMM模型的纳什效率系数在率定和验证环节中均高于0.8,Newflood模型模拟的积水点位置及对应的最大积水深与实际情况较为吻合,模型模拟效果较好;随着设计降雨重现期的增大,研究区的淹没面积、淹没水量及平均水深也随之不断增加,研究区总淹没面积由1.55 km^(2)增加至2.65 km^(2);在5 a一遇~100 a一遇的所有设计降雨情景下,研究区域的积水情况主要以轻微积水为主,积水深度大于0.15 m的区域占淹没面积的比例随着重现期的增大而增加,重现期为100 a一遇时该比例达到最大。研究成果可为城市内涝防治和管理提供技术支撑和参考。

摘要：将X射线断层扫描技术(CT)与原位三轴剪切试验相结合,分析渥太华砂在剪切过程中的微观动力学演化规律.在试验过程中共完成15次X射线扫描,使用图像分割算法进行颗粒分割并使用球谐函数重构颗粒的表面形貌,根据颗粒的多尺度形态指标序列实现整个加载过程中颗粒的准确匹配与追踪,并分析颗粒位移、转动、局部非仿射运动和局部孔隙率等微观动力学和微观结构指标的演化规律.在剪切过程中颗粒体系的竖向位移分布呈现2个锥形区域,颗粒的转动分布出现明显的X型剪切带.用于度量局部塑性变形程度的局部非仿射运动和局部体积分数呈现出较为明显的相关关系,表明颗粒微观动力学与其微观结构之间存在因果关系,局部自由体积较大的地方更易发生塑性变形.

摘要：黄河泥沙主要来源于中游,而水沙灾害在下游最为严重,导致黄河下游河道治理与滩区发展矛盾十分突出。为此,构建了黄河下游水沙演进与洪水风险评估的耦合模型,包括长河段水沙演进的一维模型与局部河段二维水沙演进及洪水风险评估模型。对一维模型,嵌入改进后的动床阻力与水流挟沙力计算公式;对二维模型,采用无结构三角网格,能精确反映主槽及滩区的不规则边界,同时采用有限体积法求解水沙耦合控制方程,并嵌入滩区洪水风险评估模块。采用2017年低含沙洪水过程与2004年高含沙洪水过程分别对不同模块进行了验证。最后采用该耦合模型计算了1958型极端洪水过程中长河段及重点河段的水沙输移过程,并开展了不同治理模式下的滩区洪水风险评估。计算结果表明:1)在当前黄河下游河床边界条件下,洪峰沿程衰减较快。其中夹河滩至高村河段几乎全部漫滩,漫滩历时较长,平均为140 h,漫溢系数平均为1.5,是下游漫滩最严重的河段;2)在现状边界条件下,群众及农作物等受淹对象处于高风险区(风险等级大于0.85)的面积均最大。在防护堤模式下,群众处于高风险区的面积很小,占比仅为23%,但农作物处于高风险的面积较大。在三滩分治模式下,房屋及农作物处于高风险区面积均最小,高滩上仅7.3 km2区域中的人群将处于高洪水风险中。

摘要：通过耦合城市时变增益非线性模型(time variant gain model-urban,TVGM-urban)和暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM),模拟并分析了不同类型的城市下垫面产流非线性变化过程。以深圳市光明新区海绵城市建设示范区为研究对象,基于耦合的TVGM-SWMM模型,模拟了该地区的降雨-径流响应过程,并进一步分析了不同低影响开发(low impact development,LID)模式布设面积对径流调蓄的影响。结果表明:1)在大多数情况下,TVGM-SWMM模型的模拟效果优于SWMM模型,其原因在于前者考虑了城市地区降雨径流的非线性响应关系,并且强调了降雨强度对产流的影响;同时,TVGM-SWMM模型需要的产流参数较少,减少了对城市地区基础数据资料的需求;2)在不同设计暴雨重现期下,TVGM-SWMM模型模拟的径流过程更加符合降雨变化情况,对应的洪峰流量与最大雨强相关性更高;3)研究区LID设施的径流调蓄能力与其布设面积成正相关,其效果随暴雨重现期的增长相对减弱;相同布设面积情景下,下沉式绿地的调蓄效果优于绿色屋顶。