摘要：模型模拟是城市雨洪管理领域在规划、设计、预测等方面的重要工具和手段。由于现有的城市雨洪管理模型(SWMM)在功能、精度、可视化等方面存在一定短板,难以满足工程应用的多样性和复杂性,因此对模型的改进、耦合有着迫切需求。围绕SWMM的应用现状,系统阐述了国内外研究热点;从模型机理、模型精度及模型应用三个方面分析了SWMM存在的问题,并从模型改进和耦合应用两个解决途径对国内外研究进展进行了归纳总结;最后对SWMM未来的研究方向提出展望,以期为SWMM的高效应用和功能强化提供基础,为SWMM和类似模型的二次开发提供思路。

摘要：【目的】暴雨山洪中往往含有浮木、树枝等漂浮物,导致桥梁堵塞,影响河道行洪能力,增加山洪灾害风险,已有规范在进行山洪灾害风险评价时不考虑桥梁堵塞的影响,这会低估洪水风险等级。【方法】以甘肃省华池县的某河道为例,采用三维水动力数值模型开展了河道桥梁不同堵塞率条件下的洪水淹没风险研究,分析了100 a、50 a、20 a和10 a一遇不同设计暴雨条件以及桥梁堵塞率对洪水风险的影响。【结果】研究表明:在无堵塞情况下,该河道防洪能力大于50 a一遇。然而,随着堵塞率的增加,河道的洪水位增大。特别是,当堵塞率达到80%,50 a一遇洪水条件下的桥梁的过流能力系数下降了60%,而10 a一遇洪水条件下桥梁的过流能力系数下降了22%。建立了桥梁过流能力修正系数与堵塞率的经验关系。【结论】桥梁堵塞显著降低了河道的行洪能力,增加了洪水风险,在山洪灾害风险评价中,有必要考虑桥梁堵塞的潜在影响。提出的过流能力修正系数经验公式可为一维模型中堵塞条件下桥梁断面内边界条件的设置提供参考。

摘要：在方钢管型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究的基础上,通过ABAQUS有限元软件建立了该组合柱的数值计算模型,分析了组合柱的应力云图及变形特征,研究了组合柱的滞回曲线和骨架曲线,通过与试验的对比验证了模型的合理性。结果表明,反复水平荷载作用下柱脚方钢管屈曲鼓起,内部型钢达到屈服且再生混凝土被压碎,组合柱呈压弯塑性铰破坏模式。在分析参数的范围内,方钢管强度可以大幅度提升组合柱承载力,但却在一定程度上减小了组合柱的延性。提高方钢管的壁厚,组合柱的承载力大幅度提升。合理设计组合柱的剪跨比对其抗震性能的发挥十分重要,故在实际工程中应避免短柱脆断和长柱失稳;此外,随着再生骨料取代率的增加,组合柱的承载力提升较小,其延性随取代率的增加略有降低。

摘要：为探究高客水城区截洪设施的分流效果,以渭南市城市防洪建设为例,构建基于GAST和SWMM的二维地表和一维河道耦合模型,模拟计算不同降雨条件下塬区行洪过程和入城规律,分析截洪设施分流能力与设计降雨、设计尺寸的响应关系,预测客水入城的临界雨量和入城路径。结果表明:塬区各冲沟洪峰流量受集水区范围和坡度的影响,差异较大。塬洪入城量自P=10 a一遇后迅速增长,入城增长率为112.1%;随着降雨量的增加,S2截洪沟满溢临界雨量为70.06 mm。当P≤10 a时,截洪沟洪峰流量增长缓慢,而在极端降雨条件下,截洪沟的洪峰流量增长趋于饱和,增长速度减慢;截洪沟尺寸的变化对中等、大重现期降雨下截洪沟的泄流效果影响较大,当P=100 a,3#截洪沟出口流量的增长率达到了89.37%;当P=5 a,S1和S3截洪沟满溢入城;当P=30 a,S2截洪沟满溢入城,溢出量随着降雨量的增大而增大,溢出量从1191 m^(3)增至128 895 m^(3)。以期该研究为极端暴雨下高客水城区的防洪排涝设施建设提供科学依据。

摘要：土壤崩解是土壤可蚀性的重要表征指标,在阐明土壤侵蚀机理和构建侵蚀模型方面起着重要作用。尽管目前有关植物根系对土壤崩解的研究取得了一定的进展,但是土壤崩解受到根系和土壤理化性质的双重影响,而有关根系和土壤理化性质对土壤崩解的协同作用仍缺乏深入量化研究。以王茂沟小流域5个土地利用下的原状土样作为研究对象,基于崩解试验测定土壤崩解参数,并分析其与根系和土壤理化性质的相关性及主控因子,量化土壤崩解的变化机制,得到如下结论:(1)综合崩解速率、崩解比速率和崩解量三个崩解指标,不同土地利用下,土壤的崩解性均呈现出草地<坡耕地<梯田<果园<坝地;(2)利用VPA分析和偏最小二乘路径分析,解释了土壤理化性质和根系特征及其协同作用对土壤崩解性的贡献并分析其量化关系。结果表明,含根土体中,根系对土壤崩解的直接效应强于间接效应,其直接贡献为16%,较土壤理化性质(16.4%)偏低,但较两者的协同效应偏高62.5%。不同土地利用下,土壤崩解性能的变化主要以土壤理化性质直接影响为主;(3)Spearman相关分析和RDA分析表明,与土壤崩解相关性最高的根系因子为RLD,土壤因子为粉粒,所有环境因子中以RLD的效应最强。不同土地利用下,影响土壤崩解性能的主控因子也存在差异。研究结果可为黄土丘陵沟壑区生态建设条件下的土壤崩解研究和侵蚀机理的解析提供参考,对于黄土高原生态脆弱区的生态修复和生态功能的维持具有重要意义。

摘要：采用光滑有机玻璃作为相似材料进行某渡槽水面线模型试验,发现模型试验测得渡槽最高内水位与均匀流公式计算出的水位相差较大。针对此问题开展模型试验、理论分析和数值模拟研究。分析影响模型试验中渡槽水位的各种因素;对模型试验所用的光滑有机玻璃材料进行糙率率定,基于率定试验结果和理论分析,建立一种糙率比尺不相似情况下的水位修正方法;开展渡槽水面线的三维有限元数值模拟研究,在渡槽模型试验实测数据验证数值模拟准确的基础上,证明针对糙率比尺不相似提出的模型试验渡槽水位修正方法的正确性。结果表明:试验糙率比尺不相似是导致渡槽实测水位与均匀流计算水位相差较大的关键因素,光滑有机玻璃板糙率取0.007 9~0.008 3较为合适,糙率值随流量的增大呈现减小的趋势,随坡度的增大呈现增大趋势。

摘要：聚焦雨水调蓄设施在海绵城市建设中的应用,从多个角度系统梳理了雨水调蓄设施的分类。基于实践调查分析,提出了雨水调蓄设施的不同应用场景及流程。重点针对雨水调蓄设施的优化配置与运行调度,识别出设计标准确定、设施配置优化、调蓄容积计算、运行调度管理4个关键的应用环节,并归纳总结了设计降水量计算、设施配置优化、调蓄容积计算方法及设施运行方式与调度管理现状。未来研究应关注降雨的空间变化特征、差异以及场次降雨对雨水径流控制目标的影响,研发能够集成雨洪模型与优化算法耦合、嵌套应用的技术平台,支持设施配置的全过程模拟、在线评价与优化应用,探索雨水调蓄设施之间梯级滞渗、多级调蓄、联动运行的水量调控增效机制。

摘要：为研究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)加固受损试件的力学性能,共设计10根UHPC加固受损钢筋混凝土梁,通过四点弯曲性能试验,研究UHPC加固钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁受弯的裂缝开展情况、破坏形态、承载能力和位移,分析了不同加固厚度、不同加固方式对UHPC加固受损RC梁的受弯性能影响。研究结果表明:UHPC加固受损RC梁的承载能力有极大的提升,峰值荷载最高提升194%;发生破坏时的裂缝较原梁数目多且发展较完全;延性较原梁有很大的提升,其中加固梁相较于原梁的位移延性系数增大了49.77%~178.31%;提出了UHPC加固混凝土梁峰值荷载计算方法及基本假定,将试验参数代入公式,结果与试验值较为吻合,表明所提出的计算公式可以有效地预测此类加固梁的峰值荷载。

摘要：为了有效抑制低频噪声并拓宽低频带隙,设计了一种具有低频宽带的双侧亥姆霍兹声学超材料。通过有限元法对系统能带结构和传输谱进行计算;通过能带结构上各点振动模态对带隙形成机理进行分析;运用弹簧质量模型计算等效带隙频率,并探究了结构参数对带隙的影响。结果表明:通过改变结构参数可实现带隙超车现象,在亥姆霍兹谐振腔材料为钨,其壁厚和高度分别为1.0 mm、6.0 mm,包覆层半径为4.6 mm,基板厚度为1.0 mm时,模型的带隙起始频率为195.8 Hz。在此参数下,第一完全带隙宽度拓宽至758.1 Hz。所设计的双侧亥姆霍兹声学超材料能够为低频噪声控制提供参考。

摘要：为了实现灌区精确量水、准确率定闸门流量系数,该研究针对弧形闸门泄流特性,采用支持向量机(support vector machine,SVM)、广义回归神经网络(generalized regression neural network,GRNN)、极限学习机(extreme learning machine,ELM)及核函数极限学习机(kernel extreme learning machine,KELM),对其淹没流态的泄流量进行预测,通过评价指标、目标函数(objective function,OBJ)准则和不确定分析等方法对模型性能进行综合评估。基于最优预测模型性能,引入全局敏感性分析Sobol法对无量纲参数进行量化分析,得出各参数对泄流量的重要程度,并进一步探究影响泄流的重要参数与流量系数(C_(d))之间的变化规律。结果表明:KELM模型在测试阶段决定系数R^(2)=0.972、平均绝对百分比K_(MAPE)=5.038%、均方根误差KRMSE=0.020、威尔莫特一致性指数K_(WIA)=0.993,目标函数值K_(OBJ)=0.0127,95%置信区间为[−0.04927,0.04956],与SVM、GRNN和ELM模型相比,该模型具有更高的准确性和鲁棒性,可作为弧形闸门流量校核的高效高精度模型;Sobol法全局敏感性分析表明,耳轴销高度与上游水深之比(h/Y0)、闸门半径与上游水深之比(R/Y0)、闸门宽度与上游水深之比(B/Y0)对Cd的一阶敏感性系数和全局敏感性系数分别为0.1162、0.0754、0.0752和0.5311、0.4966、0.4959,是影响Cd的主要因素,且C_(d)随h/Y0、R/Y0、B/Y0的增加而增大,在工程设计中应当重点考虑。该研究成果可进一步完善和丰富闸门淹没流态下的水力学机制,为校核闸孔流量提供方法。