河北水利电力学院学报

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武博庆

2022, 32(3): 1-6. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.001

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我国是水库大国,有水库9.8万余座,为社会创造了巨额财富,也是社会一笔巨额资产,应对水库大坝资产进行评估。但是,我国尚无水利资产专业评估方法,如采用适用于普通资产的常规方法评估水库大坝资产常使成果不能反映实际。文中基于笔者断续参加的25个水利资产评估项目工作经验积累,提出以项目功能状态法评估水库大坝资产,以探索问题解决。

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煤矿地下水库渗流场演化规律分析

黄辉¹, 王恩志², 刘晓丽², 李小龙¹, 虎晓龙¹

2022, 32(3): 7-13. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.002

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煤矿的地下开采引起上覆岩体的变形、破坏,显著改变着地下水的原始径流。利用煤矿采空区修建地下水库,不仅能够保护矿区地下水资源流失,也能减小高矿化度矿井水排放对矿区生态环境的污染。文中利用自主研发的数值计算软件,模拟了煤矿工作面回采过程中地水位的变化,探究了煤矿地下水库渗流场的演化规律,揭示了不同工况下地下水库的安全性。研究结果能够预测地下水的流动特性,为地下水的保护提供理论支撑和技术指导,是实现生态脆弱煤矿区保水开采和非常规水资源的高效利用的重要途径。

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移动车辆荷载下土石混填路基动力响应分析

赵亚军^1,2, 曹浩¹, 宋杨^3,4, 王磊³, 张志彬³

2022, 32(3): 14-20. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.003

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为研究车辆荷载下土石混填路基的动力响应,利用ABAQUS有限元软件建立沥青路面系统三维数值模型。采用移动均布荷载模拟车辆荷载,分析不同的行车速度和车辆荷载作用下土石混填路基动应力、变形的响应规律,并确定路基工作区深度。结果表明:在路基横断面,车轮作用位置处竖向应力最大,远离作用点时应力减小;动应力和变形在路基深度1m范围内衰减最快;车辆荷载对路基的影响程度要大于车速对路基的影响程度;随着车辆超载率的增加,路基的动应力响应也就越大,路基的工作区深度在2.33m～4.15m之间。

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2022冬奥会张家口山地转播中心项目深基坑支护和监测方案实践

王世君

2022, 32(3): 21-27. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.004

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针对北京2022年冬奥会张家口赛区山地转播中心工程深基坑区域土层中含有卵石的特点,支护结构采用钢板桩打入困难,采用钢筋混凝土防护桩工期长、造价高、不环保,通过方案比选,最终确定了大直径钢管桩结合小直径旋喷桩止水的支护方案,钢管桩可以回收再利用,节约成本。此外,考虑到强风化岩层的阻力更大,钢管桩的嵌固深度取值1.4m,设计了两层锚索体系。计算结果表明,钢管桩的受力和变形均满足要求,且钢管桩的水平位移计算值5.16mm与施工实测值4.6mm非常吻合,这表明支护结构的计算能够反映其实际的受力状态。由于采用了旋喷桩作为止水帷幕,坑底没有出现积水,表明雨季施工期间,支护结构止水效果良好,此外,制定的施工监测方案保证了施工全过程的安全,并验证了计算结果。

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电加热烘干房模型内气体流动与传热的数值模拟研究

李树谦^1,3, 周晴晴^2,3, 王晨¹, 王浩然¹, 岳亮丞^1,3

2022, 32(3): 28-36. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.005

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文中利用数值模拟研究的方法对烘干房模型内部瞬时流场和温度场进行了分析。搭建了PTC(Positive Temperature Coefficient)烘干房模型实验装置,获取了典型位置处的温度数据,基于所获取的温度数据验证了Airpak数值模拟结果的可靠性。研究发现PTC横向平行摆放模型中在送风口风速和风温为2m/s、20℃情况下,PTC基板温度达到了208℃,格栅处温度达到了60℃,烘干房内部大部分位置风速达到了0.8m/s。通过温度场及速度场的对比确定了PTC的最佳排列方式为横向平行排列。

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预应力损失对大悬臂混凝土盖梁开裂研究

薛江^1,2, 刘金城¹, 李自林^3,4

2022, 32(3): 37-43. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.006

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随着大悬臂预应力混凝土桥梁使用年限的增加,在运营检测过程中发现,部分桥梁的盖梁横桥向侧面出现了较多竖向或斜向、网状裂缝。以石家庄某桥梁为例,利用有限元软件,研究影响大悬臂预应力混凝土盖梁预应力损失的因素,分析预应力管道局部偏差、环境相对湿度、超早强混凝土以及预应力张拉龄期等四种因素对于盖梁开裂的影响程度。结果表明:前期各因素对混凝土拉应力影响均较小。在中后期,超早强混凝土对预应力盖梁的承载力的影响最大;其次为环境相对湿度;然后为预应力张拉龄期;最后是管道局部偏差。通过对比以上因素,确定对10年内盖梁拉应力的影响程度,进而指导施工,减小施工因素对盖梁拉应力的影响,提高盖梁使用寿命。

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预制钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱装配节点抗震性能有限元参数分析

解咏平, 孙刚, 杨晓红, 张丽

2022, 32(3): 44-51+69. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.007

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为进一步研究新型预制钢筋混凝土梁—钢管混凝土柱装配节点抗震性能,对其进行有限元模拟,分析混凝土强度、钢管强度、纵筋配置和箍筋配置等参数的影响,结果表明该节点的抗震性能良好,而且,随混凝土强度的增加,节点的承载能力、延性、耗能能力有所增加,但增加幅度小于3%;提高梁纵筋配筋率,承载能力、延性和耗能能力均有所提高,刚度退化减慢;钢管强度等级Q420以上对抗震性能影响明显;箍筋直径越大,耗能和试件延性减弱。

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三玻两腔曲面玻璃施工工艺的改进

孙晓强

2022, 32(3): 52-57. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.008

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三玻两腔曲面玻璃幕墙施工过程中次龙骨通常采用机械弯弧,主龙骨与T型埋板通常采用槽钢连接。这两种施工会导致安装误差过大、一次安装合格率偏低的情况。为提高一次安装合格率,采用弧形模具对次龙骨进行弯弧,同时采用开两个不同方向长圆孔的角钢连接主龙骨与T型埋板,结果表明一次安装合格率由85.6%提高到96.2%,同时大大节省了施工费用。该施工方法具有施工质量好、施工周期短、经济效益高等优点,为后续曲面玻璃幕墙施工提供了借鉴和参考。

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松花江流域(哈尔滨段)景观生态风险预测

刘丹丹

2022, 32(3): 58-62. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.009

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文中以松花江流域(哈尔滨段)为研究区域,通过CA-Markov模型完成区域2025年景观格局预测;对区域2025年景观分布进行6000米网格划分,采用景观易损度指数及景观类型面积比重结合层次分析权重赋值法,构建并计算网格景观生态风险指数,对区域2025年景观生态风险的空间自相关关系及空间分布进行研究。结果表明:①从2015年到2025年,林地、草地和水域三种生态景观面积增大,建设用地、耕地和未利用地三种非生态景观面积减小;②2025年研究区域整体景观生态风险较低,其中低风险、较低风险、中等风险、较高风险和高风险等级面积比例分别为34.92%,28.75%,31.53%,3.02%和1.91%;③景观生态风险全局Moran's I为0.8242,呈现很强的空间正相关,景观生态风险“低—低”值区分布较为集中,大范围分布在木兰县和通河县交界处林地景观范围,“高—高”值区分布也较为集中,大范围分布在主城区建设用地景观范围。研究结果有助于完善研究区域的景观生态格局,为土地的合理利用提供科学依据。

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基于“三生空间”的土地利用功能转型与生态环境效应研究——以密云水库上游流域为例

张薇^1,2,3, 陈晨¹, 李泽云¹, 王晗旭¹

2022, 32(3): 63-69. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.010

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基于“三生空间”国土开发模式,从土地利用功能转型驱动区域生态结构、服务功能改变的角度出发,借助“3S”技术,运用土地利用转移矩阵、生态环境质量指数及土地利用转型生态贡献率等方法,定量分析了2000-2019年间密云水库上游流域河北省西北部张家口、承德地区土地利用变化、转移特征及生态环境效应。结果表明:(1)2000-2019年,研究区土地利用整体呈现农业生产用地面积减少,林草生态用地、城镇/农村生活用地不断增加的特点;(2)生态环境指数整体呈现稳中略增的趋势,从2000年的0.7227增长到2019年的0.7261,生态环境指数相对较高,这得益于研究区得天独厚的林地和草地资源;(3)土地利用转型过程中,同时存在生态环境质量指数改善和恶化两种现象,最终两者相互抵消成增长趋势。研究期间影响生态环境改变的主导因素是草地生态用地、农业生态用地与林地生态用地三者之间的相互转换,2000-2010年间生态环境指数的增长主要贡献来源于草地生态用地和农业生态用地转为林地生态用地,二者贡献率为91.65%;2010-2019年间生态环境质量指数涨幅是前十年的近4倍多,除主导因素外,还得益于期间大量农业生产用地转为草地生态用地,贡献率为31.97%。

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利用蚁群算法求解机械加工路径规划问题

张鹏程^1,2,3, 王文成^1,2,3, 宫翔^1,2,3, 贾新立^1,2,4

2022, 32(3): 70-75. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.011

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针对机械加工中孔群加工刀具路径规划问题,采用蚁群算法,通过多目标搜索和并行计算,快速从众多可行加工路线中找到一条最短路径作为刀具运动的轨迹,该路径可以最大限度的节省加工过程中的空行程时间,提高整体加工效率。采用控制变量法和正交试验法,结合算例,分析研究算法实现过程中需优化取值的蚂蚁的数量、信息素重要程度因子、启发函数重要程度因子、信息素挥发因子、总信息量等5个重要参数对于最优解质量的影响,探究其作用规律,为进一步提高算法优化结果和改进算法提供参考依据。

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基于技术进化-资源分析的断带保护装置设计

张万明^1,2,3, 宫翔^1,2,3, 李文斌^1,2,3, 李海³, 崔志豪⁴

2022, 32(3): 76-80. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2022.03.012

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针对现有带式输送机断带保护装置存在的保护不及时和保护失效的问题,提出一种基于技术进化-资源分析的产品创新设计策略模型。该模型基于TRIZ的技术进化理论对研究产品的技术发展方向进行初步预测,再结合资源分析方法提出具体的技术预测方案,最终确定产品系统改进方案。将该策略用于断带保护装置的创新设计中,使得产品整体结构更加紧凑,性能更加完善,能更加可靠高效地对输送带进行保护,为其未来技术发展趋势起到指导作用。

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