基于InfoWorks ICM模型的城市排水管网与内河耦合模拟

在城市内涝模拟中,通常通过设置排水管网边界水位将河道纳入考虑范围,这种方法不适用排水管网流量对城市内河影响显著的情境。以C市J区中部为例,利用Info Works ICM模型,模拟不同设计暴雨重现期时,城市排水管网与河道之间的相互影响。结果表明,当排水管网出流量对河道影响显著时,会导致管道接入内河处上游的流量和流速下降,降低河道的排涝能力:节点H2处上游流量下降1.6m3/s左右,流速下降0.58m/s左右。同时内河水位的上升也会导致排水管网处于淹没出流状态,重现期从1a增加到10a,管段66的淹没出流开始时间提前10min左右,淹没出流结束时间推迟2 h,淹没时长增加,最大淹没水深也随之增加。因此在城市排水管网建模进行内涝分析时,需要全面考虑排水管网与河道之间的相互影响,建立排水管网与河道耦合的模型。     

珠三角地区城市雨洪过程模拟与计算——以佛山市南海区北村水系为例

受城市化快速发展及其内在的土地利用、水系调整、高架桥建设等复杂因素影响,城市降雨、入渗、蒸发、径流及其污染物输移过程已发生很大改变,由此导致的城市内涝与水环境污染等问题已经成为制约当地经济社会可持续发展的重要因素.基于城市雨洪径流传输过程模拟模型SWMM(Storm Water Management Model)对广东省佛山市南海区北村水系雨洪过程进行模拟计算,分析得到不同降雨和土地利用条件下北村水系雨洪可利用量及径流过程、地表污染物入河量及输移过程规律.结果表明,随降雨频率的减小,北村水系主要控制点的径流总量增大,面源污染物总量增大,通过增加城市绿地面积可以有效地减少洪水总量以及消减洪峰流量.     

耦合激励机制下多灾种综合风险评估方法

为解决区域多灾种综合风险评估中忽略多灾种间相互作用、对城市用地规划指导缺乏的问题,建立基于耦合激励机制的多灾种综合风险评估模型。以石家庄中心城区为研究对象,首先,利用地理信息系统(GIS)获取中心城区的地质、地震、火灾、洪水、内涝等典型灾害信息;然后,制定各单灾种之间的空间耦合激励规则;最后,利用有序分位加权集结算子评价多灾种的综合风险。结果表明:极高、高、中等、低、极低危险区的面积分别占26%、19%、31%、21%、3%;综合灾害危险性高的区域主要集中在滹沱河沿岸、重大危险源周边及石家庄断裂带区域,呈集群式分布特点;所得研究结果与实际情况高度吻合,激励模型能精确融合各灾种信息并克服众多不确定性问题,有效实现快速、灵活化的城市综合灾害风险的评估。     

韧性视角下的城市区域洪涝承灾能力评估方法研究

为了研究城市区域洪涝承灾能力及其空间分布特征,使应对洪涝灾害防范和治理措施更加具有针对性、科学性,从韧性视角着手,选取了26个评价指标,对城市区域洪涝灾害进行评估研究。利用熵权法和TOPSIS法构建洪涝灾害承灾能力评价模型,利用MATLAB软件对各城区的承灾能力进行计算。结果表明:江夏区和黄陂区洪涝承灾能力强,江汉区和汉阳区洪涝承灾能力弱,同时一个城区整体洪涝承灾能力与抵抗力具有较强的相关性。研究结果可为城市区域的洪涝灾害的防控和治理提供科学依据,具有很高的现实意义。     

城市内涝防治措施的转变及启示——由“排”到“蓄”再到“渗”

发达国家城市内涝防治措施的发展趋势表明,雨水管理由以排为中心转向以渗蓄为中心,重视雨洪的蓄存利用,同时充分利用土壤、生态系统的调蓄能力,合理增加浅层地下水回灌,减少地表径流。结合实例从雨水排放、蓄存和雨水下渗3方面介绍了内涝防治措施的转变及发展趋势,为我国雨水管理提供启示。将内涝防治与生态技术、绿色建筑、浅层回灌地下水等相结合,可实现城市开发前后径流"零增长",避免内涝情况发生。     

常州市燃气管网破坏的人工神经网络预测模型

作为一种高效清洁的能源,燃气已经成为城市能源中的重要一员,燃气管网破坏亦成为城市所面临的重大安全隐患。城市埋地燃气管网的破坏风险,往往受到多种影响因素的共同作用。通过分析常州市埋地燃气管网破坏的影响因素,确定了地面沉降、地裂缝、城市内涝、土壤腐蚀等4个风险评价因子。运用MATLAB中的人工神经网络工具,通过人工神经网络计算,优化了模型网络结构,建立了常州市埋地燃气管网破坏风险预测的人工神经网络模型。分析计算结果,并为常州市埋地燃气管网的安全防护提供了建议。     

北京市级财政项目 创新工程—集成与示范:城市轨道交通基础设施内涝灾害影响韧性能力提升关键技术研发(PXM2018_178215_000002)项目介绍

1研究背景近年来,随着全球气候变化加剧,极端灾害性气候事件发生频次明显增加,特别是突发性强降雨引发的城市内涝问题日趋严重,对人们的生命财产构成巨大威胁。城市内涝不但淹没道路,而且给城市的基础设施运行带来巨大考验,可能出现高压天然气场站被淹、路面塌陷压断地下管线、地铁倒灌等现象。对城市暴雨内涝灾害开展相关研究,提出针对性的预防和治理措施,可有效降低城市内涝灾害损失。     

尾矿坝溃决砂流数值模拟研究及应用

为研究尾矿坝溃决砂流流动状况,基于二维溃坝水流数值模型及高含沙水流运动研究成果,建立尾矿坝溃决砂流数值模型。采用有限体积法对平面二维砂流运动方程及高浓度非平衡全沙输移方程进行离散求解,并运用中心迎风格式计算网格界面通量,且通过对界面两侧变量线性重构,使模型具有空间上的二阶精度。为保证模型的稳定性,用中心差分方法和半隐式方法,分别离散求解摩擦阻力项与底床坡度项。应用二维溃坝水流数值模型和尾矿坝溃决砂流数值模型,分别模拟某省尾矿坝溃决洪水、砂流运动状况。分析结果表明,尾矿坝溃决砂流与普通水坝溃决过程显著不同,受含沙量变化以及水流与泥沙相互作用和河床变形的影响,溃决砂流计算所得溃决不同时刻的流速、泥深与溃决洪水计算所得流速和水深有明显区别。     

城市内涝灾害应急救援指派模型

为实现应急救援队伍的合理派遣以快速营救受困人员,根据城市内涝灾害特点、城市内涝灾害情况和救援资源的分布,综合考虑应急救援队伍的救援效率、救援可靠性、救援时间等因素,构建多目标应急救援指派模型。运用模糊数学思想,将各目标下的属性值矩阵转化为模糊关系矩阵。针对优化模型的特点,采用反点法对模型进行求解。为证明反点算法的可行性,采用标准匈牙利算法对模型进行求解并加以验证。算例结果表明,多目标优化方案可以进行良好的任务分配,可满足应急救援任务的需要。     

基于GIS的小城镇洪灾淹没分析与应急决策系统

近年来,将GIS技术与水文模型相结合,再根据数字高程模型DEM预测、模拟显示洪水淹没区,并进行灾害评估,已成为GIS应用和水利领域一个研究热点。笔者介绍了利用GIS技术建立的小城镇洪灾淹没分析与应急决策系统的构架、数据库的建设及其实现的功能等内容。该系统解决了一系列关键技术:小城镇空间数据库的建库技术及三维可视化、洪水淹没范围的确定以及洪水淹没实时动态演示等,能够对洪水灾害及其损失进行分析预测,对洪水灾情进行快速评估,是小城镇政府部门科学地制定防洪和减灾对策,迅速有效地采取抗洪救灾措施的保障手段。该系统适合我国现有国情,有利于维护小城镇社会经济持续稳定发展,具有很强的现实意义。     

草甘膦THz光谱的单分子建模研究

为获得草甘麟在THz波段的光学参数,利用太赫兹时域光谱(THz - TDS)装置对草甘膦标准品进行测试,获得样品在0.4～ 1.5 THz波段的折射率谱和吸收谱.结果表明,草甘膦样品有5个明显的特征吸收峰,吸收峰的位置分别为0.79 THz、0.89 THz、1.09 THz、1.31 THz和1.43 THz,它的平均折射率为1.512.为了更好地解析试验光谱,利用Gaussian 03程序的B3LYP函数与从头算理论HF在6- 311G(d,p)基组水平上.,以及DMol3程序的PW91、VWN - BP和BLYP 3种GGA密度函数在DNP基组水平上模拟草甘膦单分子,其中利用HF和VWN- BP函数计算出的峰位值与其对应的试验值较接近.这两种方法是模拟草甘膦单分子较为适合的方法.利用HF函数计算的键长、键角均与室温下X射线衍射值有相同的一致性趋势,而VWN - BP函数这一趋势不明显.     

地热水在矿山深部岩体单一裂隙中的渗流规律分析

选取PKN模型进行岩体裂隙地热水对流换热量的研究,计算了地热水在裂隙内的对流换热量,通过将裂隙截面展开求解对流换热面积,根据牛顿冷却定律计算得出对流换热量;由裂隙张开度的变化量计算岩体裂隙的渗流量,结果表明,在三维应力一定的条件下,岩体裂隙内地热水的渗流量随裂隙倾角变化而变化。从矿山中选取典型岩样进行加工,使之成为200 mm×100 mm×200 mm的标准岩样。试验结果表明,在裂隙倾角α=0°的情况下,裂缝的渗流量随β增加逐渐减小,并且在随β增加到90°的过程中趋于稳定,表明岩体裂缝为水平裂缝时渗流量最小,维持在一个稳定值;在α=90°的情况下,裂缝的渗流量随β增加逐渐增大,在β增加到90°的过程中,裂缝慢慢变为垂直裂缝,渗流量的变化也趋于缓和,增加到一个稳定值。     

井下有限空间内作业人员噪声危害调查

为研究煤矿井下环境相对封闭、空间相对有限的情况下,噪声对作业人员的影响及危害,通过问卷调查的形式,分别对开滦集团东欢坨及荆各庄2煤矿井下5个不同作业区人员进行了共计200份的噪声危害问卷调查。将问卷调查结果通过SPSS软件进行统计与分析,并将SPSS分析得到的数据用于分析井下噪声对作业人员的影响及危害,归纳出噪声对作业人员的影响因素,并对噪声、影响因素及症状之间建立了井下噪声对作业人员影响的理论关系模型。结果表明:在井下有限空间内,噪声对作业人员的危害最严重的症状是耳鸣,危害最轻的症状是畏惧感;参与调查的多为年龄较大、工龄较长的作业人员,噪声对工龄较长者的危害程度要大于对年龄较大者,且工龄与噪声危害之间存在Pearson相关性系数大于0的正相关关系。     

气溶胶粉尘在玻璃表面的沉积行为研究

玻璃是建筑装修的重要材料之一.有关玻璃的表面清洁技术非常丰富,但是对于粉尘粘附于玻璃表面的行为等的研究成果尚不多见.为此, 测定了玻璃片以不同角度放置在大气中,玻璃片表面粘附粉尘的分布规律和粉尘的粒径分布等特征;发现粘附于玻璃片上粉尘粒径分布不同于大气中的粉尘粒径分布,不同湿度对玻璃表面粘附的粉尘形状、粉尘数量和粒径影响很大.     

基于多传感器融合的林火监测

为了提高近距离火灾监测的准确率,建立了基于Arduino平台的多传感器实时监测系统.此系统安装在移动机器人身上以探测火灾.在林火发生期间,会产生CO、C02明火火焰及其他产物,并引起周围环境温度的升高.因此,选择合适的传感器,检测出以上参数,就有可能据此判断实际环境是否有火.通过在Arduino上搭建火焰传感器、温度传感器、气体传感器和烟雾传感器,可以实时监测环境参数.在无火和有火环境中进行了多次试验,进行数据采集,得到了大量原始数据.无火环境的数据是在不同的天气条件下测得的;有火环境由试验火堆模拟得到.在模拟的过程中,进行人为操作以模拟不同的火情.如通过浇湿底部的可燃物模拟预热阶段,试验数据因此更有代表性.数据分析表明,单个传感器的输出值波动大,且在有火环境和无火环境中的输出值有重叠.因此,用单一传感器来检测火灾的准确率很低.而同时分析3个传感器的输出值时,其输出值随所检测火堆的不同呈现出一致的变化规律.最后,利用神经网络进行多传感器数据融合.涉及5个输入变量,由神经网络实现对多变量的非线性问题进行模式识别.将前述试验所得数据划分为训练数据和测试数据,两类数据均包含一定比例的有火样本和无火样本.用训练数据对BP神经网络进行训练,可得到林火识别模型.用测试数据检验模型,结果表明,该BP神经网络对试验火的识别准确率为98.625％.     

基于模糊可拓层次分析法的在役混凝土桥梁耐久性评估

对在役混凝土桥梁的耐久性研究是目前学术界的热点问题。使用科学的方法对其耐久性进行合理的评估,是解决该问题的关键。考虑到在役混凝土桥梁耐久性评估中的不确定性,利用改进的三标度层次分析法及模糊可拓理论,建立了基于模糊可拓层次分析法的在役混凝土桥梁耐久性评估模型。首先,根据桥梁的结构及所处环境的特点,建立了在役混凝土桥梁耐久性评估指标体系。其次,运用改进的三标度层次分析法确定指标权重。然后,使用模糊可拓理论确定耐久性等级。最后,通过具体的实例分析,证明了该评估方法的科学性和有效性。     

排烟口设计对排烟效果影响的模拟研究

通过FDS模拟计算,考察烟气稳定性、烟气溢流厚度、烟气溢流量和机械排烟效率等参数研究排烟口高度的变化和排烟速率的变化对排烟效果的影响.研究结果表明:排烟效果随着排烟口位置的升高而逐渐变好,排烟口与蓄烟池下沿的垂直高度在0.8 m以上效果最好;排烟速率宜适中,过大容易导致烟气层紊乱,过小则控制烟气溢流效果不好并且排烟效率不高.     

软质聚氨酯泡沫阴燃前期热解特性研究

采用DSC-TGA(差示扫描量热-热重分析)同步热分析仪对软质聚氨酯泡沫(聚氨酯软泡)在不同氧气体积分数(0、10％、30％、50％)和不同加热速率(10 K/min、20 K/min、50 K/min)下热解到800℃的过程及其对阴燃的影响进行了研究.结果表明,当氧气体积分数介于10％ ～ 50％时,聚氨酯软泡热失重DTG曲线只有1个峰;当氧气体积分数降低到10％时,DTG曲线开始逐渐分离为2个峰;当氧气体积分数降为0(即氮气气氛)时,DTG曲线已经明显分为2个峰.这表明氧气体积分数对聚氨酯软泡热解特性具有重要作用.氧气体积分数和加热速率降低均对聚氨酯软泡的热解有抑制作用,均能减小阴燃传播速率和向明火转化的可能性.加热速率降低主要是延长了聚氨酯软泡的热解周期,从而减小了热解可燃气体积分数和放热速率.氧气体积分数降低对聚氨酯软泡热解的影响相对复杂的多:当氧气体积分数从10％降低到0时,主要提高了聚氨酯软泡的分解温度,而对热解速率影响不大;当氧气体积分数介于10％～50％时,氧气体积分数减小主要会降低聚氨酯软泡的热解速率、放热速率和放热量而对热解温度影响相对不大.氧气体积分数和加热速率降低抑制了多元醇的分解,而多元醇是聚氨酯软泡维持阴燃或向明火转化的主要物质及能量来源.     

包装性能对空运锂电池热失控影响的定量研究

包装是防止空运锂电池热失控后果扩大的关键,提出了一种基于试验的空运锂电池包装性能定量评价方法,利用自主设计的锂电池火灾试验平台对锂电池包装件开展热失控试验,结合试验结果分析选取初爆时间、初爆和燃爆时间间隔、热失控电池数量、峰值温度作为锂电池包装性能等级评价指标,引入物元可拓法构建包装性能熵权物元可拓模型,通过对不同包装形式和材料的锂电池包装件进行评价可知:现有瓦楞纸包装性能等级为Ⅲ(差),会严重威胁锂电池空运安全;采用玻璃纤维板包装,包装方式为玻璃纤维隔板加盖板时性能等级为I(优良),可显著提高空运安全性。     

热蠕变性对除尘滤袋PTFE缝线强力的影响

缝线是影响除尘滤袋寿命及可靠性的重要因素之一,缝线在长期热烟气作用下失效的案例愈来愈引起业界的关注。通过热态拉伸试验研究了热蠕变性对袋式除尘器滤袋用PTFE缝线强力的影响。在持续高温下对PTFE缝线进行拉伸试验,结果表明:PTFE缝线的拉伸断裂强力随温度升高而大幅下降,试验温度在250℃以上时,其拉伸最大载荷仅1~3 N(线密度1 200~1 250 den);PTFE缝线的拉伸断裂伸长率随温度升高呈现先上升后下降的趋势,在120℃左右达到最大值;高温环境对PTFE缝线的使用寿命有较大影响,缝线能在软化后受到外力作用而断裂失效,在实际工业生产中应给予关注。