风雨联合作用下城轨车辆横风载荷特性研究

为分析风雨环境下城市轨道交通高架线路区段列车的横风载荷特性,采用双方程湍流模型和离散相模型相结合的方法,对不同降雨强度、横风风速和运行车速条件下列车横向风载荷进行了研究.结果表明:列车的横风载荷随着环境横风速度和列车运行速度的增大而增大,而降雨强度对列车横风载荷的影响不明显;解耦分析降雨因子影响可知,当雨滴直径小于1.6 mm时,横风载荷系数随雨量的增大而增大,随雨滴直径的增大而减小;当雨滴直径大于1.6 mm时,横风载荷系数随雨量的增大而减小,随雨滴直径的增大而增大.     

2006年夏季祁连山北坡雨滴谱特征

利用2006年夏季在祁连山北坡进行人工影响天气综合科学试验期间的激光雨滴谱仪观测资料,对该地区夏季不同云系降水的雨滴谱特征进行分析．结果表明：按照降水云系的结构,分别对对流云系、层状云系和混合云系降水情况下降水雨滴的直径分布进行比较,雨滴各种平均粒径由大到小排序依次是对流云系、混合云系和层状云系．降雨强度和雨滴粒子数密度变化趋势一致．雨滴粒径和降落速度之间有很好的对数关系．3类云系的降水强度和雷达回波强度之间也满足对数关系．通过这些分析为祁连山实施人工增雨（雪）提供一定的科学依据．     

大型风力机风雨结构三场耦合分析

针对风雨共同作用下的风力机,提出风-雨-结构三场单向耦合分析方法。将风场和雨滴分别视为连续相和离散相,利用计算流体力学软件对风驱雨过程进行模拟,获得风力机表面的风压力和雨水撞击力。将风雨荷载网格节点力编辑成命令流文件导入有限元软件中进行分析,实现风雨场和结构之间的耦合,得到风雨共同作用下风力机的受力和变形特性。研究结果表明:在风速v10为7.565 m/s、降雨强度I为50 mm/h的天气条件下,雨荷载对风力机整体的受力和变形的影响较小。     

滇中一次强雨雪过程粒子谱特征分析

为了研究低纬高原地区雨(雪)过程粒子微物理特征,利用布设在云南中部的一台Parsivel~2雨滴谱探测仪探测到的2015年12月16—17日雨(雪)过程粒子谱资料,对雨(雪)过程粒子微物理参量的演变特征、粒子数浓度、粒子谱及速度谱分布特征进行了分析.结果表明:此次降雨(雪)过程以降雪占主导地位.纯雨阶段粒子加权平均直径D_m为0.82 mm,纯雪阶段D_m仅为0.79 mm,雪粒子平均直径小于雨粒子平均直径;降水强度与粒子数浓度、雷达反射率之间具有较好的正相关性,粒子数浓度越大,雷达反射率越大,雨强越大,粒子直径与降雨强度没有明显的正相关特征;不同相态的粒子在同一直径档的下落速度差异较大,雨粒子下落速度与直径呈线性相关关系,下落速度靠近结霜一侧且在D_m1.6 mm范围内,雪粒子则靠近未结霜一侧,粒子速度与粒子直径无明显线性相关关系;雨粒子直径较大、下落速度较快,表现出冻滴附着的显著特征,而雪粒子则以冰晶的单一增长为主要特征.     

红壤表土团聚体破碎方式对坡面产流过程的影响

以5种典型红壤为研究对象,分析了团聚体在消散和机械外力两种破碎方式下的稳定性,并对团聚体两种破碎方式下的坡面产流过程及其表土微形态进行了研究。结果表明:雨强为60 mm·h-1时,在消散和雨滴击溅共同作用下,随着团聚体稳定性增加,产流时间从3．7增加到16．2 min,稳定产流强度在0．73-0．93 mm·min-1之间,径流系数(α)与平均重量直径D1,FW和D1,WS(FW为快速润湿;WS为预湿后震荡)的多元回归式为αfallow=141．8-32．2D1,WS-9．8D1,FW (R2=0．91)．消除雨滴动能后,产流时间在3．9到40．2 min之间,稳定产流强度减少6％～81％,径流系数(α)与D1,FW符合αnet=188．06D1,FW-2.304的幂函数关系(R2=0．96)．入渗过程可以用Horton模型来描述,裸土条件下的稳定入渗率fc和系数k可分别用D1,WS的指数和对数函数描述,消除雨滴动能后则可用D1,FW分别进行描述．研究结果有助于深入理解降雨过程中土壤团聚体破碎方式对降雨入渗过程和坡面产流特征的影响,为进一步的坡面水文过程模拟和流域分布式水文模型开发提供必要的土壤参数．     

热带低压影响下平潭海峡公铁两用大桥桥址处风雨特征分析

基于在平潭海峡公铁两用大桥桥址处建立的风雨监测系统,对2018-08某热带低压条件下的风雨特征进行研究。研究结果表明:在降雨过程中,1 min平均风速变化较强烈,降雨后,平均风速较低;湍流强度在降雨过程中比降雨前显著增强;湍流积分尺度在降雨过程中离散度较大,均值与降雨前差别不大;湍流强度和湍流积分尺度与降雨强度、平均粒子直径的相关性不明显,但在平均粒子直径1 mm附近,湍流强度和湍流积分尺度都出现极值;在降雨过程中,实测的各分量脉动风速功率谱与经验谱间在高频段存在一定差异,实测谱在高频段高于经验谱。     

雨滴溅蚀模型研究

利用实验数据对影响雨滴溅蚀的5个主要因子,即降雨、土壤特性、坡度、坡面流水深和植被覆被,进行了单因子分析.结果表明,坡度对雨滴溅蚀的影响先随坡降的增加而递增,当坡度超过约26°的临界值后开始减小;雨滴溅蚀随水深与雨滴直径比值h/d的增加先增大,当h/d=1时达到最大值,之后开始减小;植被覆被屏蔽系数公式中的经验参数c值可以取为0.01.通过数据分析,提出了新的坡度因子、坡面流水深屏蔽系数计算公式,从而建立了一个新的雨滴溅蚀模型.与现有模型相比,新模型全面考虑了5个主要因子的影响,经过与实验数据的对比,模拟效果良好.     

弹头引信碰雨频率研究

在分析雨场及雨滴特性的基础上,用蒙特卡洛方法进行数字仿真,数字计算弹头引信在暴雨中受雨碰撞的频度。主要计算弹丸在雨区中的弹道长度,连续２次碰撞之间的平均距离,弹丸在两雨滴之间的飞行时间等。研究结果表明,引信头部在雨区中的碰雨频率很低,特别是直径较大的雨滴。雨区中雨滴对引信头部防雨装置的碰撞可做单个碰撞来分析。这为引信受雨滴冲击变形的计算以及引信防雨装置的参数设计打下一定的基础。     

不同降雨强度下三种典型农田土壤非点源氮输出研究

以河南淮河流域典型土壤砂姜黑土、褐土、潮土为对象，人工模拟0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm/min降雨强度下径流产出、泥沙流失、氮元素输出状况，研究降雨强度与土壤类型对非点源氮元素输出的影响，为量化淮河流域农田非点源输出负荷、建立本地化非点源污染模型、制定区域非点源污染防治策略等提供依据.结果表明：降雨强度越大，径流量、泥沙流失量、氮元素输出负荷及其平均产出速率均较大；土壤类型对径流产出影响较小，对泥沙流失量与氮元素输出负荷有一定影响；径流中氮元素平均浓度以2.0 mm/min降雨强度时最大；三种土壤的累积氮元素输出负荷均随降雨强度的增大而增大，增加幅度较明显的降雨强度，砂姜黑土为1.0、2.5 mm/min，潮土为1.0、3.0 mm/min，褐土为1.5、3.0 mm/min；氮元素通过泥沙输出的量占总输出量的81.57%以上.降雨强度、土壤类型均对径流产出、泥沙流失、氮元素输出等产生影响，氮元素输出负荷具初期冲刷效应.控制产流初期氮流失与泥沙流失是减少农田非点源氮输出负荷的重要途径.     

急降雨对尾矿堆积子坝溃坝影响的试验研究

为探究尾矿堆积子坝在不同降雨量作用下的溃坝反应,以湖南某尾矿堆积子坝中尾砂为试验材料,采用自制的尾矿子坝溃决破坏试验装置,探究尾矿在下游运移的长度和淹没高度与降雨的关系.试验结果表明:1)不同降雨工况下,尾砂下游运移长度和淹没高度呈现不同状态.在距离原子坝较远处,随降雨量的增加,溃坝运移距离和淹没高度都相应增加.2)试验中降雨强度取0、20、40、60和80 mm/h,近坝体部位降雨强度为60 mm/h时对子坝危害最严重,较远处降雨强度为80 mm/h时对下游危害严重.3)近坝体处,降雨强度为0和20 mm/h时淹没高度较接近,降雨强度为40 mm/h和80 mm/h较接近;稍远处降雨强度60 mm/h和80 mm/h较接近.研究成果为急降雨导致尾矿子坝呈现不同的破坏状态,进而溃坝这一灾害的演进提供参考,对加强子坝防护,增加坝体整体安全等级措施方面提供依据.     

高速公路边坡水土流失机理与养护管理研究

对重庆市梁忠高速公路填方路基边坡土壤开展室内模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下坡面产流和产沙的规律;结果表明:在0. 6 mm/min、0. 9 mm/min、1. 2 mm/min降雨强度条件下,起始产流时间随坡度呈减小趋势,当土体坡度一定时,起始产流时间不断减小,地表径流强度随着降雨强度的增大而增大;当降雨强度一定时,土体的起始产流时间随土体坡度增大逐渐减小,从而反映出地表径流强度不断增大;降雨强度对土壤侵蚀的临界坡度有一定影响,但两者具体变化关系需进一步研究。另外,通过高速公路边坡水土流失机理进行了研究,展开了高速公路边坡水土流失主要诱因分析,提出了科学的高边坡的养护管理措施。     

基于雨滴谱函数的降雨动能理论计算模型

降雨动能是刻画降雨侵蚀能力的一个重要指标，广泛地应用于土壤侵蚀模型研究. 基于大量试验观测资料所给出的降雨动能与降雨强度的经验关系，受观测手段和条件的限制，难以普适推广使用. 文中结合试验资料分析，研究和建立了基于雨滴谱函数和雨滴终点速度的降雨动能理论计算模型，并给出了体积比动能和时间比动能的理论计算方法. 结果表明：在降雨强度近似不变的条件下，降雨动能与降雨强度间更符合幂函数关系；通过改变雨滴形状参数，可以计算不同类型的降雨动能. 通过与其他研究者根据实测资料所得的经验公式的对比分析表明，对于不同地点和不同类型的降雨动能，本计算模型都可以给出十分接近的理论估算，并且地形和风对降雨动能的影响也可以被有效地考虑.     

前期降雨作用下边坡滑坡模型试验

为研究前期降雨对边坡稳定性的影响,基于云南省龙江水电站近坝库岸边坡滑坡区实测降雨资料,通过自行研制模型试验装置,进行前期降雨作用下室内边坡滑坡模型试验,分析前期降雨作用下的边坡滑坡特性。研究表明:前期降雨作用是引起边坡滑坡的主要因素,由于前期降雨作用下雨水在边坡坡面进行了充分入渗,导致边坡土体强度减小,引起非饱和土中基质吸力丧失或减小,再次降雨极易引起边坡滑坡;前期降雨作用引起边坡滑坡类型为浅层牵引式滑坡。     

流域面积和降水量对中小流域水文效果影响分析

以澳大利亚53个流域为例,通过统计分析的方法,对比不同流域面积、不同降水量等级流域的水文模拟精度,探讨了流域面积和多年平均降水量对HIMS模型和SIMHYD模型水文模拟效果的影响.研究结果表明:1)当流域面积在400～600 km2之间且多年平均降水量在800～1 200 mm之间时,HIMS模型和SIMHYD模型模拟效果最好.2)当流域面积大于600 km2时,流域空间异质性增加;当流域面积小于400 km2时,降雨-径流非线性特征突出;HIMS 模型和SIMHYD模型模拟精度降低.3)当流域多年平均降水量大于1 200 mm时,超渗产流机制不完全适用;当流域多年平均降水量小于800 mm时,流域局部产汇流现象普遍、降雨-径流非线性特征突出;HIMS模型和SIMHYD模型模拟精度降低.     

海南省秋季暴雨过程雨滴谱的特征分析

以2017年海南省海口市秋季暴雨过程为研究对象,利用Parsivel降水粒子谱仪观测到的雨滴谱资料,分析雨滴微物理参量特征及滴谱随降水过程的演变特征.结果显示:降水粒子以直径小于1 mm的雨滴为主,直径大于1 mm的雨滴数所占的比例低,但其对雨强的贡献最大.雨滴数浓度、雨强、最大直径和均立方根直径随时间的演变趋势相似,峰值和谷值位置基本一致.降水前期雨滴谱以单峰为主,谱型窄;中期谱型拓宽,滴谱从单峰向双峰甚至三峰演变,有4 mm的大粒子出现;末期谱型变窄,滴谱变回单峰,雨滴数浓度显著降低.当进行Gamma分布的拟合时,直径在1.5 mm～3 mm范围内的雨滴,其拟合最为理想,本研究可为进一步研究热带降水云系的微物理特征提供参考.     

环境风对光学雨滴谱仪探测的影响

为了研究环境风影响下激光雨滴谱仪探测数据的应用, 基于北京2018年6—8月的多次降水过程, 对比架设于不同高度的OTT-Parsivel激光雨滴谱仪和超声风温仪的探测结果, 分析环境中不同强度的水平和垂直风对雨滴谱仪观测的影响。结果表明, 水平风速小于10 m/s且垂直风速大于0.4 m/s时, 利用OTT-Parsivel观测的速度谱估计垂直风速, 80%以上的估计值与超声风温仪观测值一致; 对雨滴垂直速度的修正会使计算得出的直径1 mm左右的雨滴数浓度发生显著变化, 进而影响雨滴谱衍生物理量; 借助定义的样本速度谱平均标准差和异常雨滴比例两个特征参数, 可以识别80%水平风速大于10 m/s的样本。     

隧道隔水板安全厚度数值模拟与模型试验研究

为获取在不同地应力、围岩类型以及水压下隧道突水时的最小安全岩层厚度,基于深长隧道最小安全岩层厚度概念,采用岩石的相似原理,研制了一种用于模拟突水灾害的模型试验系统,主要由主装置、模型试样压实装置和掘进装置组成,该模型试验系统可实现对不同地应力、围岩类型以及水压的模拟.研究结果表明:当试验围压、轴压设定为0.42 MPa时,水压为0.14 MPa时,获得了突水时模型最小安全隔水板厚度为31.12 mm,换算成真实岩石的厚度为3.112 m,与FLAC3D建模计算得到的最小安全隔水板厚度3.33 m比较接近,从而验证了模型试验的可靠性.     

轴向圆筒内对称叶剖面螺旋桨系列的模型试验研究

根据轴向圆筒内对称叶剖面螺旋桨系列的模型试验结果,获得了与SSPS—626螺旋桨系列相组合的侧推力装置的特性,并给出了以槽管直径和叶轮转速为参数的螺旋桨功率与侧推力器能发出的侧向力之间的关系曲线。该曲线可供马力从几十到几千、直径从0.25米到2.25米范围内的各类船舶的侧推力器设计之用。     

不同降雨类型对边坡稳定性影响的研究

针对以往研究较少关注不同类型降雨下的边坡失效概率,基于饱和-非饱和渗流原理,利用岩土工程专业软件Geo-studio中的Seep/W和Slope/W模块,以云南省某边坡为工程背景,基于蒙特卡洛可靠度分析方法对4种降雨类型(平均型、前锋型、中锋型、后锋型)及不同降雨强度对边坡渗流稳定性及可靠度的影响进行了模拟分析,得到了不同特征区的孔压变化,安全系数变化及边坡失效概率.结果表明:降雨持续过程中孔压整体呈上升趋势,前锋型降雨情况下的孔压上升幅度最大,孔隙水压力的增长速率随降雨强度的增加而增加.安全系数在降雨初期呈不断下降趋势,在第5 d停雨后逐渐趋于稳定,前锋型降雨下的安全系数下降幅度要大于其他3种类型降雨.在相同降雨强度下,前锋型降雨的失效概率为44.35%,边坡处于中等危险状态,随着降雨强度的不断增加,边坡的失效概率不断增大,前锋型降雨和平均型降雨下的失效概率整体上大于中锋型降雨和后锋型降雨.     

不同攻角条件下聚能型战斗部毁伤特性研究

对于聚能型兵器而言,在战斗部药型罩特性、装药特性、炸高等因素确定后,该型兵器的毁伤威力将主要取决于其攻击角度.本文采用数值模拟与模型试验方法相结合,对不同攻角条件下聚能型战斗部的毁伤过程和毁伤效果进行了研究,探讨了聚能型战斗部对双层圆柱壳舱段的毁伤特性.结果表明,攻角越小,聚能射流造成的穿孔直径越大,毁伤作用面积越小,单位面积的作用载荷强度越大.