金沙江上游“11.03”白格堰塞湖溃决洪水反演分析

2018年11月3日,西藏自治区和四川省交界处山体发生二次滑坡,在原残余的"10.10"堰塞体上形成"11.03"白格堰塞湖并发生溃决.相应的库容为5.79×10~8m~3,溃决洪峰流量达31000 m~3/s.为直观揭示堰塞湖的溃决过程,本文收集相应的地形、水文资料,并对现场采集的堰塞体材料进行了颗粒级配、冲蚀和抗剪强度特性试验.在此基础上采用"水科院模型"和"南科院模型"对溃决洪水流量过程进行反演分析和参数敏感性分析.结果表明,目前有关溃决洪水分析的基础理论、分析方法和程序可较合理地预测堰塞湖的溃决洪水过程.在输入的水力学和岩土力学参数中只有表征冲蚀率与剪应力关系的特征值对洪峰流量有较大影响.本研究成果可为今后同类堰塞湖应急抢险提供技术参考.     

堰塞坝漫顶溃决机理与溃坝过程模拟

堰塞坝作为自然作用的产物,由于其自身特点,极易发生漫顶溃决.基于小比尺堰塞坝溃决模型试验与唐家山泄流现场实测资料揭示的堰塞坝漫顶溃决机理,建立了一个堰塞坝漫顶溃坝过程数学模型.模型基于堰塞坝的几何特征和坝料物理力学特性,统一分析坝顶与下游坡溃口的发展,并充分考虑堰塞体沿河流运动方向的形态变化;模型可考虑坝体的单侧与两侧冲蚀、不完全溃坝与坝基冲蚀等溃坝模式.选择唐家山堰塞坝泄流案例对模型的合理性进行验证,通比对峰值流量、溃口最终宽度、峰值流量到达时间等参数发现,模型计算结果与实测值的相对误差在10%以内;另外,计算获取的溃口流量过程和库水位变化过程与实测值基本吻合,验证了模型的合理性;参数敏感性分析结果显示,残余坝高、冲蚀系数等参数对溃坝过程具有重要影响,单侧或两侧冲蚀对溃坝过程影响较小.     

三峡及上游梯级水库群特大洪水防洪能力研究

三峡上游大规模梯级水库群的建成,极大地改变了三峡水库入库洪水的原始形态,使得三峡水库实际运行时的来水情况与最初设计时发生了很大变化,对下游荆江地区的防洪风险造成了显著的影响.本文通过建立三峡水库入库洪水随机模型和动库容调洪模型,结合三峡水库对城陵矶地区进行防洪补偿的调度规则,从入库洪水形态、调洪计算模型、防洪调度规程三个方面探究在三峡水库与上游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库群联合调度下荆江地区的防洪安全.结果表明,仅三峡水库单独拦蓄千年一遇入库洪水,所能控制的最大下泄流量为70160～81160 m³/s,荆江地区的分蓄洪量为72.95～102.08亿立方米,大于荆江地区72.76亿立方米的蓄洪容积,难以保证完全分洪.为避免启用荆江分蓄洪区造成的巨大损失,在不同入库洪水形态和对城陵矶地区进行防洪补偿的调度规则下,三峡上游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库群需要预留的最小拦蓄库容为72.11～94.74亿立方米.研究成果可以为长江上游梯级水库群联合防洪调度提供参考.     

黄河下游漫滩洪水造床机理与水沙调控指标研究

本文采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,系统研究了黄河下游漫滩洪水的造床机理与水沙调控指标.结果表明:对于多沙的黄河,漫滩洪水最充分的发挥了水流动力的输沙造床作用,其削峰滞洪与淤滩刷槽的功效十分显著且不可替代.漫滩洪水的造床作用随着洪水漫滩程度的变化而明显不同,可分为三个阶段;漫滩初期,主槽输沙能力降低,淤滩刷槽作用尚未得到充分展现;漫滩中期,滩槽水沙交换充分,淤滩刷槽作用良好;漫滩后期,淤滩刷槽作用趋缓.综合考虑提高河道输水输沙能力与保护滩区防洪安全,提出的黄河下游有利漫滩洪水的水沙调控指标为:洪水漫滩参数1.4γ1.5、来沙系数ρ0.028,即按照目前下游河道主槽平滩流量为4000 m3/s,通过小浪底水库水沙调控,控制下泄洪峰流量5600~6000 m3/s、来沙系数小于0.028的漫滩洪水,对于塑造与维持黄河下游合理规模的输水输沙通道最有利.若控制下游河道不漫滩,通过小浪底水库水沙调控,建议下泄洪峰流量3500~4000 m3/s接近主槽平滩流量的洪水,对于塑造与维持黄河下游合理规模的输水输沙通道较为有利.     

三峡区间入流对三峡库区洪峰的影响分析

三峡区间是长江上游暴雨多发区,其洪水是三峡库区洪水的重要组成部分.长江流域1954年大洪水期间,库区30天最大洪量中区间洪水的比例达13.2%,而区间特殊的地形条件造成区间的众多支流坡度大且流程短,汇流迅速,因此有可能对库区洪峰产生更大影响.目前区间水文站点较少,不能为评估区间入流对库区洪峰的影响提供足够的水文资料.文章选取1956~2000年间的880场洪水为研究对象,在三峡库区长江干流基于HEC-RAS建立了洪水演进数值计算模型,通过对比不考虑侧向入流的洪水演进计算所得洪水过程线和实测洪水过程线,定量识别区间入流对三峡库区洪峰的贡献量和贡献率,以及对峰现时间的影响,并统计分析不同量级洪峰样本中区间入流影响的变异性.采用4套不同研究机构的糙率参数,对比不同糙率参数方案计算结果的差异,分析糙率参数的不确定性对研究结果的影响.研究发现,区间入流对库区洪峰的平均贡献量为3524m3/s,平均贡献率为15.9%,不同场次洪水之间的变异性较大.其中对大于50000m3/s洪峰的贡献量平均为12000m3/s,最大可接近25000m3/s;贡献率平均为20%,最大接近50%.在统计意义上,较大洪峰中区间入流的贡献量及其变异性较大,贡献率及其变异性略大,区间入流贡献率大的洪水场次出现频率较高;区间入流可改变库区洪水过程线形状,使洪峰提前出现,对峰现时间的影响及其变异性随贡献率的增大而增大.以上结果表明三峡区间入流对库区较大量级的洪水过程有显著影响,为保证三峡大坝及其下游的度汛安全,需要采用更为先进的洪水预报技术延长区间洪水预报的预见期,提高预报精度.     

黄河下游洪水输沙效率及其调控

针对黄河下游洪水输沙的复杂性,根据1980～1998年实测洪水资料,以花园口-高村河段为例,建立了洪水输沙用水的人工神经网络模型.在此基础上,以提高洪水输沙用水效率为目标,根据控制原理对洪水输沙过程调控进行了模拟与仿真.根据洪水输沙的实际情况,系统设计中采用了开环控制和反馈控制两种不同的控制结构.开环控制系统中,对不同含沙量条件下洪水平均流量对输沙用水量的控制过程做了数值模拟;结果表明该河段流量对输沙用水量的调控作用明显受到含沙量的影响,当含沙量小于20kg/m3时,流量对输沙用水量减小有很好的调控作用.反馈控制系统中,对给定控制目标下河段入口断面含沙量和流量对输沙用水量的调节过程分别进行了仿真;结果表明如果设定合理的控制目标,花园口-高村河段洪水输沙过程可通过入口断面的含沙量和流量进行调控.最后,根据上述方法,对黄河下游其他河段洪水输沙进行了模拟与仿真.根据综合分析,黄河下游花园口以下河段水流含沙量为20 kg/m3时,适宜的调控流量范围是2390～2900 m3/s.     

金沙江下游梯级与三峡-葛洲坝多目标联合调度研究

溪洛渡-向家坝-三峡-葛洲坝组成的四库梯级水库群是长江上游水能开发、中下游防洪安全和供水保障体系的重要组成部分,开展四库多目标联合优化调度具有重要意义.考虑防洪、发电和供水3个目标建立多目标联合优化调度模型,采用ε约束法,以四库梯级总发电量最大作为主目标,将防洪、供水等目标作为约束条件生成非劣解集;分别选取三峡汛期最高控制水位、最小下泄流量作为防洪、供水约束的情景因子,通过多情景分析,揭示不同来水条件下各目标的置换关系及其机制.结果表明:(1)设置三峡汛期最高控制水位146.5,150,153 m三种情景,其中,相对于146.5 m情景,汛期最高控制水位每提高1 m,多年平均增发电量约7亿kW h,以丰水年增幅最大;(2)最小下泄流量增加10%,四库总发电量多年平均降低5亿kW h左右;(3)三峡水库供水保证率受最小下泄流量影响比溪洛渡水库更为敏感,各种年型下缺水主要集中在枯水期,抬高三峡汛期最高控制水位,不能缓解消落期供水与发电的矛盾.     

预填充支撑体制备介孔硅MCM-48分子筛膜

利用水溶液填充平均孔径为0.2μm的ZrO2管式非对称支撑体,水热合成法制备得到了高通量的MCM-48分子筛膜.首先将支撑体浸泡在预先制备的具有一定pH值的水溶液中,负压抽吸以排除支撑体中的气体,然后放入溶胶中水热合成,经乙醇/盐酸溶液（EtOH/HCl）萃取干燥后得到MCM-48分子筛膜.单组分气体（N2,H2）渗透实验表明,利用水溶液填充支撑体与干燥支撑体相比,可以明显改善MCM-48分子筛成膜质量.通过二次合成可以得到高通量、完整的MCM-48分子筛膜,常温、跨膜压差为0.05MPa时N2渗透系数为5.66×10-7mol/（Pa·s·m2）,H2/N2分离因子可达到3.47.     

高精度再入返回轨道控制技术

2014年11月1日,月地高速再入返回飞行器准确着陆在预定着陆区,标志着探月工程三期月地高速再入返回任务取得了圆满成功.其中飞行器服务舱的制导,导航与控制系统以高精度的再入角和准确的返回再入速度将返回器送入返回走廊,是整个飞行任务的关键环节.本文介绍了为实现以11 km/s速度再入返回地球,解决对地球再入角和返回速度的准确度要求高的难题,飞行器服务舱的制导,导航与控制系统所采用的轮控姿态管理,喷气管理和高精度加速度计闭环轨控的组合技术.在轨实施取得了轨道控制精度小于0.009 m/s,再入角控制精度小于0.024°的控制结果,达到了再入返回轨道控制的高水平.     

长江干流梯级水库群联合调度

随着2012,2013年金沙江下游向家坝、溪洛渡水库的建成投运,形成了世界上规模最大的流域梯级水库群-长江干流梯级水库群(溪洛渡-向家坝-三峡-葛洲坝).长江干流梯级水库群防洪库容277亿m~3、调节库容239亿m~3、总装机43835 MW,具有防洪、发电、航运、供水和生态等巨大的综合利用效益.近几年,基于梯级水库群联合蓄放次序调度理论,采用库容效率法对长江干流梯级水库群在联合防洪、蓄水和消落等方面进行了初步探索和实践.结果表明:长江干流梯级水库群的联合调度不仅能充分保障长江流域的防洪安全与淡水资源安全,同时也能有效改善长江流域生态环境,发挥长江航运"黄金水道"的作用,以及进一步提高长江流域水资源利用率,服务国家"西电东送"、"节能减排"能源战略,为促进长江经济带的战略发展发挥重要作用.     

黄河调水调沙的模式及其效果

黄河调水调沙就是利用干支流水库群对进入下游的水沙关系进行调节和控制,塑造出相对协调的水沙关系,以充分发挥下游河道的输沙能力,遏制河槽萎缩、恢复并维持中水河槽．经多年研究,黄河水利委员会探索出了使下游河道不淤积的水沙关系,基于此种关系和黄河流域来水来沙条件,充分利用干支流水库,创立了基于小浪底水库单库调节为主、空间尺度水沙对接、干流水库群水沙联合调度的黄河调水调沙三种基本模式．按以上三种模式进行了10次调水调沙,结果：黄河下游800km长河道主河槽平均下降1．5m,最小过流能力由1800m3／s提高到4000m3／s．同时,河口三角洲生态系统得以恢复和改善．     

超薄Al2O3绝缘栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件研究

采用原子层淀积（ALD）,实现超薄（3.5nm）Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOS-HEMT）.新型AlGaN/GaN MOS-HEMT器件栅长0.8μm,栅宽60μm,栅压为＋3.0V时最大饱和输出电流达到800mA/mm,最大跨导达到150ms/mm,与同样尺寸的AlGaN/GaNHEMT器件相比,栅泄漏电流比MES结构的HEMT降低两个数量级,开启电压保持在？5.0V.C-V测量表明Al2O3能够与AlGaN形成高质量的Al2O3/AlGaN界面.     

三峡工程截流技术

三峡工程建设采用"三期导流、明渠通航"的施工导流方案,大江截流最大水深60 m、实测最大流量11600 m~3 s~(-1)大,河床深厚覆盖层达20 m,截流过程潜在堤头坍塌风险;明渠截流最大设计流量10300 m~3 s~(-1)、落差4.11 m、龙口流速7 m s~(-1)、水深20 m,明渠基面平整光滑、不利抛投料稳定,截流进占抛投强度11.46万立方米/日;大江截流和明渠截流均需兼顾施工期通航要求.大江截流采用"预平抛垫底,上游单戗立堵、双向进占,下游尾随进占"的截流方案;导流明渠截流采用"垫底加糙、双戗立堵、上游双向进占、下游单向进占"的方案.大江截流和明渠截流的综合困难程度乃世界截流史所罕见,两次截流的成功实施,标志中国河道截流技术跻身世界领先地位.     

超薄Al_2O_3绝缘栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件研究

采用原子层淀积(ALD),实现超薄(3.5nm)Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT).新型AlGaN/GaN MOS-HEMT器件栅长0.8μm,栅宽60μm,栅压为+3.0V时最大饱和输出电流达到800mA/mm,最大跨导达到150ms/mm,与同样尺寸的AlGaN/GaNHEMT器件相比,栅泄漏电流比MES结构的HEMT降低两个数量级,开启电压保持在?5.0V.C-V测量表明Al2O3能够与AlGaN形成高质量的Al2O3/AlGaN界面.     

基于不同风险源组合的水库防洪预报调度方式风险分析

水库防洪预报调度方式风险分析是设计与实施水库防洪预报调度方式的重要依据,目前对此问题的研究多数为仅考虑洪水预报的狭义风险,然而水库预报调度过程中存在着多种不确定性因素.为了能够更为全面的得到水库防洪预报调度方式的综合风险率,本文分析了水文、水力、水位-库容和调度滞时4种不确定性因素及其分布特性,建立了考虑上述4种不确定性因素的水库防洪预报调度方式的水库本身和下游综合风险分析模型,采用基于拉丁超立方体抽样的蒙特卡洛方法对模型进行求解,为实施防洪调度方式提供信息支持.结合白龟山水库实例,论证了防洪预报调度方式风险率小于常规调度方式风险率,对水库及其下游是安全的,并给出满足下游防洪安全约束的最高汛限水位抬高值.     

高性能高应变InGaAs量子阱脊型波导半导体激光器

介绍了利用分子束外延系统生长高应变InGaAs量子阱半导体激光器材料, 采用脉冲阳极氧化技术制作脊型波导半导体激光器. 4 μm条宽脊型波导半导体激光器在室温下单面连续输出功率达到50 mW. 腔长600 μm时, 器件阈值电流密度为300 A/cm2. 在100 mA电流下, 激光器的峰值波长为1.19 μm, 激光器的最大斜率效率为0.45 W/A. 在20℃至100℃温度下, 激光器的特征温度为129 K.     

中国水库大坝降等报废现状与退役评估研究

退役是水库大坝生命周期的一个重要阶段,是在水库大坝病险老化、功能丧失、经济效益衰退及生态系统退化背景下的必然趋势.随着水库大坝老化及公众风险和生态环境意识的增强,水库大坝退役需求越来越大.首先分析中国水库大坝降等报废现状和水库大坝退役对生态环境、社会和经济影响,结果表明:中国降等使用或报废的水库数量较多,绝大多数为小型水库;与需降等使用或报废水库数量相比,水库大坝退役进展缓慢;实施大坝退役既要重视工程安全与经济论证,更要重视生态环境论证,避免或减少对社会和生态环境等的负面影响.其次介绍了国内外水库大坝退役评估研究概况,就目前研究进展情况提出了水库大坝退役评估需研究的几个关键问题,即建立水库大坝服役状态评估测度体系、有效诊断大坝生命的理论和方法、水库大坝退役对生态环境影响评估理论、系统完整的水库大坝退役决策方法.最后通过扎子河水库工程实例分析了水库大坝退役评估方法,指出该水库风险极高,必须进行除险加固或拆除处理,鉴于除险加固经济合理性差,建议对该水库实施退役处理.     

基于遥感数据的小水库塘坝拦洪计算方法研究与应用

本文以美国陆地资源卫星“LandsatTM／ETM＋”数据为基础,以流域地形分类为手段,以降雨蒸发为控制条件,提出了基于遥感数据的小水库塘坝拦洪计算方法．该方法旨在利用遥感技术研究解决小型水利工程影响流域洪水预报精度的问题,主要针对上游有众多小型水利工程的流域,也可用于无径流资料的小型水库径流估算．以20060826洪水为例,对19个有资料小水库进行拦洪模拟发现,拦洪总量绝对误差为-0．2万m^3,相对误差为-0．12％,模拟精度较好．使用此方法对全流域的小水库塘坝进行拦洪计算,并校正原洪水预报方案,校正后的相对误差由校正前的31．8％降低到10．1％,精度明显提高．     

黄河下游河道场次洪水排沙比及其不确定性

根据冲积河流输沙率关系所确定的排沙比公式的结构,通过对黄河下游河道场次洪水表观排沙比资料的还原,回归建立了黄河下游全河段(三黑小至利津)场次洪水的排沙比公式,得到了排沙比95%预测区间,量化了场次洪水排沙比的不确定性.统计分析表明:(1)黄河下游全河段(三黑小至利津)场次洪水的排沙比公式可用进口来沙系数Sin/Qin作为唯一参量,进口来流量Qin不必作为第二参量;(2)回归模型的充分性在Sin/Qin0.003(即排沙比SDR2)和Sin/Qin0.003(即SDR2)时有明显不同,SDR=2和Sin/Qin=0.003可能是区分黄河下游全河段(三黑小至利津)场次洪水尺度上不同输沙率关系的一个阈值条件.本文为分析黄河下游河道其它河段的排沙比关系提供了可用方法,并为黄河下游河道汛期输沙需水量的不确定性分析提供了基础.     

弹体高速侵彻混凝土的数值模拟及实验研究

进行了100 mm直径弹体800 m/s速度下侵彻混凝土靶的试验,得到了大尺寸弹体高速侵彻1 m直径混凝土间隔靶的结果.运用数值模拟,研究了大尺寸弹体高速侵彻混凝土靶中的靶板设计问题,得到了较好的靶板设计方案.数值模拟能一定程度上辅助研究大尺寸弹体侵彻混凝土靶问题,对以后的实验设置和进一步的数值模拟有指导意义.