串列布局下风阻效应对上游建筑立面风驱雨的影响研究

文章研究建筑风驱雨(wind-driven rain,WDR)分布受风阻效应的影响,对建筑立面不同部位受风阻效应影响的特性进行定量研究.基于欧拉多相流(Eulerian multiphase,EM)模型建立WDR数值模拟方法,针对前后串列建筑布局,考虑下游建筑高度和降雨强度变化,模拟分析风阻效应下上游建筑立面WDR的分...     

建筑开洞对风驱雨影响特性的数值研究

文章研究建筑风驱雨(wind-driven rain, WDR)对建筑内部的破坏,基于欧拉-欧拉多相流模型,考虑具有恒定开孔率下的不同形状开口,即正方口、竖直口和水平口,通过模拟不同风速和雨强下的WDR场,分析开洞建筑WDR分布特性及洞口形式对WDR分布的影响规律。结果表明,洞口形式和风速的变化对开洞建筑迎风立面和室内地面抓取率影响显著,只有当雨强增大到一定程度时,开洞建筑迎风立面和室内地面抓取率才有显著变化。     

气动干扰对建筑立面风驱雨强影响的数值研究

文章基于欧拉多相流模型,对高低层建筑组合布局的风驱雨(wind-driven rain,WDR)场进行模拟,考虑风向、风速及降雨强度的变化,重点分析受扰高层建筑迎风面WDR抓取率分布及变化特点,获取低层建筑对受扰高层建筑迎风面WDR的气动干扰影响规律。结果表明,受扰后的高层建筑迎风面WDR抓取率分布与单体建筑存在显著差异,0°风向下气动干扰影响最大,受扰高层建筑迎风面下部区域及两侧WDR雨强增大较为明显;斜风向下迎风面下部区域远风侧WDR雨强大于近风侧,与单体布局分布趋势相反。所得结论对于WDR理论研究及工程设计具有一定指导意义。     

饱和渗透系数空间变异性对边坡稳定性的影响

研究了降雨雨型、雨强和持时对边坡孔隙水压力分布的影响以及降雨入渗条件下饱和渗透系数的空间变异性对孔隙水压力、含水率、抗剪强度参数、局部安全系数等参数空间分布的影响。研究结果表明,降雨特性对边坡孔隙水压力的影响较大;受渗流主方向影响,降雨条件下饱和渗透系数的水平波动尺度对孔隙水压力及含水率的变异性影响小于竖向波动尺度,降雨致滑坡的临界滑面基本与坡面平行且深度较浅;随着饱和渗透系数水平波动尺度的增加,滑坡深度随之增大,从总体上坡体上部局部安全系数随饱和渗透系数竖向波动尺度的增加而减小。     

降雨强度及降雨间隔对低影响开发雨洪控制的影响及分析

低影响开发(low impact development,LID)是一种采用微观尺度和分散式设施从源头实现雨洪控制的理念。以长沙市某居民小区为研究区域,基于城市排水管网模拟系统建立了现状无LID、绿色屋顶、下凹式绿地、渗透铺装、植被浅沟及上述四项LID设施组合的六种不同用地场景的排水管网水力模型。结合管道的承载能力全面评价各项LID措施在不同降雨强度、不同时间间隔多场降雨的雨洪控制效果。结果表明:渗透铺装、下凹式绿地、绿色屋顶措施的径流控制和削峰作用相对较好。降雨强度较低时,LID措施的雨洪控制较好,与排水管渠系统联用,可以有效降低内涝风险。绿色屋顶和下凹式绿地的径流削减能力对降雨强度变化较敏感,渗透铺装和植被浅沟相对稳定。连续降雨条件下各项LID的雨洪控制效果不佳,绿色屋顶和植被浅沟的削峰能力严重降低。随降雨间隔的加大,各项LID措施的功能缓慢恢复。     

不同管网平面布置形式下低影响开发的雨洪控制效果研究

以福州市晋安区解放溪流域某居民区为研究对象,选取3种不同的低影响开发措施(渗透铺装,植被浅沟雨水花园,绿色屋顶)设计了4种布设情景.根据芝加哥降雨过程线模型合成不同降雨重现期、不同降雨历时和不同雨峰位置的降雨情景,基于PCSWMM软件分析正交式和平行式排水管网平面布置形式下的低影响开发措施的雨洪控制情况.研究结果表明:在降雨重现期较小、降雨历时较长及雨峰位置靠前时,平行式的低影响开发措施对出水口峰值流量的削减效果要优于正交式.在不同降雨特性下,平行式的渗透铺装、绿色屋顶和低影响开发组合措施对出水口悬浮颗粒物峰值浓度的削减效果要优于正交式,而正交式的植被浅沟雨水花园措施对出水口悬浮颗粒物峰值浓度的削减效果要优于平行式.本研究可为海绵城市建设过程中排水管网的平面布置及低影响开发措施的选择提供依据和借鉴.     

基于计算流体力学的体育馆风驱雨环境数值模拟分析

实际大气边界层近地面风驱雨效应会影响开敞体育场建筑外立面挡雨设计和观众看台舒适性,在方案设计阶段应用计算流体力学技术可以为该类建筑挡雨设计提供分析支撑。采用欧拉-欧拉多相流计算模型,针对实际开敞大跨悬挑体育场馆建筑开展了风雨环境三维数值模拟分析,重点研究了不同等级风力和主导风向对悬挑屋盖建筑外立面风驱雨强度特征影响,分析了不同粒径雨滴风驱雨作用下观众看台区域的等效覆雨面积指标。研究表明,考虑风驱雨作用后体育场馆看台区域的雨滴捕获率可达到1.2,超过仅考虑垂直降雨的雨滴捕获率;风向和风力等级对体育场馆观众看台的风驱雨强度分布规律影响较大,而降雨强度对观众看台位置的单位降雨量雨滴捕获率影响较小;建议在方案设计阶段通过风驱雨数值分析方法评估主导风向风速下建筑风驱雨强度,同时评估最不利风向的建筑遭受的整体单位时间降水量。研究可为同类型体育场馆建筑抗风雨设计提供相关技术参考。     

降雨雨型和强度对土边坡稳定性影响分析

自然界绝大多数滑坡都是在降雨期间发生的.研究降雨诱发滑坡机制具有十分重要的意义.选取南京板桥河某堤段边坡,利用SLOPE/W和SEEP/W耦合进行土坡稳定性分析.通过建立不同降雨雨型和降雨强度影响下的土坡仿真模型, 并对暂态渗流场进行相应的数值计算,分析了不同降雨雨型和强度对土坡稳定性的影响.计算结果分析表明:(1)边坡安全系数随降雨雨型的变化而变化;(2)降雨持时相同,边坡安全系数随降雨强度增大而降低;(3)只有经过一定的降雨持时,安全系数才会明显变化.     

基于SWMM的道路LID措施优化研究

为量化研究道路LID措施优化效果,本研究基于SWMM构建湘潭市芙蓉大道雨洪模型,模拟分析无LID措施道路和4类LID措施组合成方案在降雨重现期分别为1、2、3、5和10年时的雨洪影响效果,对比分析4种方案在不同重现期下的雨洪影响,通过评估模拟效果,选出了最优LID措施组合方案并分析该方案效果。研究结果表明:布设LID设施在相对高频降雨(重现期较小)条件下的径流迟滞效果更为明显。在研究条件下,布设最佳优化方案四(透水沥青+透水砖+植草沟)后,径流可实现完全削减,出流量削减率最高可达92.16%,峰值流量削减率最高可达91.49%。     

金沙江干热河谷坡面降雨产流特征的分析

为干旱区植被恢复技术研究及坡面治理提供依据,运用坡面径流泥沙小区定位观测方法,对元谋县典型干热河谷地段坡面小区降雨产流特征进行了研究,根据降雨的三个重要特征降雨量、持续时间和时段最大雨强,通过SPSSK均值聚类分析法对降雨进行了分类.结果表明,研究区年内降水量分配不均,试验期间雨季6月、9月降水过分集中,易形成持续大雨,导致产生大的地表径流并冲刷地表,造成水土流失.研究区存在降雨强度大、持续时间短的A型雨、降雨强度小持续时间长的C型雨以及居于二者之间的B型雨;降雨量和降雨强度,尤其最大30min雨强是影响坡面产流能力的关键因素;不同雨型下坡面产流能力大小为A型雨>B型雨>C型雨,而产流尺度效应则为C型雨>B型雨>A型雨.     

65 nm体硅CMOS工艺器件尺寸对其脉冲削减效应的影响

利用电路级模拟方法,在65 nm体硅CMOS工艺条件下研究了器件尺寸对其脉冲削减效应的影响.结果表明,当被动反相器的尺寸改变时,脉冲削减效应的变化趋势与其内部双极放大效应的强弱有关.在双极放大效应较强时,脉冲削减效应随尺寸的增加而增强;反之,则其脉冲削减效应随尺寸的增加而减弱.     

基于Infoworks ICM模型的典型海绵措施径流减控效果评估

为了分析海绵措施在流域尺度的雨水径流减控效果,提出适用于海绵城市系统建设的最优组合模式。基于Infoworks ICM模型构建马草河综合流域洪涝模型,结合雨水控制与利用工程设计规范,定量评估调蓄池、下凹式绿地及透水铺装海绵组合模式的蓄滞效果。研究结果表明:(a)海绵组合措施对10年一遇以下低重现期降雨径流量、洪峰流量和峰现时间的削减延迟效果较好;当降雨重现期达到10年一遇及以上时,径流量和洪峰流量削减比例不同程度地降低,洪峰流量削减和峰现时间延迟效果明显降低。(b)实施海绵措施后流域年径流量平均削减39%,各管控地块全部满足控制标准,现行雨水设计规范标准有助于支撑海绵城市试点建设。     

绿色屋顶与下凹绿地串联对居住区径流削减效果分析

居住区具有建筑密度大,绿地率高的特点,绿色屋顶和下凹绿地利用蓄水空间能有效调控居住区雨水径流。以漳州市某居住区为研究区域,构建雨水系统SWMM模型,通过改变绿色屋顶径流路径,模拟不同重现期绿色屋顶与下凹绿地各自排洪与串联使用对居住区的径流削减效果。结果表明,在降雨历时2h重现期为2a、5a、10a、20a的降雨条件下,绿色屋顶与下凹绿地各自排洪(绿色屋顶径流不接入下凹绿地)时,其径流总量削减率为37.3%~38.5%,峰值削减率为37.5%~43.2%。当串联使用(绿色屋顶径流接入下凹绿地)时,削峰减排效果更加明显,且对于低强度降雨,优势更为突出。     

高速列车非定常气动力及其波动特性的雷诺数效应

基于Realizableκ-ε湍流模型的延迟分离涡模拟(DDES)方法,求解不同缩比尺度和来流速度下列车周围非定常流场.通过改变模型缩比尺度和来流速度来研究列车非定常气动特性的雷诺数效应和尺度效应.研究结果表明:随雷诺数增加,各节车气动阻力系数均方根基本呈现减小趋势,且波动明显;随雷诺数增大,列车各节车气动阻力系数和升力系数标准差均先减小后增大,且波动明显;气动力系数功率谱密度随雷诺数增大而变小;雷诺数对气动力系数主频有影响,但无明显规律;列车气动力的尺度效应显著,随雷诺数增大,列车气动力的尺度效应减弱,且列车升力的尺度效应相对显著;列车非定常气动阻力和升力振动的尺度效应随雷诺数增大而减弱,且列车非定常升力振动的尺度效应更加显著;尺度效应不改变列车气动力以低频为主的振动特性和列车气动力功率谱密度的分布规律,对气动力振动主频及其功率谱密度有显著影响.     

华北平原区典型下垫面退水过程研究

以位于邯郸永年区的河北工程大学降雨-径流-灌排试验场为依托,进行数场人工模拟降雨试验,分别探讨了华北平原区典型下垫面河道径流、地表径流和各层壤中流出流的退水特征。对各种出流方式对比结果表明, 河道径流和地表径流在降雨停止后迅速消退,且很快退水完毕;壤中流退水往往在地表径流退水的后半程开始,其退水历时最长, 流量最小。影响因子分析表明, 降雨强度对退水流量的影响比较明显地表现在河道径流方面,即随降雨强度的加大,河道径流的退水流量呈幂函数上升趋势;降雨量对各层壤中流总退水流量的影响显著,即随着降雨量的增大,壤中流退水流量呈幂函数增大趋势;降雨历时对各种方式的退水流量影响均不明显。雨强还影响退水流量在总径流量中的分配比例,河道径流、地表径流、壤中流1和和壤中流2出流的退水流量分别占总流量的0.72%、8.6%、1.71%和0.19%,退水流量占总流量的12.31%。当雨强小于2mm/min时,随着雨强的增大地表径流退水流量所占比例呈直线增加趋势,但当雨强增加到2mm/min以上之后,地表径流退水流量所占比例反而下降了;随着雨强的增加,壤中流总退水流量所占比例呈对数函数逐渐下降的趋势。计算结果表明, 该区退水常数可以分河道径流、地表径流退水和壤中流退水2类, 其数次降雨平均值分别为 0.85 和 0.95。这一结果为进一步研究水文过程乃至流域尺度的退水过程提供了借鉴。     

不同降雨条件对渣土堆积层边坡稳定影响

以一倾斜分层的渣土堆积层边坡模型为例,研究了不同雨量峰值分布的倾斜下对渣土堆积层边坡稳定性的影响.分析表明,受降雨影响渣土堆积层边坡前部坡体孔隙水压逐渐抬升,不同降雨条件促使地下水逐渐向前缘坡体渗流;降雨期的峰值集中在降雨的时期危险性从大到小排列总体规律是中后期>前期,其中不同雨型之间又有所差别.     

26 GHz波段本地多点分配业务无线系统雨衰特性分析

分析了雨衰效应对26 GHz波段LMDS系统无线链路通信质量的影响。提出了抗雨衰的有效措施。首先从理论上分析雨衰的成因,建立雨衰对系统影响的数学模型及雨衰效应下系统有效路径的计算方法,然后结合各个设备厂商的LMDS系统的特点提出有效的抗雨衰方法,最后进行网络测试论证。测试系统在降雨过程中,无线链路性能稳定,抗雨衰措施完备,满足设计要求。证实了雨衰理论分析的正确,抗雨衰措施的合理。     

邯郸东部典型平原区的径流退水过程模拟研究

以位于邯郸永年区的河北工程大学降雨-径流-灌排试验场为依托,进行数场人工模拟降雨试验;分别探讨了邯郸东部典型平原区河道径流、地表径流和各层壤中流出流的退水特征。对各种出流方式对比结果表明,河道径流和地表径流在降雨停止后迅速消退;且很快退水完毕。壤中流退水往往在地表径流退水的后半程开始,其退水历时最长、流量最小。影响因子分析表明,降雨强度对退水流量的影响比较明显地表现在河道径流方面,即随降雨强度的加大,河道径流的退水流量呈幂函数上升趋势;降雨量对各层壤中流总退水流量的影响显著;即随着降雨量的增大,壤中流退水流量呈幂函数增大趋势;降雨历时对各种方式的退水流量影响均不明显。雨强还影响退水流量在总径流量中的分配比例,河道径流、地表径流、壤中流1和壤中流2出流的退水流量分别占总流量的0.72%、8.6%、1.71%和0.19%,退水流量占总流量的12.31%。当雨强小于2 mm/min时,随着雨强的增大,地表径流退水流量所占比例呈直线增加趋势;但当雨强增加到2 mm/min以上之后,地表径流退水流量所占比例反而下降了;随着雨强的增加,壤中流总退水流量所占比例呈对数函数逐渐下降的趋势。计算结果表明,该区退水常数可以分河道径流、地表径流退水和壤中流退水2类,其数次降雨平均值分别为0.85和0.95。这一结果为进一步研究水文过程乃至流域尺度的退水过程提供了借鉴。     

26 GHz波段本地多点分配业务无线系统雨衰特性分析

分析了雨衰效应对26 GHz波段LMDS系统无线链路通信质量的影响.提出了抗雨衰的有效措施.首先从理论上分析雨衰的成因,建立雨衰对系统影响的数学模型及雨衰效应下系统有效路径的计算方法,然后结合各个设备厂商的LMDS系统的特点提出有效的抗雨衰方法,最后进行网络测试论证.测试系统在降雨过程中,无线链路性能稳定,抗雨衰措施完备,满足设计要求.证实了雨衰理论分析的正确,抗雨衰措施的合理.     

喀斯特坡耕地裸坡侵蚀性降雨产流试验研究

为揭示喀斯特坡耕地土壤侵蚀驱动力——产流过程及机制,本研究采用人工模拟降雨试验,通过模拟典型喀斯特坡耕地耕作层、地表微地貌和地下孔(裂)隙构造,探索不同雨强(30,50,70和90mm/h)、坡度(5°,10°,15°,20°和25°)、地下孔(裂)隙度(1%,2%,3%,4%和5%)组合下坡耕地产流特征.结果表明:(1)对于地下产流降雨(雨强为30mm/h),喀斯特坡耕地坡面不产生地表径流,降雨全部转化为地下径流;不同地下孔(裂)隙度下的地下产流率大致相当,而不同坡度下的地下产流率差异较大.(2)对于地表产流降雨(50和70mm/h),地表地下均产生径流,其中地表产流率随坡度增加而增大,且随地下孔(裂)隙度增大而减小,而地下产流率则相反;(3)对于极端降雨(雨强90mm/h),地表产流率随坡度增加而增加,随地下孔(裂)隙度增大而减小,而地下径流则与地表径流相反.地下径流是喀斯特坡耕地主要产流方式,地下孔(裂)隙度和坡度共同影响着径流分布,而降雨强度决定着地表径流和地下径流率.