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基于贝叶斯理论的地下水结构模型的不确定性分析
1
作者 苏昆琨 马红彬 +2 位作者 董金玉 杨亚茹 熊玉东 《人民黄河》 北大核心 2025年第10期87-93,共7页
地下含水层结构具有空间复杂和参数多变的特点,借助数值模拟手段揭示地下水运动时构建的地下水模型往往存在不确定性。为定量分析地下水结构模型的不确定性及其对输出结果的影响,构建了两个不同结构的含水层水流模型,基于地下水运动模... 地下含水层结构具有空间复杂和参数多变的特点,借助数值模拟手段揭示地下水运动时构建的地下水模型往往存在不确定性。为定量分析地下水结构模型的不确定性及其对输出结果的影响,构建了两个不同结构的含水层水流模型,基于地下水运动模拟及参数优化过程中常用的贝叶斯理论,采用标准差分进化自适应(DREAM)算法进行采样,分别获得两个不同结构模型的参数样本,通过建立替代模型提高模拟计算效率,并对采集的样本及对应的计算结果进行统计,最后分析了模型结构的不确定性。结果表明:模型结构的不确定性会引起输入参数的不确定性,且参数的不确定性会随模型结构的不确定性的增大而增大,模型结构越接近地下含水层的实际情况,参数也越接近其真实值;模拟过程中存在参数不同而模拟结果相同和模型结构及参数均不同而模拟结果相同的现象。总体而言,模型结构所造成的输出结果的不确定性不能通过参数的调整进行弥补,但模型结构所造成的不确定性程度受限于输入参数的敏感性,且地下水模型结构越接近真实的地下含水系统,则模型的模拟结果越准确。 展开更多
关键词 贝叶斯理论 地下含水层结构 DREAM算法 替代模型 不确定性分析
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小浪底北岸灌区原状土体强度水致劣化机理研究
2
作者 李东森 李迎春 +3 位作者 董金玉 王波波 孟邵锋 董文萍 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 2025年第6期137-144,152,共9页
【目的】区域内一旦遭遇极端降雨,雨水入渗将造成地下水位抬升,而地下水位的周期性波动使土体处于干湿循环条件,其内部结构与力学强度都会遭到破坏;另外,土体长时间处于浸泡状态,将导致土体胶结作用减弱,强度进一步降低。因此,研究土体... 【目的】区域内一旦遭遇极端降雨,雨水入渗将造成地下水位抬升,而地下水位的周期性波动使土体处于干湿循环条件,其内部结构与力学强度都会遭到破坏;另外,土体长时间处于浸泡状态,将导致土体胶结作用减弱,强度进一步降低。因此,研究土体强度水致劣化机理对准确评估极端降雨条件下隧洞工程防护设计具有重要理论意义与实践价值。【方法】以小浪底北岸灌区隧洞工程原状土体为研究对象,对经历不同干湿循环次数和不同浸泡时间的土样进行剪切试验和电子扫描显微镜试验,分析干湿循环过程、饱水浸泡过程中土体的抗剪强度及指标变化规律,深入探讨土体强度水致劣化机理。【结果】(1)前3次干湿循环对土体强度及强度参数的劣化效应最明显,后期循环次数再增加,强度的减小趋于缓慢;(2)黏聚力随干湿循环次数增加逐渐下降,内摩擦角整体呈下降趋势,但变动幅度不大;(3)土体抗剪强度随浸泡天数的增加呈逐渐降低的趋势,前15 d降低幅度最明显;(4)以15 d为分界点,黏聚力下降速度先快后慢,表现出明显的非线性下降规律;(5)内摩擦角随浸泡天数的增加呈下降趋势,但总体波动幅度不大。【结论】干湿循环和浸泡作用导致抗剪强度劣化,这是土体内亲水性黏土矿物吸水膨胀、失水收缩从而引发土颗粒水解、泥化等微结构变化的综合体现。 展开更多
关键词 干湿循环 浸泡时间 抗剪强度 微观结构 水致劣化机理
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沁蟒河流域水资源生态足迹时空变化特征及均衡性分析 被引量：22
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作者 张羽 左其亭 +2 位作者 曹宏斌 白西杰 杨振龙 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期50-57,共8页
沁蟒河流域作为黄河流域重要的能源、化工产业基地,水资源供需矛盾尤为突出。因此,利用生态足迹理论对沁蟒河流域水资源可持续利用状况进行评估,并对其进行均衡性分析,能够为黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施提供范例。... 沁蟒河流域作为黄河流域重要的能源、化工产业基地,水资源供需矛盾尤为突出。因此,利用生态足迹理论对沁蟒河流域水资源可持续利用状况进行评估,并对其进行均衡性分析,能够为黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施提供范例。采用水资源生态足迹模型计算沁蟒河流域各地级行政区水资源生态足迹,并利用泰尔指数对沁蟒河流域2010-2019年水资源生态足迹的均衡性进行分析。结果表明:沁蟒河流域5个地级行政区在水资源生态足迹方面存在一定差异,其中河南省的2个地级行政区相对较大,山西省的3个地级行政区相对较小;各地级行政区均处于“生态赤字”状态,农业生态足迹的不均衡性较大,组内差异逐渐超过组间差异成为影响沁蟒河流域水资源生态足迹均衡性的主要因素。总体而言,沁蟒河流域水资源生态状况较差。 展开更多
关键词 水资源生态足迹 时空变化特征 泰尔指数 空间均衡性 沁蟒河流域
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强降雨作用下原状黄土土柱入渗试验
4
作者 申继先 赵本超 +5 位作者 王探宇 董金玉 王波波 赵志强 葛玉 周海韵 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第4期997-1006,共10页
为研究强降雨作用下水分在原位黄土中的入渗规律,在小浪底北岸灌区隧道冒顶灾害附近取得高120 cm、直径60 cm的原状土柱,并基于土柱开展多次降雨入渗模拟试验,监测得到土柱不同深度处土体含水量变化规律,揭示水分在原位黄土中的入渗过... 为研究强降雨作用下水分在原位黄土中的入渗规律,在小浪底北岸灌区隧道冒顶灾害附近取得高120 cm、直径60 cm的原状土柱,并基于土柱开展多次降雨入渗模拟试验,监测得到土柱不同深度处土体含水量变化规律,揭示水分在原位黄土中的入渗过程。结果表明:试验初期土柱表层土体初始含水量低、基质势高,水分入渗速率快,而深部土体湿润锋锋面含水量变化平稳、基质势低,水分入渗速率慢;多次强降雨叠加作用下,土体导水性增强、湿润锋下移速率显著增加;基于监测数据分阶段建立幂指数和线性形式的湿润锋运动模型,可用于预测考虑强降雨叠加效应下原状黄土中湿润锋的运动过程。 展开更多
关键词 强降雨 原状土柱 体积含水量 入渗过程 湿润锋 运动模型
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流域水资源协同管理模式及体系 被引量：8
5
作者 左其亭 李倩文 +2 位作者 赵维岭 曹宏斌 汪军 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期1-7,共7页
流域水资源管理问题复杂,亟需探索科学的管理模式及管理体系。在总结国内外流域水资源管理经验的基础上,论述了流域水资源协同管理的必要性,提出了流域水资源协同管理模式,并阐述了该模式的主要特点;从组织体系、内容体系、制度体系3方... 流域水资源管理问题复杂,亟需探索科学的管理模式及管理体系。在总结国内外流域水资源管理经验的基础上,论述了流域水资源协同管理的必要性,提出了流域水资源协同管理模式,并阐述了该模式的主要特点;从组织体系、内容体系、制度体系3方面构建了流域水资源协同管理体系。最后,以沁河流域为例,针对其水资源开发利用及管理方面存在的问题,构建了沁河流域水资源协同管理体系。本文以期为流域水资源管理提供一种新的协同管理模式和体系,为指导沁河流域水资源管理实践提供借鉴。 展开更多
关键词 流域水资源管理 协同管理 管理模式 管理体系 沁河流域
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强降雨条件下某泥砂岩互层隧洞侧向变形机制研究
6
作者 赵本超 苏昆琨 +4 位作者 蔡茂泽 秦承志 刘海宁 裴书锋 刘亮 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第6期149-161,共13页
【目的】以小浪底北岸灌区水利枢纽工程为研究对象,旨在探究局部洞段开挖支护后的大变形现象,分析强降雨条件下砂泥岩互层隧洞围岩侧向变形机制,并提出合理的隧洞开挖支护措施。【方法】运用现场调查、现场监测和数值模拟相结合的研究手... 【目的】以小浪底北岸灌区水利枢纽工程为研究对象,旨在探究局部洞段开挖支护后的大变形现象,分析强降雨条件下砂泥岩互层隧洞围岩侧向变形机制,并提出合理的隧洞开挖支护措施。【方法】运用现场调查、现场监测和数值模拟相结合的研究手段,对不同工况下隧洞围岩侧向变形、塑性区特征以及支护单元受力状况展开研究。【结果】结果显示,初始工况下隧洞侧壁最大位移量相对较小,围岩基本稳定。降雨工况下,隧洞底脚侧向变形较大,钢拱架等支护设备破坏。降雨加支护工况下,侧壁最大侧向位移量几乎可以忽略,支护效果良好。【结论】隧洞侧向变形为渐进过程。9^(#)隧洞围岩侧向变形机制如下:局部软弱岩层透镜体影响稳定性;强降雨入渗与农业灌溉致地下水位抬升,增加孔隙水压并降低围岩强度,致使原支护结构承载力不足,无法限制变形发展致其损坏并引发大变形。增设底部横向支撑可显著抑制围岩侧向变形,两侧底脚处效果明显,“增设底部横向钢支撑+沿洞周2 m注浆加固”的支护优化方案效果较佳。 展开更多
关键词 软岩互层 隧洞 侧向变形 破坏机理 支护优化 监测模拟
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基于3DEC的浅埋隧洞失稳过程分析及支护设计 被引量：1
7
作者 李迎春 员建中 +3 位作者 邢博晖 刘亮 刘海宁 裴书锋 《水电能源科学》 北大核心 2024年第9期115-119,共5页
针对浅埋破碎围岩隧洞开挖,确定围岩的稳定性对于隧洞的安全施工意义重大。依托小浪底北岸灌区工程,基于3DEC离散元软件模拟节理破碎岩体隧洞开挖过程,计算隧洞拱顶块体的位移、应力状态,研究关键块体失稳引发隧洞坍塌连锁反应,分析块... 针对浅埋破碎围岩隧洞开挖,确定围岩的稳定性对于隧洞的安全施工意义重大。依托小浪底北岸灌区工程,基于3DEC离散元软件模拟节理破碎岩体隧洞开挖过程,计算隧洞拱顶块体的位移、应力状态,研究关键块体失稳引发隧洞坍塌连锁反应,分析块体节理强度对围岩稳定的影响,最后模拟分析超前支护措施对隧洞整体稳定的影响。模拟结果表明,开挖过程中拱顶块体发生明显失稳,进而引发围岩整体坍塌,并可由此分析块体失稳的先后顺序;增加围岩节理面强度可显著提高围岩自稳能力;增加围岩支护措施后,最大地面沉降位移为0.9 cm,与现场监测结果接近。 展开更多
关键词 浅埋隧洞 离散单元法 节理岩体 围岩稳定
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强降雨条件下砂泥岩互层隧洞冒顶失稳过程与破坏机制
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作者 白西杰 岳昌旭 +3 位作者 蔡茂泽 刘海宁 裴书锋 刘亮 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 2025年第6期145-152,共8页
【目的】在强降雨条件下,砂泥岩互层地质结构物理力学性质劣化显著,严重影响隧洞稳定性。以在建小浪底北岸灌区1~#隧洞塌方冒顶事故为背景,研究强降雨条件下缓倾砂泥岩互层隧洞塌方冒顶演化过程。【方法】通过试验、现场地质分析和数值... 【目的】在强降雨条件下,砂泥岩互层地质结构物理力学性质劣化显著,严重影响隧洞稳定性。以在建小浪底北岸灌区1~#隧洞塌方冒顶事故为背景,研究强降雨条件下缓倾砂泥岩互层隧洞塌方冒顶演化过程。【方法】通过试验、现场地质分析和数值模拟,明确了泥质砂岩在不同干湿循环次数下的力学性能劣化规律,揭示了强降雨诱发的隧洞冒顶失稳机制,提出了合理的开挖支护和处置建议。【结果】(1)隧洞塌方冒顶失稳为渐进破坏过程,表现为洞内掉块、塌方、涌水和涌土以及最后地表形成塌坑。水泥土回填和地表注浆不能有效控制塌方的再次出现;(2)随着干湿循环次数的增加,泥质砂岩的峰值应力和弹性模量逐渐减小,呈对数变化规律,干湿循环20次后泥质砂岩的弹性模量为无干湿循环的33.3%;(3)强降雨使上覆黄土重度大幅增加,地下水位抬升增大了砂泥岩地层孔隙水压,降低了岩体的力学性能,在开挖卸荷后,高含水率砂泥岩涌出掌子面,造成隧洞涌土和塌方冒顶。【结论】强降雨条件下,砂泥岩互层浅埋隧洞需要采取地表、洞内联合降排水措施,采用中间留核心土开挖方式,采取小导管、管棚和带仰拱的钢拱架支护措施,还需加强地表监测和工程应急处置;出现塌方冒顶时,需设置钢格栅封闭,浇筑混凝土。 展开更多
关键词 强降雨 砂泥岩互层 隧洞 塌方冒顶 失稳机制
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