【摘 要】
：
以渠道工程为主体的国家水网建设是保障国家水安全、解决水资源时空分布失衡的根本措施。在高太阳辐射强度和低温耦合作用下,渠道冻胀破坏与渗漏恶性循环,已成为北方寒区水网建设与安全高效运行的一大顽疾。太阳辐射引起了寒区渠道在冬季经历昼夜冻融循环及冬季长时冻结过程,引发了阴、阳坡不对称、不同步的冻融发展过程,导致渠道阴、阳坡发生不稳定的差异性冻融破坏。然而,以往渠道的冻害预测与防治研究中很少考虑太阳辐射,这
【基金项目】
：
国家重点研发计划项目:高寒区长距离供水工程能力提升与安全保障技术（编号:2017YFC0405103）； 国家自然科学基金:基于冻融稳定与冲淤平衡的仿自然型输水渠道结构优化研究（编号:U2003108）；
论文部分内容阅读
以渠道工程为主体的国家水网建设是保障国家水安全、解决水资源时空分布失衡的根本措施。在高太阳辐射强度和低温耦合作用下,渠道冻胀破坏与渗漏恶性循环,已成为北方寒区水网建设与安全高效运行的一大顽疾。太阳辐射引起了寒区渠道在冬季经历昼夜冻融循环及冬季长时冻结过程,引发了阴、阳坡不对称、不同步的冻融发展过程,导致渠道阴、阳坡发生不稳定的差异性冻融破坏。然而,以往渠道的冻害预测与防治研究中很少考虑太阳辐射,这导致计算得到的渠道在冬季始终冻结,与现实中昼融夜冻的模式存在差异,且无法考虑阴阳坡效应。由此无法准确揭示太阳辐射和昼夜温差耦合作用下的全生命周期渠道冻害发展机制,且相关冻胀计算模型精度不足,难以科学指导冻害防治的量化设计。为此,以太阳辐射作用下的寒区渠道为研究对象,通过冻土单向冻结试验、渠道冻胀模型试验、工程力学分析和水-热-力耦合数值模拟等手段,探明了考虑太阳辐射的渠道冻害机制,建立了简明实用的渠道冻胀解析力学模型和动态精准的多场耦合数值模型,提出了渠道“适缝”防冻胀技术,为太阳辐射作用下寒区渠道的冻胀设计、工程校核、精准预测和防治提供理论和技术支撑。主要研究内容和成果如下:（1）采用长弧氙灯和低温试验箱进行了不同太阳辐射强度和下垫面情况下的土柱单向冻结试验,揭示了结构表面热响应机制和冻土冻胀机制。研究发现:太阳辐射可增大结构表面热通量和对流换热通量,线性增加其温度,并推迟冻土快速和稳定冻胀的时间,削减冻胀;太阳辐射使冻土水、热、力三场特征波动,引起的土体昼夜冻融使水分迁移具有接力累积特性;本质是太阳辐射和气温的时空热耦合作用引起了冻土冻结速率变化,进而导致了水分迁移、冰水相变和冻胀的耦合变化。（2）开展了阴、阳坡差异性太阳辐射强度下的渠道冻胀模型试验,探究了渠道阴阳坡效应冻害机理。研究发现:太阳辐射使阴、阳坡温度差值具有时空效应;随着渠道阴、阳坡日均吸收太阳辐射强度差值的增大,二者的冻深比、变形比和应变比由1近似线性增大;在日均-15℃气温条件下,阴、阳坡太阳辐射强度差为39.2 W/m~2时,阴坡的冻深、变形和应变约是阳坡的1.4倍;渠道冻害本质为阴、阳坡差异性热边界引起的差异性冻土水、热、力三场耦合冻胀,随后给出了利用太阳辐射削减冻害的建议。（3）为实现渠道冻胀科学化设计,根据试验结果,将太阳辐射对渠道冻胀的影响简化为阴、阳坡冻深差异引起的衬砌变形差异,基于Pasternak地基上Timoshenko梁理论建立了考虑太阳辐射的渠道衬砌冻胀解析力学模型。该模型弥补了Winkler地基上Euler-Bernoulli梁这一传统模型未考虑太阳辐射、冻土和衬砌剪切作用及切向冻结作用的不足,其合理性和正确性得到了模型试验和有限元结果验证。随后讨论了地基和梁模型及其参数影响,为力学模型的实际应用进行参数率定。（4）为精确计算太阳辐射作用下的渠道水-热-力耦合冻融过程,复核力学模型设计结果,建立了考虑太阳辐射和阴影遮蔽的渠道冻胀水-热-力耦合数值模型。该模型考虑了太阳辐射和昼夜温差时空变化对结构冻胀的影响,并通过单向冻结试验、模型试验和现场监测数据验证了模型的准确性。基于该模型给出了东西走向渠道顺时针旋转至南北走向过程中的水、热、力耦合冻胀响应变化规律,进一步分析了太阳辐射对渠道冻胀破坏的影响。（5）基于揭示的渠道冻害机理及构建的数值模型,建立了考虑衬砌-基土及纵缝填充接触作用的渠道冻胀分析模型,提出了考虑太阳辐射的渠道“适缝”防冻胀技术。该技术对规范中纵缝防冻胀措施进行了量化提升,其采用单缝削减应力集中,依据削减程度和结构整体性优化缝宽,通过多缝组合调整衬砌冻胀均匀性。工程实例表明,阴坡采用坡脚+1/4坡板+3/4坡板组合设缝,阳坡采用坡脚+3/4坡板组合设缝,可使衬砌应力满足强度要求,减少压应力50%以上,说明该技术可有效削减由太阳辐射造成的不对称、不同步冻胀破坏。
其他文献
在各种类型的光伏电池中,有机光伏电池（OPV）具有一些十分显著的优势,其中包括低成本、柔性、大面积、可通过印刷方式制备等等。作为OPV电池不可或缺的组成部分,电极界面层对于改善电荷收集性能、抑制电荷复合、优化光场分布具有重要作用,发展相应的界面层材料已经被证明是提高电池光伏效率（PCE）和稳定性的重要手段。近年来,由于OPV电池的不断发展,对电极界面层材料的性能也提出新的要求。多金属氧酸盐（多酸;
稠密子图问题是一类重要的组合优化问题,包括最大团问题、最大加权团问题和最大-Plex问题等,在社会网络分析、计算机视觉、编码理论等实际问题中有着广泛的应用,具有重要的理论意识和实用价值。其中,最大团问题是经典的稠密子图问题,与最大独立集问题或最小顶点覆盖问题互为等价关系,三者均为典型的NP-难问题,当P≠NP时,不存在多项式时间内的求解算法。在实际应用中,寻找问题的最优解或枚举其所有可行解,往往是
肺动脉高压（pulmonary hypertension,PH）是一类由多种病因和不同致病机制引发肺血管结构和功能的改变,从而使肺血管阻力和肺动脉压力升高的病理生理学状态,最终能够发展为右心衰甚至死亡。目前该类疾病发病率和死亡率较高,并且仍然缺乏能够根治的有效药物,所以探索有效的治疗方案对于保障人们身体健康和提高生活质量有重要意义。青蒿素（ARS）是常见的抗疟疾药物,已被发现具有广泛的生物效应。R
哺乳动物植入前胚胎发育是指卵母细胞受精并发育到囊胚的整个过程,包括多个标志性关键事件,如合子基因组激活（ZGA）等。小鼠植入前胚胎ZGA主要呈现两个转录波峰,分别为次要ZGA和主要ZGA,目前大多数研究集中于主要ZGA,而次要ZGA的调控机制还有待进一步探究。早期胚胎发育机制的深度解析对再生医学和辅助生殖的发展具有至关重要的推进作用。近年来,高通量测序技术的迅猛发展大大加快了研究人员对早期胚胎转录
共价有机框架（covalent organic frameworks,COFs）是一类具有丰富孔道结构的晶体材料,具有高比表面积、低密度和易于调控等特点,在吸附分离、催化、传感、光电以及生物医学等诸多领域都表现出巨大的应用价值与潜力。这些都得益于COFs材料的可设计合成策略:以拓扑学为指导,根据有机构筑单元的结构特点,将其通过可逆聚合反应以共价键的形式进行连接。本论文的着手点是基于不同的合成策略,
齿轮是传递运动和动力的关键基础件,齿轮加工精度的高低直接决定了齿轮的服役性能,齿面制造精度越高,运动和动力传动越精确,齿轮的承载能力和疲劳寿命越好。因此,齿轮的制造水平也决定了汽车、航母、直升机、风电、重载工程机械等高端装备的服役性能和核心竞争力,代表着国家整体工业与国防装备水平。随着齿轮加工要求的提升以及齿轮磨削工艺成本的降低,滚-磨工艺已逐渐替代传统的滚-剃工艺成为了高精度齿轮的主要加工手段。
本文以西北民族地区一所山区扶贫学校为研究对象,讨论重点帮扶山区高中学校课程建设中的价值逻辑问题。后扶贫时代,让相对贫困学子“上好学”、享有公平而有质量的教育成为了新时期教育扶贫的深度价值追求。作为教育扶贫的有效载体,重点帮扶山区高中学校的课程建设理应从外延走向内涵,实现价值转向。但是由于对现实课程问题的厘定不准,宁夏山区高中学校的课程建设要么没有深入追问价值问题,只是局限于遵循形式逻辑开展建设,要
随着经济的飞速发展和城市人口的高度集中,公共场所频繁发生人群聚集事故,造成了重大人员伤亡和财产损失。因此,人群聚集风险已成为目前世界各国关注的焦点问题。合理的城市环境规划能够降低人群聚集事故发生的可能性,保障人民的生命财产安全。为了实时监控人群动态,降低人群聚集风险,城市公共场所都已装备视频监控系统,但监控方式仍以人工为主,费时费力且难以达到满意的效果。近年来,科技发展进入人工智能时代,国家政策加
X射线医学计算机断层成像（Computed Tomography,CT）因其能够对患者体内组织或器官进行非侵入性的快速成像而日益广泛应用于临床诊断和治疗之中。然而,X射线CT扫描时的电离辐射会在患者体内产生累积而造成某种程度的辐射伤害。这就要求CT扫描的X射线是低剂量的。通过降低X射线管工作电压、电流,或者缩短曝光时间可实现低剂量,但将使X射线探测器接收到的X射线光子减少,引发泊松噪声。这必将导致