摘要:为探究氨氮和天然有机物对滤柱铁锰净化性能和所需滤层厚度的影响,针对受铁锰氨天然有机污染（TFe 4.7~5.4 mg/L,Mn(Ⅱ) 1.1~1.3 mg/L,NH+₄-N 1.4~1.8 mg/L,COD_Mn 5.9~7.4 mg/L）的地下水,采用模拟生物滤柱在水温14~17 ℃的条件下进行各污染物同层净化试验。试验所用滤柱为除铁锰成熟生物滤柱,利用循环接种和自然挂膜的方法历时79 d完成氨氮和天然有机物同层净化工艺的启动。结果表明,氨氮的存在会使得滤柱Mn(Ⅱ) 去除区间下移,对滤柱的铁锰去除能力无显著影响。在溶解氧（DO）充足的条件下,Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和氨氮三者可同时被氧化去除。天然有机物的存在可造成滤层铁锰净化能力下降,高效铁锰去除区间显著下移,净化铁锰所需滤层厚度增加,对氨氮的去除有一定的促进作用。适当的反冲洗不会对成熟滤层的净化性能造成影响。

摘要:为快速实现颗粒化同时富集反硝化聚磷菌（denitrifying phosphate accumulating organisms,DPAOs）,在接种絮状活性污泥和长期低温储存的颗粒污泥后,以人工配水为处理对象,分别以恒定水力停留时间（hydraulic retention time,HRT,t_HR）和不同比的长/短HRT交替模式运行4组序批式活性污泥反应器 (sequencing batch reactor,SBR),探究长/短HRT交替运行下的饥饿作用对于富集DPAOs和造粒等方面的影响。结果表明,长/短HRT交替运行下的颗粒污泥均具有更高的DPAOs占比和脱氮除磷率,沉降性能良好且颗粒致密。其中,在12 h/6 h的长/短HRT交替模式下,同步硝化反硝化除磷颗粒的污染物去除性能最好,其长周期内COD、TN和TP的去除率分别达93％、96％和98％,短周期内的去除率为95％、90％和93％,这主要是大粒径颗粒内形成的缺氧区、饥饿条件下胞外聚合物的分泌以及反硝化菌对可溶性微生物产物（soluble microbial products,SMP）的利用等因素综合作用的结果；当HRT比提高至13.5 h/4.5 h时,过高水平的SMP积累和过短的厌氧时间会使得出水COD和TP质量浓度超标；而当HRT比降低至10.5 h/7.5 h时,反硝化聚磷菌的占比下降了18％,出水TN去除率也有所下降,表明12 h/6 h是采用长/短HRT交替运行的可参考值。

摘要:为探讨新型土壤调理剂——生物炭及氮肥配施对土壤养分调理的影响,采用培养实验结合化学计量方法分析玉米秸秆生物炭（SBC）、鸡粪生物炭（MBC）和氮肥（尿素）配施的添加效应。结果表明:生物炭能够提高土壤养分质量分数,但其调理效果具有剂量依赖性和种类异质性。随着生物炭用量的提高,土壤养分质量分数呈上升趋势。SBC处理使土壤有机碳（SOC）和全磷（TP）质量分数最高提升101.754%和34.592%。MBC处理使土壤SOC和TP质量分数最高提升了23.684%和84.396%。SBC通过诱导土壤SOC质量分数的提高进而提高土壤碳氮质量比（C/N）和碳磷质量比（C/P）。而MBC处理则通过磷剂量稀释效应降低了土壤C/P和氮磷质量比（N/P）。生物炭和氮肥之间不是单一的叠加效应,实际应用过程中应充分考虑氮肥与生物炭的交互效应。

摘要:针对地表水中磺胺类抗生素和喹诺酮类抗菌药物被频繁检出这一问题,以磺胺类抗生素甲氧苄啶（TMP）和喹诺酮类抗菌药物恩诺沙星（EFX）为目标物,对比分析了单独紫外（UV）、紫外/过氧单硫酸盐（UV/PMS）、紫外/过氧二硫酸盐（UV/PDS）和紫外/过氧化氢（UV/H₂O₂)在不同水体背景条件下的除污染效率与降解动力学,进一步计算不同pH条件下TMP和EFX的光分解量子产率。结果表明:TMP和EFX紫外光分解的假一级速率常数k₀随pH增加而增加,且EFX光分解的k₀显著大于TMP。在pH 3.0、7.0和11.0条件下,计算得到TMP和EFX的量子产率（λ=254 nm）分别为0.001 0、0.001 3、0.003 6和0.005 3、0.051 1、0.064 5。过氧化物的加入增加了TMP和EFX的降解速率,且对自身光分解慢的TMP影响更为显著。超纯水背景条件下,在pH 3.0和7.0时,UV/PDS对TMP和EFX降解的k₀最大,而在pH 11.0时,UV/PMS体系的k₀最大。自来水背景条件下,UV/PMS和UV/PDS对TMP的降解速率相近,大于UV/H₂O₂；对于EFX的降解,UV/PDS效果最好。地表水背景条件下,3种氧化体系对TMP降解效率相差不大,UV/H₂O₂去除最佳；而对EFX的降解,UV/PDS的降解速率最快。

摘要:水电网络作为城市基础设施的重要组成部分,在城市日常运行中承担着为城市居民生产生活供水供电的重要任务,一旦在地震中遭受破坏,将会对城市的应急救援、火场消防、医疗保障等产生显著的影响,为此应充分保障其抗震韧性。为实现对具有高度功能耦合特性的水电网络进行抗震韧性分析,提出一项基于网络流理论的耦合水电网络抗震韧性分析方法。该方法首先建立水电系统协同恢复的优化目标函数,同时根据网络流方法,建立水电系统地震灾后功能恢复过程中的约束条件,通过混合整数规划方法并基于Gurobi求解器进行求解。该方法一方面可以有效地评估各网络不同部分的抗震性能,另一方面又能够根据既有维修资源,合理安排维修任务,实现耦合系统的最优恢复。研究结果表明:由于水电网络构件物理破坏的不确定性,其恢复过程呈现显著的离散性,且这种离散性随时间变化而变化；从平均意义上来看,电网比水网表现出更快的恢复速度。

摘要:埋地管道周围土体性质沿管道纵向存在不确定性,直接影响到埋地管道的地震响应规律和抗震性能。为此,基于设计反应谱合成不同抗震设防烈度下的人工地震动,采用简化弹性地基梁模型,分析地震行波作用下的管道接口动力响应。考虑因安装环境差异、管道老化等因素引起的球墨铸铁管道接口强度的折减,分析土体重度、内摩擦角、黏聚力和土弹簧屈服位移4个不确定性参数对埋地球墨铸铁供水管道地震响应的影响规律,并对不同地震烈度、不同薄弱接口抗拉强度折减系数土参数不确定性规律进行总结归纳。算例分析表明:与确定性参数模型计算结果相比,4个不确定性参数对接口峰值动力响应的影响程度依次为黏聚力、内摩擦角、土体重度、土弹簧屈服位移,同时考虑4个不确定性参数的模型对结果影响最大,最大接口张开量的变异系数可高达9.54%；考虑土体参数不确定性的均值与确定性工况基本一致,最不利值为确定性工况的1.09~1.31倍；管道局部接口抗拉强度的折减对管道接口位移的响应影响显著。基于计算结果给出了不同地震动强度下接口薄弱系数与接口最大张开量的预测公式。

摘要:为研究黏性沙不同级配对高速水流空化空蚀的影响及机制,利用自主研发的小型循环式水洞试验装置,采用两条不同的黏性沙级配曲线进行较系统的试验研究。通过配置黏性沙小于某一粒径不同质量分数的挟沙水流,用压力动态数据采集系统实时量测水洞工作段空化区和空蚀区的压力；制作不同配合比的混凝土试件,使混凝土试件在黏性沙小于某一粒径不同质量分数工况下进行4 h的空蚀试验,以混凝土试件每小时质量损失表征空蚀量。结果表明:水洞工作段空蚀区各测点的时均压力和空化数随黏性沙小于某一粒径质量分数的减小而增大；混凝土试件空蚀量随黏性沙小于某一粒径质量分数的减小而增加；流速相同时,较高强度配合比混凝土试件的抗空蚀能力明显优于较低强度配合比的混凝土试件；较低流速下空蚀区主要位于试件前段,较高流速下则位于试件后段；试验所用黏性沙细颗粒比重越大,空蚀量越大。

摘要:高扬程边坡虹吸排水会释放大量气泡,为防止虹吸过程产生空气积累破坏虹吸排水的长效性,需要采用d≤5 mm管径形成段塞流。由于管径小且有气液二相流,已有虹吸流速计算可能出现较大误差,影响虹吸排水系统设计的合理性。针对细管径虹吸流速计算误差大的问题,通过分析虹吸流动过程特征来确定流速计算参数,将巴尔公式引入沿程水头损失计算中,并开展足尺物理模型试验。确定适用于虹吸流速迭代运算的沿程水头损失系数计算公式,提出利用断面平均水头损失反映边界层作用影响的圆管层流流速计算方法,在巴尔公式中引入折减系数降低临界雷诺数区的流速计算误差。物理模型试验的测试结果表明,提出的修正计算方法提高了虹吸流速的计算精度,可为工程应用提供参考。

摘要:为研究盾构隧道衬砌收敛变形中纵缝接头的影响,引入接头转动引起的收敛变形占衬砌总收敛变形的比值作为纵缝接头对衬砌变形影响的评价指标。基于接头初始装配角以及接头间的几何递推关系,提出一种用于计算盾构隧道纵缝接头转动产生收敛变形量的简易算法。首先,通过与多尺度混合分析结果对比验证所提出简易算法的有效性。然后,应用该方法对足尺管片试验结果以及三维精细化数值模拟结果中通/错缝拼装、接头位置、衬砌纵向力大小、重复加卸荷等因素对纵缝接头在隧道收敛变形影响的变化规律开展研究。结果表明:通缝拼装下,接头转动引起的收敛变形在管片总变形中占主导地位,而错缝拼装可以显著降低纵缝接头在衬砌收敛变形中的影响；接头越靠近弯矩最大处,接头转动对整体收敛变形的影响越大；纵向力的增加提高了管片的整体性,故接头转动引起的收敛变形占比随着纵向力的增加而减小；加荷后卸荷,由于管片自身弹性变形可恢复而接头转动无法恢复,卸荷阶段纵缝接头的影响增大。上述研究结果可为实际工程中的管片结构设计及隧道健康状态评价提供参考依据。

摘要:为准确计算诱导减载涵洞的主要荷载,采用圆弧小主应力轨迹描述诱导减载涵洞上方回填土拱效应,以推导考虑土拱效应的滑移面土压力系数表达式,继而基于非饱和土的双应力状态变量强度理论确定滑移面摩擦切应力,建立诱导减载涵洞顶部的竖向土压力解析解,结合等沉面高度求解给出应用步骤,最后对比文献现场实测进行正确性和适用性验证,并定义减载率分析基质吸力及分布形式、吸力角、减载材料厚度和变形模量等因素的影响特性。结果表明:所得涵顶竖向土压力解析解可合理反映基质吸力及分布形式、土拱效应、减载材料性能和等沉面高度的综合影响,完善了诱导减载涵洞设计理论；非饱和土强度提升使摩擦作用增强与等沉面下降同时发生,基质吸力和吸力角对减载率具有双重影响,表现为减载率均先增大后减小,且均布吸力下双重影响更为明显；减载率随减载材料厚度增加而非线性增大并趋于稳定,但随减载材料变形模量增加非线性减小。

摘要:为探究输调水工程混凝土表面聚合物水泥防护层在经受高速水流作用下冲蚀损伤机制,利用改进的高压水枪冲蚀试验设备研究防护层的冲蚀特性。通过三维扫描提取冲蚀区域的最大长度、最大宽度、最大深度以及体积4种特征参数,分析不同喷射压力、喷射长度、喷射角度和喷射时间下防护层的冲蚀损伤形态、损伤参数演变规律及损伤机制。以防护层冲蚀最大深度为目标值,建立基于Logistic回归函数的防护层蚀变深度预测模型。结果表明:相同工况下,防护层的4种冲蚀损伤特征参数都随喷射压力和冲蚀时间的增加而增加。喷射长度的增加（从喷射长度为0.5 cm增加到6.6 cm）使防护层的冲蚀形态由“沙漏”向“条形”转变,该过程中水力劈裂对防护层与混凝土界面处的破坏效果降低。构建的防护层蚀变深度预测模型具有很好的准确性,可以通过增大喷射长度和喷射角度显著降低防护层的冲蚀损伤程度,这为实际混凝土工程表面防护设计提供了参考依据。

摘要:为理清粗糙度、含石量、法向应力对灰质岩弃渣混合料与混凝土接触面剪切力学特性的影响,采用新型大型直剪仪对4种含石量的灰质岩弃渣混合料和5种粗糙度的混凝土面板分别在不同法向应力条件下进行系列接触面剪切试验,探究粗糙度、含石量、法向应力变化对接触面剪切强度的影响,揭示三者与接触面剪切力学特性的内在关联及接触面抗剪强度机制。结果表明:相同法向应力条件下,随粗糙度的增加,接触面抗剪强度呈现先增加后减小的趋势,且粗糙接触面能显著提高接触面的剪胀程度,但随法向应力的增加,粗糙度对接触面抗剪强度和法向变形的影响均减弱；相同法向应力条件下,随含石量的增加,接触面抗剪强度的变化规律与法向应力的大小密切相关。同时,试验数据分析表明接触面抗剪强度与Mohr-Coulomb强度准则高度吻合,且粗糙度和含石量对接触面表观黏聚力的影响相比对接触面内摩擦角的影响更为显著。合理的粗糙度和含石量能较大程度地提高弃渣混合料与混凝土接触面的抗剪强度。

摘要:中国大多数海洋场地存在上覆软弱地层,这种海床特性对海上风电场建设十分不利。为研究上覆软黏土层对新型桩-筒复合基础承载性能的影响,基于有限元软件ABAQUS,建立不同厚度的上覆软黏土层场地中桩-筒复合基础数值分析模型,分别对桩-筒复合基础施加单向荷载（V、H、M）和复合荷载（H-M）,研究上覆软黏土层厚度对各向极限承载力、桩-筒复合基础中各结构荷载分担比以及初始刚度k_init的影响。结果表明:桩-筒复合基础各向极限承载力随着上覆软黏土层厚度的增加而减小,当上覆软黏土层厚度等于筒结构入土深度（b=6 m）时,桩-筒复合基础的竖向极限承载力降低了12.86%,水平极限承载力降低了46.55%,抗弯极限承载力降低了34.86%;桩-筒复合基础的初始刚度k_init随着上覆软黏土层厚度的增加而减小。海上风电桩-筒复合基础的设计应充分考虑上覆软黏土层对承载特性的影响。

摘要:如何评价土体开挖条件下在役桩的竖向承载能力,是桩支承的既有建筑地下开挖工程中亟待解决的关键问题,围绕上述问题,明确土体开挖条件下土体应力状态改变、回弹等因素对桩侧和桩端承载特性的影响,建立考虑土体开挖效应影响的桩侧荷载传递双曲线模型和桩端荷载传递双折线模型,考虑开挖卸荷效应引起的土体超固结状态提出土体开挖条件下桩侧极限摩阻力的计算方法,基于有限差分法和荷载传递法形成既有建筑地下开挖条件下在役桩基竖向承载特性的计算方法。通过与现有试验结果比对分析,验证计算方法的合理性。结果表明,对地下增层开挖条件下单桩进行分析时,应考虑开挖引起的土体回弹、桩周土超固结状态等因素对桩侧和桩端承载特性的影响,当计算的归一化土体回弹量较小时(<1),沉降分析中可不考虑回弹效应。

摘要:为研究雷电冲击作用下土体的变形特性,应用冲击波理论描述雷电冲击压力,基于麦克斯韦方程推导雷电在土中产生的电磁力表达式,采用Drucker-Prager弹塑性准则,建立雷电冲击压力和电磁力作用下的土体动态变形特性有限元模型,通过瞬态计算深入探究雷击过程中土体的变形特性,并结合土中应力分布特征对变形进行动力分析,采用正交分析法研究土体力学参数对模型结果的影响以及主次因素排序,分析主要因素和雷电流峰值对模型结果的影响规律。结果表明:一定雷电冲击作用下,土体变形呈先急剧增加而后变形速率逐渐减缓,经过部分回弹后再趋于稳定,在此过程中,土中应力变化动态规律与应力波传播规律类似；土体内摩擦角和弹性模量对土体变形的影响相对较为显著,参数较小时将造成明显的变形增加,且内摩擦角的改变将影响表面土体竖向变形曲线分布规律；此外,随着雷电流峰值的增大,电磁力对土体变形的影响程度显著提升。

摘要:填埋场内垃圾土体存在多种应力状态（如压缩、拉伸、加载和卸载等）,常规三轴试验和直剪试验难以全面进行模拟。为此,利用GDS三轴仪针对垃圾土重塑样开展9种不同应力路径下的三轴试验,深入研究分析应力路径对垃圾土应力-应变特性和屈服特性的影响,提出描述垃圾土应力-应变关系统一的数学模型,并得到p-q应力空间上垃圾土的屈服轨迹。通过与砂土进行比较,揭示应力路径对垃圾土中纤维材料加筋作用的影响规律。结果表明:对于σ₃≥0的压缩路径,垃圾土的应力关系曲线上翘,没有任何出现峰值或趋于渐近值的迹象,纤维材料起到的加筋作用最显著；对于σ₃<0的压缩路径,垃圾土的偏应力随轴向应变增加而增大,并逐渐趋于某定值,纤维材料起到的加筋作用较弱；对于Δq<0的伸长路径,垃圾土与砂土的应力-应变关系曲线近乎一致,纤维材料几乎不产生加筋作用。垃圾土中纤维材料的加筋作用与应力路径密切相关,研究成果为全面深入理解垃圾土的力学特性提供了依据。

摘要:为探究受温度影响的非线性饱和土体的一维固结特性,基于孔隙比变化是由有效应力和温度引起的假设,根据热平衡方程和连续性方程建立考虑热效应的一维非线性固结方程。采用分离变量法及Laplace变换获得连续排水边界下考虑土体非线性的一维热固结问题的解析解,通过与现有两种解析解对比,验证此解答的正确性。基于所得解答,详细讨论热扩散系数与固结系数比值、温度增量、界面参数及非线性参数对土体固结特性的影响。结果表明:温度增量越大或界面参数越大时,土体的固结速率越快；按沉降定义的固结速率随非线性参数的增大而增大,而按孔压定义的固结速率随非线性参数的增大而减小；热扩散系数与固结系数的比值较大时,前期热固结速率明显快于不考虑温度作用的固结速率,采用热加固法处理地基时,有必要先测定热扩散系数和固结系数,以确定是否适合采用热加固法。