Reducing uncertainty in stochastic streamflow generation and reservoir sizing by combining observed,reconstructed and projected streamflow     

Jason?PatskoskiEmail authorView author&#;s OrcID profile  A.?Sankarasubramanian 《Stochastic Environmental Research and Risk Assessment (SERRA)》2018,32(4):1065-1083

Reservoir sizing is one of the most important aspects of water resources engineering as the storage in a reservoir must be sufficient to supply water during extended droughts. Typically, observed streamflow is used to stochastically generate multiple realizations of streamflow to estimate the required storage based on the Sequent Peak Algorithm (SQP). The main limitation in this approach is that the parameters of the stochastic model are purely derived from the observed record (limited to less than 80 years of data) which does not have information related to prehistoric droughts. Further, reservoir sizing is typically estimated to meet future increase in water demand, and there is no guarantee that future streamflow over the planning period will be representative of past streamflow records. In this context, reconstructed streamflow records, usually estimated based on tree ring chronologies, provide better estimates of prehistoric droughts, and future streamflow records over the planning period could be obtained from general circulation models (GCMs) which provide 30 year near-term climate change projections. In this study, we developed paleo streamflow records and future streamflow records for 30 years are obtained by forcing the projected precipitation and temperature from the GCMs over a lumped watershed model. We propose combining observed, reconstructed and projected streamflows to generate synthetic streamflow records using a Bayesian framework that provides the posterior distribution of reservoir storage estimates. The performance of the Bayesian framework is compared to a traditional stochastic streamflow generation approach. Findings based on the split-sample validation show that the Bayesian approach yielded generated streamflow traces more representative of future streamflow conditions than the traditional stochastic approach thereby, reducing uncertainty on storage estimates corresponding to higher reliabilities. Potential strategies for improving future streamflow projections and its utility in reservoir sizing and capacity expansion projects are also discussed.  相似文献   

深厚软土场地基岩地震动反演——以天津波为例          下载免费PDF全文

梁建文  张萍  何颖 《世界地震工程》2020,(3):001-11

根据天津波地表加速度记录和相应实测场地钻孔资料，采用等效线性化方法模拟土体非线性，进行了深厚软土场地基岩地震动反演，研究了频率截断对深厚软土场地基岩地震动反演的影响，为天津波地表加速度记录提供了相应的基岩地震动输入。研究表明:不同截断频率情况下，反演得到的基岩地震动峰值和反应谱曲线形状均相差悬殊，但反演后再正演所得到的地面运动与原地表记录相比，加速度时程曲线形状和峰值大小、反应谱曲线形状和峰值大小均非常接近；可根据工程需要对地表加速度记录进行不同频率的截断，反演得到所需强度的基岩地震动。  相似文献   

利用惯容隔震系统的结构层间隔震研究          下载免费PDF全文

张瑞甫  吴明瑞  周方圆  吴应雄  江洁玲 《世界地震工程》2020,(4):008-16

层间隔震技术对于结构竖向不规则以及结构增层等状况有良好的适用性。然而，层间隔震可能出现的较大隔震层变形会带来结构设计的困难。通过在隔震层中设置阻尼元件可以减少变形，但是过大的阻尼出力和过多的数量需求可能导致空间布置和安装不便。惯容元件为解决以上问题提供了一种新的途径。该研究提出采用惯容隔震系统作为层间隔震提高能量耗散效率的手段以控制地震响应，同时也给出了基于性能需求的惯容层间隔震的参数优化设计方法。并以一个标准钢结构模型验证了方法的有效性。结果表明:惯容元件的使用显著降低了上部子结构的地震响应和隔震层的变形，惯容系统实现了预期的耗能增效作用。  相似文献   

地震断层对管道压溃压力的影响          下载免费PDF全文

余建星  袁祺伟  余杨  王华昆  王彩妹  赵岩 《世界地震工程》2020,(2):180-190

利用有限元软件ABAQUS,结合用户自定义Python程序,开展地震断层作用下深海管道局部变形和压溃过程的数值模拟。分析均质土体和随机分布土体模型的地震断层位移大小对管道局部变形的影响,并分析断层诱发的局部挤压变形对管道压溃压力的影响。研究表明:相比于断层走向与管道轴线方向垂直的走滑断层,断层走向与管道轴线方向夹角为45°的走滑断层作用下管道的压溃压力较小,且当断层走向为管道轴线方向逆时针旋转45°时,左旋走滑断层作用下管道的压溃压力低于右旋走滑断层作用下的管道压溃压力。断层位移相同时,管道径厚比越大,压溃压力越小。考虑土壤随机性时,由于APIX65钢制管道刚性较大,且管道两侧土体内聚力和摩擦角分散于均质土壤土体参数均值两侧,因此断层作用过程中管道受到的土压力在均质土壤模型中的土压力数值处上下波动。  相似文献   

双座串联大跨度斜拉桥粘滞阻尼器参数分析          下载免费PDF全文

沈文爱  黄鸣柳  朱宏平  何友娣  张强 《世界地震工程》2020,(4):155-162

以双座串联大跨度斜拉桥-珠海洪鹤大桥为背景，根据桥梁自振特性及场地效应，生成了三组人工波，采用纵向+2/3竖向的地震作用组合输入方式，通过非线性时程分析，系统的研究了粘滞阻尼器对双座串联大跨度斜拉桥减震性能的影响。同时为了确定粘滞阻尼器的最优参数，对粘滞阻尼器的阻尼系数C和速度指数α进行了参数敏感性分析。结果表明:设置纵向粘滞阻尼器能够显著减小双座串联斜拉桥的纵向位移响应，减小主梁在串联处发生碰撞的概率，同时改善主塔塔底结构受力情况，具有良好的耗能减震效果。综合考虑安全性、适用性和经济性等方面，最后给出针对洪鹤大桥的最优粘滞阻尼器参数:速度指数α为0.3，阻尼系数C为3 000kN/（m/s）^0.3。  相似文献   

可替换式桥梁横向防落梁限位装置抗震性能研究          下载免费PDF全文

闫磊  安康  岳克锋  李果  尹修城  姜渝  付亚男 《世界地震工程》2020,(3):172-180

针对目前桥梁结构横向防落梁限位装置损毁后修复困难的问题，提出一种新型的带可更换耗能段的桥梁横向防落梁限位装置。分别以可更换耗能段的腹板厚度、腹板高度及安装位置等为参数，采用有限元软件ABAQUS建立了10个不同参数的装置模型并对其开展拟静力仿真试验，探讨其工作机理，验证其可更换的设计思想并剖析其破坏机理，研究各参数对装置滞回曲线、承载力、延性和耗能能力的影响规律。结果表明:该装置可通过先可更换耗能段破坏再竖板破坏达到多道设防和分级耗能的目的，且整个加载过程中装置的滞回曲线饱满、稳定、无明显捏拢，表现出良好的耗能能力；随着可更换耗能段腹板厚度的增加，装置屈服承载力、极限承载力、屈服位移、极限位移以及延性系数逐渐增大，耗能能力逐渐增强；可更换耗能段高度对装置屈服承载力影响不显著；随着可更换耗能段高度的增加，装置极限承载力逐渐增大，装置屈服位移先增大后减小，装置极限位移整体呈下降趋势，装置的延性系数和耗能能力逐渐减小；可更换耗能段的安装高度对装置屈服承载力和耗能能力的影响无统一规律，但与装置的屈服位移、极限位移及延性系数成负相关。基于本析结果，建议装置在满足承载力要求的前提下，应尽量选取可更换耗能段腹板厚度较厚、高度较小和安装位置较低的参数进行设计。  相似文献   

管壁开孔足尺钢管混凝土柱抗震性能试验研究          下载免费PDF全文

马华  李美娜  王倩倩  王文静  李振宝  陈海燕 《世界地震工程》2019,35(1):053-61

针对钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的穿筋连接形式，研究了钢管开穿筋小孔及加固对钢管混凝土柱抗震性能的影响。对于未开孔、开孔和开孔并加固三种情况，进行了3个直径为610 mm的足尺钢管混凝土柱试件的低周反复荷载试验。试验结果表明:未开孔试件在距根部100 mm处发生钢管屈曲破坏；开孔试件的破坏主要是开孔处屈曲撕裂，开孔对钢管混凝土柱初期刚度和峰值承载力影响不大，但在峰值承载力后受孔边撕裂破坏影响，开孔试件的刚度和强度退化较快、延性和耗能能力降低；开孔并加固试件的破坏位置上移至加固段上部约90 mm处，与未开孔试件表现出相似的抗震性能。  相似文献   

小跨高比强化配筋连梁的抗震性能          下载免费PDF全文

柳斌  张敬书  周家来 《世界地震工程》2019,35(1):069-77

强化配筋连梁是指采用HRB400及以上钢筋、加密加粗腰筋、加粗箍筋的连梁。期望通过腰筋和箍筋形成的2层或更多层的高强钢筋网片来承受剪力，提高其抗震性能，施工较为方便，适用于小跨高比连梁。利用非线性有限元方法，在已完成普通配筋小跨高比连梁抗震性能试验的基础上，研究了跨高比为1.25的不同配筋形式连梁的抗震性能。研究表明:强化配筋连梁的骨架曲线出现2个峰值，峰值荷载为普通配筋连梁的1.37倍，其荷载下降速率约为普通配筋连梁的39.42%，具有较高的承载力。强化配筋连梁的峰值位移是集中对角斜筋、交叉斜筋和对角暗撑配筋连梁的三倍多，具有较强的变形能力。最后，建议采用深梁的方法计算强化配筋连梁的受剪承载力。  相似文献   

大跨度钢管混凝土拱桥抗震性能指标研究          下载免费PDF全文

夏修身  杜骞  戴胜勇 《世界地震工程》2019,35(1):110-116

高轴压比钢管混凝土墩柱的试验结果对钢管混凝土拱肋具有较大的借鉴意义。为明确大跨度钢管混凝土拱桥的抗震性能指标，研究了高轴比钢管混凝土构件的破坏过程及延性性能。以弯矩作为性能指标将高轴压比钢管混凝土构件的试验破坏过程分为轻微损伤、有限损伤与严重损伤3个阶段，结合钢管混凝土截面性能状态的数值分析，探讨了高轴压比钢管混凝土构件的破坏机理。结果表明:高轴压比钢管混凝土构件具有一定的可用延性；提出了以计算等效屈服弯矩作为抗震性能指标，适当利用延性和实现钢管混凝土拱桥的有限损伤抗震设计，并给出了与有限损伤相关的截面性能状态及参数。研究成果弥补了规范在此方面的不足，可供高烈度地震区大跨度钢管混凝土拱桥抗震设计时参考。  相似文献   

基于纤维梁柱单元的桥梁墩柱地震反应模拟方法研究          下载免费PDF全文

赵泰儀  孙治国  石岩  郭迅 《世界地震工程》2019,35(1):117-127

为讨论利用纤维梁柱单元进行钢筋混凝土桥墩地震反应分析的建模方法，分别以4个悬臂式单柱墩和1个双柱墩拟静力加载试验，以及1个悬臂式单柱墩的振动台试验结果为依据，基于OpenSees数值分析平台建立了桥墩的地震反应分析模型。通过改变单元数量，分析了基于力的纤维梁柱单元和基于位移的纤维梁柱单元对桥墩地震反应的模拟精度。结果表明:对悬臂式单柱墩的拟静力和振动台试验，可沿墩高仅建立1个基于力的纤维梁柱单元，并在墩底串联1个考虑纵筋塑性渗透和粘结滑移的转动弹簧单元，即可获得很好的模拟结果。当采用基于位移的纤维梁柱单元时，应沿墩高至少建立2个单元，且塑性铰区至少有1个，才能保证获得较高的模拟精度。对双柱墩拟静力试验，采用基于力的纤维梁柱单元建模，沿每个墩高建立2个单元即可；以基于位移的纤维梁柱单元建模，建议沿每个墩高建立3个单元，且其中2个单元布置在塑性铰区。当数值模型可对静力滞回曲线取得很好的模拟结果后，该模型一般可对动力作用下墩顶最大位移和墩底最大剪力进行较为准确的模拟，但对墩顶残余位移的模拟精度无法保证。  相似文献