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doi: 10.12170/20221010002
摘要:
钱塘江河口水沙运动极其复杂，特别是泥沙输移问题历来受到学者们的关注。然而河口涌潮河段的含沙量观测非常困难，目前对含沙量精细化的系统实测分析及其规律研究仍相对缺乏。以钱塘江北岸海宁段在主汛期前需修建的围堰工程及其泥沙冲淤问题为背景，采用2022年4—6月钱塘江盐官段北岸盐官潮位站连续多日实测含沙量展开分析研究。根据潮差级别（大潮、中潮、小潮）和潮时（涨潮前、涨潮期、平潮期、退潮期）对含沙量数据进行划分和分析。利用从盐官潮位站获取的同时期浊度与实测含沙量进行数据拟合，分别按潮差级别和浊度区间划分得到两组拟合曲线，相关度皆在0.9左右。拟合曲线经验证后运用于7月潮位与拟合含沙量的分析对比。结果表明：大潮时含沙量离散程度最大，中潮次之，小潮最小；小潮的4个潮时含沙量变化不大，中潮和大潮涨潮期的含沙量均有明显上升，高平潮期含沙量有所下降，经退潮期回归至涨潮前水平。总体而言，含沙量曲线与潮位曲线存在相似的周期性关系，但在退潮期，含沙量会再次出现先升高后降低的过程，这可能是由于退潮阶段落急时流速增加，部分床面泥沙再次随水流运动，但随着落急到落憩的转变，退潮变缓，含沙量再次下降。本研究进一步加深了对河口含沙量演变规律的认识，可为河口工程的泥沙研究提供借鉴。
钱塘江河口水沙运动极其复杂，特别是泥沙输移问题历来受到学者们的关注。然而河口涌潮河段的含沙量观测非常困难，目前对含沙量精细化的系统实测分析及其规律研究仍相对缺乏。以钱塘江北岸海宁段在主汛期前需修建的围堰工程及其泥沙冲淤问题为背景，采用2022年4—6月钱塘江盐官段北岸盐官潮位站连续多日实测含沙量展开分析研究。根据潮差级别（大潮、中潮、小潮）和潮时（涨潮前、涨潮期、平潮期、退潮期）对含沙量数据进行划分和分析。利用从盐官潮位站获取的同时期浊度与实测含沙量进行数据拟合，分别按潮差级别和浊度区间划分得到两组拟合曲线，相关度皆在0.9左右。拟合曲线经验证后运用于7月潮位与拟合含沙量的分析对比。结果表明：大潮时含沙量离散程度最大，中潮次之，小潮最小；小潮的4个潮时含沙量变化不大，中潮和大潮涨潮期的含沙量均有明显上升，高平潮期含沙量有所下降，经退潮期回归至涨潮前水平。总体而言，含沙量曲线与潮位曲线存在相似的周期性关系，但在退潮期，含沙量会再次出现先升高后降低的过程，这可能是由于退潮阶段落急时流速增加，部分床面泥沙再次随水流运动，但随着落急到落憩的转变，退潮变缓，含沙量再次下降。本研究进一步加深了对河口含沙量演变规律的认识，可为河口工程的泥沙研究提供借鉴。
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doi: 10.12170/20220708001
摘要:
近年来强台风频数增加，对杭州湾北岸安全造成严重威胁，提升海塘工程的防护能力，开展潮浪重现期组合计算十分必要。通过天文潮-风暴潮-台风浪数值模型，模拟登陆型历史和设计台风产生的潮位和波浪过程，以此构建嘉兴段海塘前沿潮位和波高样本。研究结果表明：历史台风产生逐时潮位和波高组合基本小于10年一遇潮位与同频波高组合，仅出现1次潮位高于10年一遇高潮位，呈现为“潮高浪低”重现期组合；设计台风时，当海塘处于100~300年一遇潮位时，海塘东、西两段前沿逐时潮位和波高组合会出现“潮浪等同”、“潮高浪低”和“潮低浪高”3种重现期组合，中段则为“潮浪等同”和“潮高浪低”两种重现期组合。最高潮位与最大有效波高组合中，出现“潮高浪低”和“潮浪等同”重现期组合。因此，嘉兴海塘防潮标准为100~300年一遇时，防浪标准应不低于防潮标准。
近年来强台风频数增加，对杭州湾北岸安全造成严重威胁，提升海塘工程的防护能力，开展潮浪重现期组合计算十分必要。通过天文潮-风暴潮-台风浪数值模型，模拟登陆型历史和设计台风产生的潮位和波浪过程，以此构建嘉兴段海塘前沿潮位和波高样本。研究结果表明：历史台风产生逐时潮位和波高组合基本小于10年一遇潮位与同频波高组合，仅出现1次潮位高于10年一遇高潮位，呈现为“潮高浪低”重现期组合；设计台风时，当海塘处于100~300年一遇潮位时，海塘东、西两段前沿逐时潮位和波高组合会出现“潮浪等同”、“潮高浪低”和“潮低浪高”3种重现期组合，中段则为“潮浪等同”和“潮高浪低”两种重现期组合。最高潮位与最大有效波高组合中，出现“潮高浪低”和“潮浪等同”重现期组合。因此，嘉兴海塘防潮标准为100~300年一遇时，防浪标准应不低于防潮标准。
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doi: 10.12170/20221230002
摘要:
针对堤路改造工程中面临的差异沉降控制等难题，以南京市江北新区滨江堤防道路加宽改造工程为依托，根据堤防下部地质条件与工程建设特点选取典型断面进行数值计算模拟，开展天然堆载、台阶开挖联合土工格栅处理和水泥土搅拌桩（DCM）处理三种方案的分析对比研究。结合数值计算结果，采用上部结合面处置联合下部地基处理的差异沉降控制技术，对软土地基进行水泥土搅拌桩处理、在新老堤结合处进行台阶开挖联合土工格栅与锥探灌浆等方式相结合的措施进行加固处理。通过现场监测分析断面沉降、孔隙水压力与水平位移等的发展规律，验证数值模型的合理性，并评估该处理方案在实际堤路改造工程中的差异沉降控制效果。结果表明，采用上部结合面处置联合下部地基处理的试验断面路中与右路肩工后剩余沉降分别为16和20 mm，二者差异沉降均保持在4 mm以下，验证了该技术对堤路改造工程新老路堤协调变形的控制效果，可为后续滨江堤路改造工程差异沉降控制提供借鉴。
针对堤路改造工程中面临的差异沉降控制等难题，以南京市江北新区滨江堤防道路加宽改造工程为依托，根据堤防下部地质条件与工程建设特点选取典型断面进行数值计算模拟，开展天然堆载、台阶开挖联合土工格栅处理和水泥土搅拌桩（DCM）处理三种方案的分析对比研究。结合数值计算结果，采用上部结合面处置联合下部地基处理的差异沉降控制技术，对软土地基进行水泥土搅拌桩处理、在新老堤结合处进行台阶开挖联合土工格栅与锥探灌浆等方式相结合的措施进行加固处理。通过现场监测分析断面沉降、孔隙水压力与水平位移等的发展规律，验证数值模型的合理性，并评估该处理方案在实际堤路改造工程中的差异沉降控制效果。结果表明，采用上部结合面处置联合下部地基处理的试验断面路中与右路肩工后剩余沉降分别为16和20 mm，二者差异沉降均保持在4 mm以下，验证了该技术对堤路改造工程新老路堤协调变形的控制效果，可为后续滨江堤路改造工程差异沉降控制提供借鉴。
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doi: 10.12170/20211210003
摘要:
多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩是一种新型桩型，研究其竖向承载特性，对其推广应用具有重要价值。利用室内模型试验验证数值方法，通过数值模拟研究其承载力组成模式，并与广泛使用的普通钻孔灌注桩比较，最后提出多年冻土区钻孔灌注螺纹桩单桩承载力估算方法。研究表明：多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩90%承载力来源于桩侧混凝土与冻土的机械咬合作用，多年冻土的抗剪强度决定桩基承载力，季节活动层对其承载力影响很小，桩体承载力全年稳定。多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩桩侧螺纹与土体咬合，通过轴力计算的等效摩阻力远大于常规灌注桩与冻土间的冻结力。多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩达到极限承载力后桩侧塑性区连通，桩周土体剪切破坏，使用改进公式计算单桩竖向承载力在工程实践中可有效估算单桩承载力设计值。
多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩是一种新型桩型，研究其竖向承载特性，对其推广应用具有重要价值。利用室内模型试验验证数值方法，通过数值模拟研究其承载力组成模式，并与广泛使用的普通钻孔灌注桩比较，最后提出多年冻土区钻孔灌注螺纹桩单桩承载力估算方法。研究表明：多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩90%承载力来源于桩侧混凝土与冻土的机械咬合作用，多年冻土的抗剪强度决定桩基承载力，季节活动层对其承载力影响很小，桩体承载力全年稳定。多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩桩侧螺纹与土体咬合，通过轴力计算的等效摩阻力远大于常规灌注桩与冻土间的冻结力。多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩达到极限承载力后桩侧塑性区连通，桩周土体剪切破坏，使用改进公式计算单桩竖向承载力在工程实践中可有效估算单桩承载力设计值。
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doi: 10.12170/20220216001
摘要:
山区河流出峡谷进入丘陵地带，河段滩槽交错、多滩并存、上下联动、滩性复杂，一直是我国西南地区航运开发的重点难题。山区河流碍航滩群治理思路和原则尚不明确，以岷江下游新开河滩群为例，分析复杂滩群的碍航特性、水沙特征和河床演变规律，并结合物理模型和平面二维水沙数学模型对整治方案进行计算分析与优化研究。研究结果表明：对于滩群自上而下“急、弯、险、浅”的问题，要各施其策，对于下“浅”的问题，需采用“整、疏”相结合的手段，依托整治建筑物增强浅段水沙动力；对于中“弯、险”的问题，需采用整治建筑物调整水流流路，改善水流流态；对于上“急”问题，应重点拓宽航槽以减缓流速。同时在避免下游滩险整治措施对上游滩险的“急、险”有所恶化的基础上，还需综合协调整个滩群的输沙平衡。研究结果可丰富山区河流复杂滩群整治技术，也可为其他滩群治理提供借鉴。
山区河流出峡谷进入丘陵地带，河段滩槽交错、多滩并存、上下联动、滩性复杂，一直是我国西南地区航运开发的重点难题。山区河流碍航滩群治理思路和原则尚不明确，以岷江下游新开河滩群为例，分析复杂滩群的碍航特性、水沙特征和河床演变规律，并结合物理模型和平面二维水沙数学模型对整治方案进行计算分析与优化研究。研究结果表明：对于滩群自上而下“急、弯、险、浅”的问题，要各施其策，对于下“浅”的问题，需采用“整、疏”相结合的手段，依托整治建筑物增强浅段水沙动力；对于中“弯、险”的问题，需采用整治建筑物调整水流流路，改善水流流态；对于上“急”问题，应重点拓宽航槽以减缓流速。同时在避免下游滩险整治措施对上游滩险的“急、险”有所恶化的基础上，还需综合协调整个滩群的输沙平衡。研究结果可丰富山区河流复杂滩群整治技术，也可为其他滩群治理提供借鉴。
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doi: 10.12170/20220310002
摘要:
为研究动态荷载作用下水工沥青混凝土力学性能的尺寸效应规律，在5 ℃的环境温度及10−5 /s~10−2/s的应变速率条件下，对直径为100 mm、高径比分别为0.5、1.0、1.5和2.0的水工沥青混凝土试样开展了单轴动态抗压试验研究，分析了应变率效应与尺寸效应对沥青混凝土动态抗压强度、弹性模量及破坏模式的影响。结果表明：应变速率越大或试样高径比越小，试样破坏越显著；随着高径比的增加，抗压强度减小，而弹性模量增大；随着应变速率的增加，抗压强度与弹性模量的动态增强因子呈非线性增长趋势。基于试验研究，综合考虑应变率效应与尺寸效应的协同作用，引入应变率影响系数（有单位吗？没有，则称因数或因子？，建立了水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应计算模型，并验证了模型的合理性。
为研究动态荷载作用下水工沥青混凝土力学性能的尺寸效应规律，在5 ℃的环境温度及10−5 /s~10−2/s的应变速率条件下，对直径为100 mm、高径比分别为0.5、1.0、1.5和2.0的水工沥青混凝土试样开展了单轴动态抗压试验研究，分析了应变率效应与尺寸效应对沥青混凝土动态抗压强度、弹性模量及破坏模式的影响。结果表明：应变速率越大或试样高径比越小，试样破坏越显著；随着高径比的增加，抗压强度减小，而弹性模量增大；随着应变速率的增加，抗压强度与弹性模量的动态增强因子呈非线性增长趋势。基于试验研究，综合考虑应变率效应与尺寸效应的协同作用，引入应变率影响系数（有单位吗？没有，则称因数或因子？，建立了水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应计算模型，并验证了模型的合理性。
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doi: 10.12170/20220224002
摘要:
基于最新的CMIP6全球气候模式，评估各种模式情景下21世纪中期（2050—2062年）鄱阳湖流域的气候及径流变化情况。基于鄱阳湖流域2001—2019年水文气象及下垫面数据构建SWAT模型，应用CMIP6中4种气候模式，采用Delta降尺度方法构建未来气候情景并模拟水文过程。结果表明，相比基准期（2002—2014年）各种模式情景下流域的降水和气温都呈增加趋势，模拟得到的流域蒸散发量及径流量也都增加，且流域下游地区径流量增加幅度较其他地区更大。SSP585情景下的增温幅度大于SSP126情景，而SSP585情景下的径流量小于SSP126情景。虽然未来气温仍会持续升高，使得流域蒸散发量增加，而径流量变化幅度（−11.93%~49.73%）比蒸散发量的变化幅度（1.06%~11.71%）更大，发生极端水文事件的风险变大。气候变化及相应水文过程模拟结果可为鄱阳湖流域水资源管理和决策提供参考依据。
基于最新的CMIP6全球气候模式，评估各种模式情景下21世纪中期（2050—2062年）鄱阳湖流域的气候及径流变化情况。基于鄱阳湖流域2001—2019年水文气象及下垫面数据构建SWAT模型，应用CMIP6中4种气候模式，采用Delta降尺度方法构建未来气候情景并模拟水文过程。结果表明，相比基准期（2002—2014年）各种模式情景下流域的降水和气温都呈增加趋势，模拟得到的流域蒸散发量及径流量也都增加，且流域下游地区径流量增加幅度较其他地区更大。SSP585情景下的增温幅度大于SSP126情景，而SSP585情景下的径流量小于SSP126情景。虽然未来气温仍会持续升高，使得流域蒸散发量增加，而径流量变化幅度（−11.93%~49.73%）比蒸散发量的变化幅度（1.06%~11.71%）更大，发生极端水文事件的风险变大。气候变化及相应水文过程模拟结果可为鄱阳湖流域水资源管理和决策提供参考依据。
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doi: 10.12170/20220221004
摘要:
梯级水库群联合调度风险补偿是均衡各水库风险水平、保障效益客观合理分配的重要措施。首先，引入相对风险模型，建立“风险源-风险事件-风险受体-评价终点”概念模型，分析梯级水库群联合调度中各因子的相互作用，进而考虑由水库建设规模和运行方式差异导致的不同风险承担水平差距；其次，借助突变理论多准则评价方法，客观推求概念模型各层的相对风险，量化各水库应承担的风险水平；最后，基于耦合相对风险模型和突变多准则评价的风险补偿模型，对补偿效益分摊方案进行相对风险折减，确定梯级水库群联合调度风险补偿方案。将所提风险补偿方法运用于溪洛渡、向家坝、三峡水库的联合调度，并以补偿效益分摊方案为基准进行对比分析。结果表明：（1）风险补偿方法克服了相对风险模型中系数量化的主观性，有效反映了梯级水库群联合调度效益与风险的互馈与均衡关系；（2）风险补偿方案与水库群实际运行方式相符；（3）风险补偿方法实现了多方合作共赢，有利于提高水库参与联合调度的积极性。通过探讨溪洛渡、向家坝和三峡水库联合调度风险补偿方案，可为梯级水库群联合调度风险分析、效益分配等提供参考。
梯级水库群联合调度风险补偿是均衡各水库风险水平、保障效益客观合理分配的重要措施。首先，引入相对风险模型，建立“风险源-风险事件-风险受体-评价终点”概念模型，分析梯级水库群联合调度中各因子的相互作用，进而考虑由水库建设规模和运行方式差异导致的不同风险承担水平差距；其次，借助突变理论多准则评价方法，客观推求概念模型各层的相对风险，量化各水库应承担的风险水平；最后，基于耦合相对风险模型和突变多准则评价的风险补偿模型，对补偿效益分摊方案进行相对风险折减，确定梯级水库群联合调度风险补偿方案。将所提风险补偿方法运用于溪洛渡、向家坝、三峡水库的联合调度，并以补偿效益分摊方案为基准进行对比分析。结果表明：（1）风险补偿方法克服了相对风险模型中系数量化的主观性，有效反映了梯级水库群联合调度效益与风险的互馈与均衡关系；（2）风险补偿方案与水库群实际运行方式相符；（3）风险补偿方法实现了多方合作共赢，有利于提高水库参与联合调度的积极性。通过探讨溪洛渡、向家坝和三峡水库联合调度风险补偿方案，可为梯级水库群联合调度风险分析、效益分配等提供参考。
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doi: 10.12170/20220813003
摘要:
有效控制变形是城市堤路结合工程正常发挥防洪和交通双重作用的重要保障。基于南京长江岸线堤路结合工程典型断面，建立平面应变有限元数值模型，深入分析天然堆载、台阶加筋、深层水泥搅拌（DCM）工况及透水混凝土桩（PCP）工况等4种工况的变形分布与发展规律。研究结果表明：台阶加筋工况的整体变形规律与天然堆载工况基本一致，不进行软基处理将无法有效缩减新老堤防及地基的沉降和水平位移；DCM及PCP工况均能有效控制上部堤防及下部地基的沉降、隆起与水平位移，工后沉降均小于100 mm；PCP复合地基可在3.6%的低置换率条件下，将路面工后沉降减至43 mm，并将达到99%固结度的时间由365 d缩至155 d，变形控制能力整体强于DCM工况。PCP复合地基技术在变形控制标准高、建设周期短的软基地区堤路结合工程中具备良好的应用前景。
有效控制变形是城市堤路结合工程正常发挥防洪和交通双重作用的重要保障。基于南京长江岸线堤路结合工程典型断面，建立平面应变有限元数值模型，深入分析天然堆载、台阶加筋、深层水泥搅拌（DCM）工况及透水混凝土桩（PCP）工况等4种工况的变形分布与发展规律。研究结果表明：台阶加筋工况的整体变形规律与天然堆载工况基本一致，不进行软基处理将无法有效缩减新老堤防及地基的沉降和水平位移；DCM及PCP工况均能有效控制上部堤防及下部地基的沉降、隆起与水平位移，工后沉降均小于100 mm；PCP复合地基可在3.6%的低置换率条件下，将路面工后沉降减至43 mm，并将达到99%固结度的时间由365 d缩至155 d，变形控制能力整体强于DCM工况。PCP复合地基技术在变形控制标准高、建设周期短的软基地区堤路结合工程中具备良好的应用前景。
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doi: 10.12170/20220806001
摘要:
针对长江流域某片区污水系统地下水、雨水入流入渗造成污水处理厂进水量上升、进水COD浓度下降的现象，在实施排水系统提质增效过程中，基于现场实地调查和其他地区的评估经验，采用经验值法、现场试验法和水质特征因子法评估该片区旱天的地下水理论入渗量，通过典型旱、雨天水量对比分析雨天入流入渗量，最后计算得到污水处理厂在旱、雨天情景下的日均进水量。结果表明：该片区污水管道每千米管长地下水入渗量为67.0 m3/d，雨水入流量为71.6 m3/d；污水处理厂旱天进水均值为4.07 万m3/d，雨天为5.15 万m3/d。该结果可为后续提质增效项目的开展和整治效果评估提供理论依据，并为片区排水系统的日常运维提供参考。
针对长江流域某片区污水系统地下水、雨水入流入渗造成污水处理厂进水量上升、进水COD浓度下降的现象，在实施排水系统提质增效过程中，基于现场实地调查和其他地区的评估经验，采用经验值法、现场试验法和水质特征因子法评估该片区旱天的地下水理论入渗量，通过典型旱、雨天水量对比分析雨天入流入渗量，最后计算得到污水处理厂在旱、雨天情景下的日均进水量。结果表明：该片区污水管道每千米管长地下水入渗量为67.0 m3/d，雨水入流量为71.6 m3/d；污水处理厂旱天进水均值为4.07 万m3/d，雨天为5.15 万m3/d。该结果可为后续提质增效项目的开展和整治效果评估提供理论依据，并为片区排水系统的日常运维提供参考。
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doi: 10.12170/20220411003
摘要:
现场浸水试验是研究深厚黄土场地自重湿陷特征、评价其湿陷性的重要手段。基于原状黄土的室内试验，在兰州新区深厚黄土场地开展现场浸水试验，测试分析浸水过程中的土层含水率及地基沉降变形发展规律。研究结果表明：兰州新区原状黄土的含水率和干密度沿深度逐渐增大，孔隙比、自重湿陷系数大幅降低；随着水分入渗深度增加，体积含水率变化曲线上翘时间依次增大，湿润锋面到达测点的时间越来越滞后；地表沉降经历缓慢-快速-减缓-稳定的过程，沉降速率可达5.88 cm/d，浸水50 d时完成总沉降量的60%；该场地0~16.5 m强湿陷土层的湿陷量占湿陷总量80%以上；试坑周围有大量环向裂缝发育，裂缝最宽为34 cm，错台高度可达50 cm；结合室内和现场试验结果，该场地的自重湿陷下限深度和地基处理深度可取24 m。研究结果可为深厚湿陷性黄土地区的工程建设提供参考。
现场浸水试验是研究深厚黄土场地自重湿陷特征、评价其湿陷性的重要手段。基于原状黄土的室内试验，在兰州新区深厚黄土场地开展现场浸水试验，测试分析浸水过程中的土层含水率及地基沉降变形发展规律。研究结果表明：兰州新区原状黄土的含水率和干密度沿深度逐渐增大，孔隙比、自重湿陷系数大幅降低；随着水分入渗深度增加，体积含水率变化曲线上翘时间依次增大，湿润锋面到达测点的时间越来越滞后；地表沉降经历缓慢-快速-减缓-稳定的过程，沉降速率可达5.88 cm/d，浸水50 d时完成总沉降量的60%；该场地0~16.5 m强湿陷土层的湿陷量占湿陷总量80%以上；试坑周围有大量环向裂缝发育，裂缝最宽为34 cm，错台高度可达50 cm；结合室内和现场试验结果，该场地的自重湿陷下限深度和地基处理深度可取24 m。研究结果可为深厚湿陷性黄土地区的工程建设提供参考。
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doi: 10.12170/20220330001
摘要:
在泵站施工过程中，加强对进水流道钢模板的变形监测对保障泵站安全运行具有重要意义。针对传统变形监测方法难以适用于复杂异型曲面和易受环境因素制约等不足，基于预泵浦布里渊光时域分析技术对泵站流道施工期钢模板进行变形监测，提出一种温度补偿方法以解决布里渊频移对温度和应变交叉敏感的问题，采用改进共轭梁法将温度补偿后的应变监测值转换为结构变形。该方法成功应用于某排水泵站工程流道钢模板变形监测。监测结果表明，钢模板顶部和两侧均监测到拉应变和变形（这2个不一样？），测值均随混凝土浇筑逐渐增加，并在浇筑完成一段时间后趋于稳定。该监测方法对异形结构变形监测的研究和应用具有借鉴意义。
在泵站施工过程中，加强对进水流道钢模板的变形监测对保障泵站安全运行具有重要意义。针对传统变形监测方法难以适用于复杂异型曲面和易受环境因素制约等不足，基于预泵浦布里渊光时域分析技术对泵站流道施工期钢模板进行变形监测，提出一种温度补偿方法以解决布里渊频移对温度和应变交叉敏感的问题，采用改进共轭梁法将温度补偿后的应变监测值转换为结构变形。该方法成功应用于某排水泵站工程流道钢模板变形监测。监测结果表明，钢模板顶部和两侧均监测到拉应变和变形（这2个不一样？），测值均随混凝土浇筑逐渐增加，并在浇筑完成一段时间后趋于稳定。该监测方法对异形结构变形监测的研究和应用具有借鉴意义。
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doi: 10.12170/20220225001
摘要:
引江济淮工程岸坡广泛分布的硬黏土，经历河水持续浸泡后，会对岸坡稳定造成重大影响。为了探究硬黏土在持续浸泡下的强度劣化机制，以引江济淮合肥段岸坡硬黏土为研究对象，设计持续浸泡试验，结合三轴压缩试验、矿物成分分析试验、微观结构试验和浸泡液离子含量试验，研究持续浸泡下硬黏土的强度劣化机制。结果表明：持续浸泡下硬黏土强度会发生劣化，30 d内劣化明显，30 d后劣化减弱且趋于平缓；硬黏土中的方解石质量分数随浸泡时长的增加，呈指数降低趋势，浸泡液中Ca2+质量体积分数呈对数增加趋势；随浸泡时长的增加，试样表面微孔隙数量增多，尺寸增大，30 d内增加速度较快，30 d后增加速度减缓趋于平稳。硬黏土持续浸泡后强度劣化是由亲水性黏土矿物吸水膨胀和土体内部充当“骨架”的方解石发生溶蚀共同导致的。
引江济淮工程岸坡广泛分布的硬黏土，经历河水持续浸泡后，会对岸坡稳定造成重大影响。为了探究硬黏土在持续浸泡下的强度劣化机制，以引江济淮合肥段岸坡硬黏土为研究对象，设计持续浸泡试验，结合三轴压缩试验、矿物成分分析试验、微观结构试验和浸泡液离子含量试验，研究持续浸泡下硬黏土的强度劣化机制。结果表明：持续浸泡下硬黏土强度会发生劣化，30 d内劣化明显，30 d后劣化减弱且趋于平缓；硬黏土中的方解石质量分数随浸泡时长的增加，呈指数降低趋势，浸泡液中Ca2+质量体积分数呈对数增加趋势；随浸泡时长的增加，试样表面微孔隙数量增多，尺寸增大，30 d内增加速度较快，30 d后增加速度减缓趋于平稳。硬黏土持续浸泡后强度劣化是由亲水性黏土矿物吸水膨胀和土体内部充当“骨架”的方解石发生溶蚀共同导致的。
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doi: 10.12170/20220625002
摘要:
准确确定打桩过程中的单位侧摩阻力，是提高桩基可打入性分析精度的重要途径。基于某互层土场地现场静力触探数据及高应变动测结果，分析打桩过程中单位侧摩阻力的变化规律。现场打桩全过程动测数据分析显示，与常规场地类似，在打桩过程中，同一深度的单位侧摩阻力随着贯入深度的增加而降低，总侧摩阻力表现出明显的衰减趋势；土体的互层分布对单位侧摩阻力随深度的变化趋势影响显著，表现为在砂土及粉土层中单位侧摩阻力也出现明显降低。现有的半理论半经验公式无法正确描述上述情况，对于互层土场地，建议黏土层可基于灵敏度确定折减因子，砂土和粉土宜采用与上层黏土相同的折减因子。采用该方法计算得到的单位侧摩阻与实测值基本吻合。该方法可用于互层土场地的打桩计算，提高桩基可打入性分析精度。
准确确定打桩过程中的单位侧摩阻力，是提高桩基可打入性分析精度的重要途径。基于某互层土场地现场静力触探数据及高应变动测结果，分析打桩过程中单位侧摩阻力的变化规律。现场打桩全过程动测数据分析显示，与常规场地类似，在打桩过程中，同一深度的单位侧摩阻力随着贯入深度的增加而降低，总侧摩阻力表现出明显的衰减趋势；土体的互层分布对单位侧摩阻力随深度的变化趋势影响显著，表现为在砂土及粉土层中单位侧摩阻力也出现明显降低。现有的半理论半经验公式无法正确描述上述情况，对于互层土场地，建议黏土层可基于灵敏度确定折减因子，砂土和粉土宜采用与上层黏土相同的折减因子。采用该方法计算得到的单位侧摩阻与实测值基本吻合。该方法可用于互层土场地的打桩计算，提高桩基可打入性分析精度。
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doi: 10.12170/20220310003
摘要:
为揭示桩端不同后注浆方式对灌注桩承载特性的影响，基于自行设计的压力注浆系统对3根位于均质黄土层的模型桩（S1、S2、S3）分别进行桩端开式、闭式及复合式注浆试验，并设置不注浆桩作对照，注浆结束10 d后开展竖向抗压荷载试验。S1、S2、S3桩的总注浆量均为3 L，注浆压力均为0.3 MPa，注浆持续时间分别为25、24、32 s。试验结果表明：注浆后S3的承载力最大，3根桩的极限承载力分别提高144%、33%、411%；3根注浆桩距桩端约8倍桩径范围附近的侧阻均有增强，极限荷载下的增强比例分别为170.7％、39.5％、233.2％；静载试验完成后，挖出模型桩，观察浆液在桩侧和桩端的分布情况，发现S1、S2桩浆液沿桩侧上返，而S3桩除了有部分浆液沿桩侧上返，还有一部分浆液在桩底形成水泥扩大头。桩端复合式注浆相比其他两种方式注浆效果更显著，更有利于提高桩的承载力。
为揭示桩端不同后注浆方式对灌注桩承载特性的影响，基于自行设计的压力注浆系统对3根位于均质黄土层的模型桩（S1、S2、S3）分别进行桩端开式、闭式及复合式注浆试验，并设置不注浆桩作对照，注浆结束10 d后开展竖向抗压荷载试验。S1、S2、S3桩的总注浆量均为3 L，注浆压力均为0.3 MPa，注浆持续时间分别为25、24、32 s。试验结果表明：注浆后S3的承载力最大，3根桩的极限承载力分别提高144%、33%、411%；3根注浆桩距桩端约8倍桩径范围附近的侧阻均有增强，极限荷载下的增强比例分别为170.7％、39.5％、233.2％；静载试验完成后，挖出模型桩，观察浆液在桩侧和桩端的分布情况，发现S1、S2桩浆液沿桩侧上返，而S3桩除了有部分浆液沿桩侧上返，还有一部分浆液在桩底形成水泥扩大头。桩端复合式注浆相比其他两种方式注浆效果更显著，更有利于提高桩的承载力。
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doi: 10.12170/20220119002
摘要:
为研究高桩承台基础在波流作用下的荷载时程特点和压力分布规律,开展某跨海大桥桩-承台复合基础的数值模拟研究。根据Stokes二阶波理论进行数值水池造波,采用雷诺平均应力方程（RANS）求解流体运动方程，计算得出3种淹没系数（0~1）下高桩承台基础的各部分水动力时程及其表面压力分布；应用流体体积函数（VOF）追踪液面形态模拟波浪形态时程。研究结果表明：（1）淹没系数较大时,承台水平力较大且主要来自波流联合作用，尾流区绕射波浪会产生负向水平力和负向浮托力，承台迎波面及顶面后方存在压力波动极值区；（2）随着淹没系数的降低,承台水平力减小,水平力主要以波浪拍击力为主，竖向浮托力、单桩水平力随之增加，尾流区绕射效应降低，承台压力极值波动区缩小直至消失；（3）桩基正向水平力最大值出现在边列最后排桩；负向水平力最大值出现在中列最后排桩。研究所得总力时程和压力分布规律可为优化结构设计提供参考。
为研究高桩承台基础在波流作用下的荷载时程特点和压力分布规律,开展某跨海大桥桩-承台复合基础的数值模拟研究。根据Stokes二阶波理论进行数值水池造波,采用雷诺平均应力方程（RANS）求解流体运动方程，计算得出3种淹没系数（0~1）下高桩承台基础的各部分水动力时程及其表面压力分布；应用流体体积函数（VOF）追踪液面形态模拟波浪形态时程。研究结果表明：（1）淹没系数较大时,承台水平力较大且主要来自波流联合作用，尾流区绕射波浪会产生负向水平力和负向浮托力，承台迎波面及顶面后方存在压力波动极值区；（2）随着淹没系数的降低,承台水平力减小,水平力主要以波浪拍击力为主，竖向浮托力、单桩水平力随之增加，尾流区绕射效应降低，承台压力极值波动区缩小直至消失；（3）桩基正向水平力最大值出现在边列最后排桩；负向水平力最大值出现在中列最后排桩。研究所得总力时程和压力分布规律可为优化结构设计提供参考。
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doi: 10.12170/20220105001
摘要:
沉管隧道暗埋段对接端、预制干坞坞口的临时护岸多采用深水钢管桩-混凝土止水墙复合结构，所处环境及结构的特殊性使其难以采取机械拆除的方法，研究混凝土止水墙爆破拆除对紧邻钢管桩动力特性的影响具有现实意义。基于襄阳市某工程沉管对接端止水墙爆破拆除工程，采用欧拉-朗格朗日耦合方法建立三维精细化钢管桩-混凝土止水墙有限元模型，分析不同炮孔布置形式(桩间与桩侧布孔)下拆除爆破对钢管桩动力特性的影响。研究表明，不同布孔形式下，锁口钢管桩均不会倾倒，但桩间布孔更有利于螺栓剪断，能够达到拆除对象破碎坍塌、保留对象“断而不倒”、对周围环境“零干扰”的爆破效果。
沉管隧道暗埋段对接端、预制干坞坞口的临时护岸多采用深水钢管桩-混凝土止水墙复合结构，所处环境及结构的特殊性使其难以采取机械拆除的方法，研究混凝土止水墙爆破拆除对紧邻钢管桩动力特性的影响具有现实意义。基于襄阳市某工程沉管对接端止水墙爆破拆除工程，采用欧拉-朗格朗日耦合方法建立三维精细化钢管桩-混凝土止水墙有限元模型，分析不同炮孔布置形式(桩间与桩侧布孔)下拆除爆破对钢管桩动力特性的影响。研究表明，不同布孔形式下，锁口钢管桩均不会倾倒，但桩间布孔更有利于螺栓剪断，能够达到拆除对象破碎坍塌、保留对象“断而不倒”、对周围环境“零干扰”的爆破效果。
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doi: 10.12170/20220929003
摘要:
支流入汇往往对干流通航河道流场特性产生影响。在干、支流交汇口支流段上修建水利工程，需优化工程布置以改善其泄流对交汇区通航水流条件的影响。以引江济淮工程派河段某入汇支流跌水为研究对象，通过1∶50比尺物理模型试验，研究跌水泄流以90°角汇入干流时交汇区通航水流条件，提出跌水工程优化布置方案。结果表明：在原布置方案基础上，增大跌水出口段泄槽扩散角度至10°，沿出口扩散段对称布置二级分流墩，并将出口扩散段浚深2 m，在5年及20年一遇洪水工况时，通航水流条件得到显著改善，汇流偏流系数分别为1.13、1.20，交汇区最大横向流速分别为0.15、0.29 m/s，满足规范要求。研究结果可为类似跌水工程布置提供有益参考。
支流入汇往往对干流通航河道流场特性产生影响。在干、支流交汇口支流段上修建水利工程，需优化工程布置以改善其泄流对交汇区通航水流条件的影响。以引江济淮工程派河段某入汇支流跌水为研究对象，通过1∶50比尺物理模型试验，研究跌水泄流以90°角汇入干流时交汇区通航水流条件，提出跌水工程优化布置方案。结果表明：在原布置方案基础上，增大跌水出口段泄槽扩散角度至10°，沿出口扩散段对称布置二级分流墩，并将出口扩散段浚深2 m，在5年及20年一遇洪水工况时，通航水流条件得到显著改善，汇流偏流系数分别为1.13、1.20，交汇区最大横向流速分别为0.15、0.29 m/s，满足规范要求。研究结果可为类似跌水工程布置提供有益参考。
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doi: 10.12170/20221130002
摘要:
自2003年三峡水库蓄水以来，长江下游水沙特性发生了显著变化，2020年夏长江流域发生了流域性大洪水。在分析三峡水库蓄水以来长江下游水沙特性变化的基础上，结合2020年洪水期的水情、沙情，利用实测河床地形及大断面资料，分析长江下游干流湖口至江阴多年河道冲淤特性，探讨2020年洪水作用下长江下游河床冲淤变化及河势演变特性。研究表明：自三峡水库蓄水以来，长江下游年均径流量变化较小，输沙量锐减，水沙关系发生明显改变；湖口至江阴河段1998—2006年有淤有冲，2006年后呈单向冲刷状态，且滩槽普冲，在2020年流域性大洪水作用后，长江下游河道延续这一冲刷特征，冲刷强度明显增强，各水位河槽冲刷强度为2016—2020年平均值的2.0~2.8倍；大通以上河段冲刷强度小于下游河段；长江下游分流格局总体稳定，但铜陵河段成德洲汊道有主支汊易位趋势，多次测得右汊分流比超过左汊；扬中河段支汊发展，分流比呈持续微增趋势；河势总体稳定，尚有多个江心洲边滩冲刷明显，铜陵沙首度出现撇岸切滩现象，扬中等局部江段江心洲高滩陡坎有条崩发生；河床纵向仍有冲刷，河道束窄段横断面形态进一步窄深化。对大洪水条件下河道冲淤演变特性的分析研究，有利于更加全面系统地掌握长江下游河道的河势演变规律。
自2003年三峡水库蓄水以来，长江下游水沙特性发生了显著变化，2020年夏长江流域发生了流域性大洪水。在分析三峡水库蓄水以来长江下游水沙特性变化的基础上，结合2020年洪水期的水情、沙情，利用实测河床地形及大断面资料，分析长江下游干流湖口至江阴多年河道冲淤特性，探讨2020年洪水作用下长江下游河床冲淤变化及河势演变特性。研究表明：自三峡水库蓄水以来，长江下游年均径流量变化较小，输沙量锐减，水沙关系发生明显改变；湖口至江阴河段1998—2006年有淤有冲，2006年后呈单向冲刷状态，且滩槽普冲，在2020年流域性大洪水作用后，长江下游河道延续这一冲刷特征，冲刷强度明显增强，各水位河槽冲刷强度为2016—2020年平均值的2.0~2.8倍；大通以上河段冲刷强度小于下游河段；长江下游分流格局总体稳定，但铜陵河段成德洲汊道有主支汊易位趋势，多次测得右汊分流比超过左汊；扬中河段支汊发展，分流比呈持续微增趋势；河势总体稳定，尚有多个江心洲边滩冲刷明显，铜陵沙首度出现撇岸切滩现象，扬中等局部江段江心洲高滩陡坎有条崩发生；河床纵向仍有冲刷，河道束窄段横断面形态进一步窄深化。对大洪水条件下河道冲淤演变特性的分析研究，有利于更加全面系统地掌握长江下游河道的河势演变规律。
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doi: 10.12170/20220606001
摘要:
大型灌区输水线路长，建筑物数量庞大且种类繁多，部分骨干工程老化失修严重，一些灌区往往处于带病或超期服役状态，安全状况不容乐观。在介绍我国大型灌区安全现状的基础上，重点论述了大型灌区工程风险源识别、安全评价、加固改造等方面的研究现状，并对大型灌区工程安全管理模式的发展趋势和若干关键问题进行了归纳总结，认为今后应在灌区风险识别和控制技术、服役条件下建筑物混凝土损伤演化、风险管控机制及智慧化和数字化管理等方面进行深入研究，确保大型灌区安全长效运行，实现大型灌区现代化运行和管理。
大型灌区输水线路长，建筑物数量庞大且种类繁多，部分骨干工程老化失修严重，一些灌区往往处于带病或超期服役状态，安全状况不容乐观。在介绍我国大型灌区安全现状的基础上，重点论述了大型灌区工程风险源识别、安全评价、加固改造等方面的研究现状，并对大型灌区工程安全管理模式的发展趋势和若干关键问题进行了归纳总结，认为今后应在灌区风险识别和控制技术、服役条件下建筑物混凝土损伤演化、风险管控机制及智慧化和数字化管理等方面进行深入研究，确保大型灌区安全长效运行，实现大型灌区现代化运行和管理。
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doi: 10.12170/20220322003
摘要:
由于砂土特殊的物理力学特性，砂土岸坡的失稳破坏过程与一般黏性土岸坡存在明显差别。以厚层砂土型河道岸坡为对象，研究不同降雨强度和岸坡坡比下的砂土岸坡变形破坏过程。共设计5组室内物理模型试验，每组试验均埋设水分计、微型孔压计、引线式温度计，并利用高精度摄像机记录岸坡变形破坏的全过程。试验结果显示：随含水率增大，非饱和砂土黏聚力呈先增后减的趋势，并具有明显的峰值，内摩擦角呈减小趋势；不同雨强及坡比情况下，砂土岸坡的变形破坏机制不同；短历时降雨会在坡体表层形成饱和区，阻止雨水的入渗，砂土层不同深度水分运移各异，雨水入渗并非单一的垂直入渗；岸坡侵蚀破坏在雨水冲刷、降雨入渗及重力侵蚀的耦合作用下发生。试验能够真实反映复杂工况下砂土岸坡的冲刷特性与坍塌破坏全过程，可为多因素共同作用下岸坡稳定分析理论与方法的建立提供参考。
由于砂土特殊的物理力学特性，砂土岸坡的失稳破坏过程与一般黏性土岸坡存在明显差别。以厚层砂土型河道岸坡为对象，研究不同降雨强度和岸坡坡比下的砂土岸坡变形破坏过程。共设计5组室内物理模型试验，每组试验均埋设水分计、微型孔压计、引线式温度计，并利用高精度摄像机记录岸坡变形破坏的全过程。试验结果显示：随含水率增大，非饱和砂土黏聚力呈先增后减的趋势，并具有明显的峰值，内摩擦角呈减小趋势；不同雨强及坡比情况下，砂土岸坡的变形破坏机制不同；短历时降雨会在坡体表层形成饱和区，阻止雨水的入渗，砂土层不同深度水分运移各异，雨水入渗并非单一的垂直入渗；岸坡侵蚀破坏在雨水冲刷、降雨入渗及重力侵蚀的耦合作用下发生。试验能够真实反映复杂工况下砂土岸坡的冲刷特性与坍塌破坏全过程，可为多因素共同作用下岸坡稳定分析理论与方法的建立提供参考。
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doi: 10.12170/20221019002
摘要:
基于坝体原位监测资料反演分析坝料参数是获取坝料参数真实值的有效途径。针对面板堆石坝堆石料南水模型参数反演中的多材料、多参数问题，提出了基于XGBoost算法的参数反演法。首先通过正交试验进行参数敏感性分析，精简待反演参数，进一步通过正交试验建立机器学习样本集，在对不同机器学习模型训练结果进行比较的基础上，提出基于XGBoost算法利用坝体变形监测数据对坝体堆石料南水模型参数进行反演，并对利用反演参数计算所得的变形结果与实际监测结果进行比较。结果表明：XGBoost算法相较于决策树等算法更具优势，结合正交试验可有效减少有限元计算次数，提高计算效率及准确性；利用反演参数所得的计算结果与实际监测结果有较好的一致性。
基于坝体原位监测资料反演分析坝料参数是获取坝料参数真实值的有效途径。针对面板堆石坝堆石料南水模型参数反演中的多材料、多参数问题，提出了基于XGBoost算法的参数反演法。首先通过正交试验进行参数敏感性分析，精简待反演参数，进一步通过正交试验建立机器学习样本集，在对不同机器学习模型训练结果进行比较的基础上，提出基于XGBoost算法利用坝体变形监测数据对坝体堆石料南水模型参数进行反演，并对利用反演参数计算所得的变形结果与实际监测结果进行比较。结果表明：XGBoost算法相较于决策树等算法更具优势，结合正交试验可有效减少有限元计算次数，提高计算效率及准确性；利用反演参数所得的计算结果与实际监测结果有较好的一致性。
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doi: 10.12170/20220624001
摘要:
我国气象站点分布不均，导致众多中小流域的降水资料不足，给中小流域的洪水模拟带来一定困难。融合星地降水是提高降水时空分辨率和精度的有效方法，但在中小流域洪水模拟中的适应性需进一步研究。以屯溪流域为例，采用BP神经网络模型，分别将实测降水与GPM时代两种近实时卫星降水产品IMERG_Early及GSMaP_NRT融合，并探讨融合降水在场次洪水模拟中的适用性。通过减少流域内降水站点数量，探讨在缺乏资料地区星地融合降水的应用潜力。结果表明：在不同数量实测站点条件下，融合降水模拟场次洪水的结果均可靠，确定性系数可达0.8，洪峰相对误差合格率在70%以上，峰现时间误差合格率达90%；当站点信息较少时，融合降水相较于实测降水的确定性系数及洪峰相对误差合格率更高。基于千河流域的模拟结果表明，融合了4个站点信息的融合降水的模拟结果与基于12个实测站点的模拟结果一致。融合降水能为中小流域，特别是缺乏降水资料的中小流域，提供可靠的降水数据支撑。
我国气象站点分布不均，导致众多中小流域的降水资料不足，给中小流域的洪水模拟带来一定困难。融合星地降水是提高降水时空分辨率和精度的有效方法，但在中小流域洪水模拟中的适应性需进一步研究。以屯溪流域为例，采用BP神经网络模型，分别将实测降水与GPM时代两种近实时卫星降水产品IMERG_Early及GSMaP_NRT融合，并探讨融合降水在场次洪水模拟中的适用性。通过减少流域内降水站点数量，探讨在缺乏资料地区星地融合降水的应用潜力。结果表明：在不同数量实测站点条件下，融合降水模拟场次洪水的结果均可靠，确定性系数可达0.8，洪峰相对误差合格率在70%以上，峰现时间误差合格率达90%；当站点信息较少时，融合降水相较于实测降水的确定性系数及洪峰相对误差合格率更高。基于千河流域的模拟结果表明，融合了4个站点信息的融合降水的模拟结果与基于12个实测站点的模拟结果一致。融合降水能为中小流域，特别是缺乏降水资料的中小流域，提供可靠的降水数据支撑。
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doi: 10.12170/20221014002
摘要:
耦合压力加载装置在超声激振中通过影响耦合压力，间接控制激励效果，从而影响超声激励红外热像技术探测效果。开展了耦合压力下混凝土微裂纹超声热激励试验，通过直接加载与铝合金限制装置加载的对比研究，分析900、1 200与1 500 N初始耦合压力作用下的微裂纹受激温度场。研究结果表明：相同初始耦合压力不同加载方式下，直接加载的混凝土温升效果优于铝合金限位装置。这是由于激振过程中铝合金加载装置对换能器作用了50%以上的附加力扰动增量，换能器等效电阻随之剧变，导致超声激励系统工作稳定性变差，进而弱化超声热激励效果。后续应弱化加载装置对激振换能器的力扰动，聚焦系统刚度适应换能器高频激振行为的耦合压力低扰动加载装置研究，实现超声激励系统声能量的高效输出。
耦合压力加载装置在超声激振中通过影响耦合压力，间接控制激励效果，从而影响超声激励红外热像技术探测效果。开展了耦合压力下混凝土微裂纹超声热激励试验，通过直接加载与铝合金限制装置加载的对比研究，分析900、1 200与1 500 N初始耦合压力作用下的微裂纹受激温度场。研究结果表明：相同初始耦合压力不同加载方式下，直接加载的混凝土温升效果优于铝合金限位装置。这是由于激振过程中铝合金加载装置对换能器作用了50%以上的附加力扰动增量，换能器等效电阻随之剧变，导致超声激励系统工作稳定性变差，进而弱化超声热激励效果。后续应弱化加载装置对激振换能器的力扰动，聚焦系统刚度适应换能器高频激振行为的耦合压力低扰动加载装置研究，实现超声激励系统声能量的高效输出。
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doi: 10.12170/20220925001
摘要:
大坝抗震安全评价是一项重要工作。首先建立了考虑坝-基-库水相互作用的重力坝整体分析模型，采用声学单元模拟库水域，并通过若干算例验证了该模拟方法的可行性。然后采用扩展有限元法模拟坝体裂缝的开裂扩展过程，建立考虑裂缝面张开-闭合的接触模型。以金安桥碾压混凝土重力坝为例，建立该重力坝-地基-库水动力相互作用模型，探讨附加质量法及是否考虑库水可压缩性的流固耦合模型对重力坝地震开裂过程的影响，分析该重力坝在有缝状态下的超载潜力及初始裂缝位置对裂缝开裂扩展的影响。结果表明：附加质量法和不考虑库水可压缩性均夸大了地震作用力，裂缝开裂扩展更大，开口更加明显；随着地震峰值加速度的增大，该重力坝裂纹扩展路径向下偏转的起始位置向坝体内部延伸，在1.3倍设计地震加速度的地震荷载作用下，大坝将产生较长裂缝；折坡点处的初始裂缝在地震荷载作用下裂纹扩展更明显。研究结果可用于大坝遭遇强震时的开裂预测，为实际工程提供参考。
大坝抗震安全评价是一项重要工作。首先建立了考虑坝-基-库水相互作用的重力坝整体分析模型，采用声学单元模拟库水域，并通过若干算例验证了该模拟方法的可行性。然后采用扩展有限元法模拟坝体裂缝的开裂扩展过程，建立考虑裂缝面张开-闭合的接触模型。以金安桥碾压混凝土重力坝为例，建立该重力坝-地基-库水动力相互作用模型，探讨附加质量法及是否考虑库水可压缩性的流固耦合模型对重力坝地震开裂过程的影响，分析该重力坝在有缝状态下的超载潜力及初始裂缝位置对裂缝开裂扩展的影响。结果表明：附加质量法和不考虑库水可压缩性均夸大了地震作用力，裂缝开裂扩展更大，开口更加明显；随着地震峰值加速度的增大，该重力坝裂纹扩展路径向下偏转的起始位置向坝体内部延伸，在1.3倍设计地震加速度的地震荷载作用下，大坝将产生较长裂缝；折坡点处的初始裂缝在地震荷载作用下裂纹扩展更明显。研究结果可用于大坝遭遇强震时的开裂预测，为实际工程提供参考。
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doi: 10.12170/20211220004
摘要:
为解决无资料断面水位预报问题，提出BP神经网络与MIKE11模型耦合方法。通过小时尺度的洪水场次数据，选取水位、降雨和前期影响因子进行相关性分析；筛选出预见期12 h及24 h兰江流域水位关联度最高的预报因子，以多元线性回归(MLR)和反向传播神经网络(BPNN)模型构建兰溪站不同预见期下的水位预报模型；并利用Mike NAM-HD机理模型推演未设测站断面的水位数据，通过BP神经网络进一步构建兰江流域无资料断面的水位预报模型。结果表明：（1）BPNN模型对长预见期下的水位预报效果优于MLR模型；（2）随着预见期的延长，BPNN模型的纳什效率系数逐渐降低；（3）对比筛选预报因子前后BPNN模型的纳什效率系数，12 h及24 h预见期下分别提升9.0%、34.7%；（4）提出的耦合BP神经网络和MIKE11模型方法可应用于无资料断面的水位预报。
为解决无资料断面水位预报问题，提出BP神经网络与MIKE11模型耦合方法。通过小时尺度的洪水场次数据，选取水位、降雨和前期影响因子进行相关性分析；筛选出预见期12 h及24 h兰江流域水位关联度最高的预报因子，以多元线性回归(MLR)和反向传播神经网络(BPNN)模型构建兰溪站不同预见期下的水位预报模型；并利用Mike NAM-HD机理模型推演未设测站断面的水位数据，通过BP神经网络进一步构建兰江流域无资料断面的水位预报模型。结果表明：（1）BPNN模型对长预见期下的水位预报效果优于MLR模型；（2）随着预见期的延长，BPNN模型的纳什效率系数逐渐降低；（3）对比筛选预报因子前后BPNN模型的纳什效率系数，12 h及24 h预见期下分别提升9.0%、34.7%；（4）提出的耦合BP神经网络和MIKE11模型方法可应用于无资料断面的水位预报。
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doi: 10.12170/20220120001
摘要:
数字孪生是水利行业向智慧化升级转型、建成七大江河数字孪生流域的必要技术。总结归纳各类数字孪生涉水利技术，将相关技术手段按不同目的分层，描述感知层、设施层、数据处理层、模型层、平台服务层、应用层与智慧水利对应关系，借鉴车间动态建模理论，提出基于数据实时感知、动态建模、逆模型动态迭代的智慧水利动态建模流程，构建具有“多元数据集成可视化、运行态势感知、综合分析研判、应急联动处置”等功能的智慧水利框架体系。以构建流域某水闸数字孪生工程为例，基于智慧水利体系六层级，结合数字孪生前沿技术手段，建设相关设施、模型、平台，实现实时监测水闸相关数据、快速感知水闸安全边界、及时分析水闸运行态势等目的。研究可为推进智慧水利建设、构建数字孪生流域提供参考。
数字孪生是水利行业向智慧化升级转型、建成七大江河数字孪生流域的必要技术。总结归纳各类数字孪生涉水利技术，将相关技术手段按不同目的分层，描述感知层、设施层、数据处理层、模型层、平台服务层、应用层与智慧水利对应关系，借鉴车间动态建模理论，提出基于数据实时感知、动态建模、逆模型动态迭代的智慧水利动态建模流程，构建具有“多元数据集成可视化、运行态势感知、综合分析研判、应急联动处置”等功能的智慧水利框架体系。以构建流域某水闸数字孪生工程为例，基于智慧水利体系六层级，结合数字孪生前沿技术手段，建设相关设施、模型、平台，实现实时监测水闸相关数据、快速感知水闸安全边界、及时分析水闸运行态势等目的。研究可为推进智慧水利建设、构建数字孪生流域提供参考。
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doi: 10.12170/20220307001
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与内陆地区相比，城市感潮河网在防洪排涝和水环境保护等方面面临较大压力，沿江水闸利用潮差进行内河引排水是提升感潮河网防洪排涝能力、改善水环境的有效途径，但临江工业的发展与感潮河网引排水容易形成矛盾。以南通农场闸闸口附近的惠生重工3#舾装码头新建工程为背景，采用数学模型研究舾装码头工程对感潮河网引排水的影响，提出一种将船舶概化成活动闸门的船舶阻水作用分析的等效处理方法，并验证其合理性。研究认为舾装码头工程口门拓宽疏浚措施对感潮河网排水排涝有利、对感潮河网引水不利，口门泊船对感潮河网引排水影响甚微。
与内陆地区相比，城市感潮河网在防洪排涝和水环境保护等方面面临较大压力，沿江水闸利用潮差进行内河引排水是提升感潮河网防洪排涝能力、改善水环境的有效途径，但临江工业的发展与感潮河网引排水容易形成矛盾。以南通农场闸闸口附近的惠生重工3#舾装码头新建工程为背景，采用数学模型研究舾装码头工程对感潮河网引排水的影响，提出一种将船舶概化成活动闸门的船舶阻水作用分析的等效处理方法，并验证其合理性。研究认为舾装码头工程口门拓宽疏浚措施对感潮河网排水排涝有利、对感潮河网引水不利，口门泊船对感潮河网引排水影响甚微。
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doi: 10.12170/20220303003
摘要:
船闸混凝土在涨水期受船体摩擦碰撞及船行波冲蚀磨损，落水期受空气中CO2的侵蚀，为研究船闸混凝土的性能退化规律，采用水下钢球法近似模拟涨水期船闸混凝土的物理磨损，采用快速碳化试验模拟落水期的CO2侵蚀。根据船闸设计服役指标和通航量确定表面磨损和碳化时长，以及二者的交替循环机制。通过碳化深度和抗冲磨强度反映船闸混凝土的工程性能退化规律，基于热重法和压汞法表征船闸混凝土的成分和孔结构演化。模拟试验与分析表明，内河船闸混凝土在表面物理磨损和碳化循环作用下呈现出更为明显的劣化趋势，并且表面磨损一定程度上加速了碳化反应。
船闸混凝土在涨水期受船体摩擦碰撞及船行波冲蚀磨损，落水期受空气中CO2的侵蚀，为研究船闸混凝土的性能退化规律，采用水下钢球法近似模拟涨水期船闸混凝土的物理磨损，采用快速碳化试验模拟落水期的CO2侵蚀。根据船闸设计服役指标和通航量确定表面磨损和碳化时长，以及二者的交替循环机制。通过碳化深度和抗冲磨强度反映船闸混凝土的工程性能退化规律，基于热重法和压汞法表征船闸混凝土的成分和孔结构演化。模拟试验与分析表明，内河船闸混凝土在表面物理磨损和碳化循环作用下呈现出更为明显的劣化趋势，并且表面磨损一定程度上加速了碳化反应。
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doi: 10.12170/20220111003
摘要:
城市暴雨内涝已成为威胁人民生命财产安全的重要灾害之一。随着我国步入“存量规划”时代，城市更新日渐成为存量空间布局优化、解决城市问题的重要手段。针对面向内涝防治的地表空间布局优化在城市更新规划中的应用及方法创新问题，通过耦合SCS-CN水文模型与多元线性规划算法，构建地表空间布局优化模型，减少城市建筑空间布局对地表径流的影响，从而降低暴雨内涝的发生风险。以广东佛山为例，平均减少城市建筑空间布局对地表径流的影响为18. 11%，最大达20.63%。地表空间布局优化模型通过减少极低与极高密度地表空间，增加低、中、高密度地表空间的方式进行，且以地表空间布局的小规模优化调整为主，可较好地与城市更新规划原则衔接，具备较强实用性。通过建筑密度总量控制及地表空间布局调整的方式，将优化结果纳入国土规划工作，从而降低暴雨内涝的发生风险。
城市暴雨内涝已成为威胁人民生命财产安全的重要灾害之一。随着我国步入“存量规划”时代，城市更新日渐成为存量空间布局优化、解决城市问题的重要手段。针对面向内涝防治的地表空间布局优化在城市更新规划中的应用及方法创新问题，通过耦合SCS-CN水文模型与多元线性规划算法，构建地表空间布局优化模型，减少城市建筑空间布局对地表径流的影响，从而降低暴雨内涝的发生风险。以广东佛山为例，平均减少城市建筑空间布局对地表径流的影响为18. 11%，最大达20.63%。地表空间布局优化模型通过减少极低与极高密度地表空间，增加低、中、高密度地表空间的方式进行，且以地表空间布局的小规模优化调整为主，可较好地与城市更新规划原则衔接，具备较强实用性。通过建筑密度总量控制及地表空间布局调整的方式，将优化结果纳入国土规划工作，从而降低暴雨内涝的发生风险。
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doi: 10.12170/20220103003
摘要:
渡槽在服役期间经历长期变温差循环作用，势必引起渡槽混凝土产生微裂纹等劣化，降低渡槽安全性。渡槽设计无专门规范，相关规范对渡槽是否考虑温度荷载也无明确指导意见。以新疆某矩形渡槽为例，通过有限元软件计算渡槽横截面温度场，分析其分布规律，探讨渡槽温度梯度及不同桥梁设计规范在渡槽设计中的适用性。研究表明：该渡槽通水时夏季横截面最大竖向正温差为35.8 ℃，不通水时为24.5 ℃；冬季通水时最大竖向负温差为−11.5 ℃，不通水时为−7.8 ℃。渡槽横向最大正温差为18.5 ℃，最大负温差为−8.4 ℃；较大的竖向与横向温度梯度会产生较大的温度应力，在设计中应给予考虑。实例竖向温度梯度与各种规范推荐的竖向温度梯度模式形式相似，但特征值存在较大差异，说明桥梁规范推荐值不宜直接应用于渡槽的温度应力分析，渡槽温度场宜根据槽身结构形式和运行工况计算确定。
渡槽在服役期间经历长期变温差循环作用，势必引起渡槽混凝土产生微裂纹等劣化，降低渡槽安全性。渡槽设计无专门规范，相关规范对渡槽是否考虑温度荷载也无明确指导意见。以新疆某矩形渡槽为例，通过有限元软件计算渡槽横截面温度场，分析其分布规律，探讨渡槽温度梯度及不同桥梁设计规范在渡槽设计中的适用性。研究表明：该渡槽通水时夏季横截面最大竖向正温差为35.8 ℃，不通水时为24.5 ℃；冬季通水时最大竖向负温差为−11.5 ℃，不通水时为−7.8 ℃。渡槽横向最大正温差为18.5 ℃，最大负温差为−8.4 ℃；较大的竖向与横向温度梯度会产生较大的温度应力，在设计中应给予考虑。实例竖向温度梯度与各种规范推荐的竖向温度梯度模式形式相似，但特征值存在较大差异，说明桥梁规范推荐值不宜直接应用于渡槽的温度应力分析，渡槽温度场宜根据槽身结构形式和运行工况计算确定。
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doi: 10.12170/20220615001
摘要:
开展风暴潮作用下跨海交通设施沿线增水的特征研究，对交通工程运维期的防灾减灾和结构安全评估具有重要意义。基于1951—2020 年实测台风资料，统计分析了以港珠澳大桥为中心的不同范围台风参数变化特征，发现自1951 年以来，珠江口附近水域的年均台风数量、台风最大风速、台风中心最低气压趋势性变化不明显。构建了西太平洋风暴潮数学模型，计算了港珠澳大桥沿线不同区域的增水特征值，研究认为港珠澳大桥自西向东风暴增水值逐渐降低，大桥西侧珠澳人工岛处200 年一遇风暴增水值为3.17 m，50 年一遇为2.31 m，东侧东西人工岛处200 年一遇风暴增水值约为2.30 m，50年一遇约为1.70 m。研究结果可为港珠澳大桥运维期安全评估提供技术支撑。
开展风暴潮作用下跨海交通设施沿线增水的特征研究，对交通工程运维期的防灾减灾和结构安全评估具有重要意义。基于1951—2020 年实测台风资料，统计分析了以港珠澳大桥为中心的不同范围台风参数变化特征，发现自1951 年以来，珠江口附近水域的年均台风数量、台风最大风速、台风中心最低气压趋势性变化不明显。构建了西太平洋风暴潮数学模型，计算了港珠澳大桥沿线不同区域的增水特征值，研究认为港珠澳大桥自西向东风暴增水值逐渐降低，大桥西侧珠澳人工岛处200 年一遇风暴增水值为3.17 m，50 年一遇为2.31 m，东侧东西人工岛处200 年一遇风暴增水值约为2.30 m，50年一遇约为1.70 m。研究结果可为港珠澳大桥运维期安全评估提供技术支撑。
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doi: 10.12170/20220410003
摘要:
为进一步了解具有蜗壳式出水流道轴流泵装置的外特性，确保泵站完建后的安全稳定运行，以涧沟泵站泵装置模型试验结果为基础，研究了涧沟泵站泵装置的水力性能，并根据试验结果优选该泵站的运行方案。试验结果表明：该泵站以叶片角度−2°运行时，流量和扬程均满足设计要求，泵装置可以达到最高效率71.4%；随着扬程的增大，流量降幅减小，符合排涝泵站需长时间大流量排涝的经济性要求；该泵装置汽蚀性能符合设计要求，叶片角度为−4°时，飞逸转速达到最高值，最高值小于2倍的额定转速，飞逸特性优良。此试验泵装置作为排涝泵装置时各项性能较为优异，具备深入研究开发的价值，可为扬程相近、流量较大的排涝工程设计提供参考。
为进一步了解具有蜗壳式出水流道轴流泵装置的外特性，确保泵站完建后的安全稳定运行，以涧沟泵站泵装置模型试验结果为基础，研究了涧沟泵站泵装置的水力性能，并根据试验结果优选该泵站的运行方案。试验结果表明：该泵站以叶片角度−2°运行时，流量和扬程均满足设计要求，泵装置可以达到最高效率71.4%；随着扬程的增大，流量降幅减小，符合排涝泵站需长时间大流量排涝的经济性要求；该泵装置汽蚀性能符合设计要求，叶片角度为−4°时，飞逸转速达到最高值，最高值小于2倍的额定转速，飞逸特性优良。此试验泵装置作为排涝泵装置时各项性能较为优异，具备深入研究开发的价值，可为扬程相近、流量较大的排涝工程设计提供参考。
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doi: 10.12170/20220720002
摘要:
堆石料浸水湿化易导致其和心墙之间变形的不协调，从而在坝顶部位产生纵向裂缝，危害大坝安全。通过对某水电站筑坝堆石料开展大型三轴压缩试验和三轴湿化试验，分别研究了加载和湿化过程中剪胀比与应力比之间的关系，以及湿化应变与围压和应力水平的关系。结果表明：湿化试样的峰值强度与初始饱和试样的峰值强度基本相同，即试样湿化时的应力水平对其峰值强度几乎没有影响，但试样的最终体变明显受到湿化时应力水平的影响。因此，计算土石坝湿化变形宜基于单线法试验；三轴湿化试验时的固结围压和应力水平均对湿化应变具有显著影响，围压越高，湿化体积应变越大，湿化应力水平越高，轴向湿化应变越大，据此提出了一个考虑围压和应力水平影响的湿化应变计算模型；堆石料在加载和湿化过程中服从不同的应力剪胀方程，在构建湿化变形的弹塑性模型时，应采用不同的塑性势函数分别描述堆石料加载应变方向和湿化应变方向。研究成果对土石坝湿化变形模拟和坝体裂缝预测具有一定的指导意义和工程应用价值。
堆石料浸水湿化易导致其和心墙之间变形的不协调，从而在坝顶部位产生纵向裂缝，危害大坝安全。通过对某水电站筑坝堆石料开展大型三轴压缩试验和三轴湿化试验，分别研究了加载和湿化过程中剪胀比与应力比之间的关系，以及湿化应变与围压和应力水平的关系。结果表明：湿化试样的峰值强度与初始饱和试样的峰值强度基本相同，即试样湿化时的应力水平对其峰值强度几乎没有影响，但试样的最终体变明显受到湿化时应力水平的影响。因此，计算土石坝湿化变形宜基于单线法试验；三轴湿化试验时的固结围压和应力水平均对湿化应变具有显著影响，围压越高，湿化体积应变越大，湿化应力水平越高，轴向湿化应变越大，据此提出了一个考虑围压和应力水平影响的湿化应变计算模型；堆石料在加载和湿化过程中服从不同的应力剪胀方程，在构建湿化变形的弹塑性模型时，应采用不同的塑性势函数分别描述堆石料加载应变方向和湿化应变方向。研究成果对土石坝湿化变形模拟和坝体裂缝预测具有一定的指导意义和工程应用价值。
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doi: 10.12170/20220613004
摘要:
砂砾石料细颗粒含量多、易于压实，在重型碾压机具作用下，压实后砂砾石料的孔隙结构和渗透特性可能发生改变，将影响高混凝土面板砂砾石坝坝体渗流安全。开展压实后砂砾石料的渗透试验，分析砂砾石料特征粒径与等效孔隙直径的关系，以及不同孔隙率对砂砾石料渗透特性的影响，并对常用的渗透系数经验计算式进行验证。研究表明：砂砾石料孔隙率的减小对其渗透特性影响较大，由于砂砾石料细颗粒含量较多，压实后颗粒填充紧密，渗透试验得出的渗透系数比常规经验公式计算值小1~2个数量级，出现较大偏差；随着孔隙率减小到一定程度，砂砾石料表现出黏性特性，内部无效孔隙增加、渗透系数大幅降低。基于中国水科院公式引入有效孔隙折减系数对公式进行修正，修正后公式计算得到的结果更加准确。研究成果可为高混凝土面板砂砾石坝坝体排水设计提供依据。
砂砾石料细颗粒含量多、易于压实，在重型碾压机具作用下，压实后砂砾石料的孔隙结构和渗透特性可能发生改变，将影响高混凝土面板砂砾石坝坝体渗流安全。开展压实后砂砾石料的渗透试验，分析砂砾石料特征粒径与等效孔隙直径的关系，以及不同孔隙率对砂砾石料渗透特性的影响，并对常用的渗透系数经验计算式进行验证。研究表明：砂砾石料孔隙率的减小对其渗透特性影响较大，由于砂砾石料细颗粒含量较多，压实后颗粒填充紧密，渗透试验得出的渗透系数比常规经验公式计算值小1~2个数量级，出现较大偏差；随着孔隙率减小到一定程度，砂砾石料表现出黏性特性，内部无效孔隙增加、渗透系数大幅降低。基于中国水科院公式引入有效孔隙折减系数对公式进行修正，修正后公式计算得到的结果更加准确。研究成果可为高混凝土面板砂砾石坝坝体排水设计提供依据。
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doi: 10.12170/20220719003
摘要:
揭示水资源-经济社会-生态环境耦合协调的主要影响因素，对加强自然资源与经济社会系统宏观管理、推动区域可持续发展具有重要意义。基于内源动力和外向动力两个维度选取要素，在区域水资源-经济社会-生态环境耦合协调演变分析的基础上，引入固定效应模型测度2010—2019年甘肃省水资源-经济社会-生态环境耦合协调的驱动因素。结果表明：（1）经济发展水平、科技水平对甘肃省水资源-经济社会-生态环境耦合协调水平的提升具有正向作用，回归系数分别为0.029和0.021，且通过了1%的显著性检验；（2）分区影响因素差异显著，环境保护水平和经济发展水平的提高对各分区耦合协调度的提高具有促进作用。据此，在加快甘肃省经济社会发展的背景下，应协同相关政策及驱动因素的激励措施，推动水资源-经济社会-生态环境系统耦合演进。
揭示水资源-经济社会-生态环境耦合协调的主要影响因素，对加强自然资源与经济社会系统宏观管理、推动区域可持续发展具有重要意义。基于内源动力和外向动力两个维度选取要素，在区域水资源-经济社会-生态环境耦合协调演变分析的基础上，引入固定效应模型测度2010—2019年甘肃省水资源-经济社会-生态环境耦合协调的驱动因素。结果表明：（1）经济发展水平、科技水平对甘肃省水资源-经济社会-生态环境耦合协调水平的提升具有正向作用，回归系数分别为0.029和0.021，且通过了1%的显著性检验；（2）分区影响因素差异显著，环境保护水平和经济发展水平的提高对各分区耦合协调度的提高具有促进作用。据此，在加快甘肃省经济社会发展的背景下，应协同相关政策及驱动因素的激励措施，推动水资源-经济社会-生态环境系统耦合演进。
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doi: 10.12170/20220609001
摘要:
为研究水泥土断裂性能，采用直裂缝半圆弯曲（NSCB）试样，对水泥土开展I型断裂试验，研究裂缝长度、水泥掺量和养护龄期对水泥土断裂韧度和断裂能的影响。结果表明：（1）在水泥土NSCB试样直径D=150 mm下，裂缝长径比a/R=0.4和0.5比较合理；随着a/R的增大，峰值位移和峰值荷载逐渐减小，断裂韧度呈减小趋势；断裂能与a/R呈二次函数关系；（2）随着水泥掺量的增加，峰值位移逐渐减少，最后趋于水平，而峰值荷载逐渐增大，试样破坏时呈典型的脆性破坏；断裂能与掺量呈二次函数增加、断裂韧度与掺量呈线性增加关系；（3）随着养护龄期的增加，峰值荷载与峰值位移逐渐增大；断裂能、断裂韧度均与养护龄期呈二次函数增加关系。与纯黏土相比，水泥土的断裂性能显著增强。
为研究水泥土断裂性能，采用直裂缝半圆弯曲（NSCB）试样，对水泥土开展I型断裂试验，研究裂缝长度、水泥掺量和养护龄期对水泥土断裂韧度和断裂能的影响。结果表明：（1）在水泥土NSCB试样直径D=150 mm下，裂缝长径比a/R=0.4和0.5比较合理；随着a/R的增大，峰值位移和峰值荷载逐渐减小，断裂韧度呈减小趋势；断裂能与a/R呈二次函数关系；（2）随着水泥掺量的增加，峰值位移逐渐减少，最后趋于水平，而峰值荷载逐渐增大，试样破坏时呈典型的脆性破坏；断裂能与掺量呈二次函数增加、断裂韧度与掺量呈线性增加关系；（3）随着养护龄期的增加，峰值荷载与峰值位移逐渐增大；断裂能、断裂韧度均与养护龄期呈二次函数增加关系。与纯黏土相比，水泥土的断裂性能显著增强。
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doi: 10.12170/20220627001
摘要:
结构性裂缝变化是衡量混凝土坝安全状态的重要依据之一。针对传统视觉测量方法在小角度倾斜拍摄条件下存在测量精度显著下降的问题，根据结构缝变化等效物理模型设计了一种能够适应小角度拍摄的新型靶标，并提出结构缝二维平面变化检测算法。该方法利用射影几何中的交比不变性和灭点的性质，对靶标同心圆圆心进行透视偏差修正，以获取精确的靶标特征点坐标并推导出结构缝在x、y方向的变化量检测算法。将靶标置于滑台上模拟结构缝的变化，从多个方面对检测算法进行验证。室内验证试验结果表明：在不同拍摄角度、甚至小角度拍摄条件下，该方法在x与y方向的测量误差均小于0.1 mm。现场试验中，x与y方向误差均小于0.25 mm，满足规范要求，具有工程应用价值。
结构性裂缝变化是衡量混凝土坝安全状态的重要依据之一。针对传统视觉测量方法在小角度倾斜拍摄条件下存在测量精度显著下降的问题，根据结构缝变化等效物理模型设计了一种能够适应小角度拍摄的新型靶标，并提出结构缝二维平面变化检测算法。该方法利用射影几何中的交比不变性和灭点的性质，对靶标同心圆圆心进行透视偏差修正，以获取精确的靶标特征点坐标并推导出结构缝在x、y方向的变化量检测算法。将靶标置于滑台上模拟结构缝的变化，从多个方面对检测算法进行验证。室内验证试验结果表明：在不同拍摄角度、甚至小角度拍摄条件下，该方法在x与y方向的测量误差均小于0.1 mm。现场试验中，x与y方向误差均小于0.25 mm，满足规范要求，具有工程应用价值。
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doi: 10.12170/20220628002
摘要:
为改善进水泵站引起进水池内的旋涡、偏流等不良流态及研究十字消涡板对喇叭口下方水体的整流效果，选取某闸站结合泵站工程为研究对象，应用数值计算软件模拟导流墩长度对水流流态的影响，计算各方案下两种不同水位的流速分布均匀度与速度加权平均角，并与对应原始方案下的结果进行比较。应用正交分析法研究十字消涡板尺寸对喇叭口处整流效果的影响，得出最佳整流方案为导流墩长度为3倍喇叭口直径配合十字消涡板的组合式整流方案，能有效减小旋涡面积。两种水位断面流速分布均匀度较原方案分别提升5.88%和2.73%，速度加权平均角分别提升2.83°和1.13°，流线更加均匀。该整流方案能有效改善水泵的进水条件和喇叭口处旋涡，可为闸站结合泵站工程的多参数优化及设计提供参考。
为改善进水泵站引起进水池内的旋涡、偏流等不良流态及研究十字消涡板对喇叭口下方水体的整流效果，选取某闸站结合泵站工程为研究对象，应用数值计算软件模拟导流墩长度对水流流态的影响，计算各方案下两种不同水位的流速分布均匀度与速度加权平均角，并与对应原始方案下的结果进行比较。应用正交分析法研究十字消涡板尺寸对喇叭口处整流效果的影响，得出最佳整流方案为导流墩长度为3倍喇叭口直径配合十字消涡板的组合式整流方案，能有效减小旋涡面积。两种水位断面流速分布均匀度较原方案分别提升5.88%和2.73%，速度加权平均角分别提升2.83°和1.13°，流线更加均匀。该整流方案能有效改善水泵的进水条件和喇叭口处旋涡，可为闸站结合泵站工程的多参数优化及设计提供参考。
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doi: 10.12170/20220512001
摘要:
大块石稀缺是黄河流域防汛抢险的关键问题，而黄河泥沙的资源化利用是解决该问题的重要途径。通过碱激发资源化利用黄河泥沙，采用室内压制成型、现场碾压成型制备人工防汛石材，并用快速冻融法研究人工防汛石材的抗冻性能。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和压汞（MIP）等微观测试方法，研究人工防汛石材形貌、组成和结构的变化，阐明其微观作用机理。研究表明：随着添加剂掺量的增加，人工防汛石材抗压强度呈先提高后降低的趋势；抗压强度、质量、相对动弹性模量随冻融次数的增加而降低，碱激发水泥基人工防汛石材的抗冻性好于碱激发非水泥基人工防汛石材的抗冻性，极限冻融循环次数分别为80和40次；冻融循环不会引起碱激发防汛石材物相的变化，但会导致孔隙率增加，最可几孔径增大。碱激发制备的人工防汛石材具有良好的抗压强度，满足防汛抢险的使用要求。
大块石稀缺是黄河流域防汛抢险的关键问题，而黄河泥沙的资源化利用是解决该问题的重要途径。通过碱激发资源化利用黄河泥沙，采用室内压制成型、现场碾压成型制备人工防汛石材，并用快速冻融法研究人工防汛石材的抗冻性能。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和压汞（MIP）等微观测试方法，研究人工防汛石材形貌、组成和结构的变化，阐明其微观作用机理。研究表明：随着添加剂掺量的增加，人工防汛石材抗压强度呈先提高后降低的趋势；抗压强度、质量、相对动弹性模量随冻融次数的增加而降低，碱激发水泥基人工防汛石材的抗冻性好于碱激发非水泥基人工防汛石材的抗冻性，极限冻融循环次数分别为80和40次；冻融循环不会引起碱激发防汛石材物相的变化，但会导致孔隙率增加，最可几孔径增大。碱激发制备的人工防汛石材具有良好的抗压强度，满足防汛抢险的使用要求。
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doi: 10.12170/20220609002
摘要:
为研究热活化油页岩半焦对混凝土力学性能的影响，选取300、400、500和600 ℃高温煅烧后的油页岩半焦，以5%~25%的掺量替代水泥制备半焦混凝土，测试油页岩半焦混凝土的抗压、抗折强度；借助核磁共振技术分析半焦混凝土内部孔隙信息，剖析半焦混凝土的强度和孔隙率的关系。结果表明：随着油页岩半焦煅烧温度的升高，半焦混凝土的抗压、抗折强度先升后降，500 ℃时力学性能最好；随着油页岩半焦掺量的增加，半焦混凝土的抗压、抗折强度先升后降，掺量为15%时混凝土力学性能最好；半焦混凝土内部以小孔隙居多，其孔隙率随油页岩半焦掺量的增加先减后增，掺量为15%时混凝土孔隙率最小。
为研究热活化油页岩半焦对混凝土力学性能的影响，选取300、400、500和600 ℃高温煅烧后的油页岩半焦，以5%~25%的掺量替代水泥制备半焦混凝土，测试油页岩半焦混凝土的抗压、抗折强度；借助核磁共振技术分析半焦混凝土内部孔隙信息，剖析半焦混凝土的强度和孔隙率的关系。结果表明：随着油页岩半焦煅烧温度的升高，半焦混凝土的抗压、抗折强度先升后降，500 ℃时力学性能最好；随着油页岩半焦掺量的增加，半焦混凝土的抗压、抗折强度先升后降，掺量为15%时混凝土力学性能最好；半焦混凝土内部以小孔隙居多，其孔隙率随油页岩半焦掺量的增加先减后增，掺量为15%时混凝土孔隙率最小。
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doi: 10.12170/20220601002
摘要:
钢筋混凝土结构内部初始微裂缝分布和扩展的非线性特征较为明显，合理估计混凝土劣化过程中的损伤范围和裂缝宽度对减少工程经济损失、保证结构安全运行具有重要意义。在建立四参数等效应变和应变空间四参数破坏准则的基础上，求解混凝土结构在复杂多轴应力状态下的损伤变量，通过应变分解方法得到混凝土非连续开裂部分的相关信息后，根据损伤力学和弥散裂缝理论推导结构损伤开裂全过程的裂缝宽度表达式。以四点弯曲梁为例进行有限元计算，结果表明：上述方法能细致描述钢筋混凝土梁从加载到破坏整个受力过程的变形特征和开裂规律，数值模拟结果与试验数据较为吻合，验证了计算模型的合理性和准确性。研究结果可为实际工程中钢筋混凝土结构的维修和加固提供决策依据。
钢筋混凝土结构内部初始微裂缝分布和扩展的非线性特征较为明显，合理估计混凝土劣化过程中的损伤范围和裂缝宽度对减少工程经济损失、保证结构安全运行具有重要意义。在建立四参数等效应变和应变空间四参数破坏准则的基础上，求解混凝土结构在复杂多轴应力状态下的损伤变量，通过应变分解方法得到混凝土非连续开裂部分的相关信息后，根据损伤力学和弥散裂缝理论推导结构损伤开裂全过程的裂缝宽度表达式。以四点弯曲梁为例进行有限元计算，结果表明：上述方法能细致描述钢筋混凝土梁从加载到破坏整个受力过程的变形特征和开裂规律，数值模拟结果与试验数据较为吻合，验证了计算模型的合理性和准确性。研究结果可为实际工程中钢筋混凝土结构的维修和加固提供决策依据。
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doi: 10.12170/20221130006
摘要:
长江南京段为例，根据1984—2020年间Landsat卫星遥感影像资料，利用归一化差分水体指数法提取特定水位下的水边线，利用形态学方法提取河床边界和洲滩，利用本征正交分解法提取两者的时空演变特征。结果表明：近40年以来，长江南京段河床边界受人类活动影响向内收缩（对应水域面积减幅6%），并以长江村附近收缩最为剧烈，主要发生于1984—2005年间；河段五大洲滩中，八卦洲、梅子洲及新济洲的形态变化较小，新生洲洲头消退和洲尾淤长程度相近，新潜洲自洲头向下游逐渐淤长，面积增幅200%，洲尾初期、中期及后期增长分别发生在1984—2000年、2000—2005年及2005—2020年。河床边界与洲滩时间序列的一阶模态反映了时均形态，其他高阶模态反映了局部冲淤消长规律，模态投影系数反映了各空间演变特征对应的时间演变特征。
长江南京段为例，根据1984—2020年间Landsat卫星遥感影像资料，利用归一化差分水体指数法提取特定水位下的水边线，利用形态学方法提取河床边界和洲滩，利用本征正交分解法提取两者的时空演变特征。结果表明：近40年以来，长江南京段河床边界受人类活动影响向内收缩（对应水域面积减幅6%），并以长江村附近收缩最为剧烈，主要发生于1984—2005年间；河段五大洲滩中，八卦洲、梅子洲及新济洲的形态变化较小，新生洲洲头消退和洲尾淤长程度相近，新潜洲自洲头向下游逐渐淤长，面积增幅200%，洲尾初期、中期及后期增长分别发生在1984—2000年、2000—2005年及2005—2020年。河床边界与洲滩时间序列的一阶模态反映了时均形态，其他高阶模态反映了局部冲淤消长规律，模态投影系数反映了各空间演变特征对应的时间演变特征。
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doi: 10.12170/20220517002
摘要:
为解决传统框架锚固结构在地震和降雨荷载下可能导致的滑坡危险和结构失效问题，建立了一种新型柔性铰接框架锚固系统。该系统利用“内刚外柔”的设计理念，通过对传统框架锚固体系的支座连接部位设置铰接的方式，容许边坡有限变形进而通过适度的能量耗散来吸收部分荷载，限制边坡的位移变形，避免支护本身的破坏。采用Flac3D有限差分软件建立了原边坡、传统框架锚固边坡和柔性铰接框架锚固边坡的计算力学模型，通过对比三者剪应变增量、滑动变形和拉应力进行安全稳定性评估，并采用强度折减法对三种不同的支护进行失稳判断和安全系数求解。结果表明：柔性框架锚固支护对于控制边坡滑动十分有效；在改善自身应力状态方面，柔性支护体系对比传统框架锚固体系具有明显优势，提高了边坡整体稳定性和抗震性能。该研究为边坡领域提供了全新的加固设计思路，同时为新支护体系的应用提供了依据。
为解决传统框架锚固结构在地震和降雨荷载下可能导致的滑坡危险和结构失效问题，建立了一种新型柔性铰接框架锚固系统。该系统利用“内刚外柔”的设计理念，通过对传统框架锚固体系的支座连接部位设置铰接的方式，容许边坡有限变形进而通过适度的能量耗散来吸收部分荷载，限制边坡的位移变形，避免支护本身的破坏。采用Flac3D有限差分软件建立了原边坡、传统框架锚固边坡和柔性铰接框架锚固边坡的计算力学模型，通过对比三者剪应变增量、滑动变形和拉应力进行安全稳定性评估，并采用强度折减法对三种不同的支护进行失稳判断和安全系数求解。结果表明：柔性框架锚固支护对于控制边坡滑动十分有效；在改善自身应力状态方面，柔性支护体系对比传统框架锚固体系具有明显优势，提高了边坡整体稳定性和抗震性能。该研究为边坡领域提供了全新的加固设计思路，同时为新支护体系的应用提供了依据。
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doi: 10.12170/20220424003
摘要:
土工离心模型试验是研究复合地基关键问题的先进技术，饱和黏土工况下的刚性桩复合地基离心模型制作复杂，影响因素较多。基于多组刚性桩复合地基离心模型的制备过程分析，探讨了1g下插桩制模对离心模型地基抗剪强度的影响。试验结果表明：离心模型地基制样扰动与插桩方式相关，先引孔、后插桩有益于减少制样扰动。1g制模过程中，黏土模型地基的不排水抗剪强度有所损失，插桩制作扰动与1g下模型静置是导致饱和模型地基强度损失的主要原因，且复合地基上层软土抗剪强度的降低程度大于下部持力层。离心模型对比试验应充分考虑模型土样应力历史的相似性。研究提出了理想的刚性桩复合地基离心模型试验步骤，可为提升土工离心模型试验的精细化水平提供参考。
土工离心模型试验是研究复合地基关键问题的先进技术，饱和黏土工况下的刚性桩复合地基离心模型制作复杂，影响因素较多。基于多组刚性桩复合地基离心模型的制备过程分析，探讨了1g下插桩制模对离心模型地基抗剪强度的影响。试验结果表明：离心模型地基制样扰动与插桩方式相关，先引孔、后插桩有益于减少制样扰动。1g制模过程中，黏土模型地基的不排水抗剪强度有所损失，插桩制作扰动与1g下模型静置是导致饱和模型地基强度损失的主要原因，且复合地基上层软土抗剪强度的降低程度大于下部持力层。离心模型对比试验应充分考虑模型土样应力历史的相似性。研究提出了理想的刚性桩复合地基离心模型试验步骤，可为提升土工离心模型试验的精细化水平提供参考。
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doi: 10.12170/20220419001
摘要:
冲刷是海上风电单桩基础设计中需要考虑的重要因素，然而计算时通常忽略局部冲刷坑的几何形状及桩基入土段长径比（L/D）的影响，导致设计偏于保守。针对这一问题，建立考虑局部冲刷坑形态的海上风电桩基础三维有限元模型，研究冲刷作用下不同长径比桩基础的侧向承载特性变化规律，提出适用于受局部冲刷小长径比单桩基础的简化梁-弹簧分析模型并进行验证。研究结果表明：小长径比单桩基础的侧向响应对局部冲刷深度较为敏感。随着冲刷深度的增大，基底反力和桩侧垂向摩阻力等土反力分量对桩基水平承载力的贡献也随之增大，仅考虑桩侧土反力的传统API p-y曲线方法难以适用受冲刷单桩基础的计算分析，须考虑基底效应的影响。研究结果可为海上风电基础设计分析提供参考。
冲刷是海上风电单桩基础设计中需要考虑的重要因素，然而计算时通常忽略局部冲刷坑的几何形状及桩基入土段长径比（L/D）的影响，导致设计偏于保守。针对这一问题，建立考虑局部冲刷坑形态的海上风电桩基础三维有限元模型，研究冲刷作用下不同长径比桩基础的侧向承载特性变化规律，提出适用于受局部冲刷小长径比单桩基础的简化梁-弹簧分析模型并进行验证。研究结果表明：小长径比单桩基础的侧向响应对局部冲刷深度较为敏感。随着冲刷深度的增大，基底反力和桩侧垂向摩阻力等土反力分量对桩基水平承载力的贡献也随之增大，仅考虑桩侧土反力的传统API p-y曲线方法难以适用受冲刷单桩基础的计算分析，须考虑基底效应的影响。研究结果可为海上风电基础设计分析提供参考。
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doi: 10.12170/20220405002
摘要:
科学评估工业绿色水资源效率并识别其驱动因素，是化解水资源供需矛盾、推动工业绿色转型、推进黄河流域生态保护和高质量发展的基础。基于非期望产出的超效率EBM模型，以黄河流域九省（区）为研究对象，测算2010—2019年黄河流域工业绿色水资源效率；利用GML指数分析工业绿色水资源效率动态变化；最后通过地理探测器模型，对工业绿色水资源效率驱动因子进行探究。研究发现：2010—2019年黄河流域工业绿色水资源效率整体均值只有0.585，未达到有效状态，但呈现出稳定上升趋势，各省（区）间差异明显，陕西最高，宁夏最低，呈东高西低态势。黄河流域工业绿色水资源效率GML指数的提高是技术进步指数和技术效率指数共同推动的结果。自然、社会、经济及环境是黄河流域工业绿色水资源效率的一级驱动因子，科技创新水平、工业用水强度、人口素质水平是驱动力最强的二级指标。
科学评估工业绿色水资源效率并识别其驱动因素，是化解水资源供需矛盾、推动工业绿色转型、推进黄河流域生态保护和高质量发展的基础。基于非期望产出的超效率EBM模型，以黄河流域九省（区）为研究对象，测算2010—2019年黄河流域工业绿色水资源效率；利用GML指数分析工业绿色水资源效率动态变化；最后通过地理探测器模型，对工业绿色水资源效率驱动因子进行探究。研究发现：2010—2019年黄河流域工业绿色水资源效率整体均值只有0.585，未达到有效状态，但呈现出稳定上升趋势，各省（区）间差异明显，陕西最高，宁夏最低，呈东高西低态势。黄河流域工业绿色水资源效率GML指数的提高是技术进步指数和技术效率指数共同推动的结果。自然、社会、经济及环境是黄河流域工业绿色水资源效率的一级驱动因子，科技创新水平、工业用水强度、人口素质水平是驱动力最强的二级指标。
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doi: 10.12170/20211007002
摘要:
工程中土石坝坝料的最大粒径为200~1 000 mm，受仪器尺寸的限制，室内试验的最大粒径通常不超过60 mm，需要对原级配进行适当缩尺来满足室内试验的要求，不同缩尺方法会得到不同密实度的试验料。研究了不同缩尺方法的适用条件，使试验料的密实度最大程度接近原级配。通过试验研究，发现粗粒土最大干密度ρmax存在极大值、尺寸无关性和缩尺效应3个特性。结合相关研究成果发现：最大干密度与级配面积近似满足抛物线关系，最优级配所对应的级配面积约等于0.9；不同粒径范围下的最优级配保持不变；最大干密度随最大粒径dmax的增大而增大，二者在ρmax-lgd 坐标下呈线性分布，可拟合得出原级配的最大干密度。将常规土石坝设计的级配划分成一个区间，定义了级配的上下包线。除相似级配法保留了原级配的颗粒填充关系外，其余缩尺方法均增大了粗颗粒的含量，使相应的级配面积减小。对比不同缩尺方法下最大干密度的变化情况，发现下包线与最优级配之间仅适用相似级配法，上包线与最优级配之间在不同的最大粒径下适用不同的缩尺方法，并绘制了相应的缩尺方法选择图。在分析工程中原级配粗粒土的力学特性时，可以直接使用缩尺方法选择图，根据推荐的缩尺方法进行缩尺，使室内试验得到的结果接近原级配。
工程中土石坝坝料的最大粒径为200~1 000 mm，受仪器尺寸的限制，室内试验的最大粒径通常不超过60 mm，需要对原级配进行适当缩尺来满足室内试验的要求，不同缩尺方法会得到不同密实度的试验料。研究了不同缩尺方法的适用条件，使试验料的密实度最大程度接近原级配。通过试验研究，发现粗粒土最大干密度ρmax存在极大值、尺寸无关性和缩尺效应3个特性。结合相关研究成果发现：最大干密度与级配面积近似满足抛物线关系，最优级配所对应的级配面积约等于0.9；不同粒径范围下的最优级配保持不变；最大干密度随最大粒径dmax的增大而增大，二者在ρmax-lgd 坐标下呈线性分布，可拟合得出原级配的最大干密度。将常规土石坝设计的级配划分成一个区间，定义了级配的上下包线。除相似级配法保留了原级配的颗粒填充关系外，其余缩尺方法均增大了粗颗粒的含量，使相应的级配面积减小。对比不同缩尺方法下最大干密度的变化情况，发现下包线与最优级配之间仅适用相似级配法，上包线与最优级配之间在不同的最大粒径下适用不同的缩尺方法，并绘制了相应的缩尺方法选择图。在分析工程中原级配粗粒土的力学特性时，可以直接使用缩尺方法选择图，根据推荐的缩尺方法进行缩尺，使室内试验得到的结果接近原级配。
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doi: 10.12170/20220617004
摘要:
水文相似理论是比较水文学的核心研究内容，也是获取无资料地区水文模型参数的重要科学依据。通过梳理水文相似概念的起源和发展过程，辨析了水文相似理论中的判别条件和适用条件两个基本问题。从水文相似性分类框架、水文相似性指标和水文相似度评价三个方面综述了水文相似理论的研究进展，并总结了水文相似理论的应用现状。最后，基于当前的研究进展及不足，指出水文相似的定义界定、水文相似的判别依据和适用条件、水文相似性指标和相似度对相似流域选择的影响是当前急需研究的课题。研究成果可为无资料流域水文预报、流域水文物理规律探索及完善水文相似理论等提供理论依据。
水文相似理论是比较水文学的核心研究内容，也是获取无资料地区水文模型参数的重要科学依据。通过梳理水文相似概念的起源和发展过程，辨析了水文相似理论中的判别条件和适用条件两个基本问题。从水文相似性分类框架、水文相似性指标和水文相似度评价三个方面综述了水文相似理论的研究进展，并总结了水文相似理论的应用现状。最后，基于当前的研究进展及不足，指出水文相似的定义界定、水文相似的判别依据和适用条件、水文相似性指标和相似度对相似流域选择的影响是当前急需研究的课题。研究成果可为无资料流域水文预报、流域水文物理规律探索及完善水文相似理论等提供理论依据。
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doi: 10.12170/20220208001
摘要:
为了弱化径流时间序列的非线性和非平稳性，提高不同预见期的日径流预测精度，提出了一种新的VMD-PSO-LSTM多步预测组合模型。首先采用变分模态分解(VMD)方法将原始日径流序列分解为一组子序列，通过粒子群优化算法(PSO)对长短期记忆(LSTM)模型参数进行优化，对各子序列建立PSO-LSTM模型，各分量的预测结果重构集成预测结果。将VMD-PSO-LSTM模型应用于黄河下游花园口和利津站的日径流多步预测，采用Nash sutcliffe效率系数（ENS）、相关系数（R）和均方根误差（ERMS）3个定量评价指标对模型预测结果进行评价。结果表明：在预见期为1、2、3 d的情况下，两个测站的Nash sutcliffe效率系数和相关系数均在0.90以上。与CEEMD-PSO-LSTM和PSO-LSTM模型的预测结果对比表明，该模型能够有效提高日径流多步预测精度，是一种高效稳定的径流预报模型，为日径流多步预测提供了一种新的方法。
为了弱化径流时间序列的非线性和非平稳性，提高不同预见期的日径流预测精度，提出了一种新的VMD-PSO-LSTM多步预测组合模型。首先采用变分模态分解(VMD)方法将原始日径流序列分解为一组子序列，通过粒子群优化算法(PSO)对长短期记忆(LSTM)模型参数进行优化，对各子序列建立PSO-LSTM模型，各分量的预测结果重构集成预测结果。将VMD-PSO-LSTM模型应用于黄河下游花园口和利津站的日径流多步预测，采用Nash sutcliffe效率系数（ENS）、相关系数（R）和均方根误差（ERMS）3个定量评价指标对模型预测结果进行评价。结果表明：在预见期为1、2、3 d的情况下，两个测站的Nash sutcliffe效率系数和相关系数均在0.90以上。与CEEMD-PSO-LSTM和PSO-LSTM模型的预测结果对比表明，该模型能够有效提高日径流多步预测精度，是一种高效稳定的径流预报模型，为日径流多步预测提供了一种新的方法。
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doi: 10.12170/20221007001
摘要:
风载荷是漂浮方阵的主要环境载荷，对于大型漂浮式光伏电站，风致干扰效应显著，目前尚未有成熟的风载荷评估方法。基于多尺度分析提出一种新的数值预报方法，对某大型漂浮式光伏电站漂浮方阵的整体风载荷进行了预报。通过数值模拟对方阵几何模型进行不同程度简化，验证简化模型用于实体方阵风载荷计算的可行性；采用1.45亿和2.36亿网格单元数分别计算最大载荷风向时30行×28列和100行×12列两个方阵的风载荷分布，通过对比分析各组件风载荷随方阵行列的变化规律，预报195行×98列实体方阵的风载荷分布。计算结果显示：光伏板为主要受风构件，承受了80%以上的风载荷；上游组件对下游组件存在明显的干扰效应，迎风第5行会形成载荷次峰；方阵内部风载荷基本趋于稳定。该研究解决了大规模漂浮方阵整体风载荷无法直接计算的问题，为漂浮式光伏电站的抗风设计提供了参考。
风载荷是漂浮方阵的主要环境载荷，对于大型漂浮式光伏电站，风致干扰效应显著，目前尚未有成熟的风载荷评估方法。基于多尺度分析提出一种新的数值预报方法，对某大型漂浮式光伏电站漂浮方阵的整体风载荷进行了预报。通过数值模拟对方阵几何模型进行不同程度简化，验证简化模型用于实体方阵风载荷计算的可行性；采用1.45亿和2.36亿网格单元数分别计算最大载荷风向时30行×28列和100行×12列两个方阵的风载荷分布，通过对比分析各组件风载荷随方阵行列的变化规律，预报195行×98列实体方阵的风载荷分布。计算结果显示：光伏板为主要受风构件，承受了80%以上的风载荷；上游组件对下游组件存在明显的干扰效应，迎风第5行会形成载荷次峰；方阵内部风载荷基本趋于稳定。该研究解决了大规模漂浮方阵整体风载荷无法直接计算的问题，为漂浮式光伏电站的抗风设计提供了参考。
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doi: 10.12170/20220505002
摘要:
针对基于声波反射原理的隧洞内表面损伤探测过程易受水体环境噪声、多径噪声及检测设备自身噪声干扰问题，提出一种基于声回波特性的引调水隧洞内表面声点云去噪方法。该方法利用声回波固有宽度特性形成的多回波数据点及声波叠加特性形成的数据点高强度值，并结合点云空间位置信息实现团状立体隧洞内表面声点云的噪声滤波；构建系列试验以验证不同敏感参数对所提方法去噪效果的影响，并与其他经典点云滤波算法结果进行对比分析。结果表明，所提方法在隧洞内表面声点云模型的平滑、去噪及重建精度上均优于传统激光点云滤波算法。该方法可为引水隧洞内表面损伤的检测及重大水资源配置工程灾变预防提供支撑。
针对基于声波反射原理的隧洞内表面损伤探测过程易受水体环境噪声、多径噪声及检测设备自身噪声干扰问题，提出一种基于声回波特性的引调水隧洞内表面声点云去噪方法。该方法利用声回波固有宽度特性形成的多回波数据点及声波叠加特性形成的数据点高强度值，并结合点云空间位置信息实现团状立体隧洞内表面声点云的噪声滤波；构建系列试验以验证不同敏感参数对所提方法去噪效果的影响，并与其他经典点云滤波算法结果进行对比分析。结果表明，所提方法在隧洞内表面声点云模型的平滑、去噪及重建精度上均优于传统激光点云滤波算法。该方法可为引水隧洞内表面损伤的检测及重大水资源配置工程灾变预防提供支撑。
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doi: 10.12170/20220406004
摘要:
阶梯形丁坝是常见的航道整治建筑物。基于PIV（Particle Image Velocimetry）水槽试验，研究了阶梯形丁坝区明槽紊流横向涡密度、面积、形状参数、旋转强度的沿程及沿槽宽分布规律。结果表明：（1）涡密度沿水深方向的分布在坝顶及槽底附近均出现波动峰值，沿流向距丁坝越远，涡密度波动越小；（2）丁坝附近同一位置的顺向涡总面积大于逆向涡，垂线上涡面积峰值出现在丁坝顶部并随距水槽中轴距离的减小而减小；（3）丁坝附近横向涡多呈椭圆形，丁坝区槽底处的逆向涡和水面处的顺向涡均呈扁平状；（4）丁坝附近同一位置的逆向涡旋转强度远大于顺向涡，丁坝上游至丁坝段，横向涡旋转强度沿程呈骤减趋势，丁坝段至下游，横向涡旋转强度沿程变化逐渐趋稳。研究结果可为揭示阶梯形丁坝的局部冲刷机制提供参考。
阶梯形丁坝是常见的航道整治建筑物。基于PIV（Particle Image Velocimetry）水槽试验，研究了阶梯形丁坝区明槽紊流横向涡密度、面积、形状参数、旋转强度的沿程及沿槽宽分布规律。结果表明：（1）涡密度沿水深方向的分布在坝顶及槽底附近均出现波动峰值，沿流向距丁坝越远，涡密度波动越小；（2）丁坝附近同一位置的顺向涡总面积大于逆向涡，垂线上涡面积峰值出现在丁坝顶部并随距水槽中轴距离的减小而减小；（3）丁坝附近横向涡多呈椭圆形，丁坝区槽底处的逆向涡和水面处的顺向涡均呈扁平状；（4）丁坝附近同一位置的逆向涡旋转强度远大于顺向涡，丁坝上游至丁坝段，横向涡旋转强度沿程呈骤减趋势，丁坝段至下游，横向涡旋转强度沿程变化逐渐趋稳。研究结果可为揭示阶梯形丁坝的局部冲刷机制提供参考。
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doi: 10.12170/20220308002
摘要:
针对传统人工读取水位标尺效率低和现有基于水位标尺进行图像处理获取水位的环境适应性差、水位标尺量程短等问题，提出一种基于图像识别的无标尺水位测量技术。该技术无需借助水位标尺，仅需对水位进行标定；将采集到的水位图像输入到U-net神经网络进行训练，得到水体区域和非水体区域的图像语义分割模型；借助图像识别获取水位线坐标；最后根据水位标定的数学模型，采用线性插值和坐标拟合的方法计算水位。试验结果表明，该技术环境适应性强，昼、夜间的水位测量误差均小于1 cm。采用该技术可以实现河道、水库等大量程的水位实时测量。
针对传统人工读取水位标尺效率低和现有基于水位标尺进行图像处理获取水位的环境适应性差、水位标尺量程短等问题，提出一种基于图像识别的无标尺水位测量技术。该技术无需借助水位标尺，仅需对水位进行标定；将采集到的水位图像输入到U-net神经网络进行训练，得到水体区域和非水体区域的图像语义分割模型；借助图像识别获取水位线坐标；最后根据水位标定的数学模型，采用线性插值和坐标拟合的方法计算水位。试验结果表明，该技术环境适应性强，昼、夜间的水位测量误差均小于1 cm。采用该技术可以实现河道、水库等大量程的水位实时测量。
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doi: 10.12170/20220112001
摘要:
为了研究不同裂隙组合下岩石变形破坏机理和能量演化规律，对锦屏大理岩开展了X射线衍射（XRD）和单轴压缩试验，基于XRD结果和颗粒流程序生成三维等效晶质模型，结合完整岩样的单轴压缩试验结果进行细观参数标定，并建立不同裂隙组合的数值模型，对岩样变形破坏和能量演化进行模拟分析。结果表明：（1）试样强度随预制裂隙倾角的增加先增后减，随裂隙长度和轴向偏移量的增加而降低，随裂隙径向偏移量的增加先减后增；（2）裂隙倾角和空间位置对试样强度的影响程度均与裂隙长度有关，裂隙长度较大时，倾角会抑制轴向偏移的劣化作用甚至改变径向偏移的影响模式，裂隙倾角对试样强度的硬化效应在裂隙长度较大时愈加明显；（3）预制裂隙倾角、长度及其空间位置均可能会改变试样的破坏模式。
为了研究不同裂隙组合下岩石变形破坏机理和能量演化规律，对锦屏大理岩开展了X射线衍射（XRD）和单轴压缩试验，基于XRD结果和颗粒流程序生成三维等效晶质模型，结合完整岩样的单轴压缩试验结果进行细观参数标定，并建立不同裂隙组合的数值模型，对岩样变形破坏和能量演化进行模拟分析。结果表明：（1）试样强度随预制裂隙倾角的增加先增后减，随裂隙长度和轴向偏移量的增加而降低，随裂隙径向偏移量的增加先减后增；（2）裂隙倾角和空间位置对试样强度的影响程度均与裂隙长度有关，裂隙长度较大时，倾角会抑制轴向偏移的劣化作用甚至改变径向偏移的影响模式，裂隙倾角对试样强度的硬化效应在裂隙长度较大时愈加明显；（3）预制裂隙倾角、长度及其空间位置均可能会改变试样的破坏模式。
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doi: 10.12170/20220527001
摘要:
江苏省13个地市的经济社会发展水平、水资源禀赋、用水效率、节水水平等条件差异明显，节水模式与推进路径不尽相同。在充分吸纳现有用水效率指标的基础上，从水资源状况、社会经济条件、节水、供水、用水和排水等6个方面构建具有江苏特色的节水分区指标体系。引入“主成分分析+系统聚类”方法，划分了3个节水分区：Ⅰ区包括南京市、常州市、无锡市和苏州市；Ⅱ区包括淮安市、盐城市、扬州市、泰州市、南通市和镇江市；Ⅲ区包括徐州市、连云港市和宿迁市。在各区域节水工作现状分析的基础上总结各分区的节水工作重点。本研究可为探索丰水地区节水优先途径等后续工作提供支撑。
江苏省13个地市的经济社会发展水平、水资源禀赋、用水效率、节水水平等条件差异明显，节水模式与推进路径不尽相同。在充分吸纳现有用水效率指标的基础上，从水资源状况、社会经济条件、节水、供水、用水和排水等6个方面构建具有江苏特色的节水分区指标体系。引入“主成分分析+系统聚类”方法，划分了3个节水分区：Ⅰ区包括南京市、常州市、无锡市和苏州市；Ⅱ区包括淮安市、盐城市、扬州市、泰州市、南通市和镇江市；Ⅲ区包括徐州市、连云港市和宿迁市。在各区域节水工作现状分析的基础上总结各分区的节水工作重点。本研究可为探索丰水地区节水优先途径等后续工作提供支撑。
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doi: 10.12170/20220224001
摘要:
为丰富堰塞坝开发利用理论，探究适宜堰塞坝料的密实方法和设计参数，研究了冲击碾压方法对堰塞坝料的密实效果和密实机理。基于相似定律设计了不同冲击轮质量及牵引速度的天然堰塞坝料室内冲击碾压模型试验，综合采用宏-细观方法测试了冲击碾压后的动应力发展传播规律、变形特性、颗粒运动和加固效果等。试验结果表明：（1）冲击轮引起的冲击荷载为三角形脉冲荷载，产生的接触应力随着牵引速度和冲击轮质量的增大而增大，引起的地基动土应力随着碾压次数的增加而增加；（2）冲击碾压对堰塞料地基表层的加固效果良好，地基内部动土应力和位移皆随深度迅速减小，深度3.6 m范围内的堰塞坝料强度提升明显；（3）提高冲击轮的速度对加固效果的影响更大，可以有效提高冲击动应力，进而使得冲碾加固效果向深层传递；（4）满足易贡堰塞坝料的冲击碾压参数为：冲击轮质量为13.5 t，牵引速度为3.46 m/s，碾压遍数为12遍。
为丰富堰塞坝开发利用理论，探究适宜堰塞坝料的密实方法和设计参数，研究了冲击碾压方法对堰塞坝料的密实效果和密实机理。基于相似定律设计了不同冲击轮质量及牵引速度的天然堰塞坝料室内冲击碾压模型试验，综合采用宏-细观方法测试了冲击碾压后的动应力发展传播规律、变形特性、颗粒运动和加固效果等。试验结果表明：（1）冲击轮引起的冲击荷载为三角形脉冲荷载，产生的接触应力随着牵引速度和冲击轮质量的增大而增大，引起的地基动土应力随着碾压次数的增加而增加；（2）冲击碾压对堰塞料地基表层的加固效果良好，地基内部动土应力和位移皆随深度迅速减小，深度3.6 m范围内的堰塞坝料强度提升明显；（3）提高冲击轮的速度对加固效果的影响更大，可以有效提高冲击动应力，进而使得冲碾加固效果向深层传递；（4）满足易贡堰塞坝料的冲击碾压参数为：冲击轮质量为13.5 t，牵引速度为3.46 m/s，碾压遍数为12遍。
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doi: 10.12170/20220531001
摘要:
泵站建筑物监测系统日益完善，监测点数量众多，传泵站安全监测方法主要以单测点变形量为主，不能反映泵站建筑物整体的安全性态。以泵站垂直位移变形为研究对象，基于面板数据聚类理论和动态时间规整算法，建立了一种融合趋势信息的泵站变形相似度指标及度量方法，以定量分析测点间监测序列的相似程度；引入空间关联矩阵，提出了考虑泵站测点空间关联性的变形分区方法；在此基础上，构建了基于面板数据分析方法的泵站变形测点聚类分析模型。结合南水北调某泵站枢纽，验证了模型的有效性。工程实例表明，所构建的模型可以根据泵站面板数据将测点分为4个分区，能够有效描述泵站相应区域的总体变形特征和荷载特点，为泵站建筑物安全监测提供了新方法。
泵站建筑物监测系统日益完善，监测点数量众多，传泵站安全监测方法主要以单测点变形量为主，不能反映泵站建筑物整体的安全性态。以泵站垂直位移变形为研究对象，基于面板数据聚类理论和动态时间规整算法，建立了一种融合趋势信息的泵站变形相似度指标及度量方法，以定量分析测点间监测序列的相似程度；引入空间关联矩阵，提出了考虑泵站测点空间关联性的变形分区方法；在此基础上，构建了基于面板数据分析方法的泵站变形测点聚类分析模型。结合南水北调某泵站枢纽，验证了模型的有效性。工程实例表明，所构建的模型可以根据泵站面板数据将测点分为4个分区，能够有效描述泵站相应区域的总体变形特征和荷载特点，为泵站建筑物安全监测提供了新方法。
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doi: 10.12170/20220330003
摘要:
总结了影响水电工程冲磨损坏的影响因素和水电工程结构抗冲磨防空蚀的材料种类，重点介绍了抗冲磨防空蚀涂料的耐磨性能试验方法及其影响因素、抗冲磨防空蚀涂料的种类及其应用情况，陈述了环氧耐磨涂料、聚脲耐磨涂料和耐磨混凝土的性能差异和性价比。结果表明：影响水工结构冲磨损坏的的因素主要为水的冲磨角度、水的流速、悬移质颗粒大小和悬移质的含量等；用于水工结构抗冲耐磨涂料主要为环氧树脂涂料和聚脲类涂料；影响涂料本身耐磨性能的因素为树脂的弹性和硬度、填料的种类、微米级填料的硬度和含量等；抗冲耐磨涂料主要用于水电工程排沙洞、泄洪洞和溢流面等。
总结了影响水电工程冲磨损坏的影响因素和水电工程结构抗冲磨防空蚀的材料种类，重点介绍了抗冲磨防空蚀涂料的耐磨性能试验方法及其影响因素、抗冲磨防空蚀涂料的种类及其应用情况，陈述了环氧耐磨涂料、聚脲耐磨涂料和耐磨混凝土的性能差异和性价比。结果表明：影响水工结构冲磨损坏的的因素主要为水的冲磨角度、水的流速、悬移质颗粒大小和悬移质的含量等；用于水工结构抗冲耐磨涂料主要为环氧树脂涂料和聚脲类涂料；影响涂料本身耐磨性能的因素为树脂的弹性和硬度、填料的种类、微米级填料的硬度和含量等；抗冲耐磨涂料主要用于水电工程排沙洞、泄洪洞和溢流面等。
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doi: 10.12170/20220402003
摘要:
为研究不同组分夹层对降雨入渗的影响及堆积体内部雨水的运移差异与分布特征，以四川汉源九襄地区深厚堆积体为例，对其内部发育的黏土夹层和碎块石夹层展开现场调查，通过设计两类夹层的两组室内降雨试验，监测堆积体内含水率、基质吸力、孔隙水压和湿润锋的迁移变化，研究两类夹层对降雨在堆积体中入渗过程的影响。结果表明：（1）由于夹层颗粒组分不同，最终导致夹层的渗透性、湿润锋迁移形态、入渗速率及整个堆积体浸透时间等存在显著差异；（2）两组夹层试验中雨水入渗差异显著，碎石组的下渗作用强于侧向扩散，夹层处的下渗速率明显快于两旁，而黏土组的侧向扩散强于下渗，夹层处下渗速度趋近于零，明显小于两侧；（3）黏土组坡脚孔压出现累积性增长，而碎石组孔压消散迅速，且水分主要分布在堆积体更深处，故黏土夹层堆积体整体稳定性低于碎石夹层堆积体。研究结果可为分析后续降雨对发育软弱夹层边坡稳定性的影响提供一定依据。
为研究不同组分夹层对降雨入渗的影响及堆积体内部雨水的运移差异与分布特征，以四川汉源九襄地区深厚堆积体为例，对其内部发育的黏土夹层和碎块石夹层展开现场调查，通过设计两类夹层的两组室内降雨试验，监测堆积体内含水率、基质吸力、孔隙水压和湿润锋的迁移变化，研究两类夹层对降雨在堆积体中入渗过程的影响。结果表明：（1）由于夹层颗粒组分不同，最终导致夹层的渗透性、湿润锋迁移形态、入渗速率及整个堆积体浸透时间等存在显著差异；（2）两组夹层试验中雨水入渗差异显著，碎石组的下渗作用强于侧向扩散，夹层处的下渗速率明显快于两旁，而黏土组的侧向扩散强于下渗，夹层处下渗速度趋近于零，明显小于两侧；（3）黏土组坡脚孔压出现累积性增长，而碎石组孔压消散迅速，且水分主要分布在堆积体更深处，故黏土夹层堆积体整体稳定性低于碎石夹层堆积体。研究结果可为分析后续降雨对发育软弱夹层边坡稳定性的影响提供一定依据。
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doi: 10.12170/20220106004
摘要:
以历史径流为依据的清江梯级调度规则难以适应气候变化需求，必然对梯级水库的安全稳定运行和兴利效益发挥带来影响。基于清江流域空间数据和观测数据建立SWAT 模型，运用统计降尺度模型模拟3种情景下流域内各站点的未来气象数据，进而对径流进行模拟，并对隔河岩水电站发电量变化进行分析。结果表明：未来时期RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5共 3种气候情景下，清江流域出口长阳站模拟的多年平均径流呈上升趋势，年均径流增幅分别为 6.0%、8.7%、13.2%；隔河岩水电站在上述 3 种情景下2020s、2050s和2080s多年平均发电量增幅分别为3.4%~5.1%、7.7%~10.3%、13.4%~16.0%。该研究可为气候变化条件下清江流域水资源管理与隔河岩水电站发电调度运行提供理论参考。
以历史径流为依据的清江梯级调度规则难以适应气候变化需求，必然对梯级水库的安全稳定运行和兴利效益发挥带来影响。基于清江流域空间数据和观测数据建立SWAT 模型，运用统计降尺度模型模拟3种情景下流域内各站点的未来气象数据，进而对径流进行模拟，并对隔河岩水电站发电量变化进行分析。结果表明：未来时期RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5共 3种气候情景下，清江流域出口长阳站模拟的多年平均径流呈上升趋势，年均径流增幅分别为 6.0%、8.7%、13.2%；隔河岩水电站在上述 3 种情景下2020s、2050s和2080s多年平均发电量增幅分别为3.4%~5.1%、7.7%~10.3%、13.4%~16.0%。该研究可为气候变化条件下清江流域水资源管理与隔河岩水电站发电调度运行提供理论参考。
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doi: 10.12170/20220129002
摘要:
杭州地区滨海软黏土具有含水量高、强度低和压缩性高等特点，研究其固结蠕变特性对构筑物地基稳定性具有重要意义。利用GDSAOS全自动固结仪对杭州重塑软黏土展开了一维固结蠕变试验，分析前期预压对土体蠕变特性的影响。试验结果表明：不同加荷比或不同预压条件下，土体蠕变变形量均随加载而逐渐减小；应变与孔隙比时程曲线具有类似发展规律，在应力施加100 min后主固结基本完成，进入次固结阶段；次固结系数与固结压力、预压条件和加荷比均有关，加荷比越小，次固结系数在后期加载中的增长越明显；在相同加载模式下，预压荷载越大，次固结系数在分级加载前期的值越小。这表明可通过施加预压荷载增大土体的固结度，以提高实际工程中软土地基的稳定性。
杭州地区滨海软黏土具有含水量高、强度低和压缩性高等特点，研究其固结蠕变特性对构筑物地基稳定性具有重要意义。利用GDSAOS全自动固结仪对杭州重塑软黏土展开了一维固结蠕变试验，分析前期预压对土体蠕变特性的影响。试验结果表明：不同加荷比或不同预压条件下，土体蠕变变形量均随加载而逐渐减小；应变与孔隙比时程曲线具有类似发展规律，在应力施加100 min后主固结基本完成，进入次固结阶段；次固结系数与固结压力、预压条件和加荷比均有关，加荷比越小，次固结系数在后期加载中的增长越明显；在相同加载模式下，预压荷载越大，次固结系数在分级加载前期的值越小。这表明可通过施加预压荷载增大土体的固结度，以提高实际工程中软土地基的稳定性。
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doi: 10.12170/20210114001
摘要:
研究海河流域旱涝急转的发生规律，可为海河流域防汛抗旱提供科学参考依据。利用海河流域159个气象站1961—2019年逐日降水资料，计算出标准化前期降水指数（SAPI），基于该指数根据旱涝等级标准和旱涝急转条件筛选出1961年以来的旱涝急转事件，分析海河流域旱涝急转频次和强度特征。结果表明：海河流域年平均旱涝急转频次为33次，基本上逐年代增加，最近10年平均值达37次。旱涝急转强度也呈上升趋势，2000年后增加至平均值以上，尤其是近10年呈现出跳跃式的增加，达到最大值。旱涝急转多发生在5、6月及9月中旬，盛夏期间发生的次数较少。旱涝急转强度呈单峰型分布，最大值出现在6月中旬到7月上旬，该时段对应的旱涝急转频次也较多，增加了洪涝灾害的风险。从空间分布来看，旱涝急转频次和强度在滦河河系南部地区、北三河系西部及徒骇马颊河中部等地区均为大值区，即这些地区旱涝急转出现频次高、强度大，因此，发生旱涝急转的风险较高。
研究海河流域旱涝急转的发生规律，可为海河流域防汛抗旱提供科学参考依据。利用海河流域159个气象站1961—2019年逐日降水资料，计算出标准化前期降水指数（SAPI），基于该指数根据旱涝等级标准和旱涝急转条件筛选出1961年以来的旱涝急转事件，分析海河流域旱涝急转频次和强度特征。结果表明：海河流域年平均旱涝急转频次为33次，基本上逐年代增加，最近10年平均值达37次。旱涝急转强度也呈上升趋势，2000年后增加至平均值以上，尤其是近10年呈现出跳跃式的增加，达到最大值。旱涝急转多发生在5、6月及9月中旬，盛夏期间发生的次数较少。旱涝急转强度呈单峰型分布，最大值出现在6月中旬到7月上旬，该时段对应的旱涝急转频次也较多，增加了洪涝灾害的风险。从空间分布来看，旱涝急转频次和强度在滦河河系南部地区、北三河系西部及徒骇马颊河中部等地区均为大值区，即这些地区旱涝急转出现频次高、强度大，因此，发生旱涝急转的风险较高。
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doi: 10.12170/20190322001
摘要:
为研究水压力环境中混凝土的孔隙水压力变化规律，进行了不同水压力作用下混凝土的孔隙水压力变化试验，基于试验数据，采用有限元软件ANSYS对不同水压力作用下混凝土的孔隙水压力变化进行瞬态反演数值模拟，并与试验结果进行对比分析。结果表明：在水压力作用下，混凝土的孔隙水压力变化特征可分为快速增加、缓慢增加和稳定等3个阶段，当混凝土在0.875 MPa的水压力作用下，混凝土的孔隙水压力达到与所施加水压力相等的值需要9 h以上。采用有限元软件ANSYS数值模拟得到混凝土的孔隙水压力变化规律与试验数据吻合较好。
为研究水压力环境中混凝土的孔隙水压力变化规律，进行了不同水压力作用下混凝土的孔隙水压力变化试验，基于试验数据，采用有限元软件ANSYS对不同水压力作用下混凝土的孔隙水压力变化进行瞬态反演数值模拟，并与试验结果进行对比分析。结果表明：在水压力作用下，混凝土的孔隙水压力变化特征可分为快速增加、缓慢增加和稳定等3个阶段，当混凝土在0.875 MPa的水压力作用下，混凝土的孔隙水压力达到与所施加水压力相等的值需要9 h以上。采用有限元软件ANSYS数值模拟得到混凝土的孔隙水压力变化规律与试验数据吻合较好。
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2023, (2): 1-8.
doi: 10.12170/20220326001
摘要:
根据沁河流域历年各时段最大降雨量和“7·11”洪水报汛雨量资料，采用P-Ⅲ型分布概率密度函数，建立了润城、五龙口、山路平、武陟等14个长系列水文站和雨量站的年最大24 、6 、1 h的3个代表性时段的降雨量频率曲线，计算了“7·11”洪水最大24 h大于100 mm、最大6 h大于100 mm、最大1 h大于50 mm的降雨量重现期；根据历史调查洪水、历年最大洪峰流量，建立了五龙口、山路平和武陟水文站的P-Ⅲ型频率曲线，计算了“7·11”洪水洪峰流量的重现期。结果表明：最大24 h降雨量排名第一的窑头站351 mm重现期约为3 000年，最大6 h降雨量排名第一的窑头站328.5 mm重现期约为1万年，最大1 h排名前三的窑头、李寨和河西站降雨量重现期为200~300年，五龙口、山路平和武陟站洪峰流量重现期分别相当于30年、10年和10~15年。分析结果可为沁河流域和黄河下游防洪调度提供技术支撑。
根据沁河流域历年各时段最大降雨量和“7·11”洪水报汛雨量资料，采用P-Ⅲ型分布概率密度函数，建立了润城、五龙口、山路平、武陟等14个长系列水文站和雨量站的年最大24 、6 、1 h的3个代表性时段的降雨量频率曲线，计算了“7·11”洪水最大24 h大于100 mm、最大6 h大于100 mm、最大1 h大于50 mm的降雨量重现期；根据历史调查洪水、历年最大洪峰流量，建立了五龙口、山路平和武陟水文站的P-Ⅲ型频率曲线，计算了“7·11”洪水洪峰流量的重现期。结果表明：最大24 h降雨量排名第一的窑头站351 mm重现期约为3 000年，最大6 h降雨量排名第一的窑头站328.5 mm重现期约为1万年，最大1 h排名前三的窑头、李寨和河西站降雨量重现期为200~300年，五龙口、山路平和武陟站洪峰流量重现期分别相当于30年、10年和10~15年。分析结果可为沁河流域和黄河下游防洪调度提供技术支撑。
2023, (2): 9-15.
doi: 10.12170/20220421001
摘要:
为全面认识长江下游各类窝崩的形成原因和力学机制，以和畅洲头窝崩为例进行全面分析，进而借鉴土力学方面成果，提出相应的失稳模式和估算方法。结果表明：和畅洲头窝崩属于侧滑型窝崩，其成因主要是岸滩土体中存在易液化的粉砂层，当外界出现一定的振动扰动因素，粉砂层液化条件成熟时则成为滑动层，液化层和上覆土层分多次发生大幅度侧向滑移，土体滑出窝塘口门进入河道深槽，随后被河道主流迅速分散搬运至下游。采用数理统计方法，得到土体滑移距离与液化层厚度和滑移层倾角之间幂函数形式的经验公式。研究结果可为长江下游此类窝崩的预警和治理提供参考。
为全面认识长江下游各类窝崩的形成原因和力学机制，以和畅洲头窝崩为例进行全面分析，进而借鉴土力学方面成果，提出相应的失稳模式和估算方法。结果表明：和畅洲头窝崩属于侧滑型窝崩，其成因主要是岸滩土体中存在易液化的粉砂层，当外界出现一定的振动扰动因素，粉砂层液化条件成熟时则成为滑动层，液化层和上覆土层分多次发生大幅度侧向滑移，土体滑出窝塘口门进入河道深槽，随后被河道主流迅速分散搬运至下游。采用数理统计方法，得到土体滑移距离与液化层厚度和滑移层倾角之间幂函数形式的经验公式。研究结果可为长江下游此类窝崩的预警和治理提供参考。
2023, (2): 16-23.
doi: 10.12170/20211230004
摘要:
鉴于现有海岸侵蚀防护设施存在造价高、维护成本高、施工难度大、施工工期长、自重大和防护范围有限等问题，提出采用价格低廉、施工方便、自重小、耐腐蚀性强和维护成本低的格栅笼防护海岸侵蚀。格栅笼形状会影响防护海岸侵蚀的效果，针对方形截面、圆形截面和波浪形截面等3种形状格栅笼，基于显式动力学数值分析方法，采用推板造波的方式模拟波浪荷载和SPH光滑粒子的流体动力学方法模拟水体。采用全局属性指派的通用接触模拟水体与格栅笼之间及水体与土体之间的接触，使用罚函数确定格栅笼与海岸土体间的切向接触力，分析波浪荷载下有、无格栅笼及3种形状下的格栅笼及海岸土体的受力与位移随波浪时程的变化特征和峰值特征。结果表明：格栅笼整体受力最大的区域在海平面附近，使用格栅笼可以降低波浪对垂直崖面作用中底部涡流的影响，其中波浪形格栅笼防护海岸侵蚀效果显著。
鉴于现有海岸侵蚀防护设施存在造价高、维护成本高、施工难度大、施工工期长、自重大和防护范围有限等问题，提出采用价格低廉、施工方便、自重小、耐腐蚀性强和维护成本低的格栅笼防护海岸侵蚀。格栅笼形状会影响防护海岸侵蚀的效果，针对方形截面、圆形截面和波浪形截面等3种形状格栅笼，基于显式动力学数值分析方法，采用推板造波的方式模拟波浪荷载和SPH光滑粒子的流体动力学方法模拟水体。采用全局属性指派的通用接触模拟水体与格栅笼之间及水体与土体之间的接触，使用罚函数确定格栅笼与海岸土体间的切向接触力，分析波浪荷载下有、无格栅笼及3种形状下的格栅笼及海岸土体的受力与位移随波浪时程的变化特征和峰值特征。结果表明：格栅笼整体受力最大的区域在海平面附近，使用格栅笼可以降低波浪对垂直崖面作用中底部涡流的影响，其中波浪形格栅笼防护海岸侵蚀效果显著。
2023, (2): 24-33.
doi: 10.12170/20211224001
摘要:
在航道整治和河道治理工程中，常使用促淤结构来促进泥沙淤积、保护洲滩。结合导板结构与透水结构的特点，提出一种新型促淤护滩结构——开孔促淤板。为进一步分析开孔促淤板的促淤拦沙效果，基于RNG k-\begin{document}$ {\varepsilon } $\end{document} ![]()
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在航道整治和河道治理工程中，常使用促淤结构来促进泥沙淤积、保护洲滩。结合导板结构与透水结构的特点，提出一种新型促淤护滩结构——开孔促淤板。为进一步分析开孔促淤板的促淤拦沙效果，基于RNG k-
2023, (2): 34-42.
doi: 10.12170/20211029002
摘要:
洞庭湖区是我国洪涝灾害频发的地区之一，随着近些年来极端天气越来越频繁，研究洞庭湖区在遭遇历史极端洪水下的防洪形势极具现实意义。以1870年、1935年、1954年长江洪水为研究对象，通过建立长江、洞庭湖及蓄滞洪区一二维耦合水动力模型，在现有地形及工程措施条件下，对洞庭湖区的水位及超额洪量进行模拟计算。 结果表明：三峡及上游水库群补偿调度条件下，若遭遇1870年、1935年和1954年洪水，荆江附近及城陵矶附近的超额洪量大幅下降，再结合荆江地区及城陵矶附近蓄滞洪区的运用，洞庭湖区可安全度汛。三峡水库调蓄使枝城洪峰流量大幅下降，松滋口、太平口、藕池口（以下称为三口）洪峰流量也随之下降，洞庭湖区各站水位有所降低；蓄滞洪区分洪运用降低了莲花塘水位，荆江水面比降加大，三口洪峰流量进一步下降，受上游来水减少及下游水位降低的影响，湖区水位进一步下降。通过定量预测特大洪水长江中游及洞庭湖区防洪情势，可为洞庭湖治理提供科学依据，为提升湖区防洪减灾管理能力奠定基础。
洞庭湖区是我国洪涝灾害频发的地区之一，随着近些年来极端天气越来越频繁，研究洞庭湖区在遭遇历史极端洪水下的防洪形势极具现实意义。以1870年、1935年、1954年长江洪水为研究对象，通过建立长江、洞庭湖及蓄滞洪区一二维耦合水动力模型，在现有地形及工程措施条件下，对洞庭湖区的水位及超额洪量进行模拟计算。 结果表明：三峡及上游水库群补偿调度条件下，若遭遇1870年、1935年和1954年洪水，荆江附近及城陵矶附近的超额洪量大幅下降，再结合荆江地区及城陵矶附近蓄滞洪区的运用，洞庭湖区可安全度汛。三峡水库调蓄使枝城洪峰流量大幅下降，松滋口、太平口、藕池口（以下称为三口）洪峰流量也随之下降，洞庭湖区各站水位有所降低；蓄滞洪区分洪运用降低了莲花塘水位，荆江水面比降加大，三口洪峰流量进一步下降，受上游来水减少及下游水位降低的影响，湖区水位进一步下降。通过定量预测特大洪水长江中游及洞庭湖区防洪情势，可为洞庭湖治理提供科学依据，为提升湖区防洪减灾管理能力奠定基础。
2023, (2): 43-52.
doi: 10.12170/20220704001
摘要:
现阶段水库大坝安全管理应急预案中避洪转移路径划分采用时间短、距离近等原则，通常为静态路径，无法伴随溃坝洪水演进过程动态化。通过BREACH-MIKE21耦合模型进行溃坝洪水演进模拟，获取溃坝洪水淹没信息，接入路网模型构建环境情景模型。采用蚁群算法优化避洪转移路径，利用增加回溯算法、引入最大最小蚁群系统、改进启发式函数等手段改进算法，提升路径寻优能力和收敛速度；通过逐帧解析洪水淹没要素，将溃坝洪水信息融入算法中，最终得到最优避洪转移路径。仿真试验表明：（1）在同一淹没情景下，改进蚁群算法比基本蚁群算法平均运行时间增长1.6‰，准确率提高32%，收敛次数平均减少10.13次，收敛速度更快、寻优能力更强；（2）改进蚁群算法根据溃坝洪水演进优化得到的最优避洪动态路径比静态路径更安全。研究结果可满足水库大坝安全管理应急预案对避洪转移路径过程动态化的要求，提高应急转移效率，降低溃坝洪水产生的灾害影响。
现阶段水库大坝安全管理应急预案中避洪转移路径划分采用时间短、距离近等原则，通常为静态路径，无法伴随溃坝洪水演进过程动态化。通过BREACH-MIKE21耦合模型进行溃坝洪水演进模拟，获取溃坝洪水淹没信息，接入路网模型构建环境情景模型。采用蚁群算法优化避洪转移路径，利用增加回溯算法、引入最大最小蚁群系统、改进启发式函数等手段改进算法，提升路径寻优能力和收敛速度；通过逐帧解析洪水淹没要素，将溃坝洪水信息融入算法中，最终得到最优避洪转移路径。仿真试验表明：（1）在同一淹没情景下，改进蚁群算法比基本蚁群算法平均运行时间增长1.6‰，准确率提高32%，收敛次数平均减少10.13次，收敛速度更快、寻优能力更强；（2）改进蚁群算法根据溃坝洪水演进优化得到的最优避洪动态路径比静态路径更安全。研究结果可满足水库大坝安全管理应急预案对避洪转移路径过程动态化的要求，提高应急转移效率，降低溃坝洪水产生的灾害影响。
2023, (2): 53-63.
doi: 10.12170/20220406001
摘要:
水资源、经济社会和生态环境之间存在复杂的耦合关系，推进三者耦合协调是实现区域可持续发展的重要前提。基于耦合协调度模型测算2010—2019年甘肃省14个市（州）水资源-经济社会-生态环境系统耦合协调度，并结合重心演化模型对耦合协调度演变特征进行分析。结果表明：（1）2010—2019年，甘肃省水资源-经济社会-生态环境综合评价指数整体呈小幅上升趋势，空间分布与各市州水资源禀赋、经济社会发展和生态环境治理分布格局相一致；（2）2010—2019年，甘肃省三大系统耦合协调度处于[0.52,0.54]，属于基本协调类型；空间维度上各市（州）耦合协调类型或持续稳定或有所提升；（3）2010—2019年耦合协调度重心轨迹主要分布在兰州市，年均移动距离为7.19 km。应针对区域特点采取差异化策略以推动水资源-经济社会-生态环境向高级耦合协调方向演进。
水资源、经济社会和生态环境之间存在复杂的耦合关系，推进三者耦合协调是实现区域可持续发展的重要前提。基于耦合协调度模型测算2010—2019年甘肃省14个市（州）水资源-经济社会-生态环境系统耦合协调度，并结合重心演化模型对耦合协调度演变特征进行分析。结果表明：（1）2010—2019年，甘肃省水资源-经济社会-生态环境综合评价指数整体呈小幅上升趋势，空间分布与各市州水资源禀赋、经济社会发展和生态环境治理分布格局相一致；（2）2010—2019年，甘肃省三大系统耦合协调度处于[0.52,0.54]，属于基本协调类型；空间维度上各市（州）耦合协调类型或持续稳定或有所提升；（3）2010—2019年耦合协调度重心轨迹主要分布在兰州市，年均移动距离为7.19 km。应针对区域特点采取差异化策略以推动水资源-经济社会-生态环境向高级耦合协调方向演进。
2023, (2): 64-69.
doi: 10.12170/20220217001
摘要:
水库塌岸是具有一定时间、空间界限属性的地质灾害现象。时间界限指时间跨度，分为长期、短期塌岸；空间界限指不同水库区段，因地质条件差异导致的塌岸模式、预测参数的差异。目前常用的水库塌岸短期预测时长跨度为2~10年，但在实际工程应用中，缺乏足够的决策依据。从水库蓄水过程的角度，证明了塌岸短期预测时长可根据水库蓄水过程来界定，以三峡、小浪底等大型水库工程为例，验证该界定方法科学合理。并给出了塌岸预测时空界限的决策流程，将时空界限决策理论应用于甘肃马莲河水库工程短期塌岸预测中，从工程地质角度对短期塌岸预测成果的应用给出建议。
水库塌岸是具有一定时间、空间界限属性的地质灾害现象。时间界限指时间跨度，分为长期、短期塌岸；空间界限指不同水库区段，因地质条件差异导致的塌岸模式、预测参数的差异。目前常用的水库塌岸短期预测时长跨度为2~10年，但在实际工程应用中，缺乏足够的决策依据。从水库蓄水过程的角度，证明了塌岸短期预测时长可根据水库蓄水过程来界定，以三峡、小浪底等大型水库工程为例，验证该界定方法科学合理。并给出了塌岸预测时空界限的决策流程，将时空界限决策理论应用于甘肃马莲河水库工程短期塌岸预测中，从工程地质角度对短期塌岸预测成果的应用给出建议。
2023, (2): 70-79.
doi: 10.12170/20220614002
摘要:
近年来，在真空预压工程中发现排水板附近的细小土颗粒抱团聚集导致排水板淤堵、排水性能急剧降低的现象，即土柱效应。该现象大多发生在处理新近疏浚和吹填淤泥的软基工程中，在天然沉积软土中尚不多见。基于松嫩平原某软基处理工程中遇到的深层软土固结缓慢问题，结合土柱效应开展数值分析，通过对土柱区渗透系数的反演分析给出其衰减系数，认为天然沉积软土在满足特定条件后也会产生土柱效应，其原因在于受软土的高含水率、强流动性、粒径级配与排水板孔径不适配等综合因素的影响。研究结果可为类似工程的地基加固提供借鉴。
近年来，在真空预压工程中发现排水板附近的细小土颗粒抱团聚集导致排水板淤堵、排水性能急剧降低的现象，即土柱效应。该现象大多发生在处理新近疏浚和吹填淤泥的软基工程中，在天然沉积软土中尚不多见。基于松嫩平原某软基处理工程中遇到的深层软土固结缓慢问题，结合土柱效应开展数值分析，通过对土柱区渗透系数的反演分析给出其衰减系数，认为天然沉积软土在满足特定条件后也会产生土柱效应，其原因在于受软土的高含水率、强流动性、粒径级配与排水板孔径不适配等综合因素的影响。研究结果可为类似工程的地基加固提供借鉴。
2023, (2): 80-86.
doi: 10.12170/20210722004
摘要:
因室内试验设备尺寸的限制，需将坝料的最大粒径缩尺至室内试验设备的容许尺寸，粒径缩尺导致室内试验参数与原始粒径下的实际参数有差异。对取自现场的某堰塞坝料按规范方法缩尺后，开展不同最大粒径下的干密度、渗透系数、三轴剪切室内试验。结果表明：缩尺导致粒径小于5 mm的细颗粒含量增加并影响试样密实程度；随着最大粒径的减小，试样渗透系数逐渐降低，直接采用缩尺后的试验结果会高估堰塞坝料的抗渗能力；缩尺对强度指标φ值影响不大，但缩尺后的试样最大粒径越小，邓肯-张模型参数的K、Kb值越大，模型参数n、m值越低，缩尺后的试验结果高估了堰塞坝料强度和坝体抵抗变形的能力，低估了堰塞坝体的实际变形。研究结果可为坝体稳定性分析与变形分析提供参考。
因室内试验设备尺寸的限制，需将坝料的最大粒径缩尺至室内试验设备的容许尺寸，粒径缩尺导致室内试验参数与原始粒径下的实际参数有差异。对取自现场的某堰塞坝料按规范方法缩尺后，开展不同最大粒径下的干密度、渗透系数、三轴剪切室内试验。结果表明：缩尺导致粒径小于5 mm的细颗粒含量增加并影响试样密实程度；随着最大粒径的减小，试样渗透系数逐渐降低，直接采用缩尺后的试验结果会高估堰塞坝料的抗渗能力；缩尺对强度指标φ值影响不大，但缩尺后的试样最大粒径越小，邓肯-张模型参数的K、Kb值越大，模型参数n、m值越低，缩尺后的试验结果高估了堰塞坝料强度和坝体抵抗变形的能力，低估了堰塞坝体的实际变形。研究结果可为坝体稳定性分析与变形分析提供参考。
2023, (2): 87-95.
doi: 10.12170/20220426003
摘要:
为揭示粉砂地基中海上风电筒型基础水平承载特性，采用有限元法进行数值建模，并利用离心模型试验结果进行对比验证。研究结果表明：荷载前侧筒壁纵向土压力呈拱形分布，荷载后侧筒壁纵向土压力呈三角形分布，垂直加载时侧筒壁纵向土压力接近静止土压力，且随着荷载的增加，纵向土压力非线性分布愈明显；筒壁径向土压力与cosθ（θ为水平投影平面上计算点与基础中心连线与荷载方向的夹角）呈线性关系，随着荷载的增加，二者间亦逐渐呈非线性变化；随着荷载的增加，基础转动中心向上方和加载方向移动，达到极限承力时，转动中心的深度大致位于筒体底端附近；长径比不影响转动中心的运动规律，且长径比对转动中心竖向位置的影响远大于水平位置。研究结果可为基础结构的优化设计提供参考。
为揭示粉砂地基中海上风电筒型基础水平承载特性，采用有限元法进行数值建模，并利用离心模型试验结果进行对比验证。研究结果表明：荷载前侧筒壁纵向土压力呈拱形分布，荷载后侧筒壁纵向土压力呈三角形分布，垂直加载时侧筒壁纵向土压力接近静止土压力，且随着荷载的增加，纵向土压力非线性分布愈明显；筒壁径向土压力与cosθ（θ为水平投影平面上计算点与基础中心连线与荷载方向的夹角）呈线性关系，随着荷载的增加，二者间亦逐渐呈非线性变化；随着荷载的增加，基础转动中心向上方和加载方向移动，达到极限承力时，转动中心的深度大致位于筒体底端附近；长径比不影响转动中心的运动规律，且长径比对转动中心竖向位置的影响远大于水平位置。研究结果可为基础结构的优化设计提供参考。
2023, (2): 96-103.
doi: 10.12170/20220311001
摘要:
某散货码头堆场地基中有一软弱的淤泥质黏土层，堆场荷载区地基先采用真空联合堆载预压处理，再对两侧地基进行水泥搅拌桩加固处理，但在矿石试堆载过程中，淤泥质黏土层最厚处的堆场发生了严重的推移破坏。为研究推移破坏原因，通过开展大型离心模型试验，模拟矿石堆载体的填筑过程，测得矿石堆载体和堆场地基表面竖向和水平向位移；判断位移变形发展过程中的转折点，得到堆场地基的极限承载力；通过矿石堆载荷载作用下堆场地基剖面上发生的位移矢量场，分析再现堆场地基推移破坏现象和形成机制。分析结果表明：该堆场地基承载力由深厚软弱土层控制，承载力不足导致矿石堆载填筑过程中堆场地基出现严重下陷，下沉的浅表两层土体挤占下卧淤泥质黏土层空间，迫使其向阻力较小的南柳河一侧挤推，造成大范围的推移破坏。根据分析结果，提出了对堆场软土层进行改良或采用复合地基的修复加固途径。
某散货码头堆场地基中有一软弱的淤泥质黏土层，堆场荷载区地基先采用真空联合堆载预压处理，再对两侧地基进行水泥搅拌桩加固处理，但在矿石试堆载过程中，淤泥质黏土层最厚处的堆场发生了严重的推移破坏。为研究推移破坏原因，通过开展大型离心模型试验，模拟矿石堆载体的填筑过程，测得矿石堆载体和堆场地基表面竖向和水平向位移；判断位移变形发展过程中的转折点，得到堆场地基的极限承载力；通过矿石堆载荷载作用下堆场地基剖面上发生的位移矢量场，分析再现堆场地基推移破坏现象和形成机制。分析结果表明：该堆场地基承载力由深厚软弱土层控制，承载力不足导致矿石堆载填筑过程中堆场地基出现严重下陷，下沉的浅表两层土体挤占下卧淤泥质黏土层空间，迫使其向阻力较小的南柳河一侧挤推，造成大范围的推移破坏。根据分析结果，提出了对堆场软土层进行改良或采用复合地基的修复加固途径。
2023, (2): 104-112.
doi: 10.12170/20221023002
摘要:
拱坝建成蓄水后，水环境的变化会引起坝址区岩体力学性能的改变，进而引起谷幅收缩，影响大坝安全。针对锦屏一级拱坝蓄水初期出现的地基异常变形现象，基于岩体遇水劣化规律和非饱和渗流-应力耦合基本理论，建立岩体遇水劣化模型，采用非线性有限元数值分析方法，研究蓄水初期库区岩体劣化下的谷幅变形规律，进一步分析谷幅收缩对坝体结构的影响。研究表明：库岸岩体劣化对谷幅变形产生直接影响；岩体劣化程度越高，谷幅收缩越明显，坝体上游消落带区域的谷幅变形最为突出；随着水位升高，库岸岩体劣化范围扩大，坝体的最大顺河向位移、最大主拉应力和最大主压应力略有减小。因此，锦屏拱坝蓄水后由岩体劣化造成的谷幅变形不会影响坝体的整体安全。
拱坝建成蓄水后，水环境的变化会引起坝址区岩体力学性能的改变，进而引起谷幅收缩，影响大坝安全。针对锦屏一级拱坝蓄水初期出现的地基异常变形现象，基于岩体遇水劣化规律和非饱和渗流-应力耦合基本理论，建立岩体遇水劣化模型，采用非线性有限元数值分析方法，研究蓄水初期库区岩体劣化下的谷幅变形规律，进一步分析谷幅收缩对坝体结构的影响。研究表明：库岸岩体劣化对谷幅变形产生直接影响；岩体劣化程度越高，谷幅收缩越明显，坝体上游消落带区域的谷幅变形最为突出；随着水位升高，库岸岩体劣化范围扩大，坝体的最大顺河向位移、最大主拉应力和最大主压应力略有减小。因此，锦屏拱坝蓄水后由岩体劣化造成的谷幅变形不会影响坝体的整体安全。
2023, (2): 113-120.
doi: 10.12170/20220527002
摘要:
轴向分区面板坝设计中，通过沿坝轴线方向将坝壳分为岸坡区、侧分区和中央区，依次填筑不同模量的材料，形成沿坝轴线方向的梯度模量来缩减坝壳的三维聚心变形、减小轴向位移，提高坝体变形协调性进而解决高面板坝挤压破坏问题。以锅浪跷面板坝工程为依托，通过数值计算模拟，对比研究了36种模量梯度组合的轴向分区面板坝的面板挤压破坏参考指标，分析轴向分区设计效果和分区模量对坝体及面板应力变形的影响。根据面板挤压破坏原理，以蓄水期面板的挠度和轴向压应力、面板最大挠度附近高程轴向位移及压应力、坝体的沉降和轴向位移为挤压破坏参考指标。结果显示，50%梯度方案与常规面板堆石坝相比，坝体向左右岸的轴向位移分别减小12.76%和14.73%，沉降减小14.42%，面板挠度减小15.28%，轴向压应力减小11.35%。研究为解决高面板坝的面板挤压破坏问题提供了新思路。
轴向分区面板坝设计中，通过沿坝轴线方向将坝壳分为岸坡区、侧分区和中央区，依次填筑不同模量的材料，形成沿坝轴线方向的梯度模量来缩减坝壳的三维聚心变形、减小轴向位移，提高坝体变形协调性进而解决高面板坝挤压破坏问题。以锅浪跷面板坝工程为依托，通过数值计算模拟，对比研究了36种模量梯度组合的轴向分区面板坝的面板挤压破坏参考指标，分析轴向分区设计效果和分区模量对坝体及面板应力变形的影响。根据面板挤压破坏原理，以蓄水期面板的挠度和轴向压应力、面板最大挠度附近高程轴向位移及压应力、坝体的沉降和轴向位移为挤压破坏参考指标。结果显示，50%梯度方案与常规面板堆石坝相比，坝体向左右岸的轴向位移分别减小12.76%和14.73%，沉降减小14.42%，面板挠度减小15.28%，轴向压应力减小11.35%。研究为解决高面板坝的面板挤压破坏问题提供了新思路。
2023, (2): 121-128.
doi: 10.12170/20220826001
摘要:
大坝混凝土的裂缝萌生和失稳扩展分析需要尽可能准确地模拟骨料和砂浆界面的弱不连续，而界面过渡区微米级的厚度模拟使得有限元网格存在网格剖分质量不佳和网格数量庞大的问题。通过在大坝混凝土细观结构的不同材料实体单元间预嵌零厚度界面单元，并进行宏细观子区域界面节点重新匹配，建立了骨料-砂浆-界面单元的宏细观区域分解有限元网格。同时结合隐式梯度损伤模型和内聚力模型，在同一模型中实现骨料、砂浆基质的损伤失效模拟及骨料-砂浆界面的弱连接到脱开模拟，构建了大坝混凝土非连续变形的宏细观并发多尺度区域分解模型。将模型用于某大坝混凝土的直接拉伸试验模拟，不同随机骨料模型均能捕捉骨料和砂浆界面的弱连接到脱开过程。重现的混凝土试件破坏形态与已有研究结果一致，证明了模型的合理性。本研究可为大坝混凝土损伤断裂力学性能的数值试验提供技术支持。
大坝混凝土的裂缝萌生和失稳扩展分析需要尽可能准确地模拟骨料和砂浆界面的弱不连续，而界面过渡区微米级的厚度模拟使得有限元网格存在网格剖分质量不佳和网格数量庞大的问题。通过在大坝混凝土细观结构的不同材料实体单元间预嵌零厚度界面单元，并进行宏细观子区域界面节点重新匹配，建立了骨料-砂浆-界面单元的宏细观区域分解有限元网格。同时结合隐式梯度损伤模型和内聚力模型，在同一模型中实现骨料、砂浆基质的损伤失效模拟及骨料-砂浆界面的弱连接到脱开模拟，构建了大坝混凝土非连续变形的宏细观并发多尺度区域分解模型。将模型用于某大坝混凝土的直接拉伸试验模拟，不同随机骨料模型均能捕捉骨料和砂浆界面的弱连接到脱开过程。重现的混凝土试件破坏形态与已有研究结果一致，证明了模型的合理性。本研究可为大坝混凝土损伤断裂力学性能的数值试验提供技术支持。
2023, (2): 129-137.
doi: 10.12170/20211115001
摘要:
为探讨大坝混凝土的相关力学性能及断裂特性，基于某水利枢纽工程提供的两种不同混凝土配合比（根据含水率的不同分别命名为C0.48和C0.43）及现场粗细骨料，开展混凝土梁三点弯曲试验，测定其坍落度、抗压强度、劈裂强度等相关力学性能参数，并分析不同配合比对断裂面、起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及双K断裂韧度等断裂参数的影响。结果表明：C0.48混凝土的坍落度大于C0.43混凝土的坍落度，C0.48混凝土的抗压强度和劈裂强度均小于C0.43混凝土的；C0.48混凝土断裂面的粗骨料较C0.43混凝土断裂面凸出不明显；C0.43混凝土的起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及断裂韧度均比C0.48混凝土的要大，具有强度高、延性和韧性好的特点。
为探讨大坝混凝土的相关力学性能及断裂特性，基于某水利枢纽工程提供的两种不同混凝土配合比（根据含水率的不同分别命名为C0.48和C0.43）及现场粗细骨料，开展混凝土梁三点弯曲试验，测定其坍落度、抗压强度、劈裂强度等相关力学性能参数，并分析不同配合比对断裂面、起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及双K断裂韧度等断裂参数的影响。结果表明：C0.48混凝土的坍落度大于C0.43混凝土的坍落度，C0.48混凝土的抗压强度和劈裂强度均小于C0.43混凝土的；C0.48混凝土断裂面的粗骨料较C0.43混凝土断裂面凸出不明显；C0.43混凝土的起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及断裂韧度均比C0.48混凝土的要大，具有强度高、延性和韧性好的特点。
2023, (2): 138-149.
doi: 10.12170/20210805001
摘要:
碱-骨料反应被称为混凝土的“癌症”，是影响混凝土寿命的重要因素。对于已经使用活性骨料的混凝土结构，如何预测碱-骨料反应引起的混凝土长期变形，并合理评价结构的整体安全性，是工程密切关心的问题。回顾了混凝土碱-骨料反应长期变形预测模型的研究进展，将现有模型归为宏观膨胀的数学拟合模型、结构宏观变形的唯象学模型、基于骨料膨胀的模型、考虑碱-硅酸反应（ASR）凝胶的模型、考虑物质迁移的模型等五大类，并分析了各种模型的优缺点和适用范围。认为ASR长期膨胀变形预测模型需重点考虑碱离子向骨料内部的扩散、SiO2的溶解及凝胶的组成，且需根据岩相分析来选择 “反应环”模型或“凝胶袋”模型。
碱-骨料反应被称为混凝土的“癌症”，是影响混凝土寿命的重要因素。对于已经使用活性骨料的混凝土结构，如何预测碱-骨料反应引起的混凝土长期变形，并合理评价结构的整体安全性，是工程密切关心的问题。回顾了混凝土碱-骨料反应长期变形预测模型的研究进展，将现有模型归为宏观膨胀的数学拟合模型、结构宏观变形的唯象学模型、基于骨料膨胀的模型、考虑碱-硅酸反应（ASR）凝胶的模型、考虑物质迁移的模型等五大类，并分析了各种模型的优缺点和适用范围。认为ASR长期膨胀变形预测模型需重点考虑碱离子向骨料内部的扩散、SiO2的溶解及凝胶的组成，且需根据岩相分析来选择 “反应环”模型或“凝胶袋”模型。
2023, (2): 150-161.
doi: 10.12170/20220111001
摘要:
混凝土是使用最为广泛的建筑材料。现代混凝土为实现高性能而趋于采用低水胶比和高含量胶凝材料，使得混凝土自收缩显著增大，在约束条件下往往形成较大的拉应力，因此现代混凝土结构开裂问题愈发严重，显著降低了混凝土的耐久性，缩短服役期，这类问题在水工大体积及薄壁混凝土结构中尤为突出。对近些年国内外混凝土自收缩及其调控研究进行了文献综述，比较分析了自收缩“零点”与变形测量方法及装置、自收缩预测模型和自收缩调控措施3个方面的最新成果和进展，总结了现有研究存在的不足，并提出了一些关键问题的未来研究方向，为实际工程裂缝控制和自收缩研究提供参考。
混凝土是使用最为广泛的建筑材料。现代混凝土为实现高性能而趋于采用低水胶比和高含量胶凝材料，使得混凝土自收缩显著增大，在约束条件下往往形成较大的拉应力，因此现代混凝土结构开裂问题愈发严重，显著降低了混凝土的耐久性，缩短服役期，这类问题在水工大体积及薄壁混凝土结构中尤为突出。对近些年国内外混凝土自收缩及其调控研究进行了文献综述，比较分析了自收缩“零点”与变形测量方法及装置、自收缩预测模型和自收缩调控措施3个方面的最新成果和进展，总结了现有研究存在的不足，并提出了一些关键问题的未来研究方向，为实际工程裂缝控制和自收缩研究提供参考。
2023, (2): 162-168.
doi: 10.12170/20221108001
摘要:
平陆运河是我国数百年来规模最大的江海连通运河，建设平陆运河对区域社会经济发展将产生积极而深远的影响。结合西江黄金水道建设和运行管理实践，从建设目标、指导思想、建设理念、功能规划及航道和船闸等级规模主尺度等多角度入手，剖析了平陆运河建设需关注的核心问题和重点技术问题，提出了统筹建设平陆运河工程的总体方案。研究结果可为平陆运河建设方案的最终确定提供技术参考，亦可为我国未来类似运河工程规划建设提供借鉴。
平陆运河是我国数百年来规模最大的江海连通运河，建设平陆运河对区域社会经济发展将产生积极而深远的影响。结合西江黄金水道建设和运行管理实践，从建设目标、指导思想、建设理念、功能规划及航道和船闸等级规模主尺度等多角度入手，剖析了平陆运河建设需关注的核心问题和重点技术问题，提出了统筹建设平陆运河工程的总体方案。研究结果可为平陆运河建设方案的最终确定提供技术参考，亦可为我国未来类似运河工程规划建设提供借鉴。
摘要：
根据港珠澳大桥桥墩结构质量和尺度巨大的特点，提出了合理的装船运输方案.采用水动力分析软件，建立桥墩的三维质量模型、桥墩主体与半潜驳船的驳运联合体模型.基于势流理论计算船体受到的波浪荷载，分析联合体在海上拖航过程中的稳定性、运动响应，检验桥墩浮拖过程的稳定性.计算结果表明：不采用加固措施，横浪条件下桥墩的稳定性难以满足，浪向角不大于45°时满足拖航要求；采用侧向支墩及钢丝绳对桥墩局部加固，桥墩在所有浪向条件下均满足稳定性要求.
根据港珠澳大桥桥墩结构质量和尺度巨大的特点，提出了合理的装船运输方案.采用水动力分析软件，建立桥墩的三维质量模型、桥墩主体与半潜驳船的驳运联合体模型.基于势流理论计算船体受到的波浪荷载，分析联合体在海上拖航过程中的稳定性、运动响应，检验桥墩浮拖过程的稳定性.计算结果表明：不采用加固措施，横浪条件下桥墩的稳定性难以满足，浪向角不大于45°时满足拖航要求；采用侧向支墩及钢丝绳对桥墩局部加固，桥墩在所有浪向条件下均满足稳定性要求.
摘要：
降雨条件下的边坡稳定性分析，需要同时考虑水的渗流与边坡内力进行耦合计算。非饱和土的特殊性质增加了计算难度，其渗透性、强度都会随含水量的变化而变化。介绍了非饱和土的有效应力原理，并比较了PLAXIS 和Geo-Studio两款软件使用的有效应力原理和破坏准则的异同。PLAXIS软件中用有限元法计算非饱和土的渗流问题，利用简化的Bishop有效应力公式进行固结、变形及边坡稳定性计算，土体本构关系根据需要选用；Geo-Studio软件中也使用有限元法计算非饱和渗流，但其边坡安全系数计算方法为极限平衡法，强度准则为Fredlund双变量理论。最后结合算例详细介绍了PLAXIS软件中进行非饱和土边坡计算的建模方法。算例显示，PLAXIS软件中建立的计算模型可以准确反映降雨过程中边坡安全系数的变化规律。今后的工程设计中，可以考虑使用这一软件进行非饱和土边坡设计计算。
降雨条件下的边坡稳定性分析，需要同时考虑水的渗流与边坡内力进行耦合计算。非饱和土的特殊性质增加了计算难度，其渗透性、强度都会随含水量的变化而变化。介绍了非饱和土的有效应力原理，并比较了PLAXIS 和Geo-Studio两款软件使用的有效应力原理和破坏准则的异同。PLAXIS软件中用有限元法计算非饱和土的渗流问题，利用简化的Bishop有效应力公式进行固结、变形及边坡稳定性计算，土体本构关系根据需要选用；Geo-Studio软件中也使用有限元法计算非饱和渗流，但其边坡安全系数计算方法为极限平衡法，强度准则为Fredlund双变量理论。最后结合算例详细介绍了PLAXIS软件中进行非饱和土边坡计算的建模方法。算例显示，PLAXIS软件中建立的计算模型可以准确反映降雨过程中边坡安全系数的变化规律。今后的工程设计中，可以考虑使用这一软件进行非饱和土边坡设计计算。
主管单位:中华人民共和国水利部
主办单位:南京水利科学研究院
主 编:胡亚安
地 址:南京市虎踞关34号
邮政编码:210024
电 话:025-85829135
电子邮箱:jnhri@nhri.cn
ISSN:1009-640X
CN:32-1613/TV
邮发代号: 28-19
单 价: 30 元/期
定 价: 180 元/年
刊 期: 双月刊 （1979年创刊）
水利水运工程学报