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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，传统泵站安全监测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，传统泵站安全监测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: 10.12170/20220606001
摘要:
中国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。在介绍中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。
中国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。在介绍中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: 10.12170/20220907001
摘要:
为减轻渡槽在大流量运行时出现的水位波动较大、紊流和涡流等复杂流态问题，选取典型双孔渡槽模型进行水力学模型试验和三维数值模拟，应用物理模型与数值模拟相结合的方法研究渡槽出口的卡门涡街在被边界约束时对其上游产生的波浪回涌现象，通过机理解析提出“纺锤型”导流墩方案。研究发现，卡门涡街脱落频率与上游回涌波浪频率一致。边界约束下卡门涡街对上游流态影响机理为：涡街交替脱落产生横向的交变作用力，在边界约束下局部阻水进而形成波动并向上游传递，随着涡街的交替脱落，上游形成波浪交替回涌现象。施加“纺锤型”导流墩后，进出口流态得到改善，能大幅减轻涡街强度和对上游流态的影响，槽身最大波幅消减度达到80%以上。对比不同长度导流墩组合试验后，提出进、出口导流墩纵横比分别为1.5、2.0的最佳组合。
为减轻渡槽在大流量运行时出现的水位波动较大、紊流和涡流等复杂流态问题，选取典型双孔渡槽模型进行水力学模型试验和三维数值模拟，应用物理模型与数值模拟相结合的方法研究渡槽出口的卡门涡街在被边界约束时对其上游产生的波浪回涌现象，通过机理解析提出“纺锤型”导流墩方案。研究发现，卡门涡街脱落频率与上游回涌波浪频率一致。边界约束下卡门涡街对上游流态影响机理为：涡街交替脱落产生横向的交变作用力，在边界约束下局部阻水进而形成波动并向上游传递，随着涡街的交替脱落，上游形成波浪交替回涌现象。施加“纺锤型”导流墩后，进出口流态得到改善，能大幅减轻涡街强度和对上游流态的影响，槽身最大波幅消减度达到80%以上。对比不同长度导流墩组合试验后，提出进、出口导流墩纵横比分别为1.5、2.0的最佳组合。
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doi: 10.12170/20221222002
摘要:
心墙拱效应是影响土石坝安全稳定运行的重要因素。心墙力学特性复杂且受众多因素的影响，复杂地形地质条件对心墙拱效应具有重要影响。首先对比了直心墙、斜心墙、下直上斜式心墙拱效应的差异。在此基础上选取岸坡坡度、河谷宽度、覆盖层厚度以表征坝体所处的地形地质条件。基于数值计算定量研究复杂地质条件对沥青混凝土心墙拱效应的影响规律。结果表明：心墙应力拱效应主要集中在心墙中部3/4坝高附近及靠近岸坡处；斜心墙应力拱效应相对较小，可以很好地改善心墙整体的受力状况；岸坡变陡，斜心墙整体的拱效应强度增加，应力传递的核心区域由心墙中部拓宽至心墙两岸坡；随着河谷宽度的增加，应力传递的重心逐渐由底部转移到心墙两岸及心墙中上部；斜心墙整体的应力拱效应并非随着河谷宽度的增加单调变化，当坝轴线长度与坝高比值增加到3 ~ 4时，河谷产生的河谷效应对斜心墙变形及拱效应的影响极大降低；随着覆盖层厚度的增加，斜心墙底部的拱效应明显增强，底部的拱效应系数分布逐渐集中化、区域化，容易产生局部破坏。
心墙拱效应是影响土石坝安全稳定运行的重要因素。心墙力学特性复杂且受众多因素的影响，复杂地形地质条件对心墙拱效应具有重要影响。首先对比了直心墙、斜心墙、下直上斜式心墙拱效应的差异。在此基础上选取岸坡坡度、河谷宽度、覆盖层厚度以表征坝体所处的地形地质条件。基于数值计算定量研究复杂地质条件对沥青混凝土心墙拱效应的影响规律。结果表明：心墙应力拱效应主要集中在心墙中部3/4坝高附近及靠近岸坡处；斜心墙应力拱效应相对较小，可以很好地改善心墙整体的受力状况；岸坡变陡，斜心墙整体的拱效应强度增加，应力传递的核心区域由心墙中部拓宽至心墙两岸坡；随着河谷宽度的增加，应力传递的重心逐渐由底部转移到心墙两岸及心墙中上部；斜心墙整体的应力拱效应并非随着河谷宽度的增加单调变化，当坝轴线长度与坝高比值增加到3 ~ 4时，河谷产生的河谷效应对斜心墙变形及拱效应的影响极大降低；随着覆盖层厚度的增加，斜心墙底部的拱效应明显增强，底部的拱效应系数分布逐渐集中化、区域化，容易产生局部破坏。
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doi: 10.12170/20220920001
摘要:
为了保证沉管隧道管节拖航的安全性，须对管节拖航过程中的运动性态及影响因素进行深入研究。通过数值模拟某实际工程中确定工况下的沉管拖航过程，分析管节结构的纵摇角、垂荡、航速、拖缆力等运动性态，发现管节结构在浮运过程中稳性较好、运动响应较小；通过改变特定变量（缆绳布置角度、缆绳绳长、拖船航速、浪向角）研究不同因素对结构拖航性态的影响，并采用Apriori算法对不同影响因素进行关联性分析，发现缆绳的布置角度和绳长对拖航运动响应影响很小，但对拖缆力有一定的影响，45°缆绳布置角度和100 m绳长更有利于管节拖航的安全性。管节结构的运动响应对航速的敏感性最高，其次是浪向角。在浮运过程中航速不宜过大，结合本工程拖缆力要求，拖船航速不应超过0.77 m/s，同时应避免逆浪拖航，尽量采取顺浪45°拖航，以保证管节的安全稳定。
为了保证沉管隧道管节拖航的安全性，须对管节拖航过程中的运动性态及影响因素进行深入研究。通过数值模拟某实际工程中确定工况下的沉管拖航过程，分析管节结构的纵摇角、垂荡、航速、拖缆力等运动性态，发现管节结构在浮运过程中稳性较好、运动响应较小；通过改变特定变量（缆绳布置角度、缆绳绳长、拖船航速、浪向角）研究不同因素对结构拖航性态的影响，并采用Apriori算法对不同影响因素进行关联性分析，发现缆绳的布置角度和绳长对拖航运动响应影响很小，但对拖缆力有一定的影响，45°缆绳布置角度和100 m绳长更有利于管节拖航的安全性。管节结构的运动响应对航速的敏感性最高，其次是浪向角。在浮运过程中航速不宜过大，结合本工程拖缆力要求，拖船航速不应超过0.77 m/s，同时应避免逆浪拖航，尽量采取顺浪45°拖航，以保证管节的安全稳定。
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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: 10.12170/20220406004
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: 10.12170/20220505002
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: 10.12170/20220517002
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稳定性评估，并采用强度折减法对3种不同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稳定性评估，并采用强度折减法对3种不同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: 10.12170/20221020002
摘要:
有效检测出异常数据在大坝安全监测领域具有重要意义，但传统方法对检测异常数据的偏离大小、数量很不稳定。提出一种基于深度学习的大坝安全监测异常数据检测算法，模拟人工识别异常数据的过程，按分类和识别两阶段检测异常数据，适用于检测变化趋势不确定的数据，其中标签数据集采取自动制作方式，具备反馈机制。试验结果表明该算法对各类异常添加模式的试验数据查准率平均达到0.97以上，查全率平均达到0.97以上，准确率平均达到0.99以上，尤其能有效找出小数值异常，比传统异常数据检测方法具有更好的检测稳定性、鲁棒性和实用性。
有效检测出异常数据在大坝安全监测领域具有重要意义，但传统方法对检测异常数据的偏离大小、数量很不稳定。提出一种基于深度学习的大坝安全监测异常数据检测算法，模拟人工识别异常数据的过程，按分类和识别两阶段检测异常数据，适用于检测变化趋势不确定的数据，其中标签数据集采取自动制作方式，具备反馈机制。试验结果表明该算法对各类异常添加模式的试验数据查准率平均达到0.97以上，查全率平均达到0.97以上，准确率平均达到0.99以上，尤其能有效找出小数值异常，比传统异常数据检测方法具有更好的检测稳定性、鲁棒性和实用性。
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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: 10.12170/20221026001
摘要:
随着沿海地区经济和城市群一体化的高速发展，跨海大桥和海塘的规模与数量与日俱增，强潮区域的桥梁、海塘等海洋结构物易受局部冲刷，影响安全运行。如何对此类结构物的局部冲刷进行实时监测和研究分析已成为目前海洋工程安全领域的难点。通过总结分析以往冲刷监测技术的优缺点及其适用性，研发了多波束定点实时监测系统，改进了数据实时采集和处理方法，为冲刷机理研究和海洋结构物防灾减灾提供具有时间序列的全覆盖水下地形数据。并通过实测数据拟合适用于跨海大桥的冲刷计算式，为桥墩及海塘等结构物的冲刷机理研究和冲刷预报提供基础数据和计算方法。
随着沿海地区经济和城市群一体化的高速发展，跨海大桥和海塘的规模与数量与日俱增，强潮区域的桥梁、海塘等海洋结构物易受局部冲刷，影响安全运行。如何对此类结构物的局部冲刷进行实时监测和研究分析已成为目前海洋工程安全领域的难点。通过总结分析以往冲刷监测技术的优缺点及其适用性，研发了多波束定点实时监测系统，改进了数据实时采集和处理方法，为冲刷机理研究和海洋结构物防灾减灾提供具有时间序列的全覆盖水下地形数据。并通过实测数据拟合适用于跨海大桥的冲刷计算式，为桥墩及海塘等结构物的冲刷机理研究和冲刷预报提供基础数据和计算方法。
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doi: 10.12170/20221028003
摘要:
水文区划是水资源规划的重要依据，也是无资料地区水文研究的有效手段。我国早期的水文区划工作主要是适应水资源规划的需求，全国性的水文区划主要出现在1950s，20世纪末集中出现了更精细、完善的省级水文区划研究。水文分区是水文区划工作的核心内容，主要包括分区指标和分区方法的确定。当前采用的水文分区指标主要包括气候、水文、下垫面三类，水文分区方法以聚类方法为主。目前主要用于解决水文缺资料问题，同时也发展出生态水文分区方法，提高了生态性评价的合理性。基于当前研究进展，提出未来研究重点如下：（1）在水文分区中纳入水文相似理论；（2）水文区域性规律研究及其在水资源、环境、生态等领域的应用；（3）水文分区结果的检验与科学解释。本研究可为区域水资源规划、水文模型参数移植、生态环境保护等提供理论依据。
水文区划是水资源规划的重要依据，也是无资料地区水文研究的有效手段。我国早期的水文区划工作主要是适应水资源规划的需求，全国性的水文区划主要出现在1950s，20世纪末集中出现了更精细、完善的省级水文区划研究。水文分区是水文区划工作的核心内容，主要包括分区指标和分区方法的确定。当前采用的水文分区指标主要包括气候、水文、下垫面三类，水文分区方法以聚类方法为主。目前主要用于解决水文缺资料问题，同时也发展出生态水文分区方法，提高了生态性评价的合理性。基于当前研究进展，提出未来研究重点如下：（1）在水文分区中纳入水文相似理论；（2）水文区域性规律研究及其在水资源、环境、生态等领域的应用；（3）水文分区结果的检验与科学解释。本研究可为区域水资源规划、水文模型参数移植、生态环境保护等提供理论依据。
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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: 10.12170/20221013002
摘要:
针对黄河流域由黏性矿物组成的黏性泥沙群体沉降特征展开研究。基于泥沙颗粒受力分析和能量守恒，以处于稳态的泥沙颗粒为参照物，构建了泥沙颗粒水沙界面能量耗散物理图形；建立了考虑挟沙水流运动黏性系数和紊动黏性系数的泥沙群体沉速显式表达式，并采用黄河流域典型黏性泥沙红色砒砂岩颗粒开展了泥沙群体沉速试验研究。结果表明：红色砒砂岩组成的含沙水体中泥沙群体沉速整体随含沙量增大而减小并逐渐趋于定值；当垂向平均含沙量为0.34~0.45 kg/m3时，泥沙群体沉速表现为随含沙量的增加而增大的现象。采用试验数据对建立的公式进行验证，说明公式能够较合理地表达水流黏性和尾流分离对泥沙颗粒沉降阻力的影响。研究结果可为黄河流域黏性泥沙淤积和输移规律研究提供重要参考。
针对黄河流域由黏性矿物组成的黏性泥沙群体沉降特征展开研究。基于泥沙颗粒受力分析和能量守恒，以处于稳态的泥沙颗粒为参照物，构建了泥沙颗粒水沙界面能量耗散物理图形；建立了考虑挟沙水流运动黏性系数和紊动黏性系数的泥沙群体沉速显式表达式，并采用黄河流域典型黏性泥沙红色砒砂岩颗粒开展了泥沙群体沉速试验研究。结果表明：红色砒砂岩组成的含沙水体中泥沙群体沉速整体随含沙量增大而减小并逐渐趋于定值；当垂向平均含沙量为0.34~0.45 kg/m3时，泥沙群体沉速表现为随含沙量的增加而增大的现象。采用试验数据对建立的公式进行验证，说明公式能够较合理地表达水流黏性和尾流分离对泥沙颗粒沉降阻力的影响。研究结果可为黄河流域黏性泥沙淤积和输移规律研究提供重要参考。
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doi: 10.12170/20220815001
摘要:
真空联合堆载预压法是我国沿海地区常用的软基处理方法，但在北方地区筑坝工程中缺少工程案例和施工经验，具体表现在传统的插板工艺、密封墙工艺对复杂地层适应性不明确，大体积坝体堆载后密封膜的密封效果未知，冬季低温冻结力会破坏饱水的密封和排水系统。为此依托我国北方某土坝工程，选取先导试验段，分别开展塑料排水板插板工艺试验，密封墙成墙试验、密封膜保护试验和坝基防冻试验。研究结果表明：履带式振动插板工艺能有效穿透上覆硬壳层，其施工效率优于引孔+振动插板工艺；采用1.2 m双排泥浆搅拌墙方案能起到良好的负压密封效果；在密封膜表面铺设无纺布、编织布，过渡层采用轻型压实能有效保护真空密封膜。在土坝上层和坡脚填筑2 m的防冻层，可有效防止地基土层和排水系统冻结，冬歇期后真空排水系统可正常运行。
真空联合堆载预压法是我国沿海地区常用的软基处理方法，但在北方地区筑坝工程中缺少工程案例和施工经验，具体表现在传统的插板工艺、密封墙工艺对复杂地层适应性不明确，大体积坝体堆载后密封膜的密封效果未知，冬季低温冻结力会破坏饱水的密封和排水系统。为此依托我国北方某土坝工程，选取先导试验段，分别开展塑料排水板插板工艺试验，密封墙成墙试验、密封膜保护试验和坝基防冻试验。研究结果表明：履带式振动插板工艺能有效穿透上覆硬壳层，其施工效率优于引孔+振动插板工艺；采用1.2 m双排泥浆搅拌墙方案能起到良好的负压密封效果；在密封膜表面铺设无纺布、编织布，过渡层采用轻型压实能有效保护真空密封膜。在土坝上层和坡脚填筑2 m的防冻层，可有效防止地基土层和排水系统冻结，冬歇期后真空排水系统可正常运行。
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doi: 10.12170/20211218001
摘要:
通过单桩静载现场试验和有限元分析，研究了竖向分层地基中桩侧摩阻力的分布规律，发现在土层分界面处存在侧摩阻力突变的现象，土层交界面附近的桩侧摩阻力约为单一土层桩侧摩阻力的2~6 倍，突变范围为交界面两侧1~2 m。侧摩阻力应力集聚主要在“硬”土层侧，土层分界面两侧土体弹性模量对侧摩阻力集聚有一定影响，随着两侧土体弹性模量差值的增大，该影响逐渐减小。
通过单桩静载现场试验和有限元分析，研究了竖向分层地基中桩侧摩阻力的分布规律，发现在土层分界面处存在侧摩阻力突变的现象，土层交界面附近的桩侧摩阻力约为单一土层桩侧摩阻力的2~6 倍，突变范围为交界面两侧1~2 m。侧摩阻力应力集聚主要在“硬”土层侧，土层分界面两侧土体弹性模量对侧摩阻力集聚有一定影响，随着两侧土体弹性模量差值的增大，该影响逐渐减小。
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doi: 10.12170/20220825001
摘要:
针对代古寺混凝土面板堆石坝的坝体、坝基、面板与防渗帷幕等结构进行了三维精细化建模，模型单元数量达千万级别。运用自主研发的有限体积三维渗流计算分析软件DUT-SEEPAGE对面板堆石坝进行三维渗流计算，着重研究面板与帷幕作用下的渗流场分布特征及其防渗效果，探讨基岩渗透系数对面板堆石坝渗流量的影响，最后分析了当坝基中存在挤压破碎带时，其渗透系数对大坝浸润线位置及渗流场的影响。研究结果表明：该混凝土面板堆石坝的面板和防渗帷幕有效阻断了上游水流的渗透，起到较好的防渗效果，能够保证大坝的安全运行；挤压破碎带的渗透系数对大坝浸润线的位置影响较小，但孔隙水压力与总水头的分布变化较大，且当破碎带渗透系数较大时，水力梯度也会增大，对破碎带周边产生潜在渗透破坏风险。
针对代古寺混凝土面板堆石坝的坝体、坝基、面板与防渗帷幕等结构进行了三维精细化建模，模型单元数量达千万级别。运用自主研发的有限体积三维渗流计算分析软件DUT-SEEPAGE对面板堆石坝进行三维渗流计算，着重研究面板与帷幕作用下的渗流场分布特征及其防渗效果，探讨基岩渗透系数对面板堆石坝渗流量的影响，最后分析了当坝基中存在挤压破碎带时，其渗透系数对大坝浸润线位置及渗流场的影响。研究结果表明：该混凝土面板堆石坝的面板和防渗帷幕有效阻断了上游水流的渗透，起到较好的防渗效果，能够保证大坝的安全运行；挤压破碎带的渗透系数对大坝浸润线的位置影响较小，但孔隙水压力与总水头的分布变化较大，且当破碎带渗透系数较大时，水力梯度也会增大，对破碎带周边产生潜在渗透破坏风险。
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doi: 10.12170/20220923001
摘要:
目前针对堰塞体渗透破坏溃决过程的试验研究仍然较少，溃决机理尚不清晰，为此通过开展堰塞体渗透破坏物理模拟，分别从坝料颗粒级配、初始渗透通道位置、坝体密实程度三个方面，对堰塞体从渗透破坏到漫顶溃决全过程发展机制开展研究。研究结果表明：（1）渗透破坏初期渗漏通道扩展速度较慢，在一定程度上延长了溃坝历时。（2）随着渗漏通道不断扩展，渗透水流对渗漏通道土体的淘刷作用逐渐加强，导致通道上方土体出现裂缝并存在间歇性坍塌，坍落土体由于较为松散，极易被溃坝水流冲刷至下游。该阶段渗漏通道的发展速度快，以间歇性扩展为主，并且在较短的时间内溃坝模式由渗透破坏转变为漫顶破坏；流量快速达到峰值后逐渐减低，在流量降低过程中存在溃口边坡间歇性垮塌引起的流量小幅增长。（3）初始渗漏通道的位置对堰塞体溃决峰值流量影响明显，其中水平位置（坝体中部或坝肩）较垂向位置影响更为明显，且初始渗漏通道越靠近坝肩，则溃口发展速度越慢，残余溃口宽度越小。研究成果可为堰塞体渗透破坏溃决过程数学模型的建立提供机理方面的参考，同时可为堰塞体渗透破坏除险处置方案的选取提供借鉴。
目前针对堰塞体渗透破坏溃决过程的试验研究仍然较少，溃决机理尚不清晰，为此通过开展堰塞体渗透破坏物理模拟，分别从坝料颗粒级配、初始渗透通道位置、坝体密实程度三个方面，对堰塞体从渗透破坏到漫顶溃决全过程发展机制开展研究。研究结果表明：（1）渗透破坏初期渗漏通道扩展速度较慢，在一定程度上延长了溃坝历时。（2）随着渗漏通道不断扩展，渗透水流对渗漏通道土体的淘刷作用逐渐加强，导致通道上方土体出现裂缝并存在间歇性坍塌，坍落土体由于较为松散，极易被溃坝水流冲刷至下游。该阶段渗漏通道的发展速度快，以间歇性扩展为主，并且在较短的时间内溃坝模式由渗透破坏转变为漫顶破坏；流量快速达到峰值后逐渐减低，在流量降低过程中存在溃口边坡间歇性垮塌引起的流量小幅增长。（3）初始渗漏通道的位置对堰塞体溃决峰值流量影响明显，其中水平位置（坝体中部或坝肩）较垂向位置影响更为明显，且初始渗漏通道越靠近坝肩，则溃口发展速度越慢，残余溃口宽度越小。研究成果可为堰塞体渗透破坏溃决过程数学模型的建立提供机理方面的参考，同时可为堰塞体渗透破坏除险处置方案的选取提供借鉴。
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doi: 10.12170/20221008005
摘要:
针对堤防弯道溃决溃口全过程扩展规律及溃口水流水力学特性难以获取的问题，基于FLOW-3D软件，采用RNG k-ε 湍流模型和泥沙模型，建立堤防弯道逐渐决口三维数值模型，模拟水槽内弯道的溃决过程，室内试验验证了所建立的逐渐溃决模型具有较好的精确性与可靠性。并对某实际堤防弯道决口进行数值模拟计算，结果显示：位于诱导溃口的背水坡侧最先溃决，溃口呈V形向临水坡堤脚线发展，且每当溃口发展到地基后，溃口呈倒梯形横向展宽；在垂直溃决水流方向上，溃口处的水深在溃口处呈两侧高、中部略低的波浪形，溃口处的流速中部快两侧慢，在平行溃决水流方向上，水深沿溃决水流方向逐渐降低，水面线随时间逐渐变平缓；流速变化规律为溃口下游50~100 m范围流速最大，最大流速的出现位置随着溃决时间沿水流方向推移。
针对堤防弯道溃决溃口全过程扩展规律及溃口水流水力学特性难以获取的问题，基于FLOW-3D软件，采用RNG k-ε 湍流模型和泥沙模型，建立堤防弯道逐渐决口三维数值模型，模拟水槽内弯道的溃决过程，室内试验验证了所建立的逐渐溃决模型具有较好的精确性与可靠性。并对某实际堤防弯道决口进行数值模拟计算，结果显示：位于诱导溃口的背水坡侧最先溃决，溃口呈V形向临水坡堤脚线发展，且每当溃口发展到地基后，溃口呈倒梯形横向展宽；在垂直溃决水流方向上，溃口处的水深在溃口处呈两侧高、中部略低的波浪形，溃口处的流速中部快两侧慢，在平行溃决水流方向上，水深沿溃决水流方向逐渐降低，水面线随时间逐渐变平缓；流速变化规律为溃口下游50~100 m范围流速最大，最大流速的出现位置随着溃决时间沿水流方向推移。
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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: 10.12170/20220330003
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；用于水工结构的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；用于水工结构的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: 10.12170/20211217001
摘要:
浮堤相较于传统坝体，具有对河流泥沙输移影响较小、对来水来沙条件适应性较好、对原有河床及生态环境影响较小等优点，但对浮堤局部三维水流结构相关认识的严重缺乏制约了浮堤在河道治理中的应用。通过水槽试验研究浮堤局部三维水流特性及其几何尺寸对水流结构的影响。结果表明：（1）表面水流经过浮堤后向对岸偏转，浮堤下游产生回流，且回流处的垂向紊动强度与雷诺应力绝对值较大；（2）浮堤的挡水作用使过水断面面积减小，浮堤上游水流缓慢，而浮堤下方和右侧水流流速较大；（3）当浮堤淹没深度或长度增加时，浮堤下游回流的垂向或横向尺度相应增大，非接岸侧水体流速均明显增大；（4）当浮堤厚度增加时，水流结构呈非单调变化，表现为当浮堤厚度小于某一值时，浮堤厚度越大，回流横向尺度越大，超过该厚度值时回流横向尺度减小。研究结果可为浮堤在河道整治工作中的推广应用提供参考。
浮堤相较于传统坝体，具有对河流泥沙输移影响较小、对来水来沙条件适应性较好、对原有河床及生态环境影响较小等优点，但对浮堤局部三维水流结构相关认识的严重缺乏制约了浮堤在河道治理中的应用。通过水槽试验研究浮堤局部三维水流特性及其几何尺寸对水流结构的影响。结果表明：（1）表面水流经过浮堤后向对岸偏转，浮堤下游产生回流，且回流处的垂向紊动强度与雷诺应力绝对值较大；（2）浮堤的挡水作用使过水断面面积减小，浮堤上游水流缓慢，而浮堤下方和右侧水流流速较大；（3）当浮堤淹没深度或长度增加时，浮堤下游回流的垂向或横向尺度相应增大，非接岸侧水体流速均明显增大；（4）当浮堤厚度增加时，水流结构呈非单调变化，表现为当浮堤厚度小于某一值时，浮堤厚度越大，回流横向尺度越大，超过该厚度值时回流横向尺度减小。研究结果可为浮堤在河道整治工作中的推广应用提供参考。
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doi: 10.12170/20221116001
摘要:
近年来，由强降雨引发超标准洪水导致小型水库漫顶溃坝的事件在我国时有发生，2018年7月31日新疆射月沟水库发生的漫顶溃坝就是其中的典型案例。因拥有较为详尽的调查资料，对本案进行反演分析具有重要理论意义和工程价值。基于溃坝视频和灾后调查资料，明晰了射月沟水库的溃坝过程，总结了溃坝水流的冲蚀特性。建立了可考虑溃口形态在纵、横断面演化规律的溃坝数值计算方法，并采用射月沟溃坝案例对其合理性进行验证。通过计算值与实测值的对比发现，重要溃坝参数（如溃口峰值流量、溃口最终顶宽/底宽/深度、峰值流量出现时刻）的相对误差均在±15%以内，溃坝模型计算结果具有较高的精度。参数敏感性分析表明，坝料冲蚀系数对溃坝过程具有重要影响，尤其是溃口峰值流量和峰值流量出现时刻；陡坎运移系数对溃坝过程也具有一定影响，决定了峰值流量出现时刻。
近年来，由强降雨引发超标准洪水导致小型水库漫顶溃坝的事件在我国时有发生，2018年7月31日新疆射月沟水库发生的漫顶溃坝就是其中的典型案例。因拥有较为详尽的调查资料，对本案进行反演分析具有重要理论意义和工程价值。基于溃坝视频和灾后调查资料，明晰了射月沟水库的溃坝过程，总结了溃坝水流的冲蚀特性。建立了可考虑溃口形态在纵、横断面演化规律的溃坝数值计算方法，并采用射月沟溃坝案例对其合理性进行验证。通过计算值与实测值的对比发现，重要溃坝参数（如溃口峰值流量、溃口最终顶宽/底宽/深度、峰值流量出现时刻）的相对误差均在±15%以内，溃坝模型计算结果具有较高的精度。参数敏感性分析表明，坝料冲蚀系数对溃坝过程具有重要影响，尤其是溃口峰值流量和峰值流量出现时刻；陡坎运移系数对溃坝过程也具有一定影响，决定了峰值流量出现时刻。
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doi: 10.12170/20220905003
摘要:
为更好体现水资源承载力变化趋势及其所处等级，应用偏联系数和减法集对势原理，从事物的普遍联系角度出发，对五元联系数中的差异项进行两次半偏处理。构建了两次半偏减法集对势方法，该方法减小了五元减法集对势中差异项的剩余量并避免了在计算中存在人为设定系数0.5的情况。该方法在淮北平原的应用表明：2015—2019年，淮北平原6个地市的水资源承载力绝大部分介于3~4级，仅2018年宿州、蚌埠和淮南市水资源承载力介于2~3级，且2015—2019年淮北平原6个地市的水资源承载未出现偏同势、同势，这说明淮北平原整体水资源承载能力较弱。两次半偏减法集对势法拓宽了水资源承载力的分析评价思路。
为更好体现水资源承载力变化趋势及其所处等级，应用偏联系数和减法集对势原理，从事物的普遍联系角度出发，对五元联系数中的差异项进行两次半偏处理。构建了两次半偏减法集对势方法，该方法减小了五元减法集对势中差异项的剩余量并避免了在计算中存在人为设定系数0.5的情况。该方法在淮北平原的应用表明：2015—2019年，淮北平原6个地市的水资源承载力绝大部分介于3~4级，仅2018年宿州、蚌埠和淮南市水资源承载力介于2~3级，且2015—2019年淮北平原6个地市的水资源承载未出现偏同势、同势，这说明淮北平原整体水资源承载能力较弱。两次半偏减法集对势法拓宽了水资源承载力的分析评价思路。
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doi: 10.12170/20220813005
摘要:
随着我国经济发展，沿海城市对自然资源的需求日益增长，使用超长管道进行跨海域自然资源运输对沿海城市经济发展具有重大意义。但当前跨海超长管道的设计与铺设主要依靠经验与工程类比方法。为对海上超长管道浮运过程提供科学依据和实测数据，依托厦门同安湾海域管道浮运施工项目开展海上超长管道浮运过程的流固耦合数值模拟研究。结果表明：无论在水流还是波浪作用下，海上管道浮运时管身的应变及位移与管道的长细比、相对流速成正比，与拖船数量、管身弯折角度成反比；每增加1艘拖船管身最大位移约减小一半，改变拖船数量或拖力可有效控制管道变形；可根据管道浮运阻力和变形计算结果合理安排拖船，保证管道浮运施工安全；波流联合作用时管道变形较大，应选择海上波浪较小时进行管道浮运。
随着我国经济发展，沿海城市对自然资源的需求日益增长，使用超长管道进行跨海域自然资源运输对沿海城市经济发展具有重大意义。但当前跨海超长管道的设计与铺设主要依靠经验与工程类比方法。为对海上超长管道浮运过程提供科学依据和实测数据，依托厦门同安湾海域管道浮运施工项目开展海上超长管道浮运过程的流固耦合数值模拟研究。结果表明：无论在水流还是波浪作用下，海上管道浮运时管身的应变及位移与管道的长细比、相对流速成正比，与拖船数量、管身弯折角度成反比；每增加1艘拖船管身最大位移约减小一半，改变拖船数量或拖力可有效控制管道变形；可根据管道浮运阻力和变形计算结果合理安排拖船，保证管道浮运施工安全；波流联合作用时管道变形较大，应选择海上波浪较小时进行管道浮运。
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doi: 10.12170/20220809002
摘要:
航道水位的精准预测对保障船舶通航安全具有重要意义。以长江下荆江航道为研究区域，采用2019—2020年水文时间序列数据为训练集，2021年数据为验证集，构建基于时间卷积网络（TCN）的长江下荆江水位变化预测模型，并与基于长短时记忆神经网络（LSTM）和支持向量机（SVM）的水位预测模型进行计算精度的对比。结果表明：不同站点TCN对应的最优输入时间窗口存在一定差异，监利站、调弦口站及石首站的最优输入时间窗口分别为前2 d、前2 d和前3 d；TCN在2021年下荆江各站点水位预测结果的纳什系数（ENS）和决定系数（R2）均高于0.995，均方根误差（ERMS）小于0.21 m，整体预测效果优于LSTM，但两者预测精度均较高，均显著优于SVM；但随着预测时间尺度的增加，水位预测精度整体呈降低趋势；TCN模型各站点枯水期大部分时段的水位预测绝对误差小于0.2 m，这表明TCN在航道水位预测领域具有较好的应用潜力。通过分析TCN在航道水位预测中的适用性和优越性，可为长江航道水位预测精度提升和船舶安全通航提供技术支撑。
航道水位的精准预测对保障船舶通航安全具有重要意义。以长江下荆江航道为研究区域，采用2019—2020年水文时间序列数据为训练集，2021年数据为验证集，构建基于时间卷积网络（TCN）的长江下荆江水位变化预测模型，并与基于长短时记忆神经网络（LSTM）和支持向量机（SVM）的水位预测模型进行计算精度的对比。结果表明：不同站点TCN对应的最优输入时间窗口存在一定差异，监利站、调弦口站及石首站的最优输入时间窗口分别为前2 d、前2 d和前3 d；TCN在2021年下荆江各站点水位预测结果的纳什系数（ENS）和决定系数（R2）均高于0.995，均方根误差（ERMS）小于0.21 m，整体预测效果优于LSTM，但两者预测精度均较高，均显著优于SVM；但随着预测时间尺度的增加，水位预测精度整体呈降低趋势；TCN模型各站点枯水期大部分时段的水位预测绝对误差小于0.2 m，这表明TCN在航道水位预测领域具有较好的应用潜力。通过分析TCN在航道水位预测中的适用性和优越性，可为长江航道水位预测精度提升和船舶安全通航提供技术支撑。
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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: 10.12170/20211210003
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: 10.12170/20220813003
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: 10.12170/20220411003
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: 10.12170/20220625002
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: 10.12170/20220609001
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: 10.12170/20220419001
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: 10.12170/20221007001
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: 10.12170/20220112001
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: 10.12170/20210114001
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, (4): 42-51.
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，采用SWAT 模型，运用统计降尺度方法模拟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多年平均径流呈上升趋势，年均径流增幅分别为 6.0%、8.7%和13.2%；隔河岩水电站在上述 3 种情景下近期（2020—2045年）、中期（2046—2070年）和远期（2071—2100年）多年平均发电量增幅分别为3.4%~5.1%、7.7%~10.3%和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，采用SWAT 模型，运用统计降尺度方法模拟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多年平均径流呈上升趋势，年均径流增幅分别为 6.0%、8.7%和13.2%；隔河岩水电站在上述 3 种情景下近期（2020—2045年）、中期（2046—2070年）和远期（2071—2100年）多年平均发电量增幅分别为3.4%~5.1%、7.7%~10.3%和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参考。
2023, (4): 52-61.
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。
2023, (4): 62-70.
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”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”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”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”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。
2023, (4): 71-80.
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。
2023, (4): 81-90.
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，各分量的预测值重构集成预测结果。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，各分量的预测值重构集成预测结果。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。
2023, (4): 91-97.
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。
2023, (4): 98-106.
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侧，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。研究结果可为后续降雨对发育软弱夹层边坡稳定性的影响分析提供参考。
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侧，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。研究结果可为后续降雨对发育软弱夹层边坡稳定性的影响分析提供参考。
2023, (4): 107-113.
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。
2023, (4): 114-121.
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施工具有重要意义。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。将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，拉应变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施工具有重要意义。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。将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，拉应变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。
2023, (4): 122-129.
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保证构筑物地基稳定具有重要意义。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保证构筑物地基稳定具有重要意义。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。
2023, (4): 130-137.
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。
2023, (4): 138-146.
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遍数的增加而增加；（2）冲击碾压对堰塞坝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13.5 t，牵引速度3.46 m/s，碾压遍数12。
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遍数的增加而增加；（2）冲击碾压对堰塞坝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13.5 t，牵引速度3.46 m/s，碾压遍数12。
2023, (4): 147-155.
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。
2023, (4): 156-164.
doi: 10.12170/20220401002
摘要:
混凝土坝变形监测时序因观测设施故障及人工采集等不确定因素而存有非正常突变现象，致使后续正反分析及综合评判等工作难度剧增。为此，在结合经验小波变换（Empirical Wavelet Transform, EWT）理论与局部离群因子（Local Outlier Factor, LOF）识别机制的基础上，通过引入箱形图方法重新定义检测模型的判断阈值，有效规避了人为主观性，据此构建了客观还原监测信息特征的异常点诊疗体系。工程实例分析表明，所提方案具有完备的理论支撑和优良的离群子集信号识别能力，适合复杂内外多源环境驱动下混凝土坝变形监测信号的前期优化处理。
混凝土坝变形监测时序因观测设施故障及人工采集等不确定因素而存有非正常突变现象，致使后续正反分析及综合评判等工作难度剧增。为此，在结合经验小波变换（Empirical Wavelet Transform, EWT）理论与局部离群因子（Local Outlier Factor, LOF）识别机制的基础上，通过引入箱形图方法重新定义检测模型的判断阈值，有效规避了人为主观性，据此构建了客观还原监测信息特征的异常点诊疗体系。工程实例分析表明，所提方案具有完备的理论支撑和优良的离群子集信号识别能力，适合复杂内外多源环境驱动下混凝土坝变形监测信号的前期优化处理。
2023, (4): 1-11.
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。
2023, (4): 12-21.
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深层水泥搅拌桩（DCM）处理3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，对软土地基进行深层水泥搅拌桩处理、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。这验证了该技术对堤路改造工程新老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深层水泥搅拌桩（DCM）处理3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，对软土地基进行深层水泥搅拌桩处理、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。这验证了该技术对堤路改造工程新老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。
2023, (4): 22-33.
doi: 10.12170/20221130005
摘要:
长江下游感潮河段水文条件复杂，针对其对滨岸湿地水热盐的影响及季节性差异的认识较为匮乏。以长江南京段绿水湾湿地为研究对象，监测湿地水文变化及信号特征，构建湿地水热运移与氮迁移转化模型，揭示潮汐过程对湿地水热储量和除氮的影响及其季节性差异。研究结果表明：湿地水位水温变化包含径流和潮汐两个信号特征，春夏季径流较强，而秋冬季潮汐波动幅度较大。春夏季河流水位水温升高，水土界面溶解氧降低，径流驱动下的湿地除氮量约为秋冬季的3~5倍。但秋冬季潮汐波动幅度约为春夏季的2倍，显著增强了湿地的除氮量，在径流驱动基础上提升脱氮效率约为63%和31%，为春夏季的2.5~5.0倍。研究结果可为长江下游滨岸带生态环境保护提供理论依据。
长江下游感潮河段水文条件复杂，针对其对滨岸湿地水热盐的影响及季节性差异的认识较为匮乏。以长江南京段绿水湾湿地为研究对象，监测湿地水文变化及信号特征，构建湿地水热运移与氮迁移转化模型，揭示潮汐过程对湿地水热储量和除氮的影响及其季节性差异。研究结果表明：湿地水位水温变化包含径流和潮汐两个信号特征，春夏季径流较强，而秋冬季潮汐波动幅度较大。春夏季河流水位水温升高，水土界面溶解氧降低，径流驱动下的湿地除氮量约为秋冬季的3~5倍。但秋冬季潮汐波动幅度约为春夏季的2倍，显著增强了湿地的除氮量，在径流驱动基础上提升脱氮效率约为63%和31%，为春夏季的2.5~5.0倍。研究结果可为长江下游滨岸带生态环境保护提供理论依据。
2023, (4): 34-41.
doi: 10.12170/20221130006
摘要:
以长江南京段为例，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，形态学方法提取河床边界和洲滩，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；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。
以长江南京段为例，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，形态学方法提取河床边界和洲滩，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；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。
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