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地下水含盐量对人工冻结效果影响分析
叶超, 李忠超, 梁荣柱, 肖铭钊, 蔡兵华, 吴文兵
当前状态:  doi: 10.12170/20200916001
[摘要](25) [HTML全文](10) [PDF 1256KB](1)
摘要:
目前对于人工冻结法的研究主要集中在地下水渗流对冻结效果的影响,未考虑地下水含盐量的影响,对地下水含盐量对冻结效果的影响机制认识不深入。含盐量将会影响地下水的热力学性质,在近海地层和海底进行临时地层冻结加固时,高含盐量地下水将会影响地层冻结效果。基于热流耦合模型,采用COMSOL多场耦合分析软件对双管冻结条件下高含盐量地下水冻结机理展开研究,重点分析冻结温度场、冻结交圈、冻结管间距对冻结效果的影响。研究表明:当地下水含盐量高于4%时,下游的冻结范围受地下水含盐量增加的影响较大。随着地下水含盐量的增加,冻结前期用时较长,积极冻结阶段用时逐渐缩短;当冻结壁完全交圈并冻结完全时,冻结壁中心位置处温度随地下水含盐量的提高而有所升高;冻结管间距的增加将会放大地下水含盐量对冻结的影响。
基于改进POT模型的混凝土坝监控指标拟定
唐贤琪, 杨海云, 吴凡, 何金平
当前状态:  doi: 10.12170/20200404003
[摘要](9) [HTML全文](3) [PDF 778KB](2)
摘要:
大坝监测效应量作为一种随机变量,采用以极值理论为基础的POT (Peaks over Threshold)模型研究监测效应量的监控指标是合适的,但现有的POT模型的阈值确定以图形法为主,需要人工判断,主观性和随意性较大,且难以实现计算机自动化识别。通过构建阈值递增序列,计算不同阈值\begin{document}$ {T}_{j} $\end{document}条件下相应的监控指标,然后利用概率论中的3σ准则,以监控指标危险值与警戒值的差值\begin{document}$ {\Delta }_{j} $\end{document}趋近于测值序列标准差S作为确定最合理阈值的原则,提出了一种改进的阈值确定方法,并给出了一个验证实例。改进方法理论基础明确,有效地克服了图形法的主观性和随机误差,且能采用计算机程序实现最合理阈值的自动识别,增强了POT模型法拟定大坝安全监控指标的实用性。
就地固化技术处理浅层软土的应用及机理研究
徐亮, 唐彤芝, 白兰兰, 洪雷, 周久阳
当前状态:  doi: 10.12170/20200618003
[摘要](11) [HTML全文](3) [PDF 935KB](8)
摘要:
就地固化是近年来逐渐得到应用的浅层软土处理技术。通过室内及现场试验,对就地固化技术在河塘淤泥处理中的应用及加固机理进行了研究。结果表明,结合强力搅拌头对河塘淤泥进行的就地改良固化,可在改良后的淤泥顶部直接进行路基填筑等进一步工艺,实现了淤泥的就地资源化利用,同时减少了外弃土方和外借土方,有利于保护环境和节约造价。加固机理表明,强力搅拌头处理后的固化土中水泥分布相较于常规方法更加均匀,因此在相同的水泥掺量情况下,能得到更高的强度。
基于BP神经网络的黑龙江漠河段冰坝预测
宋春山, 林立邦, 韩红卫, 朱新宇, 乔厚清
当前状态:  doi: 10.12170/20200619002
[摘要](38) [HTML全文](5) [PDF 882KB](1)
摘要:
黑龙江干流上游在开江流凌期经常出现冰坝,并产生凌汛灾害。为预测黑龙江漠河段的开江日期和冰坝发生情况,利用黑龙江漠河段1960—2010年的水文气象数据建立基于BP神经网络的冰坝预测模型,预测该河段2011—2015年的冰坝发生情况及开江日期,并和实际情况进行比较。研究结果表明:该模型的预测精度较高;通过对27年的气温转正日期和开江日期的分析发现,二者的日期均趋于稳定,且在气温转正后的15 d左右黑龙江漠河段会顺利进入开江阶段;预测2011—2015年开江日期的最大误差为3 d,根据水文情报预报规范,此次预测为甲等预测方案且预测结果均合格。
黑龙江省参考作物蒸散量变化及气象因子分析
王子龙, 刘莹, 姜秋香, 李世强, 柴迅, 何馨
当前状态:  doi: 10.12170/20200831003
[摘要](24) [HTML全文](5) [PDF 6272KB](0)
摘要:
为研究中纬度寒区参考作物蒸散量时空变化及影响因子变化,揭示参考作物蒸散量与各气象因子间响应关系,基于黑龙江省34个标准气象站点数据资料,运用Penman-Monteith公式方法计算逐日参考作物蒸散量。利用累积距平、气候倾向率、趋势分析和突变检验、Hurst指数方法,分析了黑龙江省参考作物蒸散量时空变化特征及气象因子间响应关系,明确了产生差异性的主要原因。结果表明:整体上,黑龙江省1990—2019多年平均参考作物蒸散量呈下降趋势;春季相对湿度是影响参考作物蒸散量变化的主要气象因子,而冬季影响参考作物蒸散量较大的气象因子是平均气温;全省高蒸散区集中在以泰来为中心的西南部,低蒸散区集中在以呼中为中心的西北部;风速和气温是影响黑龙江省南部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素,相对湿度是影响北部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素;对未来变化趋势预测表明,黑龙江省Hurst指数为0.60~0.69,说明未来参考作物蒸散量变化呈与现在相同的下降趋势且具有一定持续性。
基于MODFLOW模型滹沱河傍河地下水源地保护区划分
冷文鹏, 陶亚, 孙若涵, 夏建新
当前状态:  doi: 10.12170/20200611001
[摘要](32) [HTML全文](8) [PDF 10299KB](0)
摘要:
科学合理地划分地下饮用水源地保护区,能够以最精准的范围和较低的经济成本来预防水源受到污染。基于MODFLOW模型对石家庄市滹沱河新调整的地下水源地的地下水流场进行模拟计算,采用MODPATH计算了2种不同工况下示踪粒子反向运移100和1 000 d的运移轨迹。结果表明,2种工况下示踪粒子在100 d末的平均运移距离分别为0.54和0.49 km;示踪粒子在1 000 d末的平均运移距离分别为6.1和5.6 km。此外,还分析了入渗场使用条件下地下水流场的变化。分析2种工况的计算结果表明,水源地的抽水井概化成井群时,示踪粒子反向运移的轨迹几何形状更加规则,且迁移距离相对较短。同时,考虑到入渗场补水情况,故将整个入渗场范围纳入一级保护区。
水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析
贺林林, 周莉, 梁越
当前状态:  doi: 10.12170/20200524001
[摘要](6) [HTML全文](1) [PDF 900KB](0)
摘要:
水位骤降是影响岸坡稳定的主要外在因素,但现有计算方法均需通过渗透力或孔隙水压力计算或者渗流场与应力场耦合分析来考虑水位下降对岸坡产生的渗流作用,计算过程较复杂,不便于工程设计人员采用。为了便于分析水位骤降对岸坡稳定性的影响,通过对岸坡任一点考虑渗透力与否的应力状态进行对比分析,得到将渗透力对岸坡稳定性影响简化为抗剪强度参数黏聚力降低的这一等效关系,并将此等效关系与强度折减法相结合,建立岸坡稳定性简化计算模型,提出了水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析方法,并将该简化分析方法与已有分析方法进行对比分析。结果表明:该简化分析方法结果与岸坡全局临界滑移场(GCSF)方法、Geostudio的Slope/W模块方法及传统极限平衡分析方法计算均质岸坡稳定性所得安全系数相差分别为2.6%、3.5%和3.5%。可见,所建立的简化方法与已有分析方法的结果吻合较好;进一步采用该简化方法与全局临界滑移场(GCSF)方法计算存在软弱夹层的非均质岸坡,所得安全系数相差3.1%。表明该简化方法计算水位骤降影响下均质、非均质岸坡稳定性均具有较好的可靠性和适用性。
TIGGE多模式降水预报产品检验与集成研究
舒章康, 汪琳, 金君良, 王国庆, 曹民雄
当前状态:  doi: 10.12170/20210105004
[摘要](8) [HTML全文](5) [PDF 893KB](3)
摘要:
数值预报产品的检验与集成是使用和发展数值预报的重要环节。以TIGGE数据中心的NCEP、ECMWF、JMA和KMA等4种模式控制预报产品为基础资料,选取福建池潭水库流域为研究对象,从降水分级预报、降水量级和过程预报等方面对数值预报产品进行了综合评估,同时采用回归集成、TS集成和Nash系数集成等3种方法对多模式产品开展了降水集成预报,在此基础上,探讨了不同集成方法对最终降水预报效果的影响。结果表明,4种产品对无雨和小雨的预报效果均较好,在不同量级降水预报中,JMA模式更适合于25 mm以下量级的降水预报,而ECMWF对25 mm以上量级的降水预报效果较好。对于日降水量预报,NCEP模式的预报效果较差,而ECMWF模式的预报相对更准确。对于降水过程预报,KMA的预测性能则明显差于其他3个模型。集成预报对降低预报误差并提高降水过程预报有较好的效果,其中针对不同量级分类加权的TS集成方法预报效果最优,且提升了高量级降水预测效果。
壳聚糖基印迹水凝微球对Cr (VI)的选择性吸附研究
蔡伟成, 郭牧林
当前状态:  doi: 10.12170/20200326002
[摘要](39) [HTML全文](19) [PDF 1255KB](2)
摘要:
目前水环境污染物成分复杂,常用的化学沉淀法已很难将重金属污染物分类去除并资源化利用,由此产生了大范围的危废污染环境,需要二次处理。利用离子印迹技术对壳聚糖基水凝微球进行改性,制备具有对Cr (VI)特异识别性能的吸附材料(CTS-IGB),对其在单一Cr (VI)溶液和模拟电镀废水中的吸附行为特征进行研究。研究结果表明:在20 ℃、pH值为3时,CTS-IGB在单一Cr (VI)溶液和模拟电镀废水中Cr (VI)的吸附量在180 min内分别达到37.4 和44.3 mg/g,半饱和吸附时间仅分别为5.8和23.5 min;吸附行为符合准二级动力学。吸附等温线拟合表明吸附过程符合Freundlich模型;热力学参数表明吸附过程是放热反应且吸附后无序度减小;相比于未改性壳聚糖水凝微球,CTS-IGB在共存离子(模拟电镀废液及其他双组份溶液)工况下对Cr (VI)的选择性提高32%~74%。该材料可作为一种潜在的吸附材料用于污染水环境中Cr (VI)的分离及回收。
流域水沙变化和人类活动对长江口河槽演变的影响
刘杰, 程海峰, 韩露, 叶婷婷, 王珍珍
当前状态:  doi: 10.12170/20200313001
[摘要](29) [HTML全文](18) [PDF 8807KB](10)
摘要:
基于1998—2016年长江口系列水下地形等有关资料,研究了流域减沙和人类活动对长江口河槽冲淤演变的影响趋势。结果表明:近20年长江口滩槽格局总体稳定,但南支以下河槽呈现由净淤积向净冲刷转变,口内的河槽冲刷、容积扩大,口外的航道拦门沙浅滩长度缩短。河口边滩圈围、江中沙洲人工守护及三峡工程的拦洪消峰作用促使长江口滩槽格局的稳定,而流域来沙减少与河口促淤圏围则促进南支以下河槽由净淤积向净冲刷转变。2002—2003年基本为长江口南支以下河槽冲淤转变的分界点,河口冲淤转变对应的流域年输沙量临界值约2.54亿t。未来,长江流域来沙量可能长期维持在临界值以下的较低水平,长江口将呈现岸滩槽地貌格局稳定条件下的缓慢冲刷趋势。
反滤层粒度组成及厚度对大坝渗流特性的影响
蔡世兴, 朱海波, 马栋和, 王常明, 韩松伶
当前状态:  doi: 10.12170/2020082501
[摘要](29) [HTML全文](19) [PDF 2134KB](1)
摘要:
反滤层的粒度组成和反滤层厚度及其结构对大坝渗流特性具有显著的影响。针对某黏土心墙砂砾石坝,设计了黏土心墙两侧反滤层材料的颗粒级配范围线(上、下包线),配制了材料颗粒级配,并对其进行了4组渗透变形试验,获得了试验材料的临界坡降、渗透系数和渗透破坏形式。根据渗透试验结果和双层反滤结构,采用有限元数值方法对两层反滤料厚度的11种组合(厚度变化范围为0.5~2.5 m)的大坝渗流特性进行了模拟分析。结果表明:(1)反滤层的第一层粒度较细,包线内土料粒度由细变粗时,对渗透系数的影响较小,对临界坡降和破坏坡降的影响较大,且破坏类型由流土变为管涌形式;第二层反滤砂砾石颗粒较粗,且粒径5 mm以下细颗粒含量很少,渗透特性取决于粗粒材料的含量,为过渡型破坏类型。(2)当双层反滤层总厚度不变(厚度3 m)时,改变反滤层的厚度组合和粒度组合,对大坝单宽渗流量和心墙出逸点高程的影响较小。第一层反滤料厚度从0.5 m增加到2.5 m,心墙和反滤料的出逸比降均呈非线性增长,第一层反滤料出逸比降增幅为92.7%,第二层反滤料的出逸比降增幅为70.0%。第一层反滤料粒度变化比第二层反滤料粒度变化对心墙和反滤料出逸比降的影响小。(3)反滤层厚度保持3 m时,建议第一层反滤料厚度取1.0~1.5 m,相应地第二层反滤料厚度取2.0~1.5 m;粒度组成选取两层反滤料都靠近下包线位置,即粒度较粗为最优。
水资源承载力动态评价的引力减法集对势方法
金菊良, 刘鑫, 周戎星, 张浩宇, 宁少尉, 何君, 崔毅
当前状态:  doi: 10.12170/20200402002
[摘要](13) [HTML全文](4) [PDF 685KB](1)
摘要:
为动态分析水资源承载力变化状况、准确识别脆弱性指标,采用万有引力和阻尼系数的思想,构造了用以反映集对事件的联系程度及态势的引力减法集对势。将引力减法集对势应用于水资源承载力动态分析评价中,并与现有的减法集对势进行对比分析。结果表明:引力减法集对势对安徽省水资源承载力的动态分析及态势分析的结果与现有的减法集对势结果相一致,这两种集对势之间的相关系数接近1.0;引力减法集对势诊断出以下指标—植被覆盖率、人口密度、入河污水排放达标率、水功能区水质达标率和生态用水率是安徽省2005—2015年水资源承载力评价的脆弱性指标,需重点调控,其他指标需注意做好改善工作。因此,引力减法集对势方法运用于安徽省水资源承载力动态评价与诊断是可行的;该方法解释性强、计算简便、结果符合实际、适用性强,为判断集对事件的当前状态及发展趋势提供了新途径,在系统动态分析评价中具有应用前景。
钢筋表面掺石墨烯水性导电防腐蚀涂料的研究
孙红尧, 张兴铎, 杜恒, 徐雪峰, 徐宁, 蒲朋朋
当前状态:  doi: 10.12170/20200331004
[摘要](14) [HTML全文](7) [PDF 667KB](23)
摘要:
作为钢筋混凝土防腐蚀措施的环氧涂层钢筋,在结构运行维护时,由于环氧涂层的绝缘特性而不能采用电化学保护措施。为解决这个问题,利用石墨烯纳米材料具有导电、防腐蚀、抗冲击等特性,以水性环氧树脂为主要成膜物质,掺石墨烯材料和其他导电填料研制得到导电防腐蚀涂料。用电镜表征导电填料的形状和涂层的结构,分析了涂层的导电和防腐蚀作用机制,并测试了导电涂层钢筋与混凝土的粘接性能、耐阴极剥离性能和抗弯性能。试验结果表明:涂层导电性能可达到方块电阻值3 000 Ω/sq以下,涂层耐碱溶液浸泡,在碱性含Cl溶液中21 d以上涂层不起泡、不生锈,在中性Cl溶液中21 d以上不起泡、14 d不生锈。石墨烯与其他导电填料混掺才能得到导电性和防腐蚀性能优异的涂层,作用原理是通过薄片状石墨烯、片状石墨和球状炭黑颗粒之间的相互接触传导电子进行导电,利用石墨烯的薄片特点延长介质的渗透通道从而提升涂层的防腐蚀性能。涂层钢筋与混凝土的粘接强度比无涂层钢筋的强度降低约15%,符合国家标准GB/T 25826—2010的要求。
装配式快速堵口临时堤坝的稳定性分析
刘俊谊, 焦经纬, 谢朝勇, 马冬冬, 施建明
当前状态:  doi: 10.12170/20200327001
[摘要](15) [HTML全文](7) [PDF 5395KB](87)
摘要:
为了研究利用装配式快速堵口装置进行汛期堤坝决口封堵的可行性和有效性,基于CFD软件Fluent建立了堵口装置形成坝体后的三维数值计算模型。通过模型试验验证数值计算方法的可靠性后,计算得到不同工况下水流对坝体的水平作用力和倾覆力矩。计算结果表明:水流力随着决口处流速、决口宽度和深度的增大而增大;堵口装置布置排数的增加也会使水流力略有增大,且这种影响随流速的增大而增大;水流作用引起的倾覆力矩对坝体的稳定性影响很小。
1958年以来长江口南、北支河段河床演变及影响因素研究
代炳珂, 路川藤, 韩玉芳, 李瑞杰, 罗小峰
当前状态:  doi: 10.12170/20210105003
[摘要](9) [HTML全文](1) [PDF 8761KB](5)
摘要:
根据1958—2019年长江口实测地形数据,对南、北支河段河床边界、河槽容积和河床冲淤等河床演变要素进行了计算分析。结果表明,从1958年至2019年,南、北支河段河床演变具有一定规律性:(1)岸线边界变化趋势表现共性,均遵循岸线内缩延展,河道面积逐渐缩小的变化规律。(2)冲淤演变差异明显,南支时间上整体趋于冲刷,分阶段冲淤交替,1998至2019年表现为持续冲刷;空间上整体表现为滩淤槽刷的特点。北支则整体趋于淤积,河道不断萎缩。(3)河槽容积变化表现一定相关性,2 m以深南、北支河槽总容积在84.76亿m3上下小幅波动,基本维持稳定,2019年比1958年仅增加4.1%。南、北支河段的河床演变受径流和外海水沙变化及人类工程活动综合影响,随着南、北支河段断面形态、滩槽格局及流域来沙的渐趋稳定,河床演变整体向平衡稳定方向发展。
长江叙渝段航道最大开发尺度研究
李文杰, 王皓, 龙浩, 杨胜发, 肖毅, 杨威
当前状态:  doi: 10.12170/20200526001
[摘要](8) [HTML全文](1) [PDF 1532KB](1)
摘要:
长江上游叙渝段航道尺度不足问题日益凸显,评估该段航道最大开发尺度对其建设规划具有重要意义。采用叙渝段实测水文地形数据,对稳定航深法中的河相关系参数和水深修正系数进行改进:基于2230 m3/s、12100 m3/s和20291 m3/s三级特征流量下的实测水位,获得了河相关系参数随流量的变化关系,朱沱站实测数据验证表明枯水期较可靠;引入断面形状系数,建立了水深修正系数随设计航道宽度的变化关系。基于改进后的稳定航深法计算叙渝段航道最大开发尺度,结果表明叙渝段通过航道整治能达到Ⅱ级航道3.5 m×100 m及I级航道4.5 m×150 m的设计标准,向家坝下泄流量相对设计流量增加400 m3/s可提升航道水深0.39 m左右。所提的改进稳定航深法简化了航道最大开发尺度的计算过程,可为叙渝段后续的航道建设规划提供支撑。
PFMA在混凝土面板堆石坝安全监测优化布置中的应用
冯龙海, 王士军, 谷艳昌, 吴云星
当前状态:  doi: 10.12170/20201120001
[摘要](11) [HTML全文](7) [PDF 742KB](0)
摘要:
随着大坝风险管理理念的发展,潜在破坏模式分析(PFMA)方法得到了广泛应用。基于传统工程安全理念的大坝安全监测设计对隐患缺乏针对性,将破坏模式分析与大坝安全监测相结合可以提高监测的有效性和针对性。研究了混凝土面板堆石坝的结构特点和常见病害,应用潜在破坏模式分析方法提出了混凝土面板堆石坝的可能破坏模式,分析了各破坏模式的可监测项目及重点部位。利用破坏模式分析方法,对某混凝土面板堆石坝的监测系统提出了改进措施。研究结果表明,基于潜在破坏模式分析的大坝安全监测具有较强的针对性,可提高监测效率和可靠性。
土工膜界面动力剪切特性数值模拟及应用
岑威钧, 盛希璇, 温朗昇
当前状态:  doi: 10.12170/20200216002
[摘要](18) [HTML全文](4) [PDF 1829KB](0)
摘要:
利用改装的土石料大型剪切仪对土工膜-砂砾石界面开展循环剪切试验,获得土工膜界面在不同竖向压力下的滞回曲线、主干线和阻尼比曲线,建立相应的剪切劲度和等效阻尼比数学模型。在此基础上对循环剪切试验开展有限元数值模拟,所得计算结果与试验值总体吻合较好,合理反映了土工膜界面循环剪切过程的非线性和滞后性,验证了所建土工膜界面本构模型的正确性。进一步将模型应用于土工膜防渗土石坝的抗震分析中,计算得到的坝面土工膜的动位移、加速度、动主拉应变和动主拉应力符合一般规律,表明所建本构模型用于土工膜防渗土石坝抗震分析是正确可行的。
深挖方膨胀土渠道边坡变形特征分析与预测
胡江, 张吉康, 余梦雪, 马福恒, 肖文素
当前状态:  doi: 10.12170/20201201001
[摘要](7) [HTML全文](4) [PDF 1307KB](1)
摘要:
膨胀土边坡滑坡具有长期性和反复性特点,加固处理后渠坡的长期稳定性仍值得关注。某长距离调水工程一膨胀土渠段渠坡虽采取了表层换填措施,但仍未阻断膨胀土与外界水汽交换,在通水运行两年后发生了较严重变形,采取了伞形锚加固和排水孔增设等处理措施。基于加固处理后的监测数据,通过主成分聚类分析法对渠坡变形测点分区,进而分析渠坡时空变形特征;在此基础上,选取典型测点,应用指数平滑法、自回归移动平均模型和多因素非线性回归模型对变形进行了分析和预测。结果表明,伞形锚加固处理后的渠坡变形经过近2个月调整后趋于平稳,现阶段主要表现为受外界环境影响下的波动;渠坡变形存在空间不均衡性,以原变形体为中心向两侧减小;渠坡变形主要受时效影响,降雨、地下水位和温度也有一定的影响。鉴于膨胀土变形滑坡的长期反复等特点,后续应继续加强巡查。
考虑水文非一致性变异的河道基本生态流量
王鹏全, 吴元梅, 杨旭亮
当前状态:  doi: 10.12170/20200218004
[摘要](2) [HTML全文](1) [PDF 1066KB](0)
摘要:
考虑水文非一致性变异提出河道内基本生态流量阈值的计算方法与模型,并将其应用于湟水干流上游西宁断面进行例证。采用Mann-Kendal检验和滑动t检验进行水文非一致性变异综合诊断,经还原修正以水文变异前天然流量过程为基准,分别利用广义极值分布流量众值法、历时曲线法、改进年内同频率展布法计算河道内生态流量过程,取其外包线作为河道内基本生态流量阈值。结果表明,西宁站年径流量时间序列突变点是2000年,经还原修正,利用天然径流资料计算得到西宁站枯水期、平水期、丰水期的基本生态流量阈值下限均值分别是11.0、17.6和27.5 m3/s,阈值上限均值分别是17.0、35.6和56.0 m3/s。与已有结果对比,生态流量阈值计算方法具有一定的合理性,更加贴近具有季节性的湟水干流水文生态系统。
混凝土变电压RCM试验的边部效应研究
陈俊武, 杨绿峰, 赵家琦, 康昊
当前状态:  doi: 10.12170/20200331005
[摘要](23) [HTML全文](5) [PDF 1082KB](0)
摘要:
通过氯离子快速迁移(RCM)试验测试混凝土中氯离子扩散系数时由于存在边部效应,导致混凝土试件与橡胶套相邻部位的氯离子扩散深度明显大于试件中心部分的扩散深度。为此通过对混凝土RCM试验结果的统计分析,系统研究了边部效应及其对氯离子扩散系数测试结果的影响,建立了修正计算式 。首先进行74组混凝土试件的变电压RCM试验,并定义试件上各个测点氯离子扩散深度的标准值;然后通过对试验实测结果的统计分析得到试件各个测点上氯离子标准扩散深度的均值及标准差,并据此定量分析边部效应的范围及其对氯离子扩散深度及扩散系数的影响;最后,通过回归分析建立排除边部效应试验结果与传统的不排除或部分排除边部效应试验结果之间的转换关系。研究表明,边部效应对直径100 mm圆柱形混凝土试件的影响范围为试件外边缘至试件内部20 mm深的区域 ,排除边部效应的影响能够有效减少结果波动性,从而提高RCM试验的准确性。
长江经济带生态系统健康评估及时空变化特征
喻志强, 曹浩, 程卫帅, 王正勇
当前状态:  doi: 10.12170/20200519001
[摘要](3) [HTML全文](2) [PDF 1217KB](1)
摘要:
长江经济带生态系统的健康是支撑我国经济社会可持续发展的重要基础。基于“活力-组织力-恢复力-贡献力”评价指标体系,构建长江经济带生态系统健康评估模型,对2000年和2015年各县市的生态系统健康状况进行评估,结果表明:①长江经济带生态系统健康空间分异格局总体呈现北部高南部低、上游高下游低的特点,生态系统健康指数的高值区主要位于云南省,低值区主要位于安徽省和江苏省;②与2000年相比,2015年生态系统健康指数整体增加,局部降低,其中,生态系统健康指数下降的区域主要位于长三角沿海地区;③2015年长江经济带生态系统健康以四因子主导为主,四因子主导区占研究区县市总数的41.2%,且大部分四因子主导区是由原组织力-恢复力-贡献力主导区转化而来。总体而言,研究时段内长江经济带生态系统健康状况有所恢复,但在人类干扰较大的地区有所下降。
变化环境下考虑物理机制的SD需水预测研究
陈颖杰, 金保明, 金君良, 王国庆, 曹民雄
当前状态:  doi: 10.12170/20200416001
[摘要](8) [HTML全文](7) [PDF 857KB](0)
摘要:
随着气候变化与人类活动作用的加剧,流域水资源受变化环境的影响愈加显著。研究变化环境下的流域水资源系统变化特征及需水预测对支撑流域水资源管理与合理配置具有重要的指导意义。基于系统动力学原理,耦合了考虑物理机制的需水预测方法,建立水资源系统模型,以黄河流域为例,分析了多因子驱动及多要素胁迫作用下黄河流域水资源系统变化特征,采用MPI气候模式预估的未来气温、降水结果以及未来流域5种不同的经济社会发展情形,预测了黄河流域2017-2030年的水资源供需演变趋势。结果表明:①黄河流域的生活需水量随着流域人口及人均用水需求的增加不断增长。随着产业结构调整,工业需水量呈现缓慢减少态势,生态及三产需水量逐年增加,农业灌溉需水量呈下降趋势;②在加强流域水资源管理力度,增加节水技术投资的前提下,保障流域经济、社会协调发展,注重发展经济的同时兼顾流域生态环境保护,满足黄河流域下一阶段的经济社会可持续发展的要求;③为保障黄河流域水资源可持续发展,实现黄河流域生态保护和高质量发展,需要调整流域水资源管理策略,提高节水程度,促进流域产业结构优化。
大渡河流域年径流变化特征及其归因分析
张岚婷, 王文圣, 刘浅奎, 郑芳芳
当前状态:  doi: 10.12170/20200608001
[摘要](5) [HTML全文](5) [PDF 916KB](1)
摘要:
根据1951—2012年大渡河流域内气象站年降水量、年平均气温和铜街子站年径流量资料,利用Mann-Kendall秩次相关检验法识别年径流量变化趋势,基于小波分析法检验其周期成分,采用有序聚类法、累计距平法及Pettitt法诊断年径流量突变点,利用累积量斜率变化率比较法揭示气候变化与人类活动对流域年径流量的影响程度。研究结果表明:1951—2012年大渡河流域年径流量整体呈不显著的减少趋势,其中,1951—1968和1988—2012年期间呈不显著的减少趋势,1969—1987年期间呈不显著的增加趋势;年径流量存在7年、11年、17年和28年的周期成分;流域年径流量在1968年和1987年发生突变;以1951—1968年为基准期,1969—1987年期间气候变化和人类活动对大渡河流域径流量减少的贡献率分别为36.22%和63.78%;在1988—2012年期间的贡献率分别为33.68%和66.32%;人类活动是大渡河流域年径流量变化减小的主导因素,气候变化是次要因素。
大坝混凝土内部相对湿度与孔隙水饱和度关系
费大伟, 黄耀英, 丁倩, 夏世法, 包腾飞
当前状态:  doi: 10.12170/20200521001
[摘要](5) [HTML全文](2) [PDF 476KB](2)
摘要:
为了研究大坝混凝土内部相对湿度100%和孔隙水饱和度100%是否具有唯一对应关系,成型了不同粉煤灰掺量(0%、35%)的大坝二级配混凝土试件,通过温、湿度传感器监测获得混凝土内部相对湿度,结合称重试验计算获得混凝土孔隙水饱和度。结果表明,绝湿状态下,水胶比0.5的大坝混凝土内部相对湿度始终为100%,然而对应的孔隙水饱和度并不一定为100%,不掺粉煤灰与掺35%粉煤灰的混凝土的孔隙水饱和度分别为85%~89%和73%~76%,即大坝混凝土孔隙水饱和度100%对应于内部相对湿度100%,而内部相对湿度100%不是唯一对应孔隙水饱和度100%。在绝湿状态下,水胶比0.5掺35%粉煤灰的混凝土的孔隙水饱和度要小于不掺粉煤灰的混凝土。
基于CEEMDAN-PE-LSTM的混凝土坝变形预测
宋洋, 杨杰, 宋锦焘, 程琳
当前状态:  doi: 10.12170/20200520003
[摘要](6) [HTML全文](5) [PDF 1113KB](0)
摘要:
由于混凝土坝变形监测数据有明显的非线性、非平稳特征,且数据序列包含一定的噪声,容易导致模型预测精度不高。针对上述问题,提出了基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)-排列熵(PE)-长短时记忆神经网络(LSTM)的混凝土坝变形预测模型。利用CEEMDAN对非线性信号的自适应分解能力,将原始变形数据分解为频率不同、复杂度差异明显的一组固有模态函数(IMF),降低序列中不同尺度信息的相互影响。基于PE算法将复杂度相近的IMF分量进行合并重组。最后,对若干重组序列分别构建LSTM模型进行预测,将预测结果相加得到最终变形预测值。以某混凝土坝水平位移监测数据进行建模分析,结果表明:CEEMDAN-PE-LSTM模型与常规模型相比预测精度显著提高,能更好地对非线性数据序列进行预测。与单一的LSTM模型相比,平均绝对误差、平均绝对百分比误差和均方根误差分别降低了76.43%、75.55%和74.73%,表明该模型通过对原始序列的分解与重组获取不同尺度特征,可以更好地把握非线性、非平稳数据的变化规律,提高预测精度,能有效运用于混凝土坝的变形预测。
人工鱼群算法在河间市水资源优化配置中的应用
刘美钰, 张雷, 栾清华, 徐丹, 刘彬
当前状态:  doi: 10.12170/20200412001
[摘要](3) [HTML全文](5) [PDF 770KB](0)
摘要:
河北省是我国高强度需水与水资源自产量极不匹配的区域,在经济高速发展的当下,科学优化配置区域水资源显得尤为关键和重要。考虑用水总量红线和用水效率红线的约束作用,以河北沧州河间市为研究区,建立了以社会效益和经济效益为目标函数的水资源优化配置模型,并采用人工鱼群算法求解该模型。结果表明:在规划水平年2025年,河间市可供水量为10 727.88 万m3,龙华店乡缺水率高达50.8%,各乡镇缺水主要集中在农业上;水资源优化配置后,各行业用水矛盾有了明显改善。成果可为河间市水资源精细化管理提供关键技术支撑,也为北方其它县域水资源优化配置提供了借鉴和参考。
GIS多源数据图层叠置法研究山东省干旱分区
葛鲁亮, 金菊良, 宁少尉, 周戎星, 周玉良, 陈梦璐
当前状态:  doi: 10.12170/20200408001
[摘要](3) [HTML全文](4) [PDF 895KB](0)
摘要:
为揭示山东省干旱孕灾环境的自然背景和干旱空间分布格局,通过基于GIS图层叠置方法对山东省干旱分布进行区域划分。首先根据山东省干旱成因选取降水量、土壤含水量、植被指数NDVI和气温4个干旱因子进行GIS栅格数据处理,得到相应的干旱因子图层;然后利用层次分析法确定各干旱因子的权重,把上述归一化后的4个干旱因子图层进行加权叠置,得到综合干旱因子图;最后,将综合干旱因子图与山东省高程分布图层进行叠加,得到山东省5个干旱分区,即鲁西北平原北部的农业重旱区、鲁西北平原的南部和胶莱平原农业轻旱区、胶东半岛较湿润区、鲁中南山地丘陵湿润区、山东南部沿海区域的平原湿润区,并提出了各分区的适宜干旱指标。该研究可为山东省干旱监测预警提供孕灾环境方面的科技支撑。
基于PCA和CS-KELM的重力坝变形预测模型
王仁超, 马钰明
当前状态:  doi: 10.12170/20200610001
[摘要](20) [HTML全文](5) [PDF 1015KB](31)
摘要:
重力坝的变形与环境量之间存在复杂的非线性关系,使变形预测模型的输入自变量具有高维性,在一定程度上影响预测模型的精度和泛化能力。因此,提出一种将主成分分析、布谷鸟搜索算法和核极限学习机网络相结合的变形预测模型。该模型通过主成分分析法对与变形相关的水位、温度、时效影响因子进行主成分信息提取,优化网络模型的变量输入,同时采用优化性能更好的布谷鸟搜索算法确定核极限学习机网络的核参数和正则化系数。利用某重力坝的实测资料,对坝体沿坝轴方向和上下游方向的变形位移进行预测,与多种模型预测结果进行对比,并采用不同量化指标进行评价。结果表明,所提模型在两个方向的变形预测中,确定性系数R2分别为0.943和0.931,均高于传统的神经网络和逐步回归模型;在不同测点的上下游方向变形预测中,预测的精度和模型的泛化能力均优于对比模型,从而验证了该模型的可行性和优势。
窝崩抢护治理中树头石阻水效果试验研究
袁文秀, 应强, 罗龙洪, 张幸农, 假冬冬
当前状态:  doi: 10.12170/20200623001
[摘要](12) [HTML全文](4) [PDF 2027KB](7)
摘要:
河堤窝崩发生后,首先需要确定的是抢护治理方案,减缓窝塘流速,遏制窝塘进一步发展。在诸多抢护治理方案中,树头石方案具有较好的减速促淤效果,但树头高度和抛投间距在以往的设计中都是依经验确定,缺乏理论基础和试验依据。通过制作长江扬中河段指南村窝崩模型,在窝崩口门附近流速模拟相似的基础上,对窝塘内同一高度3种间距的树头石排列型式和同一间距3种高度的树头石进行了试验,用三点法测量了窝塘内12个点的流速、流向。试验结果表明:窝塘内表层流速受惯性影响较大,底层流速受地形影响较大;窝塘内布置不同高度和不同间距的树头石时,平均流速随树头石高度的增加而减小,随树头石间距的增小而减小,窝内流速的减小,意味着泥沙淤积强度的增大;另一方面,树头石高度的增大和间距的减小,都会增加工程的投资成本,研究认为在相对树高为0.15、间距为6 m×6 m时综合效果较佳。
水压力环境中混凝土孔隙水压力变化规律研究
孙豹, 彭刚, 王乾峰, 梁辉
当前状态:  doi: 10.12170/20190322001
[摘要](287) [HTML全文](146) [PDF 764KB](7)
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。
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2021-01期封面
2021, (1): 0-0.  
[摘要](30) [HTML全文](17) [PDF 2834KB](18)
摘要:
目录
2021-01期目录
2021, (1): 1-2.  
[摘要](32) [HTML全文](16) [PDF 368KB](14)
摘要:
水旱灾害专题
中小型水库防洪标准对比研究及对策建议
邹鹰
2021, (1): 1-8.   doi: 10.12170/20200503003
[摘要](106) [HTML全文](8) [PDF 788KB](16)
摘要:
我国中小型水库众多、分布广泛,为社会提供了极大的经济和生态效益,但也有可能因大坝失事给水库下游地区造成人员伤亡和财产损失,成为洪灾风险的来源之一。通过与美国大坝等级划分和入库设计洪水选择指南的对比,指出了我国相关设计规范中,对中小型水库防洪标准的规定相对偏低,与我国当前的经济社会发展水平不相适应;分析论证了我国存在高风险潜在危险的中小型水库提高防洪标准的必要性和可行性,并提出了提高我国高风险潜在危险等级的中小型水库防洪能力的对策建议。
城市水-能源-粮食耦合协调发展研究
王丽川, 侯保灯, 周毓彦, 陈晓清, 王欣, 黄亚
2021, (1): 9-17.   doi: 10.12170/20200217001
[摘要](81) [HTML全文](16) [PDF 1005KB](4)
摘要:
水资源、能源、粮食是我国的重要资源,三者之间相互依存,在城市发展过程中起着重要作用,是城市可持续发展的重要基础资源。以上海市为例,构建上海市W-E-F (Water-Energy-Food 简写为W-E-F)系统的综合评价指标体系,采用熵值法和变异系数法对指标赋权,然后建立耦合协调度模型,分析上海市W-E-F系统和各子系统间协调发展水平,并应用灰色GM (1, 1)模型预测2018—2025年上海市W-E-F系统的耦合协调度发展趋势。结果显示:上海市W-E-F系统发展分为两个阶段,第一阶段为2003—2013年,W-E-F系统呈下降趋势;第二阶段为2013—2017年,W-E-F系统呈稳定上升趋势,并在未来2018—2025年耦合协调度呈稳定上升趋势,至2025年过渡到良好协调发展水平,但未上升到优质协调发展水平。上海市应继续提高资源利用效率,拓展城市协调发展空间。
不同发展情景下雄安新区用水强度及需水量预测
吕良华, 姜蓓蕾, 耿雷华, 张海滨, 于新兴
2021, (1): 18-25.   doi: 10.12170/2020040100
[摘要](59) [HTML全文](11) [PDF 749KB](9)
摘要:
雄安新区尚处在规划建设阶段,未来发展情景存在不确定性,预测不同发展情景下可能的用水强度及需水量对于指导新区建设发展、实现水资源可持续利用具有重要意义。从社会经济发展模式、用水效率模式和生态环境发展模式三个角度,对雄安新区发展情景进行了概化。结合《河北雄安新区规划纲要》,通过借鉴国内新区以及国内外发达城市近年用水效率值、社会经济发展指标,预测了不同发展情景下新区近期和远期的各类用水强度指标以及相关社会经济发展指标。利用定额法预测了新区近期和远期的生活、工业和农业需水量。利用Tennant法和定额法预测了新区近期和远期的河道内外生态环境需水量。2022、2035年不同发展情景的需水总量分别在8~10、9~12 亿m3水平。在注重社会经济发展和生态环境保护的同时,严控用水强度可将用水总量控制在8~9 亿m3相对较低水平。严格控制生活、生产各类用水强度,采取多种措施提高用水效率对于新区控制用水总量,实现水资源可持续利用至关重要。
基于降雨情景模拟的城市社区尺度暴雨内涝研究
石小芳, 赵明洁, 杨青青, 张菲菲, 吴燕娟, 高超
2021, (1): 26-35.   doi: 10.12170/20200914001
[摘要](26) [HTML全文](10) [PDF 4131KB](9)
摘要:
全球变暖背景下城市暴雨内涝灾害频发,对我国东部沿海城市影响显著。根据暴雨内涝的致灾因子进行分类,基于SWMM(Storm Water Management Model)对宁波地区分别构建了台风和非台风暴雨情景内涝响应模拟模型,并对比分析了台风暴雨内涝和非台风暴雨内涝的特征及其差异。结果表明:(1)台风和非台风暴雨在变化趋势、分布特征和时程分布上差异显著。(2)台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受潮位影响,在高潮位时发生倒灌。在非台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受降雨影响,并随着重现期的增大而增大。(3)台风和非台风暴雨情景下,研究区发生内涝的子汇水区数量和等级随着重现期的增大而增加,积水区域逐渐连片分布,最多有17个子汇流区发生内涝,占总内涝区域的80%。而在相同重现期的台风暴雨情景下,排水管网负荷率更高、节点洪流更大、内涝更重、积水历时更长、积水深度更深,积水历时超过10.7 h,积水深度超过67 cm。本研究丰富了研究暴雨洪涝的方法,可为社区尺度的内涝研究提供参考。
半偏减法集对势在区域旱灾风险评估中的应用
金菊良, 赵行玥, 崔毅, 周玉良, 陈梦璐, 宁少尉
2021, (1): 36-44.   doi: 10.12170/20200901005
[摘要](89) [HTML全文](13) [PDF 1016KB](11)
摘要:
为深入挖掘旱灾风险动态评估中评价样本与评价标准之间存在的不确定性问题,提出用半偏减法集对势这一新的联系数伴随函数,建立区域旱灾风险动态评估的半偏减法集对势方法(SSSPP),并应用于宿州市2007—2017年旱灾风险动态评估和风险脆弱性因子识别研究。结果表明:宿州市旱灾风险综合等级基本在2级以上,处于偏危险状态,通过半偏减法集对势值可判别2009、2010及2011年处于偏反势,为高危险年份。通过半偏减法集对势方法识别出了宿州市旱灾风险脆弱性指标有:相对湿润度指数、土壤相对湿度、土壤类型、单位面积水资源量、耕地率、农业人口比例、水库调蓄率、单位面积现状供水能力、单位面积应急浇水能力、灌溉指数、节水灌溉率,这11个指标是宿州市降低旱灾风险等级进一步需要调控的对象。
黄河下游复航的生态建设方案探讨
张金良, 张远生, 练继建, 安催花
2021, (1): 45-52.   doi: 10.12170/20200117001
[摘要](91) [HTML全文](11) [PDF 6772KB](12)
摘要:
泥沙淤积、河势游荡、涉水工程碍航等是制约黄河下游生态航道建设的关键问题。采用实测资料分析、数学模型计算、综合分析等方法,分析得出小浪底水库运用以来,黄河下游最小平滩流量已达到4 300 m3/s,最小通航流量相应水面宽度达到120~200 m,水深达到1.0~2.5 m;未来通过水沙调控体系的完善和联合运用,可在较长时间内维持下游4 000 m3/s左右的中水河槽,具备一定的复航条件。研究提出随着古贤、东庄等水库建成生效和黄河下游生态廊道建设,通过中水河槽和通航河槽的生态疏浚、游荡性河段整治及碍航建筑物生态改造,可打造长约800 km、航道标准达到整体Ⅳ级局部Ⅲ级的生态航道。建议按照“统筹部署、先易后难、先通后畅、逐步提高”的原则,加快推进黄河下游生态航道建设。
基于相对差异函数的海绵城市弹性评价
冯峰, 靳晓颖, 刘翠, 冯跃华
2021, (1): 53-61.   doi: 10.12170/20200318002
[摘要](81) [HTML全文](18) [PDF 964KB](0)
摘要:
针对海绵城市中观尺度的区域水系统综合评价问题,引入工程弹性的理念,构建了由生态弹性、工程弹性、自然弹性和社会弹性4个维度共17个影响因子的弹性指标体系,基于相对差异函数的模糊可变评价模型,对17个指标5个级别(极强、较强、中等、较弱、极弱)弹性阈值进行说明和界定。以开封市为研究实例进行评价计算,结果显示:2013年、2014年和2015年系统弹性为Ⅴ级,表明这3年开封市的海绵城市水系统具有极弱的弹性;2016年、2017年为Ⅳ级,开封市海绵城市水系统弹性为中等。同时对2013年、2017年的17个指标的相对隶属度覆盖等级进行对比,与开封海绵城市建设和成效进行对照分析,评价结果与实际情况高度吻和,均发生了明显的弹性增强过程。经过实例计算可得基于相对差异函数的海绵城市水系统弹性评价体系构建合理,针对中观尺度的评价区域,能够通过指标信息确定对应的相对隶属度,获得精准的评价结果,为海绵城市提高水系统弹性提供可靠的理论依据和数据支持。
ERA-Interim和ERA-5再分析资料中台风模拟精度评估
李江夏, 胡玉植
2021, (1): 62-69.   doi: 10.12170/20200222001
[摘要](58) [HTML全文](36) [PDF 1263KB](6)
摘要:
针对海洋水动力模拟中常用的10 m高度风速和海平面气压参数,通过对欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA-Interim(ERA-I)和其最新开发的ERA-5两套再分析风资料中的台风中心、最大风速和中心气压等要素进行识别,分析了2013—2015年两套资料对西北太平洋台风的模拟精度。结果表明:ECMWF再分析风资料对台风中心位置的反映存在一定偏差,台风强度越低,台风中心位置模拟的偏差越大;再分析资料中的台风最大风速较实测偏低,中心低压较实测偏高;ERA-5资料对台风的模拟精度显著优于ERA-I资料,但在西北太平洋仍低估了台风的强度,且台风强度越高,低估越明显。基于ERA-5资料建立了台风风场再分析最大风速与实测最大风速的相关关系,提出了在不具备实测台风数据的情况下直接修正ERA-5资料的方法。通过与实测资料比较,修正后风场显著优于修正前。
长江口登陆台风增水数值模拟
周才扬, 殷成团, 章卫胜, 熊梦婕, 张金善
2021, (1): 70-77.   doi: 10.12170/20200525002
[摘要](47) [HTML全文](11) [PDF 4564KB](11)
摘要:
1810号强台风“安比”是1990年以来直接登陆上海的最强台风,却并未诱发较大风暴增水。采用ERA-Interim数据集作为背景风场资料建立了双重嵌套的高分辨率风暴潮与天文潮耦合数学模型,研究了台风“安比”在长江口地区风暴潮增水特征及成因。结果表明:台风期间增水主要集中在长江口北支出口沿岸,而长江口南支在台风登陆后出现明显的减水过程,台风登陆位置导致了长江口南、北支增水分布的差异;移行风对台风路径右侧增水影响更大,除梯度风场的向岸风作用外,落潮期间移行风场的作用致使连兴港附近岸段风暴增水平均增幅26.8%;除台风强度外,台风路径也是影响长江口地区风暴增水大小的重要因素之一。
寒冷环境下国内大坝混凝土的保温抗冰技术现状
赵成先, 孙红尧, 罗建华, 李红鑫, 潘旭勇, 裴成元
2021, (1): 78-85.   doi: 10.12170/20200106003
[摘要](56) [HTML全文](25) [PDF 1225KB](1)
摘要:
大体积混凝土大坝施工时内外大温差会造成混凝土的开裂,寒冷环境下大坝运行时冰的冻融过程会对混凝土造成胀裂破坏,因此寒冷环境下混凝土大坝浇筑时必须采取临时保温措施,大坝运行时必须采取永久保温措施。大坝上游面与冰层接触部位水结冰过程中的推力、剪切力和拉拔力会破坏保温材料,所以大坝上游面必须采取抗冰措施。从保温材料种类、抗冰技术、应用案例和调研结果等方面回顾了寒冷环境下国内混凝土大坝的保温和抗冰技术的现状,目前主要采用泡沫塑料作为临时保温材料,采用聚苯板和聚氨酯泡沫作为大坝永久保温材料,采用在保温材料表面涂布涂料或砂浆的方式以及采用抗冰装置的方式抵抗冰的破坏。抗冰技术尚处于起步阶段,最后提出了目前大坝保温抗冰技术存在的问题和需要继续研究的内容。
不同反滤准则及其在宁南山区水库设计中的应用
杨佩瑶, 王红雨, 张刚, 何金沙
2021, (1): 86-94.   doi: 10.12170/20191227001
[摘要](40) [HTML全文](24) [PDF 1037KB](2)
摘要:
渗流作用是引起土石坝破坏的主要原因之一,合理设置反滤层能有效控制土体发生渗透破坏。为评价不同反滤准则在以黄土为筑坝材料的土坝中的效果,探讨黄土丘陵山区水利工程反滤系统适宜的设计准则,结合宁夏南部山区乔家沟水库土坝反滤系统设计案例,在反滤料级配曲线的上、下包线范围内平行选取4条不同的级配曲线,通过理论计算得出不同反滤准则所需的反滤料和被保护土料的特征粒径,对比分析了国内外7种反滤准则在该工程中的适用性。结果表明:当被保护土料为粉质黏性黄土时,我国现行碾压式土石坝设计规范(SL 274—2001)反滤准则在该工程反滤料级配曲线的上下包线内适用范围大、效果好,能同时满足滤土与排水条件。
利用灰色残差GM(1,1)-Markov模型预测水工混凝土的劣化
康春涛, 贡力, 王忠慧, 杨轶群, 王鸿
2021, (1): 95-103.   doi: 10.12170/20200228002
[摘要](78) [HTML全文](32) [PDF 874KB](1)
摘要:
我国西北地区水工混凝土建筑物经常受到低温冻害和盐渍侵蚀作用,因此混凝土劣化预测的研究对水工建筑物的寿命预测具有十分重要的意义。为模拟水工混凝土建筑物所受到的破坏,以实验室方法进行混凝土试件的盐冻试验,得到4种工况下混凝土试件随着盐冻次数的增加,其质量和抗压强度的变化情况。研究抽取了其中两种工况的原始数据,首先利用灰色残差GM(1,1)模型对原始数据进行处理,并建立预测模型;然后通过预测模型进行计算,得到质量和抗压强度的修正值;最后通过灰色残差GM(1,1)-Markov模型,对150~200次盐冻试验的试件质量和抗压强度进行预测。结果表明:试件质量和抗压强度的预测值与原始值相比误差较小,说明该模型可较好预测混凝土劣化的质量和抗压强度损失。
考虑爆破累积损伤效应的含泥化夹层边坡滑移分析
闫长斌, 张彦昌, 陈艳国, 徐晓
2021, (1): 104-113.   doi: 10.12170/20200127001
[摘要](52) [HTML全文](18) [PDF 1109KB](3)
摘要:
反复爆破振动是诱发滑坡的重要因素,特别是含泥化夹层的复杂岩质边坡。为揭示多次爆破振动下含泥化夹层复杂岩质边坡失稳破坏机制,根据能量守恒定律,基于Newmark滑块位移法,考虑爆破累积损伤效应,引入泥化夹层强度折减系数,建立了多次爆破振动下含泥化夹层边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测方法。探讨了剪切模量、倾角和连续率等泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量的影响,并对泥化夹层参数敏感性进行了分析。研究结果表明:(1)考虑爆破累积损伤效应引起的泥化夹层强度参数劣化,边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测结果更加合理。(2)泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量具有显著影响。随泥化夹层剪切模量的增大,边坡抵抗变形能力增大,累积滑移量减小。随泥化夹层倾角的增大,边坡剪切段滑移量无明显变化,但蠕滑段滑移量明显增大,总的累积滑移量随之增大。泥化夹层连续率越高,边坡累积滑移量越大。(3)参数敏感性分析表明,泥化夹层剪切模量对多次爆破振动下边坡累积滑移量影响最显著,其次是泥化夹层倾角,再次是泥化夹层连续率。
澜沧江上游河谷哑贡倾倒变形体形成机制及过程
李明, 涂国祥, 罗新平, 尚琪
2021, (1): 114-123.   doi: 10.12170/20200304002
[摘要](24) [HTML全文](10) [PDF 1832KB](1)
摘要:
陡倾层状岩体的深层倾倒变形是我国西南深切河谷常见的一种地质现象。第四纪以来,伴随青藏高原隆升,强烈的河谷下切是导致这一现象的重要原因。以澜沧江上游河谷哑贡倾倒变形体为例,采用底摩擦重力试验和数值计算的方法,对河谷下切过程中该倾倒变形体的形成机制和过程进行了研究。结果表明:该边坡随着河谷下切、岩体卸荷及边坡应力场的重新分布,岩体中形成了较深的应力松弛区,主应力方向调整为重力方向,应力松弛区中陡倾的层状岩体向河谷方向发生倾倒变形。根据物理试验特征及数值分析结果,倾倒变形演化过程可归纳为:卸荷(回弹拉裂阶段)、变形(裂隙发育阶段)及折断(裂隙贯通阶段)。
季节性供水渠道边坡稳定性研究
朱锐, 黄英豪, 张晨, 郭万里, 陈皓
2021, (1): 124-132.   doi: 10.12170/20200302002
[摘要](47) [HTML全文](16) [PDF 1302KB](14)
摘要:
由于渠道季节性通、停水引起的干湿循环过程显著降低了渠基膨胀土的强度,进而影响膨胀土渠道的稳定性。以北疆典型膨胀土渠道为例,通过直接剪切试验对不同干湿循环次数下渠基膨胀土的力学特性和表面裂隙发育特征进行研究,在此基础上对水位骤降期间渠道边坡的稳定性进行了数值计算。结果表明:随着干湿循环次数的增加,试样表面的裂缝发育不断加剧,并在一定循环次数后逐渐趋于稳定;试样的黏聚力发生较为显著的衰减,而内摩擦角值则呈小幅度波动式衰减的趋势。在5次干湿循环后,试样的黏聚力和内摩擦角分别降低了36.5%~48.2%和10.8%~26.1%。此外,随着运行年份(干湿循环次数)的增加,渠道边坡稳定性呈逐年下降趋势;排水时间对于渠道边坡的稳定性同样影响显著,排水时间越长,渠道边坡稳定性越高。建议该膨胀土渠道边坡排水时间不少于12 d,诊断、维修间隔不长于5年。研究成果对北疆供水工程建设与维护具有一定参考价值。
真三轴应力下混凝土的动态力学性能及破坏准则
徐媛媛, 彭刚, 王乾峰, 肖姝娈, 李威, 彭竹君
2021, (1): 133-141.   doi: 10.12170/20200305003
[摘要](34) [HTML全文](22) [PDF 1337KB](2)
摘要:
为研究混凝土结构处于复杂应力状态下的静动态力学特性,进行了不同应力比及加载速率下的真三轴压缩试验。对混凝土的强度特性和变形特性展开了深入分析,并基于八面体应力空间建立了考虑应变速率效应的真三轴动态破坏准则。结果表明:真三轴受压下的混凝土极限抗压强度随着应力比的增大而增大。随着应变速率的增加,应力比较低时,混凝土的极限抗压强度逐渐增大;应力比较高时,极限抗压强度先减小后增加。随着应变速率的增加,侧向变形曲线的破坏峰值点更明显;随着应力比的增大,侧应力较大方向上的变形越来越小。基于八面体应力空间建立的真三轴动态破坏准则表达式中包含3个率效应参数,经验证与试验数据吻合较好。
《水利水运工程学报》编辑部谨向2020年度审稿专家表示诚挚的谢意
2021, (1): 142-142.  
[摘要](72) [HTML全文](90) [PDF 422KB](6)
摘要:
《水利水运工程学报》优秀论文
2021, (1): 143-143.  
[摘要](47) [HTML全文](29) [PDF 397KB](15)
摘要:
尾矿坝溃决机理与溃坝过程研究进展
赵天龙, 陈生水
[摘要](2233) [PDF 945 KB](1332)
摘要:
尾矿库是维持矿山生产的重要设施,同时也是矿山的重大危险源,开展尾矿坝溃决机理与溃坝过程研究对于提升我国尾矿库防灾减灾水平具有重要意义。分析比较了尾矿坝与挡水土石坝在溃决机理与溃坝致灾过程方面的区别和联系,总结了尾矿坝在坝体形式、填筑方式、坝料组成和溃决机制等方面的特点,对近年来我国在尾矿坝溃坝机理与溃坝致灾过程方面的研究工作进行了较为系统的总结,指出当前我国尾矿坝工程理论研究中存在的问题,并对该领域今后需深入开展的研究工作提出建议。
近20年中国水资源及用水量变化规律与成因分析
刘晶, 鲍振鑫, 刘翠善, 王国庆, 刘悦, 王婕, 管晓祥
[摘要](330) [HTML全文](199) [PDF 6173 KB](16)
摘要:
水资源成为制约我国经济社会再发展的主要因素之一。水安全问题已上升到国家安全的战略高度,特别是近年来水资源短缺等问题加剧了水安全形势。选取我国10个水资源一级区1997—2016年水资源量及用水数据,借助Mann-Kendall法对其进行显著性检验,采用Kendall倾斜度表征各要素时间序列变化特征。从时间和空间尺度上揭示我国水资源及用水量变化特征及规律。分析表明:近20年我国水资源总量呈不明显减少趋势,其中北方水资源总量增加不明显,南方水资源量减少不明显。我国总用水量显著增加,除农业用水增加不明显外,其他各行业用水都呈显著增加趋势,尤其生活用水增加最明显。十大水资源一级区相邻区域水资源总量和总用水量的变化特征表现出相似性,不同地区变化特征表现出空间异质性。与国际水资源利用领先水平相比,我国农业节水潜力较大。
三维圆柱绕流数值模拟湍流方法的选择
乔永亮, 桂洪斌, 刘祥鑫
[摘要](1209) [PDF 1368 KB](1009)
摘要:
研究湍流模拟方法对三维圆柱绕流数值模拟精度的影响,分别采用雷诺平均法(RANS)中的κ-ω模型、SST模型以及大涡模拟法(LES)对亚临界区内雷诺数Re=3 900时的三维圆柱绕流进行数值计算,分析了圆柱体表面的受力、圆柱后流场时均速度特性与瞬时涡量分布情况。结果表明,当流体流过圆柱表面时,圆柱表面出现的与流速方向相反的负压力差区域使流体从圆柱表面分离,引起了不稳定的周期性交替脱落的湍流涡泄,从而在圆柱表面产生周期性波动的升力,同时在圆柱后近流场区域形成回流区。研究还发现,LES法对圆柱体的受力以及流场时均速度特性的模拟效果要优于κ-ω模型与SST模型;相较于前人利用浸入边界法得到的模拟结果,LES法的模拟精度也有了较大提升;同样,通过对瞬时流场涡量等值线图的分析,并与已有的模拟结果进行对比,发现LES法不但可以从整体上表现出漩涡的周期性脱落,而且对流场中不同位置的、复杂的小尺度湍流涡泄也描述得非常细致,得到的自由分离剪切层长度与湍流涡泄的卷曲度更符合湍流涡泄的特征。所以,在亚临界区,LES法对湍流的模拟效果相对较好。
基于模糊层次分析法的平原水库健康综合评价
岳强, 刘福胜, 刘仲秋
[摘要](1194) [PDF 873 KB](559)
摘要:
为了解决平原水库安全评价中存在的忽略生态和可持续性问题,针对平原水库面积大、水深小、坝线长和基础处理差的特点,在健康功能分区的基础上,综合考虑安全、生态特征、可持续性和社会政治环境等因素构建了平原水库健康综合评价体系,指标体系包括围坝安全、水库社会效益、水库生态效应和状态持续性4类一级指标和15个二级指标。利用模糊数学方法提高层次分析法确定各指标权重的准确性,构建平原水库健康综合评价的多目标多层次模糊模型,克服了传统评价方法的主观随意性,系统分析各类指标的耦合影响,改进评判分析的不确定性。评价结果表明:该方法操作方便、效果较好,可用于一般水库的健康评价。
基于HEC-RAS及HEC-GeoRAS的溃坝洪水分析
贺娟, 王晓松
[摘要](1045) [PDF 679 KB](1142)
摘要:
洪水漫顶、渗漏等原因引起的垮坝失事,将会给下游人民带来巨大的生命财产损失,因此,对溃坝洪水引起的淹没范围的准确预测至关重要。通过对大渡河上22座梯级水电站进行对比分析,选定长河坝电站水库大坝为研究对象,分析洪水漫顶引起的长河坝溃坝,及由其引起的下游黄金坪、泸定水电站的连续溃坝对泸定县的淹没范围。首先利用HEC-GeoRAS和Google地球提取研究区域的地形数据,然后将建好的模型导入到一维溃坝洪水计算工具HEC-RAS中进行溃坝洪水演进模拟,最后通过HEC-GeoRAS分析研究区域的洪水淹没范围及流速分布。结果表明:由长河坝溃坝引起的下游泸定县的洪水淹没范围为左右岸平均漫堤宽度约200 m,已经淹没到了城区;从流速分布图得出河道中心的流速均较大,最大流速为16.217 m/s。研究结果可为洪水风险图的制作及防洪决策提供一定的技术支持。
关于智慧水利的认识与思考
张建云, 刘九夫, 金君良
[摘要](1612) [HTML全文](1073) [PDF 819 KB](100)
摘要:
智慧水利是运用物联网、云计算、大数据等新一代信息通信技术,促进水利规划、工程建设、运行管理和社会服务的智慧化,提升水资源的利用效率和水旱灾害的防御能力,改善水环境和水生态,保障国家水安全和经济社会的可持续发展。智慧水利是水利信息化发展的新阶段,也是水利现代化的具体体现。信息是智慧水利的基础,要高度重视信息的收集、监测和分析;知识是智慧水利的核心,要应用新的信息技术,加强信息的挖掘、提取和知识的积累;能力提升是智慧水利的目的,要着重提升流域的监测能力、预测预报能力、调度决策能力和运行管理能力。
花岗岩石粉细度及掺量对混凝土微观孔隙的影响
赵井辉, 刘福胜, 韦梅, 程明
[摘要](945) [PDF 1290 KB](469)
摘要:
掺合料混凝土技术快速发展和建筑节能要求不断提高背景下,通过压汞法试验,研究分析花岗岩石粉的细度及掺量对混凝土微观孔隙结构的影响规律,从微观层面论证花岗岩石粉作为混凝土掺合料的可行性,并在微观层面进行混凝土宏观抗渗抗冻试验的联系分析。研究表明:花岗岩石粉越细,对混凝土小孔径孔隙的填充作用越好,对大孔径孔隙填充作用不明显,综合填充效果较差;混凝土中掺入0~150 μm花岗岩石粉,当掺量为10%和20%时,对混凝土孔隙结构参数及孔级分配起到优化作用;0~150 μm花岗岩石粉掺量控制在30%以内时有利于提高混凝土抗渗性能;0~150 μm花岗岩石粉掺量控制在20%以内时可保证掺合料混凝土抗冻等级与不掺石粉的混凝土抗冻等级相同,当花岗岩石粉掺量增大至30%时,掺合料混凝土抗冻等级有所降低。
浮式防波堤研究进展
沈雨生, 周益人, 潘军宁, 王兴刚
[摘要](1371) [PDF 1310 KB](596)
摘要:
浮式防波堤与其他传统防波堤相比,可适应水深较大、地基软弱、大潮差和引入水体交换等情况,在港口海岸工程、海洋工程以及海水养殖等诸多领域具有广阔应用前景。对国内外浮式防波堤的主要研究成果和进展进行了综述,从理论推导、经验公式和数值计算3个方面归纳和总结了浮式防波堤波浪透射系数的计算方法。介绍了浮式防波堤结构型式的研究进展,重点分析了浮箱式、浮筒式、浮筏式及其相应改进结构等不同型式浮式防波堤的消浪原理和消浪效果,分析比较了不同结构型式浮式防波堤的优缺点。最后介绍了浮式防波堤在国内外的工程应用,并分析了限制浮式防波堤应用的主要原因,指出了目前浮式防波堤研究方面的不足,以及推广应用浮式防波堤需要进一步研究的内容。
基于分布式光纤测温技术的堤坝渗漏监测
何宁, 丁勇, 吴玉龙, 周彦章, 李登华, 何斌
[摘要](1128) [PDF 1878 KB](1015)
摘要:
渠道堤坝普遍存在渗透变形及渗漏破坏等工程问题,传统大坝及岸堤安全监测技术测点分散、容易漏测。在介绍分布式光纤测温技术原理的基础上,通过室内试验和现场原型试验,开展了分布式光纤测温技术方法比选、测量精度和稳定性分析、渗漏监测及分析方法、常规监测技术对比分析、工程实践应用等研究,论证了分布式光纤测温技术应用于堤坝渗漏监测的可行性和适用性。布里渊测温系统受温度和应变影响,测值波噪明显,光纤埋设及保护要求较高,拉曼测温系统可测得绝对温度,其测温稳定性及精度均优于布里渊测温系统;加热法和梯度法监测渠道堤坝渗漏在技术上均可行;分布式光纤测温技术具有监测距离长、空间分辨率高、远程线性测量等特点,在渠道堤坝渗漏监测实践应用中具有显著的技术优势。
海河流域径流变化趋势及其归因分析
张利茹, 贺永会, 唐跃平, 王国庆
[摘要](1013) [HTML全文](49) [PDF 1360 KB](388)
摘要:
在气候变化和人类活动共同影响下,流域径流发生了很大变化。尤其是海河流域,水资源匮乏的现象更为严重,分析水资源变化趋势对实现水资源的可持续开发利用具有重要意义。根据海河流域实际地形地貌特征及水文站分布情况,选取观台、响水堡、张家坟、下会和桃林口等5个水文站所在的区域,采用Mann-Kendall秩次相关检验法及线性回归方法,分析检验各典型区域年径流量的历史变化趋势。基于半分布式流域水文模型——TOPMODEL,采用水文模拟的途径,定量评估了典型区域气候变化和人类活动对径流变化的影响。归因结果表明:除桃林口外的其他4个水文站的年径流量均呈显著减小趋势,海河典型区域年径流减小主要跟人类活动有关,其占比都在65%以上。人类活动对观台、张家坟和响水堡站径流量减小的影响占比为65%~70%,对桃林口站径流量减小的影响占比为75.4%,对下会站径流量减小的影响占比高达81.7%,主要原因是海河流域自20世纪60年代中后期以来进行大规模水利建设所产生的水文效应。
港珠澳大桥桥墩浮拖运输方案分析
秦尧, 唐友刚, 刘成义, 刘浩宇, 别社安
[摘要](1029) [PDF 1145KB](7910)
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.
利用PLAXIS软件计算考虑降雨的边坡稳定性
孔郁斐, 周梦佳, 宋二祥, 杨军, 张龙英, 施洪刚, 刘剑
[摘要](3075) [PDF 1143KB](2793)
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。

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