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RSS2010年 第2期
2010, (2).
摘要:
SIR-3000型高速地质雷达能连续、快速、全面、精确地对地下结构衬砌进行无损检测.论述了该项技术中探测天线、介电常数和环境电导率等重要参数的选用原则及其混凝土衬砌质量的判别.应用SIR-3000型高速地质雷达技术对宁波某引水隧洞混凝土衬砌质量进行检测评价,针对该工程确定了检测方案和需设置的参数,分析了典型缺陷的图像结果,表明检测结果具有很高的准确性.
SIR-3000型高速地质雷达能连续、快速、全面、精确地对地下结构衬砌进行无损检测.论述了该项技术中探测天线、介电常数和环境电导率等重要参数的选用原则及其混凝土衬砌质量的判别.应用SIR-3000型高速地质雷达技术对宁波某引水隧洞混凝土衬砌质量进行检测评价,针对该工程确定了检测方案和需设置的参数,分析了典型缺陷的图像结果,表明检测结果具有很高的准确性.
2010, (2).
摘要:
通过对国内外大坝分类方法的对比分析,剖析了我国现行大坝分类方法的缺陷,并结合我国大坝安全与管理现状及特点,提出了改进和完善我国大坝分类方法的建议和设想,即在大坝分类时必须对溃坝后果与风险加以考虑,并逐渐过渡到按溃坝后果划分大坝工程等别及设计标准,以风险严重程度代替工程安全程度,同时还建议加强对塘坝和尾矿坝的管理.
通过对国内外大坝分类方法的对比分析,剖析了我国现行大坝分类方法的缺陷,并结合我国大坝安全与管理现状及特点,提出了改进和完善我国大坝分类方法的建议和设想,即在大坝分类时必须对溃坝后果与风险加以考虑,并逐渐过渡到按溃坝后果划分大坝工程等别及设计标准,以风险严重程度代替工程安全程度,同时还建议加强对塘坝和尾矿坝的管理.
2010, (2).
摘要:
处于自然含氯环境下的水工混凝土,承受荷载和氯盐侵蚀等多种因素的作用.根据钱塘江河口地区的两座既有水闸的闸墩混凝土中氯离子浓度的检测结果,分析了实际水工混凝土在自然环境下的氯离子侵蚀规律,得出使用30 a的水工混凝土中氯离子最高浓度在距离表面约2 cm处;通过模拟既有水工混凝土并测试氯离子扩散系数,证实了氯离子扩散系数随时间减小的规律;基于既有水工混凝土的测试、模拟和Fick第二定律,建立了包括时间、空间和温度影响因素的既有水工混凝土氯离子扩散系数时变模型.
处于自然含氯环境下的水工混凝土,承受荷载和氯盐侵蚀等多种因素的作用.根据钱塘江河口地区的两座既有水闸的闸墩混凝土中氯离子浓度的检测结果,分析了实际水工混凝土在自然环境下的氯离子侵蚀规律,得出使用30 a的水工混凝土中氯离子最高浓度在距离表面约2 cm处;通过模拟既有水工混凝土并测试氯离子扩散系数,证实了氯离子扩散系数随时间减小的规律;基于既有水工混凝土的测试、模拟和Fick第二定律,建立了包括时间、空间和温度影响因素的既有水工混凝土氯离子扩散系数时变模型.
2010, (2).
摘要:
为确保大岗山水电站2008年施工期安全渡汛,保护已建工程免受洪水毁损,进行了施工渡汛水力学模型试验研究.通过水工模型试验,对设计渡汛方案进行了对比试验并提出了推荐方案,观察了渡汛时全河床过流时的水流流态,测试了上、下游围堰堰面过流时的水面线、流态、脉动压力、流速分布等水力特性并观测了围堰堰面过流时的冲刷及破坏情况;通过动床试验,研究了汛期基坑不同堆渣高程河床过流时的水流流态,下游石渣的冲刷流失情况;为大岗山水电站的安全渡汛设计及施工提供了可靠的科学依据.
为确保大岗山水电站2008年施工期安全渡汛,保护已建工程免受洪水毁损,进行了施工渡汛水力学模型试验研究.通过水工模型试验,对设计渡汛方案进行了对比试验并提出了推荐方案,观察了渡汛时全河床过流时的水流流态,测试了上、下游围堰堰面过流时的水面线、流态、脉动压力、流速分布等水力特性并观测了围堰堰面过流时的冲刷及破坏情况;通过动床试验,研究了汛期基坑不同堆渣高程河床过流时的水流流态,下游石渣的冲刷流失情况;为大岗山水电站的安全渡汛设计及施工提供了可靠的科学依据.
2010, (2).
摘要:
基于N-S方程和悬移质扩散方程,采用网格标记法(MAC)追踪自由水面,应用标准k-ε封闭方程建立了二维水流泥沙数学模型.运用数学模型对射流冲坑内的流场、泥沙浓度进行数值计算,得到了冲坑内流场、紊动特性及悬移质泥沙浓度的分布情况,并与实验数据进行了比较.结果显示,该数学模型具有较高的精度和适用性,能较好地模拟稳定冲刷坑内的流场和悬沙浓度分布.
基于N-S方程和悬移质扩散方程,采用网格标记法(MAC)追踪自由水面,应用标准k-ε封闭方程建立了二维水流泥沙数学模型.运用数学模型对射流冲坑内的流场、泥沙浓度进行数值计算,得到了冲坑内流场、紊动特性及悬移质泥沙浓度的分布情况,并与实验数据进行了比较.结果显示,该数学模型具有较高的精度和适用性,能较好地模拟稳定冲刷坑内的流场和悬沙浓度分布.
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摘要:
阴极保护逐渐被应用于预应力钢筒混凝土管(简称PCCP),以防止其中高强钢丝的腐蚀.但对于具有氢脆敏感性的高强钢丝,特别是新建PCCP中的高强钢丝,目前还没有建立安全有效的保护电位准则.通过检测含氯砂浆中的高强钢丝及混凝土中钢片的钝化破裂电位、修复电位和析氢电位,初步确定了PCCP阴极保护的保护电位范围,尚未发生腐蚀的PCCP的保护电位为-0.40～-1.10 V(vs SCE);已发生腐蚀的PCCP为-0.75～-1.10 V(vs SCE).在此保护电位范围内,PCCP的保护度达到90%以上.
阴极保护逐渐被应用于预应力钢筒混凝土管(简称PCCP),以防止其中高强钢丝的腐蚀.但对于具有氢脆敏感性的高强钢丝,特别是新建PCCP中的高强钢丝,目前还没有建立安全有效的保护电位准则.通过检测含氯砂浆中的高强钢丝及混凝土中钢片的钝化破裂电位、修复电位和析氢电位,初步确定了PCCP阴极保护的保护电位范围,尚未发生腐蚀的PCCP的保护电位为-0.40～-1.10 V(vs SCE);已发生腐蚀的PCCP为-0.75～-1.10 V(vs SCE).在此保护电位范围内,PCCP的保护度达到90%以上.
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摘要:
为保证底坡源项和重力梯度项的平衡离散,采用把底坡源项分解为两不同部分单独处理的方法,在非结构化网格上建立了求解带复杂地形的二维浅水方程数值模型.采用Roe格式的计算界面通量,隐式求解摩擦力源项以增加格式的稳定性,并给出计算格式在非结构化网格上满足和谐性条件的证明.通过实例验证了此格式是和谐的,并具有良好的间断捕捉能力和稳定性.
为保证底坡源项和重力梯度项的平衡离散,采用把底坡源项分解为两不同部分单独处理的方法,在非结构化网格上建立了求解带复杂地形的二维浅水方程数值模型.采用Roe格式的计算界面通量,隐式求解摩擦力源项以增加格式的稳定性,并给出计算格式在非结构化网格上满足和谐性条件的证明.通过实例验证了此格式是和谐的,并具有良好的间断捕捉能力和稳定性.
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摘要:
在动力荷载作用下,高坝等建筑物内含水裂缝的快速闭合将产生较大的附加水压,导致裂缝失稳破坏.假定裂缝形状为半椭圆形,裂缝边缘张开闭合速度呈正弦规律变化,在此情况下,推导出裂缝在动力荷载作用下因水压缩产生的缝内附加水压计算式.通过实例,分析了裂缝边缘张开闭合速度、排水率和裂缝初始张开宽度对缝内最大附加水压及裂尖应力强度因子的影响规律.研究表明,随裂缝边缘张开闭合速度的增大,最大附加水压逐渐增大,计算实例的缝内附加水压是初始水压的1.798倍;随着初始裂缝宽度的增大,最大附加水压迅速减小;随着裂缝排水率的减小,附加水压及裂尖强度因子迅速增大.
在动力荷载作用下,高坝等建筑物内含水裂缝的快速闭合将产生较大的附加水压,导致裂缝失稳破坏.假定裂缝形状为半椭圆形,裂缝边缘张开闭合速度呈正弦规律变化,在此情况下,推导出裂缝在动力荷载作用下因水压缩产生的缝内附加水压计算式.通过实例,分析了裂缝边缘张开闭合速度、排水率和裂缝初始张开宽度对缝内最大附加水压及裂尖应力强度因子的影响规律.研究表明,随裂缝边缘张开闭合速度的增大,最大附加水压逐渐增大,计算实例的缝内附加水压是初始水压的1.798倍;随着初始裂缝宽度的增大,最大附加水压迅速减小;随着裂缝排水率的减小,附加水压及裂尖强度因子迅速增大.
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摘要:
混凝土高坝、深埋隧道等工程建筑承受较高的水头,使得混凝土内存在高渗透力,产生较显著的渗流-损伤耦合作用.应用Picandet等学者提出的混凝土渗透损伤演变方程,结合混凝土损伤塑性模型,建立了孔隙水压作用下混凝土渗流-损伤耦合模型.以混凝土坝内小孔非恒定渗流为例,分别按耦合和非耦合模型进行渗流损伤分析,对比分析不同方法得到的孔隙水压力及损伤值分布规律.结果表明,随着孔隙水压力的增大,损伤值逐渐增大,两者变化规律基本一致.在高孔隙水压作用下渗流-损伤耦合效应明显,应用渗流-损伤耦合模型能够更好地反映混凝土在高孔隙水压作用下的受力变形特性.
混凝土高坝、深埋隧道等工程建筑承受较高的水头,使得混凝土内存在高渗透力,产生较显著的渗流-损伤耦合作用.应用Picandet等学者提出的混凝土渗透损伤演变方程,结合混凝土损伤塑性模型,建立了孔隙水压作用下混凝土渗流-损伤耦合模型.以混凝土坝内小孔非恒定渗流为例,分别按耦合和非耦合模型进行渗流损伤分析,对比分析不同方法得到的孔隙水压力及损伤值分布规律.结果表明,随着孔隙水压力的增大,损伤值逐渐增大,两者变化规律基本一致.在高孔隙水压作用下渗流-损伤耦合效应明显,应用渗流-损伤耦合模型能够更好地反映混凝土在高孔隙水压作用下的受力变形特性.
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摘要:
蜿蜒型河道是冲积平原河流最常见的一种河型.在前人研究的基础上,从弯道的水流微观结构和输沙特征出发,利用弯道水槽试验,研究河湾的弯曲形态与来水条件及河床组成之间的关系,认识到来水条件是影响河湾形态的决定性因素,得到了河道曲率半径随流量增大而增大,即"大水造大弯,小水造小弯"的规律性认识,建立了弯曲半径与来水条件及河床组成之间的关系式,并利用丹江口水库运行后下游河湾特性变化进行验证,拟合结果与实测值基本相符.
蜿蜒型河道是冲积平原河流最常见的一种河型.在前人研究的基础上,从弯道的水流微观结构和输沙特征出发,利用弯道水槽试验,研究河湾的弯曲形态与来水条件及河床组成之间的关系,认识到来水条件是影响河湾形态的决定性因素,得到了河道曲率半径随流量增大而增大,即"大水造大弯,小水造小弯"的规律性认识,建立了弯曲半径与来水条件及河床组成之间的关系式,并利用丹江口水库运行后下游河湾特性变化进行验证,拟合结果与实测值基本相符.
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摘要:
乌江银盘水利枢纽省水船闸是我国第一座按现代省水船闸理念设计的船闸.整体水力学模型试验结果表明,省水船闸方案将实际最大工作水头由36.500 m降至18.250 m,理论省水率可达50%;输水时间、系缆力、阀门门后压力、峰值流量及流量系数等船闸输水系统的各项技术指标均满足规范要求.省水船闸方案不仅降低了船闸工作水头,简化了高水头阀门水力学难题,而且达到减少船闸耗水的目的.
乌江银盘水利枢纽省水船闸是我国第一座按现代省水船闸理念设计的船闸.整体水力学模型试验结果表明,省水船闸方案将实际最大工作水头由36.500 m降至18.250 m,理论省水率可达50%;输水时间、系缆力、阀门门后压力、峰值流量及流量系数等船闸输水系统的各项技术指标均满足规范要求.省水船闸方案不仅降低了船闸工作水头,简化了高水头阀门水力学难题,而且达到减少船闸耗水的目的.
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摘要:
针对建造在软土和刚性地基上的加筋土挡墙,分别采用分块面板和整体面板对它们的工作机理进行了离心模型试验研究.研究表明:①正常工作状态时加筋土挡墙面板的侧向位移相对较小,安全性高;②建造在软弱地基上的加筋土挡墙变形要大于建造在坚硬土层上的加筋土挡墙,采用分块面板加筋土挡墙变形要大于整体面板加筋土挡墙;③沿筋带水平或垂直方向上,筋带应变均呈现"中间大,两端小"的分布特点.
针对建造在软土和刚性地基上的加筋土挡墙,分别采用分块面板和整体面板对它们的工作机理进行了离心模型试验研究.研究表明:①正常工作状态时加筋土挡墙面板的侧向位移相对较小,安全性高;②建造在软弱地基上的加筋土挡墙变形要大于建造在坚硬土层上的加筋土挡墙,采用分块面板加筋土挡墙变形要大于整体面板加筋土挡墙;③沿筋带水平或垂直方向上,筋带应变均呈现"中间大,两端小"的分布特点.
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摘要:
设置竖井式内消能工的船闸输水系统的充水过程由于消能竖井的影响而存在不连续水流,因此其水力计算有别于常规船闸输水系统.本文根据船闸输水系统水力计算的一般原理,建立了该型式输水系统水力计算的数学模型,给出了其相关水力特征值的计算方法.结合乌江银盘船闸设置竖井式内消能工输水系统方案进行了水力计算,通过物理模型试验成果验证了数学模型的合理性,并根据计算结果对该型式输水系统的水力特性进行了初步分析,认为该型式输水系统可有效减小进入闸室的水流能量.
设置竖井式内消能工的船闸输水系统的充水过程由于消能竖井的影响而存在不连续水流,因此其水力计算有别于常规船闸输水系统.本文根据船闸输水系统水力计算的一般原理,建立了该型式输水系统水力计算的数学模型,给出了其相关水力特征值的计算方法.结合乌江银盘船闸设置竖井式内消能工输水系统方案进行了水力计算,通过物理模型试验成果验证了数学模型的合理性,并根据计算结果对该型式输水系统的水力特性进行了初步分析,认为该型式输水系统可有效减小进入闸室的水流能量.
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摘要:
通过静、动三轴试验,研究了波浪循环荷载作用对饱和海相软黏土不排水静力特性的影响.试验结果表明:循环荷载作用后,饱和海相软黏土不排水剪在q～p'平面上的应力路径与超固结土相似,循环应力幅值比越大,土体表现的超固结性越强.循环荷载的作用会导致不排水剪阶段孔压的降低,孔压系数表现出超固结土的性质,正常固结土、超固结土和由循环荷载作用导致的似超固结土在不排水剪破坏时的孔压系数均随着平均有效应力比值pi'/pc'的增大而增大.此外,循环荷载作用会导致软黏土不排水强度发生变化,当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'小于0.175或循环荷载后弱化指数大于0.70时,不排水强度降低;当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'介于0.175～0.256或弱化指数介于0.54～0.70时,循环荷载后不排水强度略有增大.
通过静、动三轴试验,研究了波浪循环荷载作用对饱和海相软黏土不排水静力特性的影响.试验结果表明:循环荷载作用后,饱和海相软黏土不排水剪在q～p'平面上的应力路径与超固结土相似,循环应力幅值比越大,土体表现的超固结性越强.循环荷载的作用会导致不排水剪阶段孔压的降低,孔压系数表现出超固结土的性质,正常固结土、超固结土和由循环荷载作用导致的似超固结土在不排水剪破坏时的孔压系数均随着平均有效应力比值pi'/pc'的增大而增大.此外,循环荷载作用会导致软黏土不排水强度发生变化,当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'小于0.175或循环荷载后弱化指数大于0.70时,不排水强度降低;当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'介于0.175～0.256或弱化指数介于0.54～0.70时,循环荷载后不排水强度略有增大.
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摘要:
码头建设会对河道行洪、堤防及其他防洪工程的安全造成不利影响.防洪影响分析是码头工程设计中一项重要技术工作.采用平面二维潮流数学模型,对长江镇扬河段水流运动以及拟建码头工程对防洪的影响进行了数值模拟计算.结果表明,在防洪设计洪水、平滩水位流量和多年平均流量3种水流条件下,工程兴建后水位壅高最大值约1.2 cm,水位降低最大值约1.5 cm,流速最大增幅约0.05 m/s,最大减幅约0.23 m/s.码头兴建后对工程河段的水位和流场影响较小,不会对河段的行洪带来不利影响.
码头建设会对河道行洪、堤防及其他防洪工程的安全造成不利影响.防洪影响分析是码头工程设计中一项重要技术工作.采用平面二维潮流数学模型,对长江镇扬河段水流运动以及拟建码头工程对防洪的影响进行了数值模拟计算.结果表明,在防洪设计洪水、平滩水位流量和多年平均流量3种水流条件下,工程兴建后水位壅高最大值约1.2 cm,水位降低最大值约1.5 cm,流速最大增幅约0.05 m/s,最大减幅约0.23 m/s.码头兴建后对工程河段的水位和流场影响较小,不会对河段的行洪带来不利影响.
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摘要:
采用有限元软件ABAQUS对高桩码头的地震反应进行了分析,考虑了桩-土动力相互作用、土体和桩板混凝土的动力非线性特征,分析了码头结构在不同地震作用影响下的相对位移、加速度、剪力和弯矩,确定了结构塑性铰出现的时刻和顺序,从而判明结构的屈服机制、薄弱环节以及可能的破坏类型,并在此基础上提出了设计建议.计算表明,桩的地震加速度响应随着高度的增加先增大后减小,桩身各点相对桩底的位移反应峰值从桩底到桩顶逐渐增大,桩身弯矩从桩底到岸坡面先增大后减小,在岸坡面以上,弯矩先减小后增大,最后在桩顶达到峰值,桩顶部的剪力最大.
采用有限元软件ABAQUS对高桩码头的地震反应进行了分析,考虑了桩-土动力相互作用、土体和桩板混凝土的动力非线性特征,分析了码头结构在不同地震作用影响下的相对位移、加速度、剪力和弯矩,确定了结构塑性铰出现的时刻和顺序,从而判明结构的屈服机制、薄弱环节以及可能的破坏类型,并在此基础上提出了设计建议.计算表明,桩的地震加速度响应随着高度的增加先增大后减小,桩身各点相对桩底的位移反应峰值从桩底到桩顶逐渐增大,桩身弯矩从桩底到岸坡面先增大后减小,在岸坡面以上,弯矩先减小后增大,最后在桩顶达到峰值,桩顶部的剪力最大.
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摘要:
以山区河流澜沧江为代表,采用实船静水航速试验资料,对原兹万科夫公式进行了修正,提出了适合于澜沧江代表船舶的水流阻力计算式.对比其他山区河流船舶航行阻力的研究成果,讨论了内河船舶的航行阻力计算方法.结合坡降阻力计算,建立了澜沧江急流滩的通航水力指标,并与其他内河航道的通航水力指标进行了比较分析,明确了各典型内河航道通航水力指标与航道条件的关系.
以山区河流澜沧江为代表,采用实船静水航速试验资料,对原兹万科夫公式进行了修正,提出了适合于澜沧江代表船舶的水流阻力计算式.对比其他山区河流船舶航行阻力的研究成果,讨论了内河船舶的航行阻力计算方法.结合坡降阻力计算,建立了澜沧江急流滩的通航水力指标,并与其他内河航道的通航水力指标进行了比较分析,明确了各典型内河航道通航水力指标与航道条件的关系.
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摘要:
针对外海轻型码头结构的特点,通过能量法建立了系泊船舶在承受各种外部荷载时系缆力的数学模型,并编制了计算程序,给出了在2种外荷载工况下系缆力与缆绳和系船墩刚度比之间的变化关系.结果表明,缆绳和系船墩的刚度比对系缆力的影响很大,并且使系缆力发生重分配,系缆力变幅约为10%.因此,对于外海的轻型码头结构,在计算系缆力时,建议考虑缆绳与系船墩之间的刚度比对系缆力的影响.
针对外海轻型码头结构的特点,通过能量法建立了系泊船舶在承受各种外部荷载时系缆力的数学模型,并编制了计算程序,给出了在2种外荷载工况下系缆力与缆绳和系船墩刚度比之间的变化关系.结果表明,缆绳和系船墩的刚度比对系缆力的影响很大,并且使系缆力发生重分配,系缆力变幅约为10%.因此,对于外海的轻型码头结构,在计算系缆力时,建议考虑缆绳与系船墩之间的刚度比对系缆力的影响.
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摘要:
路基工程中经常采用向路基填料中掺入水泥、石灰(包括生石灰、熟石灰)等改良剂的方法来改良填料的性质以满足工程要求.由于水泥和石灰的物理化学性质不同,其作用效果也会有所差异.在分析水泥和石灰掺人路基填料后的作用机理的基础上,通过室内物理力学常规试验及室内重型击实试验,对比分析了这两种改良剂对路基填料的改良效果,并提出了合理的工程建议.
路基工程中经常采用向路基填料中掺入水泥、石灰(包括生石灰、熟石灰)等改良剂的方法来改良填料的性质以满足工程要求.由于水泥和石灰的物理化学性质不同,其作用效果也会有所差异.在分析水泥和石灰掺人路基填料后的作用机理的基础上,通过室内物理力学常规试验及室内重型击实试验,对比分析了这两种改良剂对路基填料的改良效果,并提出了合理的工程建议.
2010, (2).
摘要:
国家"十五"科技攻关重大课题"中国分区域生态用水标准研究"成果"中国分区域生态需水"获得2009年度国家科技进步奖二等奖,由中国水利水电科学研究院和南京水利科学研究院主持完成."中国分区域生态需水"在基础理论、关键技术和管理决策方面,获得重大突破,对我国生态需水理论与技术有开拓性作用,原创性突出,总体处于国际领先水平.成果自2003年起在全国各地陆续获得广泛应用,生态效益、社会效益、经济效益得到和谐统一.
国家"十五"科技攻关重大课题"中国分区域生态用水标准研究"成果"中国分区域生态需水"获得2009年度国家科技进步奖二等奖,由中国水利水电科学研究院和南京水利科学研究院主持完成."中国分区域生态需水"在基础理论、关键技术和管理决策方面,获得重大突破,对我国生态需水理论与技术有开拓性作用,原创性突出,总体处于国际领先水平.成果自2003年起在全国各地陆续获得广泛应用,生态效益、社会效益、经济效益得到和谐统一.
水利水运工程学报