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2025年第5期目次

2025, 56(5):  0-0. 

摘要 ( 134 )   PDF (5288KB) ( 135 )  

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长江流域用水权交易实践与制度体系建设探索

刘冬顺

2025, 56(5):  1-4.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.001

摘要 ( 128 )   PDF (750KB) ( 125 )  

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用水权交易制度是市场经济条件下高效配置水资源的重要途径，是促进水资源节约集约利用的重要手段。在长江流域各地用水权交易实践的基础上，立足长江流域水资源禀赋特点和现实需求，深入分析了长江流域用水权交易存在的问题，提出加快完善长江流域用水权初始分配体系、水资源监测体系、用水权交易市场体系、用水权交易平台体系和用水权交易市场监管体系等五大体系建设措施。这些措施可为积极探索和规范推进南方丰水地区用水权交易，促进实现长江流域水资源配置效率和利用效益 “帕累托最优” 提供有力保障

金沙江下游梯级水库 7 月洪水资源利用策略研究

李肖男, 徐涛, 邹强, 郭人维, 田祚堡, 傅巧萍

2025, 56(5):  5-13.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.002

摘要 ( 79 )   PDF (2168KB) ( 109 )  

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在保证防洪安全的前提下合理利用汛期洪水资源是提高水库综合效益的有效途径。以金沙江下游梯级水库整体为研究对象，结合梯级水库防洪库容分区域的预留安排和典型洪水特性，对梯级水库 7 月洪水资源运用策略进行了系统研究，提出了以莲花塘站水位为主要控制指标、结合短中期气象水文预报的汛期运行水位动态控制运用条件，探讨了梯级水库 7 月可用于洪水资源利用的库容量级，分析了存在的主要防洪风险并提出了应对措施。研究结果表明：7 月上旬，当预报莲花塘站水位不超 32.00m 且洞庭湖水系无中等强度以上降雨过程时，金沙江下游梯级水库可考虑通过逐步上浮运行水位的形式开展洪水资源利用；在保证防洪安全的前提下，推荐 7 月底梯级水库最大可上浮运用约 90 亿 m³ 防洪库容。研究成果可为梯级水库汛期调度运行提供有力支撑

极端暴雨条件下城市内涝模拟研究进展与展望

周添红，唐佐槐，褚俊英，周祖吴，李孟泽，唐明

2025, 56(5):  14-22.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.003

摘要 ( 53 )   PDF (2081KB) ( 102 )  

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在全球气候变化和城市化的背景下，极端暴雨事件频发，城市内涝问题日益严峻，威胁城市安全。为减轻内涝威胁和提高极端暴雨事件的应急管理水平，借助模拟手段分析极端暴雨条件下城市内涝过程已成为重要研究趋势。在极端暴雨基本特征分析的基础上，识别了城市内涝积水的主要影响因素；系统总结了极端暴雨条件下城市内涝模拟的两大主流方法，即机理驱动模型和数据驱动模型，前者物理过程明确，但计算用时长，后者计算效率满足快速模拟预测的要求，但缺乏物理机理。在此基础上，从城市内涝模拟结果的多指标动态分析、模拟精度和效率的提升、城市尺度模型与流域尺度模型的深度融合、机理模型和数值天气预报的动态结合、机理驱动模拟和数据驱动模拟的实时耦合 5 个方面展望了极端暴雨条件下城市内涝模拟的未来发展趋势。研究成果可为极端暴雨条件下城市内涝过程识别与管理提供借鉴

基于理想化同心圆降雨概化的流域洪水响应规律

贾严, 侯精明, 马萌华, 潘鑫鑫, 李鑫月, 许岚杰

2025, 56(5):  23-30.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.004

摘要 ( 39 )   PDF (9025KB) ( 79 )  

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为研究降雨时空分布对流域洪水过程响应规律，以延河流域为研究对象，基于 SWMM 建立一维水文模型，提出一种理想化的同心圆降雨概化方法，即设定降雨在流域内以同心圆的方式移动，通过改变降雨移动位置以及移动路径来模拟分析各典型断面的径流过程。结果表明：①在西北向东南方向的降雨路径下，流域出口断面的洪峰流量由 75.97m³/s 增大到 133.43m³/s，峰现时间提前 16h，各个支流断面峰值流量都呈现先增大后减小的趋势。②降雨移动路径对流域出口断面的最大洪峰流量影响不大，由西北向东南方向的降雨路径在位置 7 处产生的最大洪峰流量为 133.43m³/s，东北向西南方向的降雨路径在位置 2 处产生的最大洪峰流量为 138.17m³/s，流量仅增加了 3.55%。③各断面的径流过程表明，流域典型断面径流过程受降雨空间分布与汇流时间的协同调控，其中降雨区域的位置决定流域降雨分布，汇流时间的长短决定流域流量的汇集快慢。研究成果可为河道洪水风险评估提供借鉴

丹江口水库满蓄期库湾水质变化特征及成因分析

柳根，赵肥西，倪雪峰，贾海燕，王超，肖新宗

2025, 56(5):  31-38.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.005

摘要 ( 46 )   PDF (14065KB) ( 101 )  

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水库满蓄通常伴随入库污染负荷增加、消落区淹没释放等过程，对水库尤其是库湾水域水质产生较大影响。根据 2021~2023 年丹江口水库 20 个典型库湾富营养化的监测数据，分析了库湾水质的总体时空特征，采用综合营养状态指数法评估了典型库湾营养状况，并深入探讨了 2021 年秋季与 2023 年秋季两次水库满蓄后库湾水质变化的特征及成因。结果表明：①2021~2023 年库湾水质呈现波动变化，营养状态总体呈中营养，汉库及丹库库尾区域水质相对较差，部分库湾出现富营养化现象。②首次满蓄后，库湾溶解氧、总磷与叶绿素 a 浓度呈降低趋势，总氮、高锰酸盐指数与浊度明显升高，第二次满蓄后溶解氧、总磷浓度呈降低趋势，总氮、高锰酸盐指数、叶绿素 a 浓度呈升高趋势，两次满蓄前后，库湾营养状态总体保持稳定。③秋汛期间的强降雨过程对库湾氮素与有机物的增加有较大影响，而水位上升后的稀释净化效应对磷的作用可能更明显。研究成果可为丹江口水库后续高水位运行期间库湾水质安全风险防范提供科学依据

沱江流域主要水质污染指标变化及驱动因子分析

徐晓林，柳强，杨珺，王永桂

2025, 56(5):  39-47.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.006

摘要 ( 48 )   PDF (8974KB) ( 83 )  

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沱江是长江上游重要支流之一，也是四川省工农业最为发达的地区，流域在经济高速发展的同时伴随着一系列生态环境问题，工农业等废污水的产生和排放使得流域内点面源污染愈加复杂。在 “十五五” 规划前夕，评估全流域水质时空演变特征及驱动因子，对流域综合治理规划编制和精细化管理具有重要意义。基于 2011~2022 年沱江流域 23 个水质监测断面的水质监测数据，采用主成分分析法提取出影响沱江水质的主要污染指标，进行主要水质指标时空演变特征和驱动因素分析。结果表明：①TP 是沱江流域主要超标污染物，但近年来沱江水质呈现向好发展趋势；污染物浓度年际变化总体表现出下半年明显低于上半年的特征，各指标基本在 3~5 月达到最大值，其中春季和枯水期水质污染最为严重。②水质单因子评价结果表明，沱江水质干流好于支流，位于流域上游成都市的毗河和下游的釜溪河、威远河等支流在 2017 年前水质污染尤为严重。③WQI 水质评价结果表明，沱江水质空间差异明显，中下游水质较差，流域源头附近水质较好。④水质演变驱动因素分析结果表明，工业废水和农业化肥的大量排放是造成沱江水质较差的主要因素，工业废水排放量均呈现上游排放量最大、中下游次之的空间分布特征，农业化肥施用量中游最显著。研究成果可为相关部门制定水污染防治和改善措施提供依据

香溪河春季磷分布特征及对浮游植物的影响

周雪健，温洁，李秀梅，包宇飞，吴兴华，冉彦立

2025, 56(5):  48-56.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.007

摘要 ( 36 )   PDF (2518KB) ( 72 )  

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香溪河多年来面临水体富营养化问题。为量化流域磷素分布情况，采用 SMT 化学提取法，分析了不同形态磷空间分布情况，并探讨了磷和浮游植物的关系。结果显示：水体总磷 (TP) 含量范围是 0.137~0.997 mg/L，平均值为 0.444mg/L，颗粒态磷 (PP) 是水体磷的主要存在形态；沉积物总磷 (TP) 含量范围是 427.25~2619.43mg/kg，平均值为 992.91mg/kg，钙结合磷 (Ca-P) 是沉积物磷的主要存在形态，生物有效磷 (BAP) 含量范围是 264.97~366.75 mg/kg，表层 BAP 含量比均值 BAP 含量高 25.37%，磷释放风险较高。藻细胞密度变化范围是 5.19×10⁵~7.02×10⁷ cells/L，浮游植物藻细胞密度与水体中溶解态磷酸盐 (SRP) 含量存在极显著相关关系，藻细胞密度与 SRP 的 Pearson 相关系数为 0.958。研究结果可为香溪河水环境的科学管理提供数据支撑

长江上游水源地水库溶解氧变化及驱动因子研究：以碾子滩水库为例

刘壮, 张静怡, 魏峣, 廖瑞雪, 张李玲, 刘晓聪

2025, 56(5):  57-65.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.008

摘要 ( 12 )   PDF (3730KB) ( 23 )  

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溶解氧是影响湖泊、水库水生态健康的重要指标之一，也是反映水质自净能力的重要参数。尤其在饮用水水源地中，溶解氧的降低将导致水质下降，影响饮用水安全。以长江上游四川省碾子滩水库为研究对象，通过野外连续监测，采用 Pearson 相关性分析等方法，分析水库溶解氧浓度的时空变化特征、分层特征，以及溶解氧与水质的相关关系。结果表明：①该水库溶解氧浓度冬春季高、夏秋季低，且秋季变化幅度较大。受热分层影响，水质指标和溶解氧垂向分层季节差异明显，除冬季外，其他季节均有明显分层特征且存在缺氧区。②分析底层溶解氧浓度与库区营养状态、热分层指数与缺氧指数、表层藻密度与缺氧指数等指标间的变化关系，发现热分层是水库垂向尤其是底层溶解氧浓度变化的重要驱动因子。③溶解氧浓度与库区水质的相关性分析发现，溶解氧浓度与水温、pH、浊度呈正相关，与氨氮浓度呈负相关，在春、冬季与总磷浓度呈负相关，在夏、秋季则呈正相关，说明表层溶解氧浓度受到藻类繁殖的直接影响

河流生态系统健康评估方法及发展趋势综述

罗翔骏，胡玉鹏，张先炳，李耕，杨胜发，李文杰

2025, 56(5):  66-71.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.009

摘要 ( 20 )   PDF (877KB) ( 28 )  

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科学评估河流的健康状态，有助于更好地理解和管理河流生态系统。从理论、方法及标准等方面综述了河流生态系统健康评估的最新进展。基于时空尺度，对河流生态系统健康评估方法的发展历程、指标体系、适用性、准确性等方面进行了全面总结和讨论。还总结了中国现阶段不同层次的河流健康评估标准，分析了其差异性和改进方向。为克服现有评估方法的局限性，建议引入微生物基因组学和生态毒理学等新型数据，并结合多源数据融合、动态模型和物联网等技术，逐步实现更精确的实时监测，以提升科学决策的能力。研究成果可为河流生态系统保护的研究和实践提供参考

滇池浮游动物群落季节性演替及影响因子研究

董孝娥，沈莉芹，熊丹妮，李琴，张静，赵祖军

2025, 56(5):  72-79.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.010

摘要 ( 7 )   PDF (4468KB) ( 16 )  

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为了研究滇池浮游动物群落的结构特征及其影响因素，并探究富营养化进程和生态修复措施实施后浮游动物群落的变化，于 2021 年 7 月、2022 年 5 月、9 月及 12 月，开展了滇池浮游动物群落和水质参数的监测；基于所获得的数据确定浮游动物优势种，使用 RDA 和 Pearson 相关系数分析浮游动物与水环境因子之间的关系，计算综合状态营养指数以确定滇池营养状态；通过收集历史资料，探究浮游动物在滇池各个时期的组成和变化。研究结果显示：①滇池共采集到浮游动物 3 门 39 属 66 种，平均密度为 2073.44 ind./L。②滇池整体处于富营养化状态，水体营养组成对浮游动物群落存在一定影响，优势种螺形龟甲轮虫、多肢轮虫等与总氮 (TN) 和叶绿素 a (Chl.a) 浓度显著正相关，浮游动物总密度与溶解氧 (DO)、总氮 (TN) 和叶绿素 a (Chl.a) 浓度显著正相关。③在富营养化进程中，浮游动物多样性下降，密度逐渐增加，小型浮游动物逐渐占优势。④实施生态修复后，物种数有所回升，但优势种未有明显变化。

湖泊河道淤泥在受损山地植被修复中的应用

钟紫玲，刘建成，王琦，方丽霞，刘婷，乔雪

2025, 56(5):  80-88.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.011

摘要 ( 9 )   PDF (14363KB) ( 20 )  

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为了满足淤泥资源化和石质边坡植被恢复的双重需求，以九寨沟箭竹海的淤泥固化土为研究对象，在评估其湖泊淤泥及山坡理化性质的基础上，研究凹凸缓释肥、木屑和微生物对淤泥固化土的改良效果；采用山坡和盆栽试验，评估不同比例凹凸缓释肥对淤泥固化土的理化性质及垂穗披碱草 (Elymus nuans) 生长的影响，探索了改良淤泥固化土制备绿化种植土用于山地生态恢复的可行性。结果表明：①箭竹海淤泥固化后容重偏高，不适合植物生长，加入 1% 重量的木屑和 1% 的微生物菌液发酵 20d 后，有机质含量和披碱草出苗率偏低 (有机质含量为 14.9g/kg，山坡出苗率为 67.8%)；②凹凸缓释肥的添加能够增强淤泥固化土的保水保肥能力及养分含量；③披碱草的生长指标与凹凸缓释肥添加量成正比；④综合考虑土壤肥力要求、植物生长需求以及经济成本，提出淤泥固化土中加入 1% 的木屑、1% 的除微生物、2% 凹凸缓释肥的配方为最佳。研究成果可为利用河湖淤泥作为土壤基质恢复石质边坡植被提供参考。

长江中游坡陡流急河段枯水位变化及其影响研究

郭率，周日顺，张燃钢，关见朝，张鹏

2025, 56(5):  89-96.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.012

摘要 ( 8 )   PDF (7159KB) ( 20 )  

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枝城 — 大埠街河段为长江中游典型的 “坡陡流急” 河段，受清水下泄影响，该河段枯水位沿程持续下降严重影响船舶通航。基于实测资料分析了枝城 — 大埠街河段历史水沙过程和枯水位变化特征，并结合二维水流数值模拟方法，预测了下游不同水位降幅对上游的溯源传递影响范围及其对通航条件的影响。结果表明：①三峡水库蓄水以来，输沙量大幅度减少，研究河段的枯水位下降幅度表现出 “中间小，两端大” 的特点，河段内 “坡陡流急” 的现象也随之恶化。②预测大埠街枯水位下降导致的溯源传递主要影响范围为昌门溪以下河段，其中枝江 — 江口河段的流速和水深受下游水位影响最大。③芦家河水道、枝江水道、江口水道 200m 局部比降将达到 1.2‰、0.9‰、0.5‰以上，部分浅段的通航水深难以满足通航要求，且存在多处小于 3.50m 通航水深的浅段，将严重影响船舶通航。研究成果可为长江中下游河段船舶通航及航道规划提供参考。

基于多模型集成的和田河流域中长期融雪径流预测

刘东琪，何厚军，邱禹，王蕊，李胜阳，王文

2025, 56(5):  97-104.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.013

摘要 ( 10 )   PDF (8908KB) ( 20 )  

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融雪径流是西北干旱地区水资源的重要组成部分，准确的径流预测是水资源管理工作的基础。利用 2001~2023 年新疆和田河流域 MODIS 积雪资料和实测流量资料，以积雪覆盖率、雪线高度与大尺度气象 - 气候指数等作为预报因子，通过主成分分析筛选出主要预报因子，然后采用多元回归分析、支持向量机和随机森林 3 种方法建立和田河流域两断面融雪径流的数据驱动模型，再基于 Stacking 融合算法对上述模型进行集成，建立集成预报模型进行融雪径流预测。结果表明：3 种模型在中长期融雪径流预报上均具有较好的预报效果，且随机森林模型预报精度整体优于多元回归模型和支持向量回归模型；基于 Stacking 融合算法，将多元回归模型、支持向量机模型和随机森林模型融合后的集成模型性能优于单一模型，预测精度得以提升，RMSE 从 0.308m³/s 降低至 0.240 m³/s，MAE 从 0.227m³/s 降低至 0.188m³/s，R² 从 0.864 提升至 0.874。研究成果可为西北地区水资源分配与调度、洪涝灾害防御等提供参考。

基于山区地表空间异质性的产流计算研究

胡彩虹，许营营，郑钊，刘成帅，余其鹰，李文忠

2025, 56(5):  105-112.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.014

摘要 ( 8 )   PDF (14822KB) ( 20 )  

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山区流域地表空间较大的差异性是影响产流计算准确性的重要制约因素。基于山区流域地表空间异质性及其垂向传导性，提出了考虑 “土壤质地 - 土壤容重 - 地形坡度 - 土地利用类型” 垂向空间四级叠加的主导产流机制辨析框架，利用 GIS 空间分析技术划分单一径流成分主导的水文响应单元，并构建分布式产流计算模型；选择淮河下孤山水文站控制流域为研究区，基于 1980~2021 年 20 场洪水进行实例验证。结果表明：流域易发生饱和地面径流、超渗地面径流、壤中径流和地下径流的空间占比分别为 33.00%，0.80%，34.27%，31.93%；产流计算模型的平均径流深相对误差绝对值为 11.12%，确定系数为 0.98，计算结果相对可靠。这一研究验证了所提出的产流辨析方法、水文响应单元划分及产流计算模型构建的合理性，可为山区暴雨洪水产流计算提供技术参考。

基于三维水生态足迹的云南水资源可持续利用研究

张旭，马巍，杨燕，韩灵新，王军亮，金超

2025, 56(5):  113-120.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.015

摘要 ( 8 )   PDF (5746KB) ( 26 )  

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云南省为长江上游的绿色生态屏障，准确评估云南省水资源可持续发展水平对其水生态系统的科学管理和永续发展具有重要意义。利用三维水生态足迹模型对 2007~2022 年云南省水生态足迹进行测算，通过脱钩模型评测水资源利用与经济的脱钩效应，并结合对数均值迪氏指数法揭示近年来云南省水生态足迹变化的驱动因素。结果表明：①2007~2022 年云南省水生态足迹呈现波动上升趋势，其中农业处于绝对主导地位，占比 69% 左右；②水生态足迹呈现东部高、西部低的空间分布格局；③水生态承载力与水生态盈亏密切相关，多地呈现水生态盈余状态；④水生态足迹广度处于相对稳定状态，水资源消耗相对稳定，水资源利用处于可持续发展状态；⑤水资源利用与经济发展脱钩效果较好，呈现强脱钩和弱脱钩两种状态；⑥经济效应对水资源消耗起正向驱动作用，技术效应对水资源消耗起负向驱动作用。研究成果可为改善云南省的人水关系、促进区域水资源开发利用与经济社会协调高质量发展提供参考。

基于数字图像的水库岸坡裂缝自动识别研究

唐晓丹，许英杰，钟洪星，董秀军，王团乐

2025, 56(5):  121-130.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.016

摘要 ( 9 )   PDF (72045KB) ( 18 )  

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数字图像技术的快速发展使其在裂缝自动识别领域得到了广泛应用，但目前在复杂背景下，使用单一算法模型进行裂缝识别时，识别准确率仍有待提高。为此，采用无人机倾斜摄影技术获取的数字正射影像作为数据源进行裂缝自动识别研究，首先在充分考虑不同裂缝类型影像特征的前提下，使用以图像像素梯度、灰度值和 RGB 值为指标的 3 种算法模型（阈值分割、边缘检测、监督分类）实现裂缝的初步识别；然后将初始提取结果通过形态修复，以及方向、长度两种滤波算法处理背景噪点；最后提出最小风险的贝叶斯概率模型融合方法，并将不同模型的识别结果进行决策级融合。实例应用结果表明：3 种算法模型均能够有效提取水库岸坡裂缝，准确率在 70% 以上；而模型融合能最小程度地减少真实裂缝的损失，准确率达 95.4%。融合算法在水库岸坡裂缝识别中能够有效区分目标裂缝与背景信息，显著降低图像噪声的影响，从而提高水库岸坡裂缝的识别精度。

基于不规则三角网的水下等深线优化方法研究

黄玲丽，郑高翔，李玮，张晶

2025, 56(5):  131-135.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.017

摘要 ( 9 )   PDF (1841KB) ( 20 )  

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水下等深线图的准确性和可读性对水文管理、水利工程和通航安全建设具有重要意义。针对现有等深线生成方法存在的精度不足、编绘效果不真实以及人工编辑工作量大等问题，提出了一种新的等深线优化编辑方法。该方法通过线性插值构建三角网生成初始等深线，结合控制点移动和多边形平滑技术进行迭代优化，实现等深线的自动平滑处理。实验结果表明：该方法在不同比例尺和复杂地形条件下均表现出良好的适应性，优化后的等深线更加平滑流畅，有效避免了锯齿状和不规则突起，同时严格保持了水下地形特征点的位置。与传统等深线优化软件相比，该方法大幅缩短了从原始水深数据导入到最终等深线生成的处理时间，显著提升了等深线编辑优化质量和效率，为水下测量和水利工程规划提供了可靠的技术支持。研究成果在提高水下地形表达的准确性和平滑度方面具有实践意义。

基于 SPH-DEM 并行计算的滑坡涌浪模拟

唐岳灏，姜清辉

2025, 56(5):  136-142.  doi:10.16232/j.cnki. 1001-4179.2025.05.018

摘要 ( 13 )   PDF (8324KB) ( 17 )  

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为解决滑坡体与水体的强耦合及非线性水波演化形成的复杂流 - 固耦合问题，采用光滑粒子流方法 (SPH) 模拟水体动力学特性，通过离散元方法 (DEM) 模拟滑坡体大变形与不连续问题，构建了 SPH-DEM 流 - 固耦合算法，并开发了基于分布式 MPI 的并行计算程序，实现了 SPH-DEM 耦合过程的大规模高性能计算。将该程序应用于湖北省江坪河水库白日垭崩塌体滑坡模拟，再现了滑坡发展、涌浪形成、河道传播、冲击大坝的灾害链过程。结果显示：涌浪在坝前最大高 474.00m，低于坝高 476.00m，此程序在进程数量 128 时取得了超过 70% 的并行加速效率。研究成果能有效分析滑坡涌浪灾害动力学过程，开发的并行程序可为其他国产同类软件提供借鉴。

黏土地层顶管开挖面主动支护压力极限分析上限解

刘卫华，罗利，王峰，方亚彪

2025, 56(5):  143-149.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.019

摘要 ( 8 )   PDF (1582KB) ( 18 )  

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顶管施工覆土浅，常位于黏土层，对施工变形控制要求高，其中开挖面支护压力的确定是顶管开挖面稳定性与施工变形控制的关键。以成都市锦江区再生水综合利用工程为依托，对泥水压力现场监测结果进行深入分析；然后采用极限分析法，给出了黏土层顶管开挖面主动支护压力上限解，并对不同埋深、不同内径对主动支护压力的影响进行计算分析。结果表明：①随着水土侧压力的增大，现场泥水压力增大，且为控制施工变形现场泥水压力通常较水土侧压力增大 10~20 kPa；②随着埋深的增大，主动支护压力均呈抛物线增大，而主动支护压力比均呈抛物线减小，埋深由 2m 增大至 10m 时，主动支护压力增大 190.2%，主动支护压力比减少 17.1%；③随着顶管内径的增大，主动支护压力、主动支护压力比均呈抛物线增大，内径由 2.0m 增大至 3.2m 时，主动支护压力和压力比均增大 12.9%。研究成果可为黏土地层顶管施工提供参考。

缺陷相互作用系数及在管道失效压力评估中的应用

张力，李国兴，孙明明，李良琦，王克俭

2025, 56(5):  150-155.  doi:10.16232/j.cnki. 1001-4179.2025.05.020

摘要 ( 6 )   PDF (4184KB) ( 4 )  

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腐蚀造成的金属损失严重威胁着钢质承压管道的完整性。为了准确高效评估具有相邻腐蚀缺陷管道的失效压力，采用相互作用系数量化相邻缺陷间距和缺陷尺寸对内压承载力的影响，并结合相互作用系数计算模型提出了一种相邻缺陷管道失效压力评估的方法，并将该方法应用在管道失效压力的评估中。研究结果表明：相邻缺陷间相互作用主要由缺陷间距、相邻缺陷的最大深度和最小长度决定，提出的评估方法平均预测误差为 0.28%。相比于现有群腐蚀管道失效压力评估方法，该评估方法不仅评估步骤简便，且评估精度更高。研究成果可为管道完整性管理和承载力评估提供理论支持。

磷石膏改性膨胀土工程特性演变规律试验研究

胡波，李浩洋，童军，王卫，查恒，夏锐

2025, 56(5):  156-161.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.021

摘要 ( 8 )   PDF (4887KB) ( 15 )  

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采用磷石膏改良膨胀土可以同时实现磷石膏的资源化利用和膨胀土的改良。以引江济淮 Y003 标段的中膨胀土为例，通过液限、塑限、击实、膨胀率、直剪和崩解试验对磷石膏改性膨胀土的工程特性演变规律进行研究。结果表明：改性土的液限与塑性指数均低于素膨胀土，其中 50%（质量百分比）掺量的磷石膏混合土液限较素膨胀土下降了 19.7 个百分点，塑性指数下降了 20.3；改性土的膨胀率均低于素膨胀土，50% 掺量的磷石膏混合土自由膨胀率较素膨胀土下降了 36 个百分点，无荷膨胀率下降了 5.12 个百分点；随着磷石膏掺量的增加，改性土的内摩擦角逐渐增大，黏聚力逐渐降低；磷石膏的掺入导致改性土的抗崩解能力下降，实际应用中要考虑添加其他胶凝材料。研究成果可为类似工程膨胀土改性提供参考。

基于智能算法的水工隧洞围岩稳定可靠度分析

李梦瑶，王刚，马震岳，康飞

2025, 56(5):  162-168.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.022

摘要 ( 13 )   PDF (8050KB) ( 16 )  

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收敛约束法多用于水工隧洞设计的初步阶段，但该方法中关于围岩变形的方程为隐式非线性函数，这使得传统的可靠度计算方法求解困难。鉴于此，基于可靠指标的几何含义，将水工隧洞围岩稳定可靠度计算问题转化为约束化问题，并运用高斯过程回归拟合真实功能函数，再运用成吉思汗鲨鱼优化器进行优化求解，提出了基于高斯过程回归 - 成吉思汗鲨鱼优化器的水工隧洞围岩稳定可靠度智能算法。算例分析表明，该方法适用性强，计算效率和准确率高，只需少量调用数值模型即可获得可靠指标及失效概率，同时可求得验算点，从而进一步分析各因素对功能函数的敏感性。实例分析表明，拱顶围岩产生中等及以上程度挤压变形的概率为 83.81%，产生流变变形的概率为 14.46%。与确定性分析相比，可靠度分析可为确定性分析的结果赋予概率意义；就流变变形而言，可靠度分析结果比确定性分析结果更为保守。

法向应力对仿生鳞片钢板 - 土界面剪切特性影响

马永安，赵继鹏，李大勇

2025, 56(5):  169-174.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.023

摘要 ( 5 )   PDF (7149KB) ( 14 )  

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为了提高海洋工程中吸力基础的沉贯及承载性能，提出了一种新型仿生蛇腹鳞片的钢板结构。通过改进传统界面直剪仪器，对连续性布置的鳞片钢板结构分别在砂土和黏土中沿着鳞片的颅向、尾向开展界面剪切试验，揭示不同法向应力下鳞片钢板结构与土体之间的峰值剪切应力和残余摩擦角变化规律。结果表明：①在砂土和黏土中沿颅向的峰值剪切应力比沿尾向的峰值剪切应力分别增加约 14%~65% 和 5%~86%。②法向应力达 50kPa 时，砂土中鳞片界面的峰值剪切强度比光滑界面提高 62.41%。③在黏土中随着固结压力的增大及法向应力的增加，当剪切方向由尾向变为颅向时，界面降值剪切强度和残余应力增大，黏土剪切存在应变软化现象。④黏土中鳞片与光滑钢板结构的界面峰值摩擦角和残余摩擦角存在较大差异，但是剪切方向对其影响很小。⑤为了实现沉贯减阻效果，需要弱化土颗粒之间的剪切效应，所以鳞片式吸力基础外侧壁应该采取间隔设置鳞片的方式。相关成果对海洋和水利工程中的各类桩基础设计具有参考价值。

SAP 内养护高性能胶砂水化进程及微观结构研究

魏熠，张永明，李彪

2025, 56(5):  175-181.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.024

摘要 ( 8 )   PDF (12019KB) ( 19 )  

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为探究高吸水性树脂（SAP）作为内养护剂，对低水胶比高性能复合胶砂体系水化进程和微观结构的影响，将不同掺量的预吸水 SAP 掺入水胶比 0.25 的水泥 - 粉煤灰 - 矿渣复掺胶砂体系，分别采用等温量热法、化学结合水法、X 射线衍射（XRD）测试胶砂体系的水化性能，并采用强度测试、扫描电子显微镜（SEM）结合透射电子显微镜（TEM）测试胶砂体系力学性能和微观结构。结果表明：SAP 会延长水化诱导期，降低体系早期的累积放热量和放热速率，但会增大总放热量；在早期反应中，SAP 会降低胶砂体系水化程度，但其释水功能能够促进后期水化，提高总水化度；胶砂早期强度随 SAP 掺量增加而降低，后期则随掺量呈先增大后减小的趋势，当 SAP 掺量超过 0.3% 时，试件抗压强度损失显著增大；SAP 的加入未改变水化产物种类，但增加了胶砂硬化浆体中 AFt 和Ca(OH)2​的含量，增大了水化硅酸钙（C-S-H）凝胶外部层的扩散范围，边缘由密实转为疏松。

电渗法加固粉土的可行性研究

王炳辉，李贵豪，张雷，李京洋，金海晖，王丽艳

2025, 56(5):  182-188.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.025

摘要 ( 6 )   PDF (12440KB) ( 19 )  

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粉土的渗透系数一般为6.0×10−5 6.0×10−4 cm/s，介于软黏土与砂土之间，电渗法对渗透系数较小的软黏土具有较好的加固效果，对砂土的加固效果较差，但其对粉土是否有效，尚无明确定论。通过两组试验，对电渗加固过程中的电流、排水量与排水速率、含水率等进行分析，并在试验结束后，采用 SEM 扫描电镜获取土体微观结构变化图像，利用 PCAS 测定加固土体的微观结构参数，定量分析与其对应的宏观参数间的关系，探究电渗法加固粉土的可行性。结果表明：自阳极注入浓度为 1mol/L CaCl2​溶液时，土体的排水速率与排水量均得到有效提升，且电渗的有效加固时间延长。然而，两组试验土体的承载力和抗剪强度均未得到显著增长，且加固均匀性较差。因此，电渗法对粉土的加固效果稍微欠缺，如若仅考虑缩短粉土的加固时间，可以与真空预压、堆载预压等方法联合使用。

LiDAR 与 Canny 结合的水电站导流洞来水量建模研究

肖江滔, 任刚, 王登贤, 刁何俊, 张海川, 陈慧

2025, 56(5):  189-194.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.026

摘要 ( 5 )   PDF (15129KB) ( 15 )  

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部分水电站投运后其导流洞起着引流积水的作用，有必要对其积水变化趋势进行动态检测。在充分研究导流洞来水检测关键点和难点的基础上，结合已有研究成果和技术的优劣点，提出了基于 LiDAR 技术并结合 Canny 水位检测的导流洞积水容积实时计算方法。首先，采用 LiDAR 扫描获取导流洞三维空间点云数据；然后，通过 Global Mapper 17 软件计算不同高程的可积水容积，得到水位与可积水容积的数学关系；最后，通过 Canny 算法识别导流洞监控画面中的水位边缘，将像素距离换算成实际高度，代入水位 - 可积水容积关系中得到当前水位的积水量。经实践应用表明：该方法克服了导流洞空间结构不规则问题，能精准建立导流洞水位 - 可积水容积关系；同时，利用 Canny 识别的水位与实际结果间误差控制在 1% 以内，具有一定的应用价值。

基于 TPB 与 NAM 模型的公众民间河长参与意愿研究

唐洪松，李倩娜

2025, 56(5):  195-200.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.027

摘要 ( 6 )   PDF (1035KB) ( 24 )  

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揭示公众民间河长参与意愿影响因素，对健全民间河长制度和环境保护公众参与制度有重要意义。基于长江上游川渝地区 600 份公众问卷调查数据，依托计划行为理论（TPB）和规范激活理论（NAM），从理性与道德两个维度揭示公众民间河长参与意愿的影响因素。研究发现：主观规范、知觉行为控制、个体规范对公众民间河长参与意愿有显著正向影响，且个体规范的路径系数最大，是影响公众民间河长参与意愿的关键因素。责任归属在后果意识与个体规范关系之间发挥部分中介作用，个体规范在后果意识、责任归属与参与意愿关系之间发挥部分中介作用，当结果意识与责任归属激活个体规范时，有利于提升公众民间河长参与意愿。

基于数字孪生的三峡升船机智能运维平台研究

郑卫力，李明，王婷婷

2025, 56(5):  201-209.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.028

摘要 ( 8 )   PDF (25459KB) ( 19 )  

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针对三峡升船机传统运维中存在的数据挖掘不足、诊断方法依靠主观经验判断等弊端，研究采用数字孪生技术，结合故障诊断分析方法、物元熵权法、卷积神经网络算法、SSA-ICEEMDAN 算法等关键技术，构建了一套升船机智能化运维平台。通过平台应用和数据分析，成功实现了对升船机运行状态的动态监控、故障诊断及预测，进而完成了对升船机设备状态的综合健康评价。应用效果表明：该平台有效保障了三峡升船机的安全稳定运行，且显著提升了运维效率。将数字孪生等技术成功应用于通航设施的智能运维领域，可为类似数字孪生工程提供创新性解决方案。

基于商用密码算法的水利工控协议安全加固技术

葛创杰，荆芳，王戈飞，袁世冲

2025, 56(5):  210-215.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.029

摘要 ( 8 )   PDF (2113KB) ( 13 )  

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针对水利工控系统面临的数据监听、数据篡改、数据伪造等安全风险，基于商用密码算法，开展数据安全传输技术研究，确保水利系统中工业以太网数据和现场总线数据传输的机密性、完整性和真实性。在分析当前水利工控系统面临的数据传输风险的基础上，针对工业以太网和现场总线 2 类通信协议进行安全加固设计，完成了密码模块设计，开展了多场景安全性测试与分析。经某水务基地水利一体化闸门现场测试，2 类协议下各通讯主体间分别收发数据 10000 次，其中工业以太网层共计成功收发数据 10000 次，失败 0 次，加密前后平均延时 0.25 ms；现场总线层共计成功收发数据 9977 次，失败 23 次，加密前后平均延时 269.28ms。另外，开展了身份仿冒、数据窃取、数据篡改攻击测试。结果表明：该方法加解密成功率高，时延低，运行稳定，能够抵御外部攻击，在不影响业务运转前提下，可有效保障水利工控场景下的数据通信安全。

面向 EPC 工程智慧管控的多维业务编码体系研究

林宏，刘畅，刘浩宇，刘雅雯，刘晨

2025, 56(5):  216-222.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.030

摘要 ( 5 )   PDF (8745KB) ( 17 )  

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目前 EPC 工程建设正积极采用 BIM 技术等信息化手段来提升工程质量和智慧管控效率。为此，以 EPC 工程为研究对象，探讨了多维业务编码体系的构建与应用，旨在提高工程质量和项目管理效率。首先分析了现有 BIM 技术在智慧管控编码体系中的应用现状，并指出了各阶段编码体系独立性带来的问题。针对 EPC 工程全阶段综合性特点，提出了一套统一的多维业务编码体系，包括工作分解结构（WBS）、项目分解结构（PBS）、质量分解结构（QBS）以及清单编码结构，并与实际工程业务相结合。通过 Dynamo 软件实现自动编码，建立了构件与编码的关联，实现了 BIM 模型与多种业务之间的有效关联。研究结果表明：该编码体系能够显著节省管理成本，提升了项目管理的数字化水平，为 EPC 工程智慧管控提供了重要的技术手段，对促进项目管理的可持续发展具有重要意义。

F5G 技术在滇中引水工程通信网络中的应用研究

范璐璐, 潘金鹤, 麦珊珊, 王凌航, 吴帆, 李奕柏

2025, 56(5):  223-230.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.05.031

摘要 ( 7 )   PDF (4095KB) ( 17 )  

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通信系统作为基础支撑网络，对引调水工程的智慧化运行管理具有关键作用。为解决数字孪生时代引调水工程通信网络所面临的诸多问题，满足其对通信网络的传输需求，提出利用 F5G 技术来提升工程通信网络的承载能力，并通过 OSU 和全光 PON 两种关键技术来构建引调水工程通信网络。以滇中引水工程为研究对象，从网络架构、网络节点和组网方式 3 个方面，全面系统地部署了工程通信网络，并根据实际业务承载需求，提出了 F5G + 多网融合、F5G + 远程控制、F5G + 融合通信和 FC + 通感一体化 4 种应用场景。研究结果表明：F5G 技术能够有效解决传统通信网络在承载新业务方面存在的业务与网络不匹配、智能性不足等问题，实现滇中引水工程数字孪生业务的智慧化承载。研究成果为构建高速、灵活、智能和安全引调水通信网络提供了技术思路和方法，可为数字孪生引调水工程建设提供借鉴。