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2022年第1期目次

2022, 53(1):  0-0. 

摘要 ( 51 )  

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长江口徐六泾节点整治工程的影响分析

张志林;王珏;张东锋;言超;

2022, 53(1):  1-6.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.001

摘要 ( 267 )   PDF (3110KB) ( 469 )  

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徐六泾节点整治工程是国务院批复的《长江口综合整治开发规划》的重要组成部分。目前已实施的新通海沙整治工程,使徐六泾节点断面河宽缩窄了近16.3%,对徐六泾河段的河床演变及潮流量产生了一定的影响。在介绍徐六泾节点整治工程的基础上,就整治后徐六泾节点段河床演变和潮流量变化等进行了分析。分析结果表明:整治工程对徐六泾断面形态产生了直接影响,左侧较长的顺长缓坡逐渐冲刷成副槽,原来偏"V"形断面形态向偏"W"形断面形态发展;工程的影响主要位于围堤前沿;徐六泾断面潮流量未见明显减小;徐六泾节点段深槽基本稳定。

长江口典型滩槽系统近期演变及河势控制对策探讨

栾华龙;渠庚;柴朝晖;雷文韬;林木松;姚仕明;

2022, 53(1):  7-12.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.002

摘要 ( 199 )   PDF (11245KB) ( 401 )  

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近20 a来受长江入海泥沙锐减的影响,长江口滩槽系统发生相应冲淤调整,河势稳定面临新的挑战。选取长江口南支河段白茆沙和扁担沙滩槽系统为研究对象,分析了1997～2015年冲淤演变过程和主要特征。结果表明:白茆沙总体上冲刷萎缩,沙尾冲蚀消失,固沙潜堤工程的实施使得冲刷态势得到控制,但南北水道分流格局呈单向发展,南水道冲刷南靠,威胁太仓港岸线稳定;扁担沙处于自然演变状态,沙体局部出现切滩,沙尾不断下移并挤压新桥通道,影响南支总体河势稳定。基于此,提出了稳定白茆沙汊道分流格局,遏制扁担沙切滩和稳定新桥通道的河势控制对策。

支流入汇对潮汐河段通航的影响及整治措施研究

张艳艳;张康;王建平;胡晓张;张金明;

2022, 53(1):  13-17.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.003

摘要 ( 143 )   PDF (15341KB) ( 366 )  

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对于有通航要求的感潮河段,闸泵联用将使内江排涝时间延长,排涝流量增大,导致排入外江的水流横向流速增大,影响通航。以中顺大围白花头水利枢纽为例,采用物理模型试验的手段模拟闸泵联调的情况下内江排涝对外江通航的影响,并提出了适用于涨潮、落潮及转潮不同工况下的整治措施。根据试验结果提出:在内外江交汇口设置两排导流墩,靠内江的一排导流墩作用是将内江出来的水流均匀分成若干股,第2排导流墩与第1排交错布置,并呈45°交角,作用是将分散的水流打散,利用多股水流碰撞的原理将能量消散掉,从而达到降速的目的。该整治技术具有普适性,可应用于类似工程河段,对促进珠江三角洲航运事业发展具有重要意义。

多方法集成的三峡水库洪水分期研究

张冬冬;王立海;李妍清;汪青静;李立平;

2022, 53(1):  18-24.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.004

摘要 ( 122 )   PDF (3545KB) ( 283 )  

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三峡水库汛期洪水分期是水库汛期水位动态控制的前提条件。将宜昌站还原后的洪水系列作为三峡水库洪水分期的计算依据,选取天气成因以及多种数理统计分析方法,分析了宜昌站汛期洪水分期特征。结果表明:多种方法分期结果相差不大,考虑工程调度需求,将宜昌站汛期分为3期:5月1日至6月20日为前汛期;6月21日至9月10日为主汛期;9月11日至10月31日为后汛期。根据洪水分期特征,计算了三峡水库前汛期和后汛期分期设计洪水。研究成果可为三峡水库进一步合理利用洪水资源以及发挥综合效益提供技术支撑。

两河口水库建成对下游梯级汛前消落水位的影响

黄光伦;

2022, 53(1):  25-30.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.005

摘要 ( 210 )   PDF (5633KB) ( 415 )  

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随着两河口水库下闸蓄水,雅砻江中下游梯级水库调节能力增加约80%,对下游5个梯级电站运行方式影响较大。针对上述情况,从流域梯级电站投运水平影响开展分析研究,梳理了雅砻江梯级水电站的调度任务和基本调度方式,分析了流域水电站建设、电网建设及水资源管理等边界条件,建立了梯级水电站联合优化调度模型,选取5个动能指标,研究了两河口水库建成调蓄对下游梯级汛前消落水位影响趋势、程度和对动能指标的影响。结果表明:两河口水库建成后,锦屏一级水库在丰水年条件下减少了水库消落深度,增加了锦屏一级水库汛前发电水头;在来水偏枯时,锦屏一级水库增加了消落深度,加大了对下游4个梯级的补水力度。研究成果可为梯级水库优化调度提供参考。

巢湖流域2020年暴雨洪水过程及特性

周奇;史俊;王海玉;钟小燕;

2022, 53(1):  31-37.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.006

摘要 ( 506 )   PDF (7460KB) ( 569 )  

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2020年巢湖流域发生特大暴雨洪水,巢湖流域最大30 d雨量居历史第二位,重现期接近50 a一遇。巢湖忠庙站最高水位13.43 m,居历史第一位。流域内河道除西河缺口站、无为站仅次于1954年历史最高水位外,其余各支流水位均处有资料以来第一位,给流域防洪带来严峻挑战。在详细分析2020年巢湖流域暴雨洪水及调度过程的基础上,总结暴雨洪水特点和成因,剖析了流域防洪暴露出的突出问题,并提出相关建议及措施。分析结果表明:2020年巢湖流域洪水主要特点为范围大、水位高且高水位持续时间长,洪水场次多。巢湖流域2020年特大洪水的主要因素包括全流域范围的强降水,最强场次降水时河道底水高、调蓄有限,长江高水位顶托,内外洪水遭遇恶劣。巢湖流域防洪存在洪水排泄不畅、调蓄空间不足、区域防洪排涝能力偏低等问题。研究成果可为提高巢湖流域防洪能力和水平提供宝贵的数据和经验。

基于SPH的泥石流重力式拦砂坝削峰效应研究

彭章强;周伟;许佳路;杨立;

2022, 53(1):  38-42.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.007

摘要 ( 134 )   PDF (10611KB) ( 229 )  

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拦砂坝削峰效应是衡量拦砂坝防治效益的一个重要指标。为研究泥石流重力式拦砂坝的削峰效果,利用SPH建立三维模型,对比分析数值模拟与物理试验两种不同方法的模拟结果,论证SPH模型的可用性;并以四川省绵竹市清平乡文家沟为例,估算不同泥石流事件下拦砂坝对过坝泥石流的削峰比例。研究结果表明:泥石流削峰效应受总库比和泥石流重度的影响,削峰率与总库比呈对数关系,与泥石流重度呈线性关系;在数值模拟结果与物理试验结果的对比中,两种方法的相对误差均值为12%,采用SPH模型研究泥石流削峰效应可行;对文家沟泥石流事件进行削峰分析时,获得了近年来文家沟泥石流的削峰率均值为53%,较好地量化了拦砂坝对泥石流的削峰效应。

基于文献计量的长江保护研究特征与科技支撑建议

沈瑞昌;李琴;陈家宽;马涛;

2022, 53(1):  43-53.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.008

摘要 ( 87 )   PDF (5514KB) ( 230 )  

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长江大保护战略是党中央做出的重要部署,对实现中华民族的永续发展具有重要意义。该战略的顺利实施需要学界强大的科技支撑。采用文献计量方法分析了1992～2019年23 019篇长江保护相关文献,探究了近30 a来长江流域保护的研究热点与前沿主题。结果表明:(1)近30 a间,长江保护相关研究成果丰富,研究成果数量总体上呈递增趋势,2016年的研究成果数量呈现激增态势;早期以中文文章为主,2013年以后英文文章占多数;文章期刊来源多样,涉及环境、生物、生态、地理、地质、海洋、渔业、大气等众多学科;中英文文章的作者以中国大陆学者为主,科研机构集中于长江流域的省(市)和北京市。(2)学界开展的长江保护研究领域主要有以下方向:三峡工程的生态环境影响与响应、长江上游生态治理、长江流域资源(水和生物等)开发利用与保护、长江流域水生生物多样性与保护、长江中下游湿地保护、长江流域生态环境风险与治理、长江水文过程与气候变化、长江流域地质与古气候、长江三角洲和河口生态环境、长江经济带保护与绿色发展等;中文文章的主题受国家政策和经济社会发展需求驱动显著,英文文章更侧重于基础科学研究。(3)目前的研究还缺乏社会科学和流域尺度保护治理综合研究等方面的理论与实践成果;在长江大保护的新形势与新机遇下,未来的研究可以围绕论证长江流域自然资本与中华文明发展的关系、基于生态系统整体性和流域系统性探讨"追根溯源、系统治疗"的方法、加强长江流域"山水林田湖草"综合研究以及拓展长江流域生态产品价值实现路径来展开,形成共抓长江大保护的科技支撑体系。

基于物种敏感性分布的湛江湾重金属生态风险评价

赵佳林;胡春景;胡春歧;张大胜;刘景超;

2022, 53(1):  54-60.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.009

摘要 ( 110 )   PDF (2239KB) ( 194 )  

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准确评估海湾重金属污染引起的水生生物安全问题,对于防范化解海洋生物生态风险具有十分重要的现实意义。以中国典型海湾——湛江湾为例,利用2015,2017年和2018年调查的近海岸水体6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg)含量数据,采用污染指数法、相关性分析法、物种敏感性分布法对湛江湾海域的污染程度及其生态风险进行评价。结果表明:2015年36.4%的水样中Hg含量达到三类海水质量标准限值,其他年份海水水样中的重金属含量均低于二类海水质量标准;2015年湛江港贝类体内As含量高于中国海洋生物质量一类标准但小于二类标准,菲律宾蛤仔体内Pb的含量高于一类标准小于二类标准;Cd, Cu, Zn等重金属仍然对藻类和甲壳类等敏感性生物具有毒理效应,最高达选择物种的4%。研究结果可为湛江湾环境保护措施和海洋生物多样性保护提供科学依据,同时拓展了物种敏感性生态风险评价的应用范围。

环洱海主要入湖河流水质特征及入湖污染负荷估算

黄明雨;

2022, 53(1):  61-66.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.010

摘要 ( 141 )   PDF (2231KB) ( 248 )  

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为了揭示洱海主要入湖河流的污染特征,2014年1月至2016年12月期间,以总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）、化学需氧量(CODcr)为污染物指标,对27条主要入湖河流进行水质、水量监测以及沿程追踪调查。同时结合同期降水数据和湖区水质监测资料分析,阐述了洱海主要入湖河流水量水质特征,估算了入湖污染负荷,并评估了入湖污染负荷对湖区水质的影响。研究结果表明:（1） 2014～2016年27条主要河流入湖总水量在2.87亿～4.74亿m3,汛期入湖水量分别占全年入湖水量的79.17%,74.90%和61.96%,入湖水量与流域降水量呈正相关关系;（2）在时间尺度上,污染物浓度年内整体呈现先升高后降低的波动趋势,雨季水质总体较好,污染物浓度空间上的差异不如时间尺度上的明显,污染物浓度与流域降雨量呈显著负相关;（3）洱海入湖污染负荷年内呈先降后升再降的趋势,入湖负荷主要受水量控制,污染负荷贡献率顺序为北岸>西岸>东-南岸,入湖河流总氮输入量与湖区总氮浓度、总磷输入量与湖区总磷浓度均呈极显著正相关,是洱海氮磷的重要来源。

城市内河黑臭治理补水及环境效益初探

郭晓涛;罗佳文;钟良生;赖杜锋;

2022, 53(1):  67-72.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.011

摘要 ( 109 )   PDF (2340KB) ( 195 )  

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城市内河水量主要来自降雨和沿岸排口的排水,缺乏长期稳定的天然水源,因而在实施黑臭整治后往往会面临河道旱季断流、景观功能丧失的困境。针对雨源型城市内河,以株洲市建宁港为例,应用水文学、水力学等方法建立了河道黑臭治理补水量的计算模型,并采用环境容量法初步评估了补水工程实施前后的环境效益。结果表明:以污水厂再生水作为补水水源,建宁港补水总量约为1.91万m3/d;补水后,河道水体污染物COD、氨氮和总磷的环境容量同步得到显著提升。研究成果可为城市内河黑臭治理后的河道补水量计算和实施效果评估提供借鉴与参考。

基于文献计量的中国过鱼设施研究发展脉络与展望

单承康;金志军;马卫忠;石小涛;沈鹏;张亚杰;

2022, 53(1):  73-81.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.012

摘要 ( 118 )   PDF (10854KB) ( 233 )  

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为分析中国过鱼设施研究现状和发展脉络,采用文献计量方法进行可视化分析,绘制作者、机构合作网络图谱和关键词共现网络图谱,从研究主体分布、研究方向和研究热点等方面进行深入分析。分析结果表明:中国过鱼设施研究正处于迅速发展阶段,已经形成了规模化科研团队;过鱼设施研究主要围绕过鱼设施水力条件数值模拟、过鱼设施物理模型试验以及基于鱼类游泳能力来开展过鱼设施水力特性适宜性研究和鱼道设计,各研究主题具有关联、重叠、交叉等特点。同时,提出鱼类上溯游泳行为、进口诱集鱼、鱼类下行、过鱼设施补建改建、过鱼设施效果监测与适应性管理等未来重点研究内容并给出了相关建议。

2001～2020年嘉陵江流域植被覆盖度时空变化特征

胡孟珂;于欢;孔博;熊梓璇;徐涛;

2022, 53(1):  82-89.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.013

摘要 ( 127 )   PDF (14744KB) ( 233 )  

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植被覆盖度是反映一个地区生态系统健康程度的重要指标,掌握植被覆盖度变化特征有助于了解地区生态环境演变,对于指导地区可持续发展具有重要意义。基于MODIS-NDVI数据,应用像元二分模型进行植被覆盖度提取,采用一元线性回归分析、稳定性分析和GIS空间分析等方法分析了2001～2020年嘉陵江流域植被覆盖度时空变化特征。结果表明:(1) 2001～2020年嘉陵江流域的植被覆盖度总体上呈现上升趋势,植被覆盖率较好,位于0.70～0.81之间。(2)流域内38.05%的区域植被保持稳定不变,呈现改善状态的区域占44.69%,主要为东南部低海拔地区和陇南地区,呈现退化的区域占17.26%,主要为高海拔地区和城市周边区域。流域内植被稳定性大部分为弱变异,中等变异区与河流相关性较高,强变异区分布于城市地区和高山雪线附近。(3)在500～1 000 m海拔范围内,植被改善比例达到最大,在3 000～4 000 m海拔范围内,植被的退化比例最大。植被改善主要的坡度范围为0°～18°,但在0°～5°范围内植被退化的比例较大。随着坡度的不断升高,植被的退化比例逐渐升高,改善比例逐渐下降。植被覆盖度变化的坡向差异不大,各个坡向基本一致,以稳定和改善为主。(4)矿产开发、城市扩张、农业种植等人类活动是导致植被破坏的重要原因。研究表明,近20 a来嘉陵江流域生态环境逐渐向着良性的方向发展。研究成果可帮助相关部门构建嘉陵江流域生态保护屏障,为流域生态环境综合监测和治理提供科学依据。

菜子湖候鸟越冬期适应性水位下湿地生境及水鸟分布

李红清;江波;周立志;杨寅群;吴师;成波;蔡金洲;

2022, 53(1):  90-96.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.014

摘要 ( 170 )   PDF (5863KB) ( 182 )  

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菜子湖线是引江济淮工程双线引江布局的主力线路,对保障工程安全运行和维护工程效益意义重大。分析菜子湖候鸟越冬期适应性水位下重要水鸟种群数量、种群空间分布格局和群落结构、水鸟栖息地选择,可以为工程运行期菜子湖水位优化调度提供科学依据。以菜子湖湿地水位、湿地生境类型、水鸟等为研究对象,综合遥感影像数据解译和越冬水鸟监测等方法,初步分析了菜子湖候鸟越冬期适应性水位下湿地生境及湿地水鸟分布。结果表明:相比于历史情况,适应性水位下菜子湖泥滩面积将减少447.2～627.9 hm2,减幅7.4%～10.4%;菜子湖草本沼泽面积将减少85.4～157.5 hm2,减幅1.9%～3.5%。越冬期菜子湖水鸟种群数量基本维持在20 000只以上的水平,适应性水位下监测到的国家重点保护水鸟和国际重要湿地1%标准水鸟均达到9种。研究结果为分析水位逐步抬升对湿地生境、重要水鸟种群数量和分布格局的影响提供了重要数据基础,对菜子湖水位优化调控具有重要意义。

卫星降水产品在川渝地区的精度验证和误差分解

李新换;孙阳;

2022, 53(1):  97-103.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.015

摘要 ( 132 )   PDF (6476KB) ( 211 )  

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为了分析GSMaP和IMERG卫星降水产品在川渝地区的降水精度和误差成分,以气象局发布的自动气象站融合降水数据作为降水参考,采用多种评价指标和误差分解方法对GSMaP和IMERG进行对比分析,并进一步讨论了高程对卫星降水误差的影响程度。结果表明:(1)川渝地区的降水存在明显的时空差异,四川盆地周边、重庆地区和川西南山地的降水偏多,IMREG产品呈现出更好的降水空间分布。(2)降水产品在四川盆地和重庆地区的降水精度最高,川西南山地次之,川西北高原最差。GSMaP在川西北高原高估了近56.5%的降水量,而IMERG低估37.8%,且偏差程度随着高程的增加而增大。IMERG在四川盆地和重庆地区精度较好(R=0.68,RMSE=7.57 mm),GSMaP精度较差(R=0.53,RMSE=9.30 mm)。(3) IMERG和GSMaP的降水误差主要来源于对降水量级估算的偏差,此外,GSMaP还存在较大的误报偏差,且GSMaP的误报偏差和命中偏差随着高程的增加而增大。总体上,IMERG在川渝地区具有更优的降水反演精度,地形和高程对两种卫星降水产品的精度影响较大,特别是在盆地和高海拔山区的降水精度仍有待进一步提高。

基于GIS加权叠加的南四湖流域地质环境质量评价

秦娜;董方营;成文举;孙建峰;史忠鑫;杨杨;

2022, 53(1):  104-109.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.016

摘要 ( 81 )   PDF (11905KB) ( 235 )  

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南四湖是中国南水北调东线工程的重要输水储蓄枢纽,做好该流域地质环境质量评价工作对合理规划人类工程活动和保护生态环境具有重要意义。以南四湖上游流域为研究区,从地形地貌、构造活动性、地下水质量、土壤质量、地面沉降、崩塌滑坡、地面塌陷、人类工程活动强度8个方面,采用综合指数法并基于MapGIS软件进行分层加权叠加,然后根据分区阈值得到地质环境质量分区图,对地质环境进行综合评价。结果表明:该区地质环境质量总体较差,质量差和较差的面积占59.53%,质量好和较好的面积仅占40.47%;人类活动诱发地质灾害和水土污染是导致地质环境恶化的主要因素。地质环境质量分区评价结果对区内地质环境综合治理具有指导意义。

走滑断层作用下跨断层隧洞破坏机理研究

翁文林;王天强;付兴伟;宁宝宽;周光新;

2022, 53(1):  110-117.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.017

摘要 ( 91 )   PDF (5725KB) ( 196 )  

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中国西部地区断层带分布广泛,使得西部地区隧洞建造过程中不可避免穿越活动断层。为研究不同因素对隧洞衬砌结构的影响,根据滇中引水工程香炉山引水隧洞穿越断层的活动形式,采用数值模拟方法模拟不同工况下走滑断层错动引发的隧洞衬砌变形及受力,由此得到断层错动量、断层带宽度、断层带围岩强度及断层倾角这4个主要因素对衬砌结构的影响程度。结果表明:(1)断层错动量、断层带宽度、断层带围岩强度及断层倾角4个因素对衬砌影响的程度依次减弱。(2)隧洞衬砌在走滑断层错动作用下的变形模式呈"Z"字形分布。(3)断层破碎带范围内的剪力较大,衬砌弯矩分布沿隧洞纵向方向呈中心对称,在断层界限处达到弯矩最大值,衬砌中点的弯矩为0。(4)位于断层带处的隧洞衬砌洞顶及洞底应力分布受敏感参数影响的变化较大,隧洞衬砌两端的压应力较小;左右拱腰的纵向应力沿衬砌中间截面迹线呈对称分布,最大压应力出现在断层界限处,因此断层界限应该成为隧洞抗错断的控制重点。

金沙江巧家巨型古滑坡发育特征及其形成条件

刘莉;张丽萍;李萍;杨鑫;邓清海;

2022, 53(1):  118-125.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.018

摘要 ( 236 )   PDF (37478KB) ( 303 )  

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金沙江巧家段位于青藏高原东南缘,断裂带运动较为活跃且地震频发。根据金沙江巧家段卫星影像图、地质条件及野外调查资料,分析了巧家古滑坡的发育特征、形成条件及发生时间。研究发现:巧家边坡具备滑坡要素且在坡脚前缘处的金沙江异常弯曲,推断巧家斜坡为古滑坡;巧家古滑坡坡体岩性较为松散,滑坡堆积体长约5.5 km,宽约9.0 km,平均厚度约为250 m,估算体积约为12亿m3,为巨型滑坡;巧家古滑坡的发生与坡体形态、岩性特征、断裂带活动及地震等有密切联系。由坡脚阶地赋存状态,推测滑坡发生于（96±10）万年之前。在地震、强降雨以及库水波动等因素的耦合作用下,巧家巨型古滑坡具有复活可能性。因此,研究巧家古滑坡地质特征及形成条件对于滑坡稳定性分析和滑坡灾害防治的研究具有重要意义。

斜坡InSAR变形监测效果野外判定方法研究

梁京涛;赵聪;王军;

2022, 53(1):  126-131.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.019

摘要 ( 111 )   PDF (22002KB) ( 219 )  

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InSAR技术凭借其在地表形变监测方面的优势,已逐渐广泛应用于地质灾害领域。但由于气候条件、茂密植被以及山区地形起伏过大等因素限制,地质灾害InSAR变形监测的应用范围及效果仍存在一定局限性。为有效评估InSAR变形监测在某区域应用效果优劣,亟需建立较为系统的野外调查判定标准,以便于批量快捷开展InSAR变形监测结果野外调查评估工作。从斜坡表部变形特征和孕灾地质环境条件两个方面总结了野外调查内容,建立了一套斜坡InSAR变形监测效果野外判定标准方法,并选取了滇西北地区典型实例,阐述了该套方法的具体应用流程。研究结果表明:(1)野外判定内容包括斜坡表部变形特征和孕灾地质环境条件两个方面,其中斜坡表部变形特征是野外判定内容的核心,而孕灾地质环境条件则是地质灾害发育的基础条件。(2)该套方法依据肉眼以及简易测量等手段,实现了滇西北地区斜坡表部变形特征的快速识别,应用效果较为理想,适宜于开展大批量斜坡InSAR变形监测效果快速评估。

联合机载激光测深波形和点云的水陆识别方法研究

王晓阳;周丰年;赵兴磊;李西灿;

2022, 53(1):  132-136.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.020

摘要 ( 96 )   PDF (11405KB) ( 180 )  

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水陆识别在河口海岸带水陆资源管理和科学研究中具有重要作用。利用机载激光测深(Airborne LiDAR bathymetry, ALB)回波波形和点云信息可实现水陆交界区域高精度和高分辨率水陆识别。但在复杂海陆环境区域,采用ALB波形特征或三维点云高程特征的传统识别方法具有各自不足。针对复杂海陆环境区域高精度水陆识别问题,提出了联合ALB波形和三维点云特征的水陆识别方法。首先,利用红外激光获取的三维点云高程,基于K-means聚类方法进行海陆识别。然后,利用红外和绿激光波形信息识别陆地中的内陆水域。将该方法应用于实际Optech CZMIL水陆识别。结果表明:相比传统点云聚类和波形聚类水陆识别方法,该方法将ALB水陆识别精度提高了3.6%～5.5%。

白鹤滩水电站水轮机主要参数及结构选择研究

方杰;曹春建;方晓红;李胜兵;

2022, 53(1):  137-141.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.021

摘要 ( 525 )   PDF (1604KB) ( 369 )  

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白鹤滩水电站装设有16台1 000 MW水轮发电机组,机组单机容量为目前世界水电之最。机组运行水头为163.9～243.1 m,电站运行水头变幅和单机容量均较大。因此,合理确定水轮机主要参数及其结构型式是保证世界最大水电机组安全稳定、高效运行的关键。基于上述背景条件,运用数理统计方法,通过委托水力开发以及开展技术交流等型式和手段,对机组的额定水头、额定转速、稳定性以及空化系数等参数和指标展开了分析,并对机组主要部件的材质和结构形式开展了专项研究。结果表明:相关成果与后续采购机组的技术方案符合性较好,可为中国制造厂生产出世界领先水平的1 000 MW水电机组提供关键技术支撑。

高震区梁式渡槽摩擦摆支座参数敏感性分析

何俊荣;尤岭;李世平;朱璨;

2022, 53(1):  142-147.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.022

摘要 ( 66 )   PDF (1701KB) ( 157 )  

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以滇中引水工程积福村输水梁式渡槽工程为背景,选取最高墩和最矮墩为研究对象,采用非线性时程分析法,计算分析了纵向、横向设计地震作用下,摩擦摆支座滑动面曲面半径R和摩擦系数μ对支座水平位移、墩底弯矩的影响。结果表明:(1)在水平地震作用下,在曲面半径R一定时,支座水平位移随着滑动摩擦系数μ的增大而减小;当μ值在0.02～0.04之间变化时影响最明显,μ值接近0.1时,支座位移趋于一致。(2)在纵向地震作用下,墩底弯矩随μ增大而增大。(3)在横向地震作用下,当R取2 m时,墩底横向弯矩随μ值增大而增大;当R值在3～10 m之间变化时,墩底横向弯矩则随μ值的增大而出现先减小后增大的趋势,存在明显的拐点。相关参数研究成果对摩擦摆支座设计制造具有重要参考价值。

抽水蓄能电站高沥青混凝土面板堆石坝设计

王樱畯;赵琳;雷显阳;孙檀坚;

2022, 53(1):  148-153.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.023

摘要 ( 418 )   PDF (4231KB) ( 341 )  

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江苏省句容抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板堆石坝最大坝高182.3 m,目前在抽水蓄能电站中还没有该类坝型坝高超过100 m的设计与实践经验,有必要遵循高堆石坝的设计理念,从坝坡稳定、渗流控制、变形控制、面板及连接板设计等多方面进行研究,从而确定技术方案。由于坝体利用库盆开挖的全、强风化玢岩岩脉混合料分区填筑,因而提出了满足变形控制的坝料填筑孔隙率及级配要求。在面板及连接板以下设置了满足反滤准则的反滤料、过渡料。选用了更适应抽蓄运行工况、受力条件好的沥青混凝土面板为防渗体,连接板结构设计保证了防渗体之间的可靠连接。研究成果可为坝高100 m以上的沥青混凝土面板堆石坝工程建设提供参考和借鉴。

香炉山深埋长隧洞TBM选型研究

倪锦初;朱学贤;凌旋;帖熠;

2022, 53(1):  154-159.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.024

摘要 ( 102 )   PDF (4527KB) ( 191 )  

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随着中国大规模基础建设的推进,越来越多的深埋长隧洞采用TBM施工,而TBM选型是TBM施工方案中关键问题之一。以滇中引水工程香炉山隧洞为例,重点从穿断层、软岩大变形、涌水突泥等不良地质洞段施工难易程度、卡机风险,以及超前加固和超前地质预报操作便利性等方面进行综合分析,推荐优先选用两台敞开式TBM,并针对具体地质情况、施工特点,提出了TBM相应的功能配置。研究成果可为类似工程提供借鉴。

水荷载在弧形闸门各主要受力部件间的分配和传递

曹慧颖;马仁超;余俊阳;

2022, 53(1):  160-166.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.025

摘要 ( 98 )   PDF (7579KB) ( 238 )  

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弧形闸门是各构件协调工作的空间结构体,水压荷载在闸门各构件之间如何分配和传递目前尚不完全清楚,只有弄清楚闸门各构件承受的荷载,其结构计算的成果才会精确。以小湾水电站泄洪洞的弧形工作门为例,采用有限元内力法确定水压荷载作用下闸门各主要受力部件的相互作用力,并根据其计算成果求解出各构件的内力,与现行规范中平面体系法计算结果进行对比,指出了平面体系法的不足之处。同时,由于有限元内力法是建立在有限元法的基础之上的,不但具有有限元法的优点,而且该方法还可以消除闸门某些部位不合理的应力集中的影响,计算出的结果更为合理。相关成果可供类似工程闸门受力计算参考。

南水北调工程关键技术研究进展

关炜;

2022, 53(1):  167-174.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.026

摘要 ( 157 )   PDF (1362KB) ( 254 )  

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"十一五"以来,国家科技支撑计划就南水北调东中线一期工程安排了一系列关键技术攻关课题。介绍了关键技术研究进展情况、主要成果并做出了展望。通过分析研究各课题的成果报告及其部分文献资料,梳理总结与提炼了在工程设计与施工、设备与材料、水资源配置与输水调度、管理与安全运行、风险管理与病害防治、水质安全及影响评估等方面获得的关键技术创新成果。随着一期工程建成运行,新的关键技术问题又相继出现,为此提出仍需从工程运行安全检测、水资源集约节约、提高工程综合效益等方面继续开展相关攻关研究。

低热水泥混凝土早龄期断裂性能发展特性研究

刘志洪;胡昱;邬昆;杨宁;谭尧升;高小峰;

2022, 53(1):  175-181.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.027

摘要 ( 85 )   PDF (2051KB) ( 149 )  

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低热水泥混凝土在中国特高拱坝建设中已全面应用。为确定低热水泥混凝土早龄期断裂性能发展规律,设计10,20,40℃3种养护温度,3,7,14,28 d 4种龄期,开展了不同养护温度下低热水泥混凝土楔入劈拉断裂试验,并依据试验结果采用成熟度理论分析断裂参数与等效龄期间的关系。结果表明:在10～40℃范围内,相同龄期低热水泥混凝土的起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能均随养护温度的增大而增大;基于成熟度理论的等效龄期计算公式和断裂参数-成熟度的对数函数形式均可较好地描述低热水泥混凝土早龄期断裂性能发展规律。研究成果可为大坝结构开裂风险分析与安全评定过程中可靠断裂参数的取值提供依据。

川滇地区强震诱发断层错动量值的概率危险性分析

马亚丽娜;史世波;舒恒;盛谦;崔臻;

2022, 53(1):  182-188.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.028

摘要 ( 104 )   PDF (4261KB) ( 168 )  

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在中国川滇强震区兴建的大型工程中,隧道常不可避免地横跨多条区域性活动断裂。受活断裂错动的影响,隧洞结构面临着严重的错断威胁。在跨活断层隧洞抗断设计中,断层错动量是重要的输入参数。然而,传统的确定性方法提供的断层错动量很难反映地震发生并引发断层错动的随机性影响,因此常高估了错动量大小。为此,提出了强震诱发断层错动的超越概率理论错动量分析方法,引入了目标区域地震活动性参数及地震引发断层错动的概率,以工程服役期限内,可能发生的位错量达到给定值的概率来评价活动断层发生错动的危险性,从而为穿越活断裂隧洞的抗错断设计提供一定参考。为了说明该概率分析方法,以滇中引水工程香炉山隧洞为例,对隧洞跨越的龙蟠-乔后断裂展开错动量的估算,并进行了参数分析。

硬塑粉质黏土层深埋马蹄形隧道开挖土拱演化分析

刘金慧;屈克军;丁万涛;王杨;

2022, 53(1):  189-197.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.029

摘要 ( 99 )   PDF (5093KB) ( 148 )  

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硬塑状粉质黏土地层深埋马蹄形隧道开挖易出现土拱效应。以改进的太沙基围岩压力理论为基础,对上述马蹄形隧道开展了数值计算和现场监测试验,分析隧道开挖全过程中围岩竖向应力重分布及地层沉降变化情况,得出压力拱的形成及演化规律,并分析围岩力学参数大小变化对压力拱形态的影响。研究结果表明:压力拱内围岩应力及地层沉降变化显著,可作为压力拱高度和形状的判断依据;压力拱的形成与发展主要集中在掌子面前后约1倍隧道洞径的距离,它主要分布在隧道上方90°的区域;压力拱高度随围岩黏聚力及内摩擦角的增大呈明显的减小趋势,但宽度对围岩力学参数变化不敏感。研究成果为确定硬塑状粉质黏土地层深埋马蹄形隧道的超前支护参数提供了参考,对指导隧道施工具有重要意义。

山区船闸地基粉砂质泥岩室内压缩试验研究

吴礼国;李泳龙;裴建良;

2022, 53(1):  198-203.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.030

摘要 ( 112 )   PDF (4014KB) ( 194 )  

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利用MTS 815试验系统对岷江尖子山航电枢纽工程右岸船闸地基挤压破碎带粉砂质泥岩进行了系统的单轴压缩和常规三轴压缩试验,得到了其基本力学性质和破坏形态。研究结果表明:天然含水量和溶蚀作用对砂质泥岩的单轴抗压强度影响显著,岩样含水量越大,其软岩特征越明显;在天然含水率ω为7.3%～22.1%范围内,单轴抗压强度的最大值为最小值的10.3倍,非溶蚀岩样的单轴抗压强度与含水量呈良好的幂指数关系。在围压的侧限作用下,天然含水量对粉砂质泥岩的三轴抗压峰值（剪断）强度的影响更加明显,在天然含水量ω=15.2%～19.9%范围内,其上、下限强度包络线可用Coulomb准则进行表达。在天然含水量较低或围压较低时,非溶蚀岩样易发生剪切破坏;随着天然含水率的增加和围压的增大（ω≥17.3%或σ3≥4 MPa）,非溶蚀岩样易发生鼓胀破坏;在单轴压缩条件下,溶蚀岩样的破坏形态与试样中溶蚀的空间分布关系等紧密相关。

卢氏膨胀岩膨胀力特性试验研究

钱苗苗;冷先伦;张善凯;翟顺;张占荣;

2022, 53(1):  204-208.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.031

摘要 ( 115 )   PDF (5478KB) ( 180 )  

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通过对卢氏膨胀岩试样开展物理成分、微观结构和膨胀率等试验,研究了岩样泡水后膨胀力的特性及其变化的微观机理。通过X射线衍射试验发现卢氏膨胀岩的矿物成分中黏土含量约占49.1%,其中伊利石、蒙脱石的相对含量近90%,使其表现为较强的亲水性。基于加压膨胀法,设计了4种不同的初始含水率和4种不同干密度,共16组96个试样的膨胀力测试方案,探究了初始含水率和干密度对卢氏膨胀岩膨胀力的影响规律。通过多因素耦合分析方法,采用幂函数拟合初始含水率,指数函数拟合干密度,并给出了双因素膨胀力的拟合公式。通过电镜试验研究了初始含水率对膨胀力影响的微观机理,结果表明:当初始含水率较低时,黏土颗粒遇水膨胀后出现微小裂隙,导致膨胀力急剧增加;随着初始含水率增加,黏土颗粒的粒径由大变小,粗颗粒崩解,细粒含量增加,出现泥化现象,膨胀力缓慢减小。

横穿滑坡天然气管道失效机制研究

韩俊杰;黄迪文;汪海超;王正鸿;邓清禄;

2022, 53(1):  209-215.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.032

摘要 ( 84 )   PDF (3298KB) ( 157 )  

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中缅天然气管道在贵州省晴隆县境内横穿蒋坝营滑坡。该管道两端边界岩土性质具有不对称性,一端为土-土边界,另一端为土-岩边界。考虑到管道两端边界岩土性质存在差异,建立了静力学模型,对管道的内力和变形进行分析,以揭示滑坡推力作用下该管道的力学响应特征。结果表明:(1)管道横穿的滑坡段处于不安全或破坏状态,不安全或破坏位置位于土-岩边界端;(2)管道的挠度分布曲线呈近似正态分布曲线形态,最大挠度位于中心偏土-土边界端一侧;(3)管道的弯矩分布曲线呈抛物线形态,管道中部外侧受拉,两端内侧受拉,土-岩边界端弯矩绝对值最大,管道最易发生破坏。研究成果可为类似存在敷设边界差异的管道横穿滑坡的安全评价及防治方案的论证提供参考。

水平向涡流水流结构与气体迁移扩散特性研究

王睿齐;唐涛;彭依云;沈春颖;

2022, 53(1):  216-224.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.033

摘要 ( 96 )   PDF (7798KB) ( 188 )  

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在掺气减蚀研究中,气体的迁移扩散对减蚀效果有重要影响。为研究水平向涡流水流中的气体迁移扩散特性,建立了水平向涡流模型,通过物理模型试验及数值模拟对水平向涡流掺气水流进行分析。结果表明:数值模拟计算能较为全面地提供三维流动的流场分布情况;水流结构可划分为附壁流动区、水平向涡流区、壅水回流区以及表面旋滚区;气体卷吸的部位是水面各水流结构区交汇处,水平向涡流区、壅水回流区、表面旋滚区掺气浓度随来流量及堰上水头升高而增加,附壁流动区掺气浓度随来流量及堰上水头升高而减小;附壁流动区、表面旋滚区、水平向涡流区掺气浓度沿程先增大后减小,壅水回流区沿程掺气浓度先减小后增大。研究成果可为泄水建筑物或消能工预防空化空蚀现象的发生提供参考。

连续多级船闸闸次自动识别与命名方法研究

杨全林

2022, 53(1):  225-230.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.034

摘要 ( 74 )   PDF (1706KB) ( 155 )  

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针对连续多级船闸运行过程中信息收集和过程干预行为(决策和指令输出)对人工的高度依赖性,建立了多级船闸船舶过闸过程时序复合运算模型。通过对多级船闸交通组织过程场景的分析,提出适应多级船闸排队分解过程信息特征的船闸运行闸次自动识别与命名方法,以过闸时间和空间顺序为依据,建立将船闸运行完整闸次分解并唯一标识的过程模型,完成过闸运行过程时序数据的分类和聚类,确立了多级船闸运行过程信息数字化实现方案。最后以三峡五级船闸运行过程为例进行验证,验证结果表明:以时间为标识的船闸运行过程时序复合运算模型和命名方法可行,该方法可为连续多级船闸运行协同性和智能化升级改造奠定基础。

水电投资对凉山州木里县经济社会发展贡献探究

刘后露;王东;陈玲;金浩博;郭广鑫;

2022, 53(1):  231-234.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.035

摘要 ( 93 )   PDF (1329KB) ( 178 )  

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公众对水电开发的认知误解,很大程度上是因为他们片面地看待水电开发的影响。以四川省凉山州木里藏族自治县为例,采用投资乘数理论和C-D生产函数弹性分析方法分析了10余年水电建设投资对于这个典型国家级贫困县的经济、社会发展的促进作用。研究结果表明:木里县水电建设投资对当地GDP的平均贡献率大于35.7%,使公众直观感受到了水电开发的社会公益性。同时,还讨论了水电建设投资对经济社会发展的特殊隐没效应及当地社会发展和环境影响的辩证关系,有助于公众更加综合、理性地认知水电建设。

水电市场化消纳分析与体系框架设计

高志远;徐亮;邵平;徐骏;薛焜元;孙芊;史述红;

2022, 53(1):  235-239.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.036

摘要 ( 78 )   PDF (1410KB) ( 273 )  

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水电的市场化消纳是中国电力市场建设的重要组成部分。基于对中国水电发展政策和市场环境的梳理,对水电的特点及其市场化过程中面临的关键挑战进行了分析,提出了中国水电市场化消纳的思路,并设计了水电市场化交易体系框架,探讨了水电市场化消纳实施中的几个关键问题。研究结果表明:水电进入电力市场面临着成本回收、灵活调整合同、风险管控、不可抗力违约等多方面的挑战,需要循序渐进,深入结合市场内外部机制,通过系统化的市场方案予以消纳;所提出的水电市场化交易体系框架涵盖了市场内外部协同、多种市场类型、交易品种、交易规则和地理范围等多个维度,实施过程中需要特别注意提供系统化的交易品种,并设计适合水电的特定规则。

基于IFC的水利水电工程信息模型存储标准研究

刘丹;滕彦;周争;何逸凡;王志敏;

2022, 53(1):  240-247.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.037

摘要 ( 103 )   PDF (4081KB) ( 303 )  

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为规范水利水电工程信息模型(WPIM)数据在全生命期各阶段的存储和交换,基于国际标准Industry Foundation Classes(IFC 4.0.2.1)规定的数据模式,研究了水利水电工程信息模型的数据存储标准。结果表明:在IFC标准规定的领域层、共享层与核心层中新增水利水电工程空间结构单元(Spatial Structure Element)、构件单元(Element)两类实体和相关关系实体,通过新定义实体(Entity)、预定义类型(Predefined Type)、属性集(Property Set)的方式,扩展编制了水利水电工程信息模型存储标准。该标准是中国水利水电勘测设计协会水利水电BIM联盟先行启动的4项BIM标准之一,适用于水利水电工程全生命期全专业的BIM模型的存储和交换。