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2022年第4期目次

2022, 53(4):  0-0. 

摘要 ( 186 )   PDF (812KB) ( 248 )  

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长江经济带“四水”与社会经济SD模型构建及应用Ⅱ——2035年发展模式情景分析

杨丽;张睿齐;刘海军;王红瑞;赵自阳

2022, 53(4):  1-7.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.001

摘要 ( 222 )   PDF (4026KB) ( 279 )  

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基于构建的长江经济带“四水”与社会经济系统动力学模型，选用灵敏度大于5%的参数设置了16个不同的发展情景，并对不同情景进行了模拟和评价。研究结果表明：不同情景之间人均GDP相差较小；在社会经济子系统优先发展、水资源和水生态环境子系统常规发展情景下，废水排放总量、COD排放总量和氨氮排放总量最大，分别为4.37×106万t、2.56×106 t和2.26×105 t;在社会经济子系统常规发展、水资源和水生态环境子系统优先发展情景下，废水排放总量、COD排放总量和氨氮排放总量最小，分别为3.68×106万t、2.07×106 t和1.82×105 t;在社会经济子系统和水灾害子系统优先发展情景下，洪旱治理投资增加；在预测年份，区域整体水安全朝着更为安全的方向发展，在现状仿真情景下（情景1）,到2035年水安全评价指数达到64分（等级4）;对于单一子系统优先发展，它对区域整体水安全性的影响顺序由大到小排列依次为水生态环境>水资源>水灾害>社会经济。因此，社会经济子系统常规发展，水资源、水生态环境和水灾害子系统优先发展的模式为最优发展模式。

长江下游安庆河段演变规律与治理思路研究

仵宇凡;姚仕明;栾华龙;渠庚

2022, 53(4):  8-13.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.002

摘要 ( 198 )   PDF (4789KB) ( 340 )  

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长江安庆河段是长江下游典型的多分汊河段，近年来受来水来沙变化影响，局部河势仍然处于变化调整之中，威胁防洪安全及河势稳定，影响沿岸社会经济发展。根据近70 a安庆河段实测资料，分析了安庆河段中间单一过渡段及下段江心洲汊道的主要演变特征，探讨了水沙变异条件下的河道演变机制及未来趋势，揭示了近年来影响安庆河段河势稳定的主要因素，并提出了河道综合治理思路。结果表明：安庆单一段槽尾总体下移，左岸侧河槽将略有刷深；江心洲右汊仍将维持淤积萎缩的态势，左汊仍为主汊，长期来看左右汊仍处于相互发展的态势。研究成果可为下阶段安庆河段多目标治理提供技术支撑。

长江口横沙通道冲淤变化与地形特征演变

陈婷;张行南;徐双全;李万春;张文婷;包鑫如

2022, 53(4):  14-19.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.003

摘要 ( 181 )   PDF (3945KB) ( 450 )  

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长江口横沙通道是南北港航道的重要联络通道，研究该通道的冲淤及地形演变，对于掌握通道水动力条件及保证生产作业安全具有重要意义。采用2005～2020年长江口实测水下地形数据，利用ArcGIS建立精度为20 m×20 m的数字高程模型；通过绘制横沙通道地形图、冲淤变化图、等深线图和横断面图，对横沙通道整体地貌的演变特征和局部深坑的形成机制进行了定量及定性分析。结果表明：近期横沙通道北口出现南北长约1.85 km,最大深度达56.1 m的深坑，深坑累计扩大约380万m3,南延约770 m,有向深槽演变的可能。通道整体呈现“淤冲淤”的演变模式，以冲刷为主，两侧存在局部淤积，累计冲刷2 880万m3。深坑不断扩大的主要原因是受长兴岛北沿促淤圈围工程与青草沙水库工程建设的影响，通道北口的水动力增强，落潮流流量增加，所形成的弯道横向环流进一步加速了深坑的发育，冲刷趋势加剧。

湖北省河道砂石资源供需困局初探及对策分析

岳红艳;金中武;郭超;徐芳;邓彩云

2022, 53(4):  20-25.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.004

摘要 ( 130 )   PDF (1621KB) ( 261 )  

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砂石资源是中国消耗第二大自然资源，支撑着经济社会的快速发展。对近年来湖北省河道砂石资源供应不足的原因进行了系统分析，并提出了缓解对策。研究结果表明：目前湖北省河道砂石资源供需困局的形成主要是由于长江干支流河道和湖泊来沙量锐减、河湖持续冲刷以及环保政策趋紧；随着上游干支流水库建成运用以及水土保持工作的持续开展，预计湖北省砂石资源供需矛盾将长期存在。通过加强河演趋势研判、动态调整长江及汉江干流可采区、合理规划和布局小支流及湖区采砂并及时补充其他砂源，能够提升湖北省砂石资源市场供应保障能力。

基于日降雨量的城市内涝灾害风险评价——以长春市南关区为例

陈鹏;朱娱莹

2022, 53(4):  26-30.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.005

摘要 ( 148 )   PDF (3720KB) ( 215 )  

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目前，对于城市内涝灾害风险评价一般是以极端降水作为指标，这样往往会导致城市内涝灾害发生的程度被低估，中等或较弱降水也可能是城市内涝灾害致灾因子之一。为精确地评估城市内涝灾害风险，以长春市南关区为例，以1985～2015年逐日降雨强度的分布分析为基础，将逐日降雨强度转换为降雨超越概率(PEP)指数，将逐日的降雨强度与年最大日降雨量超越概率进行比较，得到城市内涝灾害发生概率，并构建了城市内涝灾害风险评价指数，对2019年南关区内涝灾害风险进行评价。结果表明：2019年南关区内涝灾害风险评价指数为0.597,为重大风险中的显著风险。研究成果可为精确评估城市内涝灾害风险提供参考，为城市内涝灾害防范提供决策依据。

基于SWMM模型及GIS技术的城市雨洪调控情景模拟——以镇江市城区为例

黄诚;张晓祥;韩炜;刘昌军

2022, 53(4):  31-36.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.006

摘要 ( 170 )   PDF (9222KB) ( 307 )  

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为解决城市区域在发生暴雨后的内涝问题和探讨低影响开发(LID)措施对城市雨洪的调控效果，选取近年内涝频发的镇江市老城区作为研究区域，采用SWMM模型构建该地区排水系统模型，模拟了符合当地防洪标准的30 a一遇暴雨条件下管网系统运行情况；然后，以淹没较为严重的汇水区为研究对象，布设4种LID措施及不同组合模拟8种情景下径流控制情况；最后，在基于遥感技术提取的建筑物屋顶上随机布设20%,50%,80%的绿色屋顶设施(GR),从空间尺度对比汇水区径流系数对不同比例LID措施的响应。结果表明：(1)在遭遇30 a一遇暴雨情景下，研究区内超过半数的节点和管网发生溢流或超载现象。(2) LID措施对控制城市雨洪有较好的效果，以S424汇水区为例，在径流量控制效果上，透水铺装>LID组合>绿色屋顶>雨水花园；在洪峰流量削减率上，透水铺装和雨水花园效果较好。(3)随着LID措施布设比例的增加，控制径流的效果越来越好，当区域内随机布设80%的绿色屋顶后，汇水区平均径流系数Ψ缩减60.39%。LID设计方案对海绵城市雨洪调控效果明显，可为当地内涝治理提供参考。

长江流域水权交易机制建设的现实需求及推进策略

长江水利委员会水资源管理局

2022, 53(4):  37-43.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.007

摘要 ( 152 )   PDF (1307KB) ( 380 )  

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为了解长江流域水权交易现状，准确把握长江流域水权交易的探索空间和可能方向，对长江流域19省(市、区)水权交易实践进行了充分调研。在深入分析长江流域水权交易的现实需求以及面临的主要问题基础上，以需求为指引、以问题为导向，提出了建立倒逼和激励机制、扩大可交易水权范围、健全水权交易制度建设、搭建流域性交易平台等长江流域创新水权交易机制建设的推进策略。研究成果可为南方丰水地区生态产品价值实现提供参考。

长江流域总磷问题思考

尹炜;王超;张洪

2022, 53(4):  44-52.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.008

摘要 ( 219 )   PDF (2675KB) ( 435 )  

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“十三五”以来，长江干流水体中总磷浓度达标，但中上游支流和中下游湖泊水体中的总磷超标明显，总磷已经成为长江流域水体主要污染指标。尤其是长江上游梯级水库的建成运行，改变了水沙条件，颗粒态磷大幅减少，溶解态磷有所增加，磷输移形态的改变加剧了中下游的总磷问题，并产生了系列生态环境效应。上游支流水体中磷的输入加速了梯级水库水体中磷的累积，水质污染和富营养化潜在风险增加；中下游颗粒态磷减少改变了磷形态的分布，增加了环境脆弱性；下游浅水湖泊水体中磷超标驱动了内源循环，加速了湖泊富营养化过程；长江入海磷通量剧减，将对近岸水域生态环境产生深远影响。针对长江总磷问题开展了分析研究，结果表明：(1)应对磷输入源头采取控制措施，诸如加强“三磷”问题治理，遏制中上游重点支流的磷超标趋势，同时要加快城镇污水收集/处理基础设施建设，完善农业面源管控和湖泊生态修复体系，控制中下游磷排放源；(2)应当实施上游梯级水库群泥沙联合调度，减少库内淤积，增加输沙能力以及增加中下游颗粒态磷水平和磷入海通量；(3)建议完善总磷监测的标准方法，强化全沙总磷的监测，磷浓度和通量监测并重，以便为长江总磷管控提供科学系统的数据支撑。

水库与城市建设对湟水河流域氢氧同位素特征的影响

刘思妤;刘盈斐;王坤;李相南

2022, 53(4):  53-58.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.009

摘要 ( 82 )   PDF (3205KB) ( 147 )  

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水利工程和城市建设改变了流域的天然属性和下垫面特征，进而影响了流域水循环过程。以湟水河流域为研究对象，基于不同的土地利用格局和水库特征划分河段，分别采集水样，分析了湟水河水的氢氧同位素组成及其沿程分布特征。结果表明：水库水和城区水的氢氧同位素(δ18O和δD)相较于入库水和非城区水有明显的偏正现象。为了探究该现象的普遍性，广泛搜集了以往研究中水库水和城区水的氢氧同位素数据。研究发现：在水库影响区域，入库水和水库水的稳定同位素差异与水库的表面积和平均滞留时间有较强的正比关系；在城市影响区域，非城区水和城区水的稳定同位素差异与河段两岸的不透水域面积占比有较强的正比关系。这表明水库建设和城市化都促进了河水氢氧同位素的蒸发分馏。研究成果对从微观尺度探究人类活动影响下的水循环特征具有一定的参考意义。

流域水环境生态风险评价指标体系的构建及应用——以大宁河为例

李海燕

2022, 53(4):  59-64.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.010

摘要 ( 68 )   PDF (4023KB) ( 290 )  

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为全面了解大宁河流域水环境综合生态风险现状，采用基于信息敏感性的主成分分析方法，构建了能够反映风险源和受体综合作用下的水环境风险评价指标体系；在模糊评价思想指导下，利用GIS技术和相对风险评价模型，对水环境风险进行评估并划分风险等级。研究结果表明：(1)水环境生态风险突出表现在水体富营养化、土壤重金属、水土流失及水华暴发风险方面，采用定量筛选方法最终确定了15个评价指标。(2)大宁河流域整体处于中高度风险区，风险值呈现出沿河流干支流两岸逐渐递减的趋势，高度风险区和极高风险区主要分布在巫溪县及河口回水区。该筛选方法在一定程度上克服了指标选取的主观性，减少了结果的不确定性。评估结果能客观反映出流域范围内人口和城市沿河流分布、库区支流水环境风险受到库区蓄水影响的特点，可为其他库区支流水环境风险评估及管控提供参考依据。

巴丹吉林沙漠湖泊群水体氢氧同位素和水化学特征

金可;张乾柱;卢阳;胡月;饶文波

2022, 53(4):  65-72.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.011

摘要 ( 40 )   PDF (6306KB) ( 154 )  

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巴丹吉林沙漠东南部湖泊群是该沙漠重要的水源之一，为揭示湖泊群水体潜在补给来源和补给方式，探索湖泊水体离子空间变化特征及其影响因素，系统分析了该沙漠东南部湖泊群水体δ18O和δD同位素特征及水化学组成。结果表明：（1）巴丹吉林沙漠湖泊群水体pH和电导率平均值分别为9.29,291 mS/cm,以Na+和Cl-离子为主，占离子总量比例达69.4%。（2）湖泊群水体δ18O和δD同位素平均值分别为6.42‰和-3.67‰,不同区域湖泊群蒸发效应差异显著，湖泊蒸发强度自东南部至西北部逐步增大。（3）基于同位素高程效应方程，研究区湖泊水体潜在补给来源为东南部雅布赖山大气降水，补给方式主要以周边地下水侧向补给为主。补给水源和区域岩石风化是研究区湖泊群水体离子空间变化的主控因素。

“十三五”时期重庆市地表水环境质量时空演变研究

秦成;葛淼;刘念;刘浩;蔡宇;李灵星

2022, 53(4):  73-78.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.012

摘要 ( 38 )   PDF (4866KB) ( 187 )  

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“十三五”时期，随着生态文明改革持续深入，水环境治理已转变为精准治污、科学治污，效果显著。以重庆市“十三五”国家考核断面地表水环境质量评价为实例，基于时空多尺度的概念，提出了“多尺度综合评价”研究地表水环境质量时空演化的方法，以时间尺度上年度和年内地表水环境质量、主要污染物变化规律为出发点，进行空间尺度上由点(出入境断面)到线(长江干流)再到面(全市地表水)的综合分析。结果表明：“十三五”时期重庆市国家考核断面地表水环境质量逐年呈阶梯式改善，年内水质变化总体呈现下半年水质优于上半年的规律；主要污染物浓度夏季明显增高，地表水环境污染主要为农业面源污染造成；全域范围内水质优良情况与经济发展水平呈负相关，东部区域水质明显优于西部区域；氮、磷防控效果显著，消减率为30.89%和10.45%。该成果对评价“十三五”以来的污染防治效果具有实际意义，也可为“十四五”开展相关污染治理提供理论依据。

毛细阻滞覆盖层边坡防护技术研究综述

王甦宇;刘爱华;邹家强;吴政洲;张巍

2022, 53(4):  79-85.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.013

摘要 ( 52 )   PDF (2593KB) ( 194 )  

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利用毛细阻滞覆盖层(CB)对边坡进行防护是减小降雨诱发滑坡危害的有效手段之一。毛细阻滞覆盖层不仅在边坡防渗方面有较好的表现，还能满足生态护坡的需要。针对毛细阻滞覆盖层的研究现状，分析了不同因素对其防渗效果的影响，包括几何构造、内部的渗流以及细/粗粒层材料的组成，指出了毛细阻滞覆盖层边坡防护技术的优势与不足，并进一步讨论了提高毛细阻滞覆层防护性能的改进措施和途径。研究表明：CB技术是未来边坡防护与生态护坡的一个重要发展方向。

南水北调工程陶岔站时差法流量计推流技术研究

邓山;赵昕;张莉;吴琼;左建

2022, 53(4):  86-90.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.014

摘要 ( 42 )   PDF (1768KB) ( 160 )  

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陶岔水文站为南水北调中线工程源头陶岔渠首水量计量断面，为提高陶岔站超声波时差法流量计的流量测验精度，对时差法流量计算原理及推流方法进行了研究，提出了基于多元回归的多声路时差法断面平均流速计算方法，并以实测流量为率定样本，验证了该方法的适用性。同时，基于走航式ADCP测验资料，分析了陶岔站垂线流速分布规律及最优幂指数，以及幂指数对ADCP流量测验精度的影响。结果表明：基于多元回归的多声路时差法断面平均流速计算方法能进一步提高陶岔站流量监测的精度；陶岔站垂线流速分布符合幂函数分布，最优幂指数为0.120 8,在用走航式ADCP进行流量测验时，建议采用该系数，可减小单次流量测验误差1%～2%。研究成果可为流量在线监测推流方法的选择及推流精度的提高提供参考。

长江中下游径流情势演变及其归因分析

许斌;邹磊;姚立强;欧阳硕

2022, 53(4):  91-97.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.015

摘要 ( 66 )   PDF (3415KB) ( 224 )  

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长江上中游大型水利工程的修建，对长江中下游的水文情势产生了较大的影响。针对目前径流情势演变研究中，单一变异分析方法存在检验结果不合理、不一致等情况。采用水文变异诊断系统，对宜昌、汉口、大通水文站的实测径流进行变异识别与变异时段划分，得出长江中下游径流情势的演变特征；并采用基于降雨径流关系的归因分析方法，从气候变化和人类活动的角度揭示其主要影响因素。分析结果表明：宜昌站共有9个时段的水文序列发生了不同形式的变异，从变异数量和变异程度而言，均为受影响最大的站点；随着往下游的推移，汉口和大通站受影响的程度逐步减弱。3个站的汛期径流均呈现出下降的态势，枯水期的径流量，除汉口站5月份之外，均呈现出上升的态势，演变规律较为明显。归因分析显示，除宜昌站7月份外，人类活动均是引起3个站点径流序列水文变异的主要原因。

西南山区水资源与社会经济协调发展及其影响因素——以遵义市为例

肖钊富;彭贤伟;李瑞;廖佶慧

2022, 53(4):  98-105.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.016

摘要 ( 62 )   PDF (5838KB) ( 185 )  

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水资源与社会经济的协调发展对促进生态环境保护和地区综合高质量发展具有重要意义。以典型西南山区城市——遵义市为研究对象，构建2个系统协调发展的综合指标体系；采用熵权法、耦合协调模型，对2009～2019年遵义市“水资源-社会经济”协调发展状态及其交互作用机理进行分析，并结合灰色关联系数探究2个系统协调发展的影响机制。研究结果表明：(1)研究期内，水资源综合水平呈先下降后趋于平稳的态势，说明水资源承载力和利用效率呈先降低后稳定的状态，社会经济发展水平呈上升的趋势；(2) 2个系统间的耦合协调状态由2009年的勉强协调(0.596)向2019年的中级协调(0.719)转变；(3)水资源与社会经济的耦合协调度差异受到经济技术发展、产业用水结构、城镇化建设、水资源禀赋以及水环境治理水平等要素的共同影响，使得2个系统在发展过程中互为影响，协同演进。研究结果可为西南山区水资源优化及其可持续发展规划的研制提供科学参考依据。

基于微震监测的秦岭隧洞岩性转换带岩爆孕育机制

谷建强

2022, 53(4):  106-111.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.017

摘要 ( 43 )   PDF (3844KB) ( 152 )  

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多年来，岩爆的频发严重制约着最大深埋隧洞的工程建设进度，给现场施工安全造成极大的威胁。引汉济渭秦岭输水隧洞具有地应力高、埋深大、地质结构复杂等特点，为减少在开挖过程中岩爆带来的危害，利用微震监测技术对岭北TBM洞段实施全天候不间断监测。通过分析微震事件的时空演化规律，对K46+735～K45+730之间变砂岩与闪长岩交界面处岩性转换带的岩爆孕育机制开展了研究。研究结果表明：(1)微震事件的时空演化规律可以有效揭示岩爆区岩体的破裂过程，并显示出了微震监测震源参数的变化情况与现场发生的岩爆现象一致；(2)岩性转换带的岩爆孕育受开挖扰动影响，当岩爆区域在高应力作用下发生静力破坏时，结构面滑移错动产生高应力，并与静应力形成叠加效应，最终诱发强烈岩爆。研究成果可以为最大深埋隧洞施工过程中的岩爆预防措施制定提供参考，以保证现场施工人员和设备的安全。

输电线路桩基典型力学参数插值精度研究

苏朝晖;丁士君;崔强;刘广;张振华

2022, 53(4):  112-117.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.018

摘要 ( 37 )   PDF (4676KB) ( 140 )  

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输电线路跨度大、分布广的特点极大地增加了输电线路基础建设过程中的勘测工作量。在已知部分输电线路勘测点位数据的情况下，采用克里金、样条函数和反距离权重插值等方法对输电线路其余点位桩基的主要力学参数进行了合理预测，详细比较了插值误差，分析了不同插值方法在输电线路桩基参数插值过程中的主要特点，并分析了幂参数取值对反距离插值方法进行极限端阻力插值的精度的影响。结果表明：采用反距离权重法对条带状分布的参数进行插值时，概念简单，编程容易，插值精度也在合理范围内；随着幂参数的增大，插值精度逐步提高。

典型震裂山体发育特征及形成机制分析——以四川省茂县叠溪镇松坪沟为例

王永学;朱凌;裴向军;尹强;郑益伟;阿帕尔

2022, 53(4):  118-124.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.019

摘要 ( 40 )   PDF (25879KB) ( 321 )  

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为了揭示强震作用下斜坡的震裂损伤特征及其演化规律，对四川省茂县叠溪镇松坪沟流域的3个典型震裂山体开展了地质条件及震裂纹调查。结果表明：(1)震裂斜坡震裂纹的扩展主要与结构面特征有关，震裂纹往往沿着节理触发和扩展。(2)震裂纹的组合特征控制了震裂山体的失稳模式。(3)强震过程中，在冲压-拉张荷载下主要形成拉张裂纹、冲压裂纹及压致拉裂；在振动剪切荷载下主要形成张性雁列和压扭性雁列2种裂纹类型。(4)地震造成的震裂纹加速了斜坡的失稳破坏，强震山区地震荷载造成的震裂纹是斜坡失稳的关键因素。

高山峡谷区不良地质体堵江风险分析——以旭龙水电站为例

王周萼;蔡耀军

2022, 53(4):  125-129.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.020

摘要 ( 57 )   PDF (5826KB) ( 166 )  

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高山峡谷区地质条件复杂，为确保水电工程正常运行，需准确评价不良地质体的堵江风险，以便采取针对性的处理措施。在无人机航拍技术的不良地质体判识方法与堵江风险判识准则的基础上，对旭龙水电站库区的不良地质体进行了判识与堵江风险分析。结果表明：库区分布不良地质体共19处，现状均稳定，不存在堵江风险；蓄水后，仅17号堆积体可能存在堵江风险，经各种工况计算分析，17号堆积体不会造成堵江。因此，旭龙水电站库区不存在堵江风险的不良地质体。研究成果对保证旭龙水电站的正常运行具有一定参考价值。

长江口外远距离海上平台垂直基准体系的建立

许宝华

2022, 53(4):  130-134.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.021

摘要 ( 42 )   PDF (1577KB) ( 183 )  

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为了解决复杂水文条件和远距离等因素给垂直基准传递带来的精度低、可靠性无法验证的难题，提出并研究了长江口外远距离海上平台垂直基准体系的建立方法。首先，建立了覆盖平台水域的GNSS控制网；然后，给出了联合似大地水准面精化模型、平均海平面及海面地形的1985国家高程计算方法、平均海平面和深度基准面综合确定方法；最后，形成了平台垂直基准远距离传递的完整方案。借助于上述方法开展了长江口外远距离海上平台垂直基准传递研究，获得了互差为2 mm的平台1985国家高程以及精度优于3 cm和5 cm的平台平均海平面和深度基准面，在此基础上，建立了长江口外远距离海上平台的垂直基准体系。

挡土墙抗滑键抗滑作用研究综述

黄岳文

2022, 53(4):  135-143.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.022

摘要 ( 70 )   PDF (1673KB) ( 167 )  

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基于国内外挡土墙抗滑键的研究成果，讨论了挡土墙设键对提高抗滑稳定性的影响，介绍了抗滑键作用机理及国内外抗滑键设计计算方法。各抗滑键设计方法差别较大，多数在底板中部或墙踵附近设键，但现场观测却发现正常工作荷载下键设在底板中部时键前被动土压力远小于设计预想，而在墙趾设键的抗滑作用则得到现场观测和模型试验的验证。基于对抗滑力仅与地基土抗剪强度有关的理解，根据传统的极限平衡法推导了墙趾设键挡土墙的抗滑稳定计算公式，该公式与《水工挡土墙设计规范》中底板向填土方向落深倾斜的抗滑稳定计算公式本质一致。对于护岸挡土墙，在墙趾设键可相应抬高底板，改善基础应力，还可起到改善基底扬压力和防冲作用，因此在护岸工程中得到广泛应用。

中国和尼泊尔水库淹没区范围确定方法比较研究

谭哲武;王克彬;蔡芳;谷茂峰

2022, 53(4):  144-148.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.023

摘要 ( 39 )   PDF (1622KB) ( 138 )  

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在水电工程建设中，水库淹没区范围的确定直接关系到工程的移民搬迁规模和投资建设成本。世界各国关于水库淹没区范围确定的方法各不相同，水电建设市场缺乏统一的国际规范和标准，严重制约着水电新能源发展。以尼泊尔水电站工程为研究背景，通过现场调研了解尼泊尔水库淹没区范围的确定方法，并与中国规范标准下的确定方法进行对比研究。研究结果表明：国内外不同规范标准下的设计成果具有显著差异，中国规范标准下水库淹没区范围确定的方法更加科学，规划设计成果也更为精确，有助于减少或规避实施过程中的风险。

资源柔性视角下项目进度管理关键链缓冲区设置

黄建文;王亚珂;王宇峰;龚世柒;张迎锋;叶林华

2022, 53(4):  149-154.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.024

摘要 ( 27 )   PDF (2267KB) ( 138 )  

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工程项目施工过程易受到资源冲突的影响而使项目计划产生偏差，为了降低资源因素对进度的影响，提出了一种考虑资源柔性的关键链缓冲区设置方法。首先根据资源-能力矩阵(RAM)度量人力资源柔性和资源紧张度；再考虑人力资源柔性和资源紧张度约束，计算资源缓冲和汇入缓冲大小并进行分配，得到基于资源柔性的关键链缓冲设置模型；最后引入实例验证该方法的有效性。研究结果表明：考虑资源柔性和资源紧张度得到的缓冲区设置模型可以降低资源风险对项目进度的影响，从而提高完工概率，缩短项目计划工期。

颗粒形状对粗粒土密实度的影响研究

刘波;刘鹏;马刚;杨平荣;王一涵;冷天培

2022, 53(4):  155-162.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.025

摘要 ( 47 )   PDF (3664KB) ( 160 )  

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密实度是衡量粗粒土力学性能的重要指标之一。大量实验表明，颗粒形状对颗粒材料的密实度有显著的影响，但针对特定形状指标对密实度影响的研究较少。选取大石峡堆石坝料场的卵石料颗粒和块石料颗粒作为试验材料，通过三维扫描获取颗粒的真实形状，计算了颗粒的形状指标。基于颗粒的真实形状，构建模拟真实粗粒土颗粒的离散元团簇体模型。采用压缩边界法对颗粒集合体进行制样，并对所有试样孔隙比进行测定。BP神经网络与Olden方法相结合的参数敏感性分析显示：对密实度敏感性较强的形状指标依次为三维球度、凸度、三维圆度和二维圆度，颗粒的三维球度指标能够较好地反映粗粒土密实度随颗粒形状的变化规律。考虑粗粒土颗粒三维球度的正态分布特性，针对三维球度呈不同正态分布的试样进行数值模拟，结果表明：试样的孔隙比随颗粒三维球度分布范围的增大基本保持不变，其分布范围的变化对孔隙比的影响较小。

NaCl作用下红黏土裂隙发育规律研究

肖桂元;安冉;朱杰茹;裴心成;刘芠君

2022, 53(4):  163-170.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.026

摘要 ( 36 )   PDF (3166KB) ( 150 )  

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土体在盐作用下强度会弱化，造成土体变形。为探索不同浓度NaCl溶液对红黏土的裂隙发育演化规律及其工程性质的影响，分别制作不同浓度NaCl的泥浆样，定时对试样进行称重、拍照，观察试样裂隙发育过程。结果表明：NaCl浓度的增加，改变了土颗粒之间的作用力，红黏土的水分蒸发速率也随之降低，裂隙块数明显减小，NaCl溶液对红黏土裂隙发育起到明显的抑制作用，且浓度越大效果愈明显。此外，通过界限含水率与直剪试验探索了不同浓度NaCl溶液对红黏土力学性质的影响，利用Zeta电位试验分析了其力学性质变化原因与裂隙发育规律。试验发现：由于NaCl溶液改变了土体结构与颗粒间的摩擦力，使得扩散层厚度变小，从而红黏土的液塑限与抗剪强度指标随着溶液浓度的增加而降低。

CDM法加固高桩码头岸坡离心模型试验研究

韦武昌;许胜才;洪思源;杨立功

2022, 53(4):  171-175.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.027

摘要 ( 33 )   PDF (6849KB) ( 143 )  

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高桩码头是码头常用结构型式之一，因其适用于软土地基而在众多河口、海岸地区广泛采用。然而高桩码头在后方软土地基自重及堆载的作用下会产生明显的侧向变形，给码头结构造成严重的损伤。通过离心模型试验研究了采用深层水泥搅拌法(CDM)加固情况下，码头后方在堆载作用下岸坡变形机理、高桩码头承载及变形模式，进而研究加固体对高桩码头岸坡变形的影响。研究结果表明：经CDM加固后，加固体起到了挡土墙的作用，使岸坡水平位移减小，坡顶隆起量增大，但加固体下部侧向膨胀变形增大；综合来看，CDM法加固使高框码头承载力得到显著提高。

基于Total-FETI法的混凝土损伤分析子区域剖分研究

邱莉婷;马福恒;沈心哲

2022, 53(4):  176-181.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.028

摘要 ( 40 )   PDF (9072KB) ( 134 )  

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在整体有限元撕裂对接法和隐式梯度损伤模型结合的基础上，针对损伤子区域模拟的高精度要求和混凝土损伤扩展路径的不确定性问题，通过引入基于非局部损伤应变的子区域自适应更新方法，结合子区域更新误判修正，实现了混凝土损伤失效过程非线性子区域的高精度有限元网格自适应更新。同时，对L型混凝土试件进行不同子区域剖分数量和子区域分解形式的数值试验对比分析。研究结果表明：模型不存在子区域分解敏感性；子区域剖分数量越多，或者子区域分解方式与损伤扩展路径相适应时，高精度有限元网格子区域的自适应更新数量越少，模型计算规模减小明显；此外，子区域界面节点的增加对计算规模削减的影响较小，模型整体计算效率提高明显。研究结果可为混凝土损伤分析的并发多尺度数值计算提供参考。

混合底泥基陶粒制备及其性能分析

谢紫珺;蔡德所;散剑娣;张昆

2022, 53(4):  182-188.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.029

摘要 ( 61 )   PDF (2115KB) ( 135 )  

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随着底泥疏浚技术广泛应用于污染水体治理，河道底泥的处置成为一大难题，而利用底泥制备陶粒是当前底泥资源化利用的新方向。以两段河道的疏浚底泥为主要原料制备陶粒，通过单因素试验分析了原料配比、钢渣添加量、大理石粉添加量对陶粒性能的影响，通过L16（44）正交试验确定了制备底泥基陶粒的最优条件。结果表明：制备的底泥基陶粒最优条件为烧结温度1 000℃,烧结时间5 min,预热时间10 min,大理石粉添加量16%。该条件下制得的陶粒除磷率为98.04%,吸水率为28.55%,陶粒空隙率为48.43%,堆积密度为0.70 g/cm3,抗压强度为3.13 MPa,表观密度为1.36 g/cm3,满足CJ/T 299-2008《水处理用人工陶粒滤料》性能指标要求，证实了利用混合底泥制备陶粒的可行性，可为底泥的资源化利用提供参考。

输水渡槽水位异常波动原因分析与改善措施研究——以南水北调中线工程澧河渡槽为例

屈志刚;李政鹏

2022, 53(4):  189-194.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.030

摘要 ( 53 )   PDF (8211KB) ( 179 )  

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南水北调中线工程自2020年开始正式启动大流量输水，在此期间部分输水渡槽进出口流态紊乱，槽内水位异常波动，过流能力降低。以澧河渡槽为研究对象，通过高精度三维水动力学数值模型模拟复演了澧河渡槽现状流态异常现象，探究了渡槽水位异常波动的原因，即由于渡槽出口中墩体型宽平导致水流急剧绕流形成“卡门涡街”现象，墩尾水流出现周期性摆动，并引起两槽流量的周期性变化，反过来又加重了墩尾水流的摆动，两者相互激励形成共振，放大了渡槽水位的异常波动。结合工程实际提出了各种可行的流态优化工程措施，并通过数模分析对比，得出了最适合澧河渡槽的方案，即：在渡槽进、出中墩上下游修建三角形导流墩导流，从工程性价比、结构稳定性等方面综合考虑，推荐采用“进口长10 m+出口长30 m”的导流墩尺寸方案。相关经验可供类似调水工程渡槽流态改善借鉴。

长江河岸边坡狗牙根根系力学性能研究

叶兴;杨启红;张超波;王家生

2022, 53(4):  195-200.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.031

摘要 ( 72 )   PDF (1831KB) ( 170 )  

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河岸边坡在流域生态系统中发挥着重要作用，植物根系通过发挥抗拉力学性能，提高了边坡稳定性，对河岸边坡生态稳定具有意义。然而，目前对长江河岸不同高程和排水方式下优势草本物种根系的抗拉力学特性认识不足。因此，选取优势草本物种狗牙根为研究对象，进行室内拉伸试验，分析其在不同高程和排水方式下的抗拉力学特性。结果表明：(1)狗牙根的抗拉力与根径呈幂函数增长关系，其抗拉强度、延伸率以及弹性模量与根径满足幂函数下降关系。(2)狗牙根的抗拉力、抗拉强度以及弹性模模量与岸坡高程呈正相关，而其延伸率与岸坡高程呈负相关。(3)狗牙根的抗拉力、抗拉强度和弹性模量在一、二、三期岸坡排水方式下依次增加，而其延伸率则依次减小。研究结果阐明了高程和岸坡排水对河岸优势物种根系抗拉力学特性的影响，对长江河岸边坡治理与防护提供了理论基础。

基于机器学习的葛洲坝水电站日均出力预测

刘亚新;徐杨

2022, 53(4):  201-209.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.032

摘要 ( 71 )   PDF (5679KB) ( 377 )  

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考虑三峡水库与葛洲坝水电站的紧密水力联系以及三峡水库出库流量与葛洲坝水电站入库流量的不平衡现象，提出了基于极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting, XGBoost)和自回归差分移动平均模型(Autoregressive Integrated Moving Average model, ARIMA)这两种机器学习的葛洲坝水电站入库流量预测模型，以及基于贝叶斯岭回归的葛洲坝水电站日均出力预测模型，并将两种模型相结合进行葛洲坝水电站入库流量与日均出力预测。通过对2019年非弃水期的实验分析，结果表明：葛洲坝水电站入库流量预测模型优于传统的折算系数三日均值法，可降低流量预报误差；葛洲坝水电站日均出力预测模型具备较高的预测精度和较强的稳健性，可为葛洲坝水电站非弃水期日均出力计划编制提供参考。

基于改进侧扫声呐法的水下抛石精准识别研究

马国栋

2022, 53(4):  210-214.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.033

摘要 ( 42 )   PDF (7689KB) ( 143 )  

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侧扫声呐法是水下抛石探测中较为常用的方法之一，具有横向分辨率高、工作效率高等特点。但通常只根据声波散射强度值的相对大小进行水底介质判断会存在较大误差。为了提高识别准确性，以保定圩水下抛石为研究对象，首先对侧扫声呐数据进行小波去噪处理；然后根据Lambert定律消除掠射角的影响，使散射强度与水下介质的类型直接相关；最后利用聚类分析方法对长江干流芜湖市保定圩水下介质进行分类。研究表明：该方法的识别能力明显高于直接利用原始侧扫声呐数据进行聚类分析的方法，可精确划分出抛石体的分布范围，大大提高了水下抛石体的识别能力。

离心式气密封在轴承油雾治理中的应用及流场分析

田仁斌;张承俊;苏纪成;陈晓龙;魏学锋

2022, 53(4):  215-220.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.034

摘要 ( 49 )   PDF (7307KB) ( 177 )  

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为有效解决大型水轮发电机组推力轴承普遍存在的油雾污染问题，基于“疏”代替“堵”的理念，提出了一种离心式气密封结构，并在溪洛渡电站某台机组上安装应用。该结构在机组大轴上安装了离心式叶片，叶片随轴转动，在流道内形成高速高压的气流，外溢的油雾则随气流进入蜗壳流道，最后被油雾吸收系统带走，阻止了油雾被转子支臂下方的负压吸走，油雾治理效果良好。此外还采用计算流体力学软件对该结构的内部流场进行了三维数值模拟，分析了叶片的气动性能及内部流场规律，计算结果与现场试验结果一致，验证了计算方法的可靠性。研究结果为大型水轮机组轴承油雾治理提供了一种新的解决思路，也为气密封的研究及优化设计提供了一种参考。

乌东德水电站850MW水轮机总体技术特性分析

李玲;王华军;郑涛平;陈冬波

2022, 53(4):  221-225.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.035

摘要 ( 79 )   PDF (2604KB) ( 210 )  

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乌东德水电站水轮发电机组单机容量850 MW,居世界水电第二；水电站运行条件复杂，机组设计安装难度大。针对以上技术难题，结合工程特点，从水轮机的运行条件、水力设计、结构特性、现场加工安装等方面开展了大量的专项分析研究工作，从而得到了优良的水轮机设计参数和结构；同时，通过开展专项研究，提出了基于“水轮机效率加权因子量化方法”的综合转轮开发方法、地下式联合转轮加工厂设计方案以及基于安装强度指标提高机组安装进度的方法。研究成果为乌东德水电站机组的顺利投产发电提供了保障，可为今后巨型水轮机设计提供参考。

基于数字孪生技术的农村供水管理系统框架设计

赵翠;孙付增;刘少博;苏胜晗;宋家骏;高奇奇

2022, 53(4):  226-230.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.036

摘要 ( 85 )   PDF (2564KB) ( 193 )  

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为解决农村供水信息化中存在的信息系统设计与建设标准不规范、不统一，数据资产管理和挖掘不深入，系统性应急响应速度较慢等问题，实现农村供水信息化到智慧农饮的转变，构建了数字孪生技术支撑下的一张网、二体系、三层级、四应用、六媒体的智慧农饮体系。提出的具体实现方式为：构建全域感知智慧农饮专题数据库，打造数字孪生智能水厂、数字孪生管网、数字化监管与应急平台。该系统建成后可以充分发挥数字孪生在数据感知、数据集成、人机交互等方面的优势，有效提高农村供水工程安全运行能力和农村供水工作智能监管水平。