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2022年第7期目次

2022, 53(7):  0. 

摘要 ( 60 )   PDF (813KB) ( 176 )  

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2022年第7期目次

2022, 53(7):  0. 

摘要 ( 1 )  

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基于GR4J-LSTM混合模型的洪水预报研究

崔震;郭生练;王俊;王何予;尹家波;巴欢欢;

2022, 53(7):  1-7.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.001

摘要 ( 341 )   PDF (2543KB) ( 418 )  

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为提高洪水过程预报的准确性，将概念性水文模型GR4J (modèle du Génie Ruralà4 paramètres Journalier)的预报流量耦合到长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory Neural Network, LSTM)中，构建了GR4J-LSTM混合模型，并与GR4J、LSTM模型进行对比。基于2012～2019年陆水水库汛期与洪水事件相关的数据集，并结合欧洲中期天气预报中心的3 h预报降水产品，驱动GR4J-LSTM混合模型，预报陆水水库3～12 h预见期的入库流量。最后采用平均影响值(Mean Impact Value, MIV)算法评估输入变量的相对重要性。结果表明：GR4J、LSTM和GR4J-LSTM模型均具有较好的模拟预报能力，但GR4J-LSTM混合模型的预报性能最优，既可以学习GR4J模型的产汇流过程，又提高了洪水预报的精度。研究成果可为洪水预报方案制定提供参考。

汛期三峡-葛洲坝两坝间船舶疏散应急调度研究

程晓东;徐涛;冯志州;胡杨;徐杨;

2022, 53(7):  8-12.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.002

摘要 ( 164 )   PDF (1648KB) ( 268 )  

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汛期洪水背景下，三峡-葛洲坝两坝间容易出现船舶滞留积压现象，开展以船舶疏散为主要目标的应急调度需求强烈。根据两坝间的航运调度需求，在梳理两坝间河段概况与分级通航标准的基础上，提出了以防洪安全为前提、以航运为主要调度目标，并考虑发电、泥沙淤积的汛期三峡水库综合调度需求，研究了兼顾城陵矶防洪补偿调度的三峡水库库容运用，以及不同情景下的具体调度方式。以2020年8月初船舶疏散典型调度实践为例，回顾并分析了此次应急调度过程。结果表明：汛期实施船舶疏散应急调度，在保证防洪安全前提下，可抓准时机灵活启用，最大限度发挥三峡水库的综合效益。

基于浅水流模型的广州市大坪泥石流预测与防治

郑伟;尹培杰;

2022, 53(7):  13-19.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.003

摘要 ( 158 )   PDF (38873KB) ( 240 )  

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暴雨是导致山区泥石流的重要因素，不同降雨条件下泥石流冲出范围的预测仍是泥石流防治的重点，而设计合理的拦挡坝方案可达到防灾减灾的目的。以广州市大坪沟泥石流为例，采用复杂地形条件的浅水流建模技术，对泥石流的运动过程和防治开展数值模拟。结果表明：(1)不同降雨阈值条件下，泥石流的流深和流速随降雨频率的降低而增大。当降雨频率设计值为0.5%时，泥石流沿河道堆积长度可达800 m,危险性较大。(2)以流深为标准对模拟结果进行危险性划分，提出泥石流危害指数(HI)。(3)结合地形重构技术对拦挡坝方案进行数值模拟，在沟内A、B两点设置不同高度的拦挡坝，确定了在A点设置15 m高的拦挡坝为最佳方案。研究结果可为国内外类似案例提供参考。

川藏公路北线泥石流特征及其防治措施研究

韩方;陈兴长;孙聿卿;唐勤;

2022, 53(7):  20-26.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.004

摘要 ( 213 )   PDF (13040KB) ( 279 )  

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川藏公路北线沿线泥石流灾害数量多、分布广，活动频繁，严重影响到了公路正常运行。在资料收集、遥感解译和开展野外调查的基础上，系统地研究了川藏公路北线四川省新都桥镇-西藏自治区昌都市段泥石流的发育状况和危害特征，并研究制定了相应的防治措施和建议。研究结果表明：(1)川藏公路北线沿线共发育有各类泥石流沟339条，以暴雨型-稀性-中低频泥石流为主；(2)泥石流流域多呈长条形，面积普遍较小，沟道短，纵坡降大；(3)泥石流的危害对象主要是桥涵和路基路面，危害方式以冲刷、磨蚀和淤埋为主。基于研究结果，建议根据不同路段泥石流的流体性质、活动频率以及危害方式等，采取具有针对性的防治措施，以保障公路能够安全运营。

营养物质分级总量控制与精细化管理方案研究——以三峡库区梅溪河库湾为例

马巍;孙磊;齐德轩;程瑶;

2022, 53(7):  27-35.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.005

摘要 ( 124 )   PDF (7424KB) ( 220 )  

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自2008年三峡水库175 m试验性蓄水以来，三峡水库在发挥巨大的防洪、水力发电等综合效益的同时，库区水体富营养化问题日益突出。为厘清三峡水库水体富营养化演替的营养物质来源，提出有效的总量控制策略及精细化管理方案，以三峡库区长江干流左岸的典型支流梅溪河为例，以2016～2019年期间逐月实测的水文、水动力、水质数据为基础，构建了梅溪河支流库湾三维水环境数学模型，并应用该模型研究长江干流-梅溪河支流来水与梅溪河库湾各特征断面间的水质响应关系；同时，定量解析了梅溪河库湾水体富营养化断面的营养盐来源、组成及其结构特征，核定了干支流交互作用影响下梅溪河支流库湾的水环境容量，研究提出了基于容量总量控制与水体富营养状态削减的分级总量控制需求和入库水质浓度限值，并制定了适应河（库）长制管理需求的干支流水质浓度精细化管理方案。梅溪河支流库湾CODMn、TP、 TN等3项指标的水环境容量分别为18 417, 373 t/a和7 528 t/a。在库湾各特征断面水质达标约束条件下，梅溪河库湾入库的CODMn、TP、TN等3项指标浓度限值分别为2.50～6.30,0.052～0.055 mg/L和1.05～1.10 mg/L;在满足梅溪河库湾库尾水华高发区的轻度富营养状态削减并达到中营养水平条件下，梅溪河支流入库的CODMn、TP、TN等3项指标浓度限值分别为2.00～4.00,0.05 mg/L和1.00 mg/L。研究成果可为三峡水库支流库湾水质达标管理与水体富营养化科学防治提供技术支撑与参考。

可可西里盐湖水化学特征及其形成机制

付昌昌;刘聪;

2022, 53(7):  36-41.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.006

摘要 ( 178 )   PDF (4134KB) ( 278 )  

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湖泊水化学特征对于识别湖水循环过程及湖泊演化历史至关重要。选择可可西里盐湖流域为研究区，通过对比分析研究区内湖水及其他水体的水化学和氢氧同位素特征，揭示湖泊水化学特征及其形成机制。结果表明：（1）湖水为弱碱性的咸水，水化学类型为Cl-Na型，由大气降水、冰川融水、地下水、河水至湖水，水化学类型由HCO3型向Cl型演化，同时伴随着盐分的增加。（2）氢氧同位素特征表明，研究区内不同水体的补给来源均为当地大气降水，并受到蒸发浓缩作用的影响，氘盈余显示蒸发浓缩是导致湖水盐分增加的主要因素。（3）利用Gibbs图、离子比值及PHREEQC反向水文地球化学模拟，从定性和定量视角进一步揭示了湖水的水化学形成主要受蒸发浓缩作用影响，同时伴随着岩盐、白云石、石膏矿物的溶解和方解石矿物的沉淀及Na-Mg阳离子交换。研究成果可为青藏高原内陆湖泊水化学演化分析提供理论支持，也可为进一步开展可可西里地区多源补给湖泊的水盐平衡研究提供科学依据。

黄柏河东支流域水体氮磷含量遥感反演研究

章程焱;董晓华;杨少康;赵程铭;薄会娟;张庆玉;

2022, 53(7):  42-49.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.007

摘要 ( 158 )   PDF (5078KB) ( 192 )  

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黄柏河是宜昌市生产、生活以及农业用水的重要来源，但大规模磷矿开采严重影响了其水体水质，因此需要对水体水质参数进行全流域实时监测。基于landsat8-OLI遥感影像，根据2014～2016年14个站点的水体水质实际监测数据，使用人工神经网络建立黄柏河东支流域总磷和氨氮含量的反演模型，模拟了2014～2016年春季和冬季黄柏河东支全流域水体的总磷和氨氮含量，并分析了总磷和氨氮含量的时空变化特征。结果表明：(1)对于Landsat8-OLI遥感数据，总磷的敏感波段为4～7波段，利用敏感波段建立的人工神经网络反演模型的精度较高，评价指标纳什系数和均方差系数分别为0.977 4和0.006 4;氨氮敏感波段为1～3波段，建立的模型精度低于总磷，评价指标纳什系数和均方差系数分别为0.714 5和0.004 5。(2)黄柏河东支流域2014～2016年总磷含量总体呈波动下降趋势，其中总磷含量较高区域分别为天福庙以及玄庙观库区；氨氮含量总体小幅度上升，2015年12月尚家河与西北口库区氨氮含量达到0.22 mg/L和0.27 mg/L。(3)黄柏河东支流域的总磷含量在春季最高，氨氮含量在冬季最高。(4)黄柏河流域的总磷和氨氮含量的空间分布存在一定的差异性，总磷在尚家河、天福庙、玄庙观库区的含量相对较高，氨氮在玄庙观与西北口库区的含量相对较高。研究成果可为该流域水环境治理提供依据。

千峡湖沉积物重金属含量空间分布及污染风险评价

亢晓琪;刘倩;罗明科;余辉;兰伟;

2022, 53(7):  50-56.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.008

摘要 ( 97 )   PDF (2670KB) ( 163 )  

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为探究千峡湖湖区表层沉积物重金属空间分布特征及污染风险程度，对湖区开展了现场调查及沉积物采样工作。采用相关分析法和主成分分析法对表层沉积物重金属来源进行解析，同时基于地累积指数法与潜在生态风险指数法对湖区污染情况及风险程度进行评价。结果表明：(1)湖区Cd超标严重，沉积物中Cd含量平均值为2.88 mg/kg,尤其在渤海镇(S6)、小粗口(S7),Cd含量超标倍数高达11.9和22.5倍。存在局部As偏高情况；(2)相关性分析和主成分分析结果表明，第1主成分为Cu、As、Pb,质量分数主要来源于农业生产过程中化肥农药大量施用和农村生活污水的输入，第2主成分为Cd、Zn,质量分数主要受农村生活及入湖河流影响，第3主成分为Cr,质量分数则来源于沉积物自身；(3)地累积指数和潜在生态风险指数结果表明，梅坑入湖(S5)、渤海镇(S6)及小粗口(S7)受沉积物重金属污染风险最高，其中重金属Cd污染风险水平较高。

小水电生态修复思考

杨洋;陈锋;赵先富;张志明;谭平;

2022, 53(7):  57-62.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.009

摘要 ( 159 )   PDF (1325KB) ( 181 )  

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针对水生态环境保护大背景下小水电发展困境，介绍了小水电现状及在经济社会中的作用，梳理了小水电对生态环境的影响以及其特性，总结了目前针对小水电开发已采取的生态修复措施和存在的问题：(1)生态流量考核监管重流量轻过程；(2)修复措施不全面，后期监管不到位；(3)生态修复管理机制不健全。提出了关于小水电生态修复的思考与建议：(1)明确生态修复和监管的主体，确定评价及监管指标，完善法律法规和奖惩机制，调动各方积极性；(2)从流域和区域统筹考虑，采取综合生态修复措施；(3)以结果为导向，引入第三方机构对小水电生态修复效果进行评价；(4)加强信息公开和公众参与，引导广大群众参与对小水电的生态修复与监管；(5)鼓励科研，加快科研成果向生态修复应用的转化。

岷江上游土地利用变化的地形梯度效应分析

宦吉林;王铁霖;吴柏清;

2022, 53(7):  63-69.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.010

摘要 ( 68 )   PDF (5090KB) ( 143 )  

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地形对土地的利用方式和空间格局有着直接作用，是丘陵山区土地利用空间格局的重要影响因素。以岷江上游为例，应用GIS分析土地利用格局在地形综合指数分级上的变化趋势。结果表明：(1)研究区主要土地利用类型为草地和林地，近年来林地和未利用地减少，耕地、草地、建设用地等增加。(2)土地利用空间分布存在明显地形梯度效应；耕地和建设用地优势区集中于低地形区，林地和未利用地优势区集中于中地形区，草地优势区集中于高地形区，水域优势区则低、高地形区均有。(3)土地利用程度综合指数随地形位指数增加而下降，2020年低地形位梯度区土地利用程度显著高于2000年。

会仙湿地小流域土壤养分时空分布特征

韩俊磊;代俊峰;谢晓琳;

2022, 53(7):  70-77.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.011

摘要 ( 84 )   PDF (4769KB) ( 152 )  

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为揭示漓江流域会仙湿地小流域土壤养分的时空分布规律及其变异特征，同步连续监测了河道沉积物、消落带、耕地等区域中土壤的pH、有机质、全氮、全磷、硝态氮、铵态氮等指标，应用单因素方差分析、曼-惠特尼U检验、Pearson相关性分析和反距离插值法，研究土壤养分的时空分布特征，探究河道沉积物、消落带和耕地土壤养分之间的相互关系。结果表明：河道沉积物、消落带、耕地土壤的全氮、有机质和硝态氮含量受季节影响较大，在不同季节间存在显著差异，而受年份的影响较小；河道沉积物土壤养分受河道河床变化、人类活动等影响，沿程变化呈现复杂性；河道沉积物、消落带、耕地土壤三者间的养分含量有着密切的联系，且受降雨的影响较大。

基于地理网格的水文测站编码研究

邱超;何锡君;张兰;

2022, 53(7):  78-81.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.012

摘要 ( 94 )   PDF (2659KB) ( 163 )  

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为了推进水文多源数据的标准化采集、精准识别和高效应用，加速水文大数据平台的建设，针对当前浙江省水文测站编码存在的一站多码、同站不同码等问题，提出了考虑空间位置的基于地理网格的水文要素编码方法。该编码方法对浙江省全域进行了两级地理网格划分，基本网格密度为1 km×1 km,子网格密度划定为100 m×100 m。该方法还制定了网格编码规则，建立了网格内所有水文要素与网格编码之间的关联关系，实现了以网格单元为对象的多要素业务协同和精细化分析。该编码方法具有预先自动生成、方便数据交换和共享、利于数据应用和拓展等优点，为后续水文数据的地理空间融合分析与应用奠定了基础。

基于SWAT的径流模拟参数优化方案及不确定性分析

陈长征;甘容;杨峰;左其亭;

2022, 53(7):  82-89.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.013

摘要 ( 243 )   PDF (2636KB) ( 198 )  

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SWAT模型在水科学领域应用极为广泛，顺序不确定拟合算法（SUFI-2算法）是SWAT校准优化的首选工具，提高SUFI-2算法的率定效率对SWAT的应用十分重要。在SUFI-2算法中设立NS、R2和PBIAS 3种目标函数，在此基础上，分析14种水文相关参数敏感性，基于95PPU不确定性的限制原则（P-factor>0.7且R-factor<1）率定参数范围，结合模拟性能评价的分级准则遴选最佳模拟，最后采用出山店水库1980～2018年水文资料进行验证。结果表明：3个目标函数中，PBIAS对参数变化的响应程度最强，利用PBIAS确定的敏感参数有CN2,CANMX,SOL＿BD,GW＿DELAY,GWQMN, GW＿REVAP,ESCO,RCHRG＿DP和SOL＿AWC;率定期和验证期模拟不确定性与降水分布相关；遴选的最佳模拟在不同时期表现出的性能稳定高效，证明遴选方法可行。研究成果对于提高水文模型优化效率具有借鉴意义。

大沽河入海径流演化特征及其影响因素研究

胡萌;吴振;温鲁哲;王松涛;李淑杰;

2022, 53(7):  90-97.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.014

摘要 ( 118 )   PDF (3563KB) ( 164 )  

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为揭示胶东半岛大沽河入海径流量演化特征及其主要驱动因素，采用Mann-Kendall法与改进Mann-Kendall法、累积距平法与滑动t检验法、Morlet复小波变换等研究了1956～2016年大沽河入海径流量及其变化趋势、突变特征与变化周期；采用降水-径流双累积曲线法，定量计算了气候变化与人类活动对大沽河入海径流量变化的贡献率。结果表明：大沽河入海径流量呈显著减少趋势，平均减少速率为0.158 5亿m3/a, 1976年发生了由多到少的突变，变化的主周期为21 a;导致径流量减少的主要影响因素为人类活动，大规模水资源开发活动改变了流域水资源转化过程。研究成果可为胶州湾水资源开发利用保护和生态环境评价提供参考。

GPM IMERG卫星降水数据在广西地区适用性分析

孙桂凯;魏义熊;王国帅;石锐;莫崇勋;

2022, 53(7):  98-106.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.015

摘要 ( 123 )   PDF (15256KB) ( 164 )  

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为对比评估最新IMERG V6版本的3种卫星降水数据(Early、Late和Final)在广西地区的适用性，利用广西18个地面站点降水数据，选用7个评价指数从降水量误差、季节平均降水量、降水事件探测能力等多方面进行综合评估。结果表明：(1) 3种卫星降水数据与站点降水数据相关性随时间尺度增加均呈递增趋势，在月尺度上表现出较好的探测能力，但三者均存在均方根误差RMSE的时间累积效应。(2) 3种卫星降水数据对广西各季节平均降水量有一定的表征能力，但不同季节差异明显，在冬季的精度表现相对较差。(3) 3种卫星降水数据在地形和气象因素复杂地区的误差较大，降水探测能力存在一定的不足。(4) 3种卫星降水数据均能探测不同强度的降水，在雨季对降水事件识别能力较好，但降水强度加大使卫星探测降水事件准确率下降。总体上，校正延时IMERG-F精度略优于未校正近实时的IMERG-E和IMERG-L,在广西地区具有一定的适用性，但校正过程也存在加重降水量高估程度的现象。

基于概化水库模型的地表水资源可利用量研究——以里下河平原河网区为例

陈茉彤;董增川;邵逸卿;韩亚雷;马嘉忆;杨光;

2022, 53(7):  107-112.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.016

摘要 ( 90 )   PDF (2300KB) ( 182 )  

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合理开发利用水资源是减缓供需矛盾的关键。平原区水源交织，入境水与本地水无法进行区分计算，故提出了针对这类区域特征下的水资源可利用量的计算方法。在此基础上，以里下河区为例，构建了概化水库调蓄模型，对24种情景（不同工程取水能力、来水频率、生态水位）下的水资源可利用量进行计算。结果表明：在现状、规划、远景工程取水能力下，里下河区的水资源可利用量分别介于81.01亿～97.99亿、95.73亿～104.90亿m3和93.80亿～114.41亿m3之间，与来水及工程取水能力均呈正相关关系，但随着生态水位的调高呈下降的趋势。基于计算结果，为了减缓研究区域的资源短缺问题，建议在里下河区应采取兴建引提水骨干工程、优化供水管网等措施。研究成果具有实用和参考价值。

基于边际成本的跨流域调水水量交易价格研究——以南水北调中线一期工程为例

孙静;申碧峰;赵金香;

2022, 53(7):  113-118.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.017

摘要 ( 73 )   PDF (1496KB) ( 164 )  

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目前，中国跨流域调水用户间的水量交易价格多采用平均成本法予以定价，这样容易带来成本费用重复计入以及资源配置效率不高的问题。为解决上述问题，在边际成本相关理论的基础上，结合水利工程供水成本费用的发生机理以及水量交易特性，构建了基于边际成本理论的跨流域调水工程受益省市间的水量交易价格模型，并提出了模型各项参数的确定方法。以南水北调中线一期工程沿线的河北省和北京市水量交易为研究对象，针对不同的工程条件，用构建的模型测算了水量交易价格。结果表明：（1）在完全利用现有工程——南水北调干线北京段从总干渠河北段调水入京的情况下，交易水价为1.18元/m3;（2）在通过新建固安支线向北京市调水的情况下，交易水价为1.40～1.45元/m3;（3）工程可变成本是边际成本的主要组成部分，加压工程方案交易价格普遍要高于自流工程方案的水交易价格。

基于CF-LR组合模型的地质灾害易发性评价——以云南省宁洱哈尼族彝族自治县为例

秦红富;谈树成;施旖奇;李红梅;汪栟旭;

2022, 53(7):  119-127.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.018

摘要 ( 99 )   PDF (11264KB) ( 172 )  

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区域地质灾害易发性评价是防灾减灾工作不可或缺的部分。以云南省宁洱哈尼族彝族自治县为研究区域，GIS作为技术工具，CF&LR组合模型作为研究方法，从致灾因子、孕灾环境以及区域地质灾害资料入手，选取9个评价因子构建评价指标体系，分析各评价指标因子与灾害点相对密度之间的关系，并对研究区地质灾害易发性进行评价分析和结果验证。结果表明：(1)评价因子敏感性由高到低依次为距河流距离、距断裂带距离、坡向、高程、NDVI、降雨量、坡度、岩石硬度、距道路距离；(2)研究区最易发生地质灾害的条件为距河流距离0～200 m、距断裂带距离0～500 m、坡向西南向(202.5°～247.5°)、高程1 450～1 900 m、NDVI范围在0～0.2、降雨量范围1 458～1 537 mm、坡度30°～35°、岩石硬度为较软岩类、距道路距离0～500 m;(3)极高易发区、高易发区、中易发区、低易发区分区面积分别占研究区面积的8.23%,37.17%,43.39%,11.21%,研究区地质灾害分布呈现北少南多、东少西多的特征；(4)基于CF&LR组合模型的易发性分区结果基本合理，AUC值为0.74,评价结果准确性较高。

地球物理技术在岩溶水库渗漏通道识别中的应用

罗锐恒;刘天云;胡顺强;潘晓东;刘伟;

2022, 53(7):  128-134.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.019

摘要 ( 104 )   PDF (4604KB) ( 196 )  

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地下岩溶发育的隐蔽性和不均一性，致使岩溶区病害水库渗漏通道的准确识别问题比较复杂。以云南省文山市小河尾病害水库为例，综合利用大功率充电法与音频大地电磁法对渗漏通道的走向、渗漏带的空间位置进行了探测。结果表明：(1)大功率充电法能准确定位渗漏通道的地表投影，多条不同半径的圆弧型充电测线的异常位置较好地指示了渗漏通道的走向；音频大地电磁法可划分渗漏带的发育规模及深度。(2)测区主要存在2条位于灰岩与硅质岩接触带附近的北东东向渗漏通道，渗漏通道由可溶岩与非可溶岩长期的接触溶蚀作用形成，分水岭组灰岩中岩溶比较发育，渗漏带地下埋深可达约110 m。(3)钻探和帷幕灌浆结果证实了探测成果的可靠性，大功率充电法与音频大地电磁法相结合可以很好地确定渗漏通道的走向以及渗漏带的空间位置，从而指导水库的渗漏治理工作。

基于全景影像的引水隧洞结构缝检测方法及应用

崔金良;张俊文;万雷;李志鹏;

2022, 53(7):  135-141.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.020

摘要 ( 117 )   PDF (13767KB) ( 199 )  

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为了克服传统大型引水隧洞结构缝检测方法耗费人工量大、操作复杂、效率低、难度大、安全风险高等缺点，创新性地提出了一种基于全景影像的引水隧洞结构缝快速检测方法。该方法集成了一种结构缝检测专用设备，可以按照一定的规律获取结构缝的有序高清影像，对影像进行畸变纠正、拼接等处理，并通过数学关系对结构缝成像合图进行绝对尺度校准，进而可提取结构缝边界。通过参数化表示和统计、分析，得到结构缝的缝宽和轴线偏移信息，并采用图表进行直观地表达。将该方法应用于南水北调中线穿黄隧洞结构缝的检修中，并与实测数据进行比对，验证了其满足1 mm/cm的量测精度要求。该方法极大提高了检测效率，降低了检测成本和安全风险，可为引水隧洞结构缝精准检修、维护提供参考。

隧道集水廊道底板型衬砌结构排水泄压能力研究

兰庆男;许芃;陶伟明;张志强;

2022, 53(7):  142-147.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.021

摘要 ( 63 )   PDF (7014KB) ( 130 )  

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为了进一步优化交通隧道排水系统的设计方案，以贵南高铁九万山隧道为工程依托，基于渗流场和应力场双场耦合理论，以新型集水廊道底板型衬砌、中心排水沟底板型衬砌和传统泄水洞+仰拱型衬砌结构为研究对象，从围岩渗流场分布规律、衬砌结构排水泄压能力以及力学性能等方面综合评价结构的安全性、适用性，并在此基础上研究盲管间距对衬砌结构排水泄压能力的影响。研究结果表明：在60 m水位高度作用下，当环向盲管、泄水孔间距一定时，新型集水廊道底板型衬砌结构拱部、底板所受外水压力为294,158 kPa,其水压降幅比中心排水沟底板型衬砌高出17.5%,12.9%,比泄水洞+仰拱型衬砌高出15.1%,28.6%,可同时达到削弱拱部、底板外水压力的作用，且满足结构安全性的要求。采用新型集水廊道底板型衬砌时，其外水压力分布较为均匀，可避免采用泄水洞时产生类似偏压隧道作用带来的不良影响。

堵排水方式对秦岭隧洞衬砌外水压力的影响研究

赵力;苏岩;王博;魏军政;陶磊;

2022, 53(7):  148-153.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.022

摘要 ( 53 )   PDF (8590KB) ( 166 )  

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为研究隧洞外水压力对衬砌结构的影响，针对引汉济渭秦岭隧洞的高地下水头特点，采用数值计算分别对无灌浆层和有灌浆层两类情况下衬砌完全不透水、渗透性较低、设置排水孔3种工况进行了研究，分析了不同工况下衬砌外水压力的变化，并以典型洞段的堵排水方案为例，验证了排水孔设计的合理性。结果表明：随着衬砌结构透水性的增强，作用于二次衬砌的外水压力逐渐降低；当衬砌具有一定渗透性而未设置排水孔时，灌浆层渗透系数越小，作用于衬砌上的外水压力越小，且随着灌浆层厚度增加，衬砌外水压力不断减小，渗流量不断降低，当灌浆层厚度达到一定程度后，衬砌外水压力值虽继续减小但降幅明显趋缓；采用围岩灌浆并设置排水孔，可使作用于二次衬砌上的外水压力大幅度减小，且有效降低渗流量。综上，采用围岩灌浆的同时设置排水孔可取得良好效果，使作用在二衬结构外表面的地下水压力水头基本接近于零，达到了设计要求。

考虑开挖进尺优化的管棚支护设计参数选择

高鑫;王文娟;李清菲;冯世杰;吴琦;

2022, 53(7):  154-160.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.023

摘要 ( 79 )   PDF (4061KB) ( 146 )  

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开挖进尺是修筑暗挖工程需要考虑的进度和经济双重指标，如何确定安全、高效、经济的最优开挖进尺，主要取决于超前支护措施是否能够保证拱顶围岩在开挖完至初支前这段时间不发生冒顶和塌方。以青岛市构造带块状碎裂岩作为地质背景，以14.6 m跨度隧道为工程算例，分别从管径、壁厚、布置环距、荷载高度、弹性抗力系数5个方面，对管棚挠度曲线随开挖进尺的变化规律进行了分析。结果表明：(1)不同直径管棚支护下最优开挖进尺随着管径的增大而增大，当不同管径对应的最优开挖进尺相同时，宜优先考虑小直径管棚；(2)最优开挖进尺对管棚壁厚的变化不敏感，建议优先选择8～12 mm中等壁厚管棚；(3)管棚布置环距以0.35～0.45 m较为合理，能起到实现最优开挖进尺施工与充分发挥管棚防护局部掉块的双重作用；(4)最优开挖进尺随荷载高度的降低而逐渐增大，其值为1.5～3.0 m,建议采取可靠措施减小围岩松弛、离散程度，以期进一步扩大最优开挖进尺；(5)最优开挖进尺以BC段初期支护弹性抗力系数7 MPa/m为分水岭值，需选择合理的初支刚度并严格控制施工质量以保证弹性抗力系数不低于分水岭值。相关经验可供类似地质环境下的隧道开挖设计参考。

超大型沉井施工工艺与开挖方案研究

彭琳琳;李嘉成;高坤;

2022, 53(7):  161-168.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.024

摘要 ( 70 )   PDF (7701KB) ( 157 )  

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随着跨江跨海特大型桥梁的建设，沉井基础截面尺寸越来越大，入土深度更深，地质情况更为复杂，为了保证超大型沉井高效平稳下沉，选择合理的取土下沉工艺尤为关键。以常泰过江通道5号墩沉井为例，在分析传统取土工艺存在问题的基础上，提出了台阶式取土下沉工艺，并利用数值分析方法精细化计算了开挖状态对土体端阻力的影响规律。研究结果表明：采用台阶式取土下沉工艺时，内圈井孔取土为沉井下沉提供空间，外圈井孔精细化取土，可实现沉井可控下沉；此外，考虑开挖状态对沉井端阻力的影响可指导下沉阶段取土范围的确定。研究成果可为类似超大型沉井取土下沉施工提供参考。

地铁施工安全事故风险评价

孟康;李明达;周晶;

2022, 53(7):  169-173.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.025

摘要 ( 51 )   PDF (1429KB) ( 145 )  

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为全面保障地铁施工安全有序进行，构建了地铁施工安全事故风险评价体系。采用主成分分析法构建数理模型，以全国230起地铁施工安全事故为例，对地铁施工安全事故风险进行定量排序。结果显示：坍塌事故和物体打击存在较高风险，应着力采取措施避免；车辆伤害的风险性不高虽然但因其后果严重，应给予该类型事故关注。研究结果表明主成分分析能够客观地对地铁施工安全事故风险进行评价。相关结论对地铁施工管理人员防控安全事故发生具有指导意义。

层理灰岩抗拉力学参数各向异性及破裂特征分析

黄殷婷;左双英;钟帅;刘博;

2022, 53(7):  174-180.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.026

摘要 ( 45 )   PDF (12481KB) ( 132 )  

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山体斜坡在自重荷载或卸荷作用下常表现为侧向受拉，拉裂缝的形成及展布方向与层面产出状态密切相关。为探讨层理倾角对岩体抗拉力学特性与宏-细观破裂特征的影响，以三叠系大冶组中厚层状灰岩为研究对象，对0,15°,30°,45°,60°,75°,90°共7种倾角层理灰岩岩样进行巴西劈裂试验，并结合高精度三维激光扫描技术，获得了岩样拉伸力学参数和破裂面线粗糙度、盒维数随层理倾角的变化规律。研究结果表明：随着层理倾角的增加，灰岩抗拉强度与拉伸模量逐渐降低；张拉裂缝呈现出基体拉裂-拉剪复合-弱面层理张拉的破裂变化趋势；且最终破坏形态可分为直线型、月牙形与弧形；破裂面线粗糙度与盒维数值随层理倾角增加而先增大、后减小、再增大，起伏粗糙度与破裂面张拉作用大小呈正相关、与破裂面剪切作用大小呈负相关关系。研究结果可为进一步完善层状岩体张拉破坏内部演化机制研究提供参考。

高土石坝双防渗墙渗流特性研究

徐颖;王伟;李艳玲;杨哲;卢祥

2022, 53(7):  181-186.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.027

摘要 ( 51 )   PDF (3110KB) ( 177 )  

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为了研究双排防渗墙的间距、深度、渗透系数等因素对防渗效果的影响规律，采用有限元分析软件ABAQUS对瀑布沟砾石土心墙坝双排防渗墙的各种布置方案进行渗流计算和对比分析，得出不同渗透系数组合和墙底帷幕深度组合下的坝基渗流分布规律。结果表明：当防渗墙渗透系数小于10-7 cm/s时，主、副墙渗透系数变化对坝基渗流分布影响不大；当防渗墙渗透系数大于10-7 cm/s时，主、副墙渗透系数比值越大，副墙水头折减和所承受的水力梯度越大，墙间水位越低。当防渗墙下接帷幕未深入新鲜基岩时，主、副墙下帷幕深度比值越大，主墙水头折减和所承受的水力梯度越大，墙间水位越高；当帷幕深度深入新鲜基岩后，继续增大帷幕深度，对坝基渗流分布无明显影响。研究成果可为深厚覆盖层上高土石坝双排防渗墙的布置设计提供有益参考。

多层软土地基中桩基水平承载计算研究

刘越;黄朝煊;

2022, 53(7):  187-192.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.028

摘要 ( 60 )   PDF (3095KB) ( 171 )  

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针对目前JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》关于桩基水平承载力计算中存在的水平抗力系数比例系数m取值模糊、未考虑黏性土黏聚力引起的表层土水平抗力影响等问题，根据常微分方程的幂级数解法，在考虑黏性土黏聚力引起的表层土水平抗力影响下，通过数学推导给出了双层土地基中的桩基水平承载力及变位计算解析通解。基于通解，利用Matlab软件给出了半刚性桩桩顶水平位移及转角的半解析计算式；同时，推导了由地基土抗剪强度指标c、φ计算其水平抗力参数的解析式，推求了新的桩基水平承载力计算式；在此基础上，给出了桩身最大弯矩处深度及最大弯矩值的简化计算式。依托于浙江省一桩基工程案例，运用研究的计算方法，对桩基水平承载力进行了计算，同时将计算结果与现场试桩的水平承载力检测值进行了验证对比。验证结果表明：根据地基土抗剪强度指标推求出的桩基水平承载力计算方法具有较强的工程应用价值。

基于PFC数值模拟的土石混合体剪切特性研究

谷东京;李建林;黄宜胜;

2022, 53(7):  193-200.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.029

摘要 ( 76 )   PDF (13577KB) ( 167 )  

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为了了解土石混合体的破坏机理及其力学性能，借助于PFC数值模拟试验，研究了土石混合体的剪切特性，包括不同颗粒级配组粒径质量分数、颗粒的缺失、模型尺寸3个因素对剪切强度的影响。研究结果表明：(1)细颗粒含量对模型剪切强度的大小起到至关重要的作用，细颗粒含量越大，模型的剪切强度就会越大；反之，则越小。(2)细颗粒的粒径质量分数为85%是区分剪切应力-剪切位移关系曲线是否明显波动的分界点。(3)模型剪切强度与模型面积之间存在负相关关系，而且细颗粒的粒径质量分数越小，模型尺寸效应与剪切强度的相关性就越强。

生态流量泄放对无调节引水式电站发电量影响分析

温毓繁;邓升;

2022, 53(7):  201-205.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.030

摘要 ( 47 )   PDF (3039KB) ( 163 )  

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水电站主管部门在建立生态电价上网机制前，亟需掌握生态流量泄放对水电站发电量的影响。为研究无调节引水式电站泄放生态流量对其发电量的影响，通过引入基尼系数表征日平均流量年内均匀程度，分析了九江市九宫一级电站1963～2019年57 a内不同装机设计保证率下电站发电量及其电量损失。结果表明：(1)基尼系数相近时，丰水年的电量损失百分比普遍小于枯水年；年平均流量相近时，基尼系数越小，电量损失百分比普遍越小。(2)当装机设计保证率在0～30%范围时，多年平均电量损失百分比随着装机设计保证率的增大而增大；在30%～100%范围时，多年平均电量损失百分比随着装机设计保证率的增大而减小；为30%时，电站多年平均电量损失百分比最大，其值为13.3%,表明该类电站因生态流量泄放导致的电量损失百分比最大。研究成果可为水库在满足生态用水前提下提高水能资源利用效率提供参考。

考虑弃水风险的并联水电站蓄放水次序研究

罗锡斌;雷源;刘艳;武新宇;刘本希;程春田;

2022, 53(7):  206-212.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.031

摘要 ( 43 )   PDF (1637KB) ( 169 )  

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对于有弃水风险且调节能力有限的并联水电站群，面对多流域不同的来水情况和不同发电主体竞争性蓄水的现象，如何利用合理的水库蓄放水次序进行互补协调调度，是提高水电系统综合效益的关键。针对并联水库群提出了一种蓄放水次序生成模型，以弃水电量最小和不蓄能损失最小为目标，以日为尺度，根据各水库时段初水位对水库群蓄放水次序进行实时排序，排序结果用于分配该时段系统负荷以得到水电系统日负荷分配过程，并以重庆市10座并联水电站为实例进行验证。结果表明：该模型能够合理分配系统日负荷，达到水库群有序调度的目的，同时还可以有效降低弃水风险，对解决汛枯交替期水电消纳困难问题具有参考意义。

调水系统突发断电情况下应急处置方案研究

张泽玉;王金山;李念平;

2022, 53(7):  213-220.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.032

摘要 ( 39 )   PDF (10839KB) ( 139 )  

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调水系统运行中突发断电是常见的不利情况之一。为了给调度人员采取及时、有效的应对方法提供科学决策依据，有必要针对该情况进行应急处置方案研究。以山东省胶东调水工程典型渠段(辛庄泵站～黄水河泵站)为例，通过建立一维非恒定流数学模型对稳态运行的渠段全系统突发断电、上级泵站突发断电、下级泵站突发断电3种情况进行仿真计算。根据模拟结果提出了一系列应急控制方案，在保证输水安全的前提下，选择了最优控制方案。研究成果可为类似调水系统突发断电情况的调度决策提供有力依据。

基于SD模型的调水工程突发公共事件信息扩散研究

刘孟凯;古海平;

2022, 53(7):  221-226.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.033

摘要 ( 35 )   PDF (3911KB) ( 146 )  

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调水工程一般具有线路长、交叉建筑物多等特性，工程沿线民众社会活动频繁，易由突发公共事件信息扩散引发社会稳定风险。首先分析了调水工程突发事件社会风险扩散影响因素，构建了包括政府子系统、工程部门子系统、媒体子系统及民众子系统的调水工程突发社会公共事件信息扩散系统动力学模型，并选取跨河大桥上化学品泄露突发公共事件进行仿真研究。结果表明：政府和工程部门对风险事件信息扩散的影响最大；通过降低事件风险等级和提高各个子系统的沉寂系数，可以降低社会突发公共事件的负面影响，维护社会稳定。

智能巡检机器人在大坝廊道运维中的应用

王波;赵远;刘喜泉;曹仲;李剑波;

2022, 53(7):  227-231.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.034

摘要 ( 78 )   PDF (6740KB) ( 194 )  

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在水电站大坝廊道中进行传统人工巡检存在工作量大、环境恶劣，缺乏实时环境监测等缺点。以向家坝水电站为例，设计了一种基于轨道机器人的智能廊道诊断系统，其具有自主设备巡视、智能诊断分析、火灾事故预警、墙体裂缝图像识别等功能。详细阐述了该系统的硬件结构方案和软件设计功能，研制出了巡检机器人样机，并对智能诊断系统、样机通信系统、无线充电系统进行了测试分析。测试结果表明：巡检机器人巡检效率高且运行可靠，具有较强的应用价值和推广前景。

基于高质量发展的水库移民安置规划体系探讨

蒋建东;

2022, 53(7):  232-236.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.07.035

摘要 ( 183 )   PDF (1435KB) ( 253 )  

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贯彻乡村振兴战略，按照国土空间规划体系的要求编制水库移民安置规划，是新形势下做好大中型水利水电工程建设征地移民安置工作的必然要求。分析了新发展阶段水库移民安置工作的特点和面临的新形势、新要求，以及存在的问题。针对传统的以土地资源单因子为约束条件的移民环境容量概念已不适应多样化的水库移民安置方式的问题，以建立移民安置容量概念为切入点，提出将产业发展作为移民安置规划的重要内容；给出了将移民安置规划纳入国土空间规划体系的规划思路、工作技术路径和主要工作内容；从适应新时代高质量发展要求出发，对水库移民安置规划提出了建议。研究成果可为移民安置规划工作提供参考和借鉴，助力农村水库移民实现乡村振兴。