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2022年第10期目次

2022, 53(10):  0-0. 

摘要 ( 236 )   PDF (761KB) ( 238 )  

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新时期推动沅江流域生态优先绿色发展的若干思考

夏函;彭振阳;刘国强

2022, 53(10):  1-7.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.001

摘要 ( 312 )   PDF (7135KB) ( 271 )  

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针对沅江流域绿色发展效能不足、保护与发展不平衡不协调的严峻形势，在系统分析沅江流域基本情况的基础上，总结了当前沅江流域推动生态优先绿色发展面临的问题和需求，并从生态环境保护修复、绿色转型发展、生态产品价值实现、流域管理体制机制创新等方面，提出了沅江流域推动生态优先绿色发展的举措路径。研究成果可为打造沅江流域“两山”理论实践样板典范，为促进长江经济带发展与保护协调共生提供参考。

水库温室气体排放研究

吴蕾;吴晓玲;李超;王志伟

2022, 53(10):  8-13.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.002

摘要 ( 158 )   PDF (2925KB) ( 190 )  

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蓄水发电型水库碳角色近年来受到持续关注，为探求筑坝拦水对于水库温室气体排放的影响，以珠江上游岩溶地区率先修建的大化水库为例，采用水库温室气体净通量评估模型(G-res Tool)进行水库温室气体排放计算。研究表明：随着水域面积增加，大化水库蓄水后年均温室气体(CO2和CH4)排放总量较蓄水前升高约2.5倍，但受地理环境和人为环境的限制，蓄水后水库温室气体年均排放通量为216 g CO2e/(m~2·a),显著低于同纬度气候条件下的水力发电排放量，亦显著低于同等规模的火力发电排放量。研究成果可为同类型地区其他水电站工程温室气体碳属性的科学评估提供参考。

基于SWAT的流域水环境控制单元划分及管控策略

武力;刘慧莹;向超;王敦球;陈喆

2022, 53(10):  14-21.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.003

摘要 ( 199 )   PDF (13671KB) ( 169 )  

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为加强流域生态环境管控，进一步实现水环境精细化管理，探讨了一种新的划定控制单元的方式。通过建立SWAT模型，依据自然汇水特征、非点源污染分布与生态红线划分的结果，对永州境内湘江流域开展水环境控制单元划分，构建水环境分区管控体系。结果表明：整个流域划分为4个一级控制单元、36个二级控制单元和115个三级控制单元，三级控制单元3,39和96为非点源氮、磷污染关键源区。同时，提出了一级控制单元的分类管控策略：基本控制单元抓好源头治理和落实水利水电管理；优先控制单元做好农业面源污染控制和水土流失；重点控制单元着重城乡环境整治和面源污染控制；一般控制单元需严格准入，实现高质量发展，兼顾关注水产种质资源保护。

气候变暖对稳定分层型供水水库水温影响研究

程海燕;脱友才;许维忠;杨颜菁;尹国武;李传运

2022, 53(10):  22-30.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.004

摘要 ( 117 )   PDF (3610KB) ( 155 )  

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气候变暖将引起水库的热状态演变过程改变，并进一步对水库水环境、水生态产生影响。为了解当前气候变暖背景下稳定分层型供水水库的热状态演变趋势及演变范围，以重庆市鲤鱼塘水库为研究对象，构建了宽度平均的立面二维水库水温模型，模拟了4种未来气温变化情景下鲤鱼塘水库水温变化过程，并研究了气候变暖对水库热状态的改变及其对水质的可能影响。结果表明：水库库表水温、库底水温、下泄水温对气温变化均有所响应，其升温趋势显著性和升温速率均随温室气体排放浓度的增加而增加；且随着温室气体排放浓度的增加，水库水温分层开始时间显著提前，而分层结束时间显著延迟，同时水库热稳定性呈显著增强趋势，从而使得水库水体的垂向混合能力减弱。气候变暖引起水库水温的整体升高和分层时间的延长，可能增加水库藻类的暴发风险和控制难度，在水库管理中应予以重视。

平原河网圩区水利工程生态调度方案研究——以苏州吴中城南包围为例

魏清福

2022, 53(10):  31-36.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.005

摘要 ( 123 )   PDF (3129KB) ( 227 )  

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圩区水利工程生态调度是水利领域推动生态文明建设的重要举措，其方案制定是一个多变量、多目标的优化问题。为探索一条平原河网圩区水利工程生态调度方案制定的可复制、可推广路径，以苏州市吴中区城南包围为例，对圩区水利工程生态调度方案设计总体思路进行总结凝练，借助水环境数学模型工具，从定性分析和定量计算角度进行方案优化研究。研究指出：方案设计可遵循确定总体引排格局、提出适宜引水规模、优选引排控导布置的总体思路；槽蓄量变化率、水质改善率可作为反映方案对防洪和水环境影响的综合性比选指标。最终确定优化方案如下：利用石湖、小石河和东太湖为引水水源，运河为排水去向，以15 m~3/s的适宜引水规模，采取运河侧分散泵排降低局部运行水位促使清水自流入城。该方案可达到河道槽蓄量干扰低，水质改善率空间分布均匀的效果。

八里湖大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

刘爱玲;黄绵达;刘旻璇;曹卫芳;金磊;周明春

2022, 53(10):  37-44.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.006

摘要 ( 112 )   PDF (2377KB) ( 181 )  

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为探究江西省八里湖水生态系统概况，于2020年春季和秋季对八里湖大型底栖动物展开了系统调查。结果表明：八里湖大型底栖动物优势种是管水蚓属、水丝蚓属和长足摇蚊属，均为喜有机质的耐污种；密度秋季高于春季，生物量则春季高于秋季，但差异性均不显著；春季和秋季的Shannon-Wiener多样性指数H分别为2.68(轻度污染)和1.42(中度污染),BI生物指数分别为7.56(轻度污染)和7.11(轻度污染),BMWP指数分别为12.5(中度污染)和7.1(重度污染);全年Shannon-Wiener多样性指数H为2.05(轻度污染),BI生物指数为7.34(轻度污染),BMWP指数为9.8(重度污染),即八里湖处于轻度污染到重度污染状态。全年底栖动物密度和水体理化因子冗余分析(RDA)结果表明，影响底栖动物群落结构的主要环境因子为NO3-N、溶解氧和NH4-N。研究成果可为八里湖的水生态修复与保护提供理论支撑。

乌东德水电站蓄水前库区江段鱼类资源研究

张镀光;王导群;利广杰;唐锡良;段辛斌;田辉伍

2022, 53(10):  45-51.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.007

摘要 ( 139 )   PDF (1618KB) ( 140 )  

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为了解金沙江下游乌东德水库蓄水前其库区江段鱼类资源状况，于2016～2018年对该江段开展了鱼类资源调查，并对其鱼类种类组成、结构特征等进行了分析。调查结果表明：乌东德库区江段共计采集鱼类59种，隶属于5目12科41属，其中长江上游特有鱼类17种，占采集种数的28.81%。优势种为南方鲇(Silurus meridionalis)、圆口铜鱼(Coreius guichenoti)、鲫(Carassius auratus)、张氏■(Hemiculter tchangi)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)和中华纹胸鮡(Glyptothorax sinenses),占渔获物比重的67.42%。库区段Margalef丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数和Pielou均匀度指数分别为7.28,3.31和0.81。蓄水前库区江段鱼类种类数目相比历史记录有所下降，资源状况呈现衰退趋势，但鱼类群落多样性较高，组成结构相对稳定。为科学保护金沙江下游流域鱼类生物多样性，建议采取栖息地修复、水文情势改善、资源增殖等措施，以为鱼类创造良好的生存条件，维持自然种群规模。

基于LID与泵排联合调控的城市排水能力提升研究

熊丽君

2022, 53(10):  52-58.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.008

摘要 ( 81 )   PDF (5039KB) ( 117 )  

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城市内涝不仅与区域径流量有关，还与排水系统排泄能力有关，因此研究排水能力对于城市防涝工作具有重要意义。以长三角平原地区的上海中心城区田林排水系统为研究对象，综合考虑土地利用类型和低影响开发(Low Impact Development, LID)布设的可行性，确定LID空间布局方案，基于SWMM模型模拟分析LID与泵排模式联合调控对区域积水的控制效果。结果表明：低方案(绿色屋顶+雨水桶)仅通过改造绿色屋顶，增设雨水桶，不改造地面，能使区域1 a一遇降雨不积水；中方案(绿色屋顶+雨水桶+下凹式绿地+渗透塘)在低方案基础上，地面改造16.7%,能使区域排水标准提升到3 a一遇；高方案(绿色屋顶+雨水桶+下凹式绿地+渗透塘+植草沟+透水铺装)在低方案基础上，地面改造30%能使区域排水标准提升到4 a一遇。LID方案联合泵排模式能够进一步提升系统排水能力，雨水泵开启水位降至1.0 m时，中方案能将区域排水标准提升至4 a一遇；雨水泵开启水位分别降至2.0,1.0,0 m时，高方案分别能将区域排水标准提升至5 a一遇、6 a一遇、7 a一遇；LID与泵排联合调控能够有效提升区域排水标准。研究成果可为老城区排水系统可持续改造、减缓城市积水提供技术参考，对于保障城市水生态安全具有重要意义。

近60年青海省极端降水时空分布特征分析

白大勇;曹矞;张勇

2022, 53(10):  59-64.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.009

摘要 ( 135 )   PDF (6231KB) ( 151 )  

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深入认识极端降水时空变化特征，有助于从整体上评估区域异常降水带来的风险。基于青海省25个地面气象站点1961～2020年的逐日降水资料，选取10个极端降水指数，借助线性倾向估计、累积距平及GIS距离插值，分析了青海省极端降水时空变化特征。结果表明：(1)近60 a青海省降水量总体呈现上升趋势，以1.16 mm/a的速率增加；全年降水量在时间上分布极其不均匀，5～9月为雨季，10月至次年4月为干季；降水量在空间分布上呈现从北至南、从西至东逐渐增大的趋势。(2)青海省内的极端降水事件在时间和空间上变化较为明显，除降水强度、最长无降水日数和最长有降水日数随时间序列呈现下降趋势外，其余7个指数均表现为不同程度的上升趋势，其中总降水量、强降水量显著增加；空间上整体呈自东向西、自南向北递减的特征，极端事件在北部地区发生的频率高于南部地区。(3)近60 a青海省降水总量发生4次突变，1967,1988,2018年为降水典型异常偏高年份，1965年为降水典型异常偏低年份；中雨及大雨以上天数典型异常偏高年份偏多，2018年为最大值。青海省各站点降水倾向率变化范围在-4.6～27.8 mm/10 a之间，几乎所有站点降水呈增加趋势，仅河南站的年降水量在下降。研究成果可为青海省水资源利用和灾害风险管理提供借鉴。

基于联合样本和分布函数的极端降雨重现期分析

任玉峰;汤正阳;杨旭;华小军;刘新波

2022, 53(10):  65-70.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.010

摘要 ( 92 )   PDF (5983KB) ( 131 )  

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为识别气候变化背景下极端降雨特征，基于极端降雨事件发生概率小、降雨强度大等特点，构建了年最大降雨和超阈值极端降雨的联合样本序列，采用广义极值分布、伽马分布、正态分布等多分布函数进行拟合，优选分布函数后计算降雨重现期。应用该方法对淮河流域2003年和2007年两次暴雨洪灾事件中日降雨重现期进行了较为准确的计算，并对重现期进行空间插值，识别引发重大洪灾事件时极端降雨的时空分布特征。结果表明：淮河流域2007年7月8日降雨重现期达到了195 a,日降雨极端性最强；2003年最大降雨重重现期为132 a,其他日期均在10 a以下，降雨覆盖面更广。两次洪灾事件中降雨特征较为鲜明；针对不同特征洪灾应采用相应的防灾和减灾措施，最大程度减少灾害损失。该方法充分利用了极端降雨信息，识别了极端降雨分布特征，加深了对极端降雨诱发重大洪灾的认识，可为防洪减灾策略制定提供参考。

基于偏互信息筛选的中长期径流预报方案比选

张海荣;汤正阳;曹辉

2022, 53(10):  71-75.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.011

摘要 ( 75 )   PDF (2574KB) ( 113 )  

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中长期径流预报方案是水电站中长期调度计划制订的基础。以长江上游流域宜昌站为研究对象，在1981～2019年宜昌站以及相关区间降雨径流数据的基础上，引入130个遥相关气候因子，基于偏互信息筛选输入因子，应用LSTM神经网络模型建模，对宜昌站的月径流预报方案进行比选。结果表明：长江上游来水与半年前的西太平洋副高和厄尔尼诺指数存在较强的相关性；在遥相关气候因子之外，宜昌站径流与去年同期宜昌站径流、上一月的岷沱江、乌江和雅砻江降雨关系密切。若能引入预报当月的嘉陵江、宜宾-重庆段降雨，可有效提升宜昌站的中长期径流预报精度。

三峡水库水位变化对库区产汇流的影响研究

吴碧琼;张海荣;张东杰;樊启萌;李琳琳;兰回归

2022, 53(10):  76-80.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.012

摘要 ( 68 )   PDF (2275KB) ( 127 )  

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三峡水库库区大小支流众多，水库蓄水后，原有天然河道及其近旁的坡面被淹没，形成了较为宽广的人工湖泊，降雨径流规律必然会发生变化。为研究三峡水库水位变化对库区产汇流的影响，采用MIKE模型和非线性回归模型对库区洪水过程进行模拟计算。结果表明：建库蓄水和不同运行水位变化都对库区产汇流过程产生影响，库水位升高对洪峰流量起一定增益效果，并加快了产汇流过程；尽管水位变化影响库区水文和水力特征，但影响作用有限，对洪水起决定作用的仍为自然条件。研究成果可为三峡水库预报调度提供一定技术支持。

长江上游流域降雨产流关系模型研究

王锦;张海荣;吴碧琼;樊启萌;曹辉;汤正阳

2022, 53(10):  81-86.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.013

摘要 ( 58 )   PDF (10119KB) ( 142 )  

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为研究长江上游各流域分区的降雨产流规律特性，首先构建一套降雨洪水场次划分算法，基于该算法对长江上游主要流域分区的历史面雨量及流量数据进行雨洪场次划分，并计算每场洪水过程的降雨及洪水特征指标，建立历史洪水特征指标数据库；以降雨指标作为自变量，以洪量、洪峰流量两项重要的洪水指标作为因变量，构建偏最小二乘回归模型模拟降雨产流关系。结果表明：经训练后的模型在大多数流域表现出较高的模拟精度，该模型能够较好地表述流域降雨与径流间的关系。通过该模型对洪水指标进行预测能够为长江上游流域洪水预报提供科学参考。

基于斜坡单元和证据权-Logistic回归的滑坡易发性评价

吴明堂;薛正海;崔振华;韩靖楠;冯文凯

2022, 53(10):  87-94.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.014

摘要 ( 36 )   PDF (34702KB) ( 134 )  

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斜坡单元作为制图单元在滑坡易发性评价中优势已愈加凸显，但多数研究仍只是将其与栅格单元进行对比研究，对其评价模型的研究较少。以白鹤滩库区为例，选取坡度、坡向、坡型、起伏度、断层、水系和工程岩组等7个影响因子，在斜坡单元的基础上采用证据权模型、Logistic回归模型和二者耦合模型对滑坡的易发性进行对比分析。研究表明：通过ROC曲线对结果进行检验，得到二者耦合模型、Logistic模型、证据权模型的AUC值分别为0.901,0.891,0.880,说明采用证据权-Logistic回归耦合模型较Logistic或证据权单一模型评价结果更加合理，更加精确。这表明基于斜坡单元的证据权法-Logistic回归耦合模型能够提高滑坡易发性评价的精度。研究结果可为滑坡易发性评价与地质灾害防治工作提供有益借鉴。

基于熵指数与随机森林模型的滑坡易发性评价

白志刚;刘启蒙;刘瑜

2022, 53(10):  95-102.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.015

摘要 ( 31 )   PDF (14843KB) ( 132 )  

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机器学习广泛应用于区域滑坡易发性评价中。传统研究通常采用GIS随机生成的方法来获取安全点，但此类方法具有较大的随意性，使机器学习预测的结果精度不高，拟合性较差。此外之前的研究中区域面积选取得过小，致使降雨量在区域内差异不明显，导致训练对其不敏感，隐形地忽视了降雨量致灾因子。鉴于此，通过选取3.4万km~2的渝东北区域为研究区，引入熵指数(IOE)-随机森林(RF)耦合的评价模型。该模型通过客观计算每类影响因子的概率密度和熵权指数形成熵权表，进而生成滑坡易发性分区图，从低易发区中选取安全点，确保为非滑坡单元，降低了随机性的同时提升了合理性与准确性。将选取的安全点与该地区581个滑坡点作为训练集与选取的坡度、坡向、地形地貌、岩性、距公路距离、距河流距离、距断层距离、NDVI、降雨量共9项影响因子导入随机森林算法中，再基于GIS平台得到渝东北地区滑坡易发性分区图，实现对该地区的滑坡灾害易发性评价。结果表明：IOE-RF模型比单一RF模型精度提高约8%,证明IOE-RF模型可适用于渝东北或类似大面积研究区滑坡易发性评价；渝东北区域中东西走向的弧形大巴山冲断-褶皱带附近与其他特高风险地区在未来的防治工作中应该重点关注。研究结果可为当地滑坡灾害预防与治理提供辅助决策依据。

基于Sentinel-1A的三峡库区范家坪滑坡InSAR监测分析

赵蓓蓓;黄海峰;邓永煌;董志鸿;柳青;薛蓉花

2022, 53(10):  103-107.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.016

摘要 ( 39 )   PDF (12457KB) ( 144 )  

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合成孔径雷达差分干涉测量(InSAR)技术以其全天时、全天候、范围广、精度高等特点，已被广泛应用到城市矿山地面沉降等变形监测当中。但对于山区滑坡灾害来说，由于受地形地貌、植被覆盖以及灾害体自身变形特征等影响，导致目前InSAR在滑坡灾害中的监测效果不理想。以三峡库区范家坪古滑坡(由西侧木鱼包滑坡与东侧谭家河滑坡组成)为例，选取23景哨兵1号(Sentinel-1A)雷达卫星数据，采用短基线差分干涉测量(SBAS-InSAR)方法计算其形变时间序列和变形速率，并与同时间段内GNSS地表位移监测结果进行对比分析。结果表明：范家坪滑坡整体处于蠕动变形状态，其中木鱼包滑坡形变较小，谭家河滑坡中部和前缘变化明显；InSAR与GNSS监测结果相似，形变量级一致，证明InSAR方法具有一定可靠性，也表明SBAS-InSAR技术适用于滑坡动态监测。

中缅天然气管道沿线地质灾害风险评价

潘禹臣;汤明高;倪文涛;唐茂

2022, 53(10):  108-115.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.017

摘要 ( 33 )   PDF (5263KB) ( 159 )  

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中缅天然气管道作为中国天然气进口的西南战略通道，管道沿线地质灾害的发育是威胁管道安全的主要因素。以中缅天然气管道线路所经过的区域为研究对象，基于2019～2020年管道沿线地质灾害汛后排查成果，结合沿线的地质环境条件，建立区域内地质灾害风险评价指标体系。将各评价指标下地质灾害累计发生频率曲线拐点作为分级依据，对各指标因子进行状态分级，最后通过灰色关联分析计算权重，利用加权信息量模型完成对中缅天然气管道沿线的地质灾害风险评价。研究结果表明：高、中、低风险性区域分别占研究区总面积的30.73%,22.43%,46.84%;ROC曲线证明加权信息量模型对管道沿线区域评价的精度达到80.03%,评价结果理想。研究结果可为管道沿线区域内地质灾害的防治提供重要的参考依据。

皂市水利枢纽工程坝基岩体利用研究

颜慧明;吴宏钧;罗仁辉

2022, 53(10):  116-121.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.018

摘要 ( 49 )   PDF (2489KB) ( 130 )  

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皂市大坝坝基岩体为石英砂岩，岩石抗压强度高，变形模量低，具有“硬、脆、碎”的岩体特征，在未扰动条件下，岩体强度较高，一经扰动，岩体完整性大幅下降，具有开挖松弛的特性。按已有规范中的评价体系，该类岩体大部分不满足作为大坝建基岩体的质量要求；但若严格按已有规范确定建基岩体，则开挖深度很大，且结合类似工程的经验教训，会面临随开挖随松弛，进而演变为挖不胜挖的两难局面。因此，需要建立一套针对该类岩体合理的评价方法，以有效利用该类岩体作为大坝建基岩体。提出从岩组岩性、风化特征、结构类型、完整程度、物理力学性质和透水性等方面综合评价岩体基本质量，研究岩体工程特性、力学性质、岩体质量在垂直方向上的差异，进而提出岩体质量及建基岩体选择的评价标准。同时在确定建基面高程时，不以岩体完整性和声波波速为准，而且将岩体裂隙的风化变异程度和夹泥充填情况作为主要指标来确定建基面。以该标准确定的建基面相较已有规范方法确定的建基面抬高了10～15 m,减少了开挖工程量和混凝土填筑量、节约了工期。该方案得到工程实践检验，成果具有一定的工程参考价值。

基于地图API的水电工程对外交通路径优化系统

何为;王浩;刘全;喻文振;

2022, 53(10):  122-128.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.019

摘要 ( 47 )   PDF (4068KB) ( 130 )  

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水电工程对外交通规划设计的传统方法繁琐复杂、成果直观性差、缺乏系统的理论模型。为此，以旭龙水电站为工程背景，结合地图Web API技术、WebGIS技术和最优路径算法设计了水电工程对外交通运输路径优化系统。首先针对该工程具有的多源、多路径以及多种运输方式特点的路径优化问题，建立了一种可自定义优化目标的多源多层路径优化模型，并采用最优路径算法求解求优；然后使用编程语言实现数学模型，并提出了基于百度地图API的数据自动获取和管理方法，以及结合WebGIS技术的方案可视化方法。应用结果表明：该系统可以实现从数据获取到方案优选全过程的自动化，以及基于GIS平台的方案可视化，验证了该系统的可行性与实际应用价值。

三峡升船机船厢弧形工作门侧止水预压量计算分析

程航;赵锡灿;吴凡;曹毅;金辽

2022, 53(10):  129-133.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.020

摘要 ( 31 )   PDF (2298KB) ( 108 )  

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升船机船厢工作门的侧止水借助橡皮的预压缩量封水，经过一段时期的运行后，侧止水表面贴敷的聚四氟乙烯(PTFE)减磨层会出现明显的磨损。为在确保升船机船厢弧形工作门侧止水密封效果的前提下尽量减小预压缩量，进而减小磨损，基于有限元方法，采用三阶九项Ogden超弹性本构模型计算止水橡胶的受力和变形，并以三峡升船机为例，对比分析不同预压缩量下侧止水的封水性能和止水摩阻力，确定最优预压缩量。计算结果表明：船厢弧形工作门侧止水的预压缩量为3 mm时，不仅能满足工作门运行全过程的封水要求，且止水密封面的摩阻力较低，能有效提高其使用寿命。研究成果可为船厢工作门止水的优化改造和同类型闸门止水的设计提供技术参考。

支洞式调压井在长输水隧洞水锤防护中的应用

张永进;赖勇

2022, 53(10):  134-138.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.021

摘要 ( 33 )   PDF (2176KB) ( 113 )  

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水锤模拟与优化控制是大流量长距离输水工程安全运行的重要保障。在输水工程中专门修建调压井和调压塔等设备会增加工程的造价和施工难度，而合理保留和改造施工支洞作为调压井，对工程的水锤防护具有重要意义。以千岛湖配水工程为例，对施工支洞改为调压井的方案进行了研究，建立了斜支洞调压井的水锤模型，通过数值模拟获得了不同施工支洞组合下的水位波动和全线极值压力包络线，并结合不同支洞组合情况的计算结果对施工支洞的保留方案进行了优化。研究结果表明：通过增设溢流井和支洞调压井，该配水工程的水锤压力波动得到了较好控制，沿线最大瞬变压力水头降低了82.22 m,最小瞬变压力水头提高了63.50 m,能够满足工程的安全控制要求。

基坑跳仓开挖对下覆盾构隧道变形影响分析

尤伟军;郭海轮;陈嘉;张江雄;田宁

2022, 53(10):  139-146.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.022

摘要 ( 68 )   PDF (12965KB) ( 116 )  

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软土地区大面积基坑工程开挖卸荷引起的下覆盾构隧道变形是实际工程中面临的一个重要问题。以深圳市神州集团数码总部基地深基坑开挖工程为依托，采用Plaxis3D数值软件建立三维有限元数值计算模型，对深基坑开挖引起的下覆盾构隧道变形特征进行了研究，并分析了不同跳仓施工方案和坑底加固措施对隧道上浮和坑底隆起变形的影响。研究结果表明：基坑开挖存在明显的空间效应；基坑开挖引起的隧道横向变形较小，而垂直位移最大达14.26 mm,隧道的竖向变形受到基坑开挖的影响更大；相较于原始开挖方案，采用跳仓开挖的施工方式可以有效控制隧道上浮，其中采用两段分仓同时跳仓开挖的方式能最大限度地控制隧道上浮，上浮量减少了25.9%,而当加固土体厚度较薄时，其对于控制隧道上浮不甚显著。研究成果可为软土地区类似工程隧道上浮和坑底隆起控制提供一定参考。

高拱坝横缝灌后二次张开现象成因及处理

程立;武明鑫;赵全胜

2022, 53(10):  147-152.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.023

摘要 ( 40 )   PDF (3828KB) ( 104 )  

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中国特高拱坝建设已领跑世界，但在部分特高拱坝建设中出现了横缝接缝灌浆后二次张开现象，二次张开的成因、影响及处理措施困扰着工程建设。调研了大岗山、杨房沟、锦屏一级等高拱坝建设过程中出现的横缝接缝灌浆后二次张开现象，并对横缝二次张开原因、处理措施及对拱坝安全影响等进行了分析和探讨。结果表明：高拱坝横缝接缝灌浆后，在未挡水或低水位时坝体处于不利的受力状态，横缝缝面压应力相对较小，受临近区域施工扰动、环境温度、自生体积变形等一种或多种因素影响会造成横缝二次张开；通过采取细磨水泥灌浆、化学灌浆等进行补灌，可达到理想的处理效果；水位抬高后，坝体拱向压应力增加，横缝受力状态得到改善，因此二次张开的横缝经补灌处理后并不影响拱坝长期运行安全。

颗粒柱崩塌过程中声发射信号研究

童世林;曲景学;何思明

2022, 53(10):  153-159.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.024

摘要 ( 51 )   PDF (6734KB) ( 112 )  

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为研究山地区域的崩塌及后续形成的颗粒流灾害，对不同粒径与高宽比的颗粒柱开展了颗粒柱崩塌室内模型试验，分析了颗粒柱崩塌过程中的声发射信号与颗粒运动的动力学参数在时间上的变化趋势。结果表明：在直接监测的情况下，声发射信号的能量参数比计数参数更适合用于动力学分析；颗粒运动参数与能量具有良好的线性关系，随着颗粒运动速度的增大，能量变化速率随之增大；相应的，颗粒位移与累计能量也具有同样的对应关系，且在时间序列上均符合Boltzmann模型曲线；不同高宽比与颗粒粒径仅改变动力学参数与声发射信号的数值大小，不会影响它们之间的变化趋势。声发射信号曲线能够用于判定崩塌颗粒运动所处的阶段，对开展崩塌灾害监测评估具有重要意义。

岩桥角度对锁固段滑坡破坏影响的模型试验研究

贺春蕾;朱星;刘俊峰;唐垚;霍冬冬;亓星

2022, 53(10):  160-168.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.025

摘要 ( 84 )   PDF (9200KB) ( 148 )  

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“三段式”滑坡是岩质滑坡中的常见类型，锁固段岩桥对该类滑坡整体稳定性起关键控制作用。针对锁固段滑坡中岩桥角度对滑坡破坏的影响，通过构建70°,90°,110°,130°4种不同岩桥角度的锁固段模型，采用声发射技术对其在单轴加载条件下破坏过程进行同步观测，分析锁固段破坏过程中的声发射特征参数变化规律。同时还建立了基于高斯混合模型(Gaussian Mixture Model, GMM)的不同破坏模式所对应声发射特征分类判据。试验结果表明：(1)锁固段模型破坏过程具有明显的阶段性特征，不同岩桥角度的锁固段模型破坏过程中声发射能量呈现相似的变化规律。(2)建立的不同锁固段破坏模式下声发射特征分类判据，可通过声发射特征预测其对应的破坏模式，为破裂过程的阶段识别和监测提供了一种技术方法。(3)岩桥角度小于90°时，锁固段模型发生以拉伸破裂为主的拉-剪破坏模式；岩桥角为110°时，锁固段模型产生以剪切破裂为主的拉-剪破坏模式；岩桥角为130°时，锁固段模型主要产生因受压导致的劈裂破坏模式。(4)岩桥角度的大小对锁固段模型的整体强度具有控制性作用，锁固段模型的承载能力与岩桥角度呈正相关关系。

单组分地聚合物固化淤泥强度及微观结构研究

唐孝林;蒲隆进;王子帅;王彦吉

2022, 53(10):  169-174.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.026

摘要 ( 78 )   PDF (5845KB) ( 117 )  

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为提高地聚合物固化淤泥的工作性能，以多种工业废渣和激发剂制备单组分地聚合物胶凝材料，通过无侧限抗压强度试验和扫描电镜测试的手段，探讨了固化剂掺量、激发剂种类和养护龄期对单组分地聚合物固化淤泥强度及微观结构的影响，并提出了地聚合物固化淤泥强度经验模型。结果表明：固化淤泥土强度随养护龄期和固化剂掺量增加而增加，固化剂掺量拐点和强度增长系数与激发剂种类有关；硫酸盐激发效果优于碱激发剂，性能优劣依次为硫酸铝>硫酸钠>硅酸钠>氢氧化钠；C-A-S-H凝胶的生成能促进固化土微观结构发展，抗压强度得到提升；硫酸盐激发体系生成的钙矾石填充粒间孔隙，进一步改善了固化体微观结构，抗压强度大幅提高；经验模型参数与激发剂种类密切相关，预测效果与实测数据较为吻合。

酸碱环境下膨胀土胀缩变形规律研究

王斯海;赵贵涛;袁昌成;高路恒

2022, 53(10):  175-182.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.027

摘要 ( 90 )   PDF (5603KB) ( 137 )  

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随着中国工业化和城镇化规模的不断发展，工业生产过程中产生的带有酸性或碱性的废弃物对土体(包括膨胀土)的污染问题愈发严重。为了探究膨胀土在酸、碱环境下的胀缩变形规律，对经过酸、碱污染后的土样进行一维压缩和膨胀率试验，并通过电镜扫描和孔隙水化学成分分析揭示了膨胀土宏观体积变化的微观机理。试验结果表明：酸、碱污染均显著改变土体内部孔隙结构；酸污染对土体矿物成分具有溶蚀作用，导致土体内部孔隙增大，土体压缩性增强；碱污染使膨胀土中蒙脱石和伊利石脱硅形成胶结凝胶，导致土体微观结构呈现絮凝状，孔隙比减小，土体压缩性降低；酸性环境下，H~+取代黏土矿物中的可交换阳离子(Na~+、K~+、Ca2+等),造成扩散双电层厚度增大，土体膨胀性增强；碱性环境下，Na~+与Ca2+、K~+等可发生阳离子交换反应，造成扩散双电层厚度降低，土体膨胀性减弱。

膨胀土力学特性参数的声-电响应特征分析

张智;周黎明;徐涛;付代光

2022, 53(10):  183-188.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.028

摘要 ( 68 )   PDF (5568KB) ( 104 )  

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密实度、含水率是影响膨胀土边坡稳定性的关键物理参数，其与土体波速、电阻率参数密切相关，揭示膨胀土物理力学特性参数的声-电响应特征对评价膨胀土边坡的稳定性具有重要意义。对不同含水率、密实度的膨胀土土样开展了声波和电阻率测试。研究结果表明：含水率一定时，土体波速随密实度增加而增大，当含水率为40%,密实度≥80%时，波速趋于稳定；当密实度一定时，含水率≥35%和≤25%试样的波速出现交叉现象，此时无法单独通过波速判断土体含水率与密实度的大小；当密实度或含水率不变时，膨胀土含水率或密实度与电阻率呈负相关，即含水率或密实度越大，电阻率值越小；当含水率≥45%时，电阻率变化值基本趋于稳定，此时电阻率的变化无法有效表征含水率或密实度的大小。由于依靠单一参数来评价膨胀土的含水率和密实度存在局限性，为此，提出了采用波速-电阻率的综合参数分析方法，该方法可以提高膨胀土含水率识别的准确性。研究成果对膨胀土边坡稳定性评价研究具有借鉴指导作用。

考虑供水和生态的梯级水库多目标均衡调配模型

仇士鹏;杨侃;曾凤连;华俊洪;李承龙

2022, 53(10):  189-197.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.029

摘要 ( 43 )   PDF (2011KB) ( 129 )  

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为最大程度地发挥梯级水库群的综合效益，缓解山西省忻州至阳泉地区的水资源供需矛盾，以最大化发电、供水和生态效益为目标，提出了一种新型梯级水库群多目标均衡调配模型。通过构建分权重归一化适应度函数，设置3种模拟场景，均衡分配各目标的权重；建立水资源分配协调机制，评价各产业对水资源的利用潜力，均衡分配供水量；采用自适应非线性进化参数、最优个体备份策略、最陡爬山法等方法改进文化基因算法，求解不同来水条件下的调配方案，并与现有主流算法求解的方案进行对比。结果表明：该调配模型在不同来水条件下均能降低供水和生态缺水率，年缺水率最高不超过15%,并同时提高年发电总量20%以上。研究成果可为研究区域水资源均衡调配提供参考。

基于多变量时间序列和LSTM网络的面板缝变形预测

谭瀛;马刚;徐建华;程翔;冷天培;周伟

2022, 53(10):  198-204.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.030

摘要 ( 29 )   PDF (3689KB) ( 121 )  

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混凝土面板是面板堆石坝的主要防渗结构，其接缝部位的变形对大坝防渗和安全稳定至关重要。混凝土面板接缝系统受水位、堆石坝变形和温度等多个因素的共同影响，其变形发展演化是一个动态非线性的复杂过程。首先进行面板接缝变形与各影响因子之间的相关性分析，筛选出对面板接缝变形影响较大的多个变量的时间序列。然后通过滑动时间窗口构造时序数据并将其输入长短期记忆神经网络(LSTM),以面板接缝变形作为网络输出，训练得到基于多变量时间序列和LSTM网络的面板接缝变形预测模型。最后将模型预测结果与向量自回归模型(Vector Autoregression, VAR)、单变量LSTM模型及三次指数平滑模型(Holt-Winters)的预测结果进行对比分析。对比结果表明：多变量LSTM模型的预测精度较高，对开展面板接缝变形的实时动态预测有一定工程实用价值。

基于PSO算法的加速度计标定研究及应用——以江坪河水电站面板挠度监测为例

祁志君;蔡德所;陈声震;散剑娣

2022, 53(10):  205-210.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.031

摘要 ( 36 )   PDF (1663KB) ( 116 )  

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磁惯导监测系统已应用于多个高混凝土面板堆石坝挠度监测之中，该系统的核心部件是三轴MEMS加速度计，而加速度计的输出精度受多项误差源影响，为此提出了基于改进惯性权重的PSO算法对三轴MEMS加速度计进行标定，提高其测量精度。标定结果表明：PSO算法比迭代最小二乘法的标定输出效果更好，加速度计三轴的精度均明显提升，尤其X轴输出误差同比下降了93.4%。同时，将标定后的磁惯导监测系统应用于江坪河大坝面板挠度测量，并与未标定磁惯导系统、FOG监测系统对比。结果显示标定后关键节点处监测绝对差值从12.6 mm下降到了0.4 mm,优化效果明显。相关成果可供类似工程安全监测借鉴。

长江深水航道整治生态护岸工程实施效果综合评估

李晋鹏;宣昊;王学霞;李涛

2022, 53(10):  211-217.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.032

摘要 ( 34 )   PDF (4887KB) ( 143 )  

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生态护岸的建设已成为当前内河航道整治工程的发展趋势，同时也是实现河岸带生物多样性保护和河流生态修复的重要实现途径。以长江深水航道整治生态护岸工程为例，基于层次分析法选取结构稳定性、材料生态性、工程布置合理性、工程经济性、生态系统服务功能5类共计16个指标构建了内河航道生态护岸工程实施效果综合评估指标体系，并采用护岸工程生态符合性指数(ECIR)对立体网状栅格护岸、格状石笼压载植生垫护岸和传统抛石护岸的实施效果进行评价。结果表明：格状石笼压载植生垫护岸实施效果最好，立体网状栅格护岸次之，传统抛石护岸相对较差。

中美水电标准体系对比研究

鲍淑君

2022, 53(10):  218-225.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.033

摘要 ( 44 )   PDF (1802KB) ( 128 )  

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中国水电行业的规划设计和运行管理水平目前均走在世界前列，然而水电标准“走出去”战略仍面临体系架构、体制机制等诸多短板。在系统调研中美两国水电标准体系架构的基础上，以中美两国水电工程生态环保管理为例，梳理了实践中水电标准的制定和使用情况。研究表明：中美两国水电标准在体系架构、编制思路、管理方式、标准内容和适用范围等方面均存在差异，在此基础上整合了中美两国水电标准优点，提出了优化改进中国水电标准的建议。

三峡重庆库区农村移民安置区饮水安全巩固提升研究

宋思敏

2022, 53(10):  226-231.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.034

摘要 ( 46 )   PDF (1542KB) ( 124 )  

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为了解三峡重庆库区农村移民安置区饮水安全巩固提升工作取得的成效，摸清农村饮水现状和存在的问题，为下阶段的改善工作提供依据和方向，对移民安置区的供水工程、水源地进行了现场调查，具体是每村随机抽取用水户进行入户查看及访谈，最后汇总调研数据并进行统计分析。结果表明：三峡重庆库区农村移民安置区农村饮水安全问题基本得到解决，但仍存在水源保障能力不高、供水保障的工程体系不完善与运维管护存在短板等问题。针对这些问题提出了对应的巩固提升对策，即推进水源保护、完善供水工程设施配套体系及建立健全长效保护机制，以期为三峡重庆库区农村移民安置区的饮水安全治理与提升提供参考依据。

三峡梯级水库调度自动化系统异地灾备设计实现

刘帅;周保红;张玉松;232-236+243

2022, 53(10):  232-236.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.035

摘要 ( 34 )   PDF (2722KB) ( 113 )  

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为满足乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝6座梯级水库统一调度要求，需要对现有三峡(宜昌)、成都和昆明三地水调自动化系统进行整合，以构建一套统一管理、功能完整的流域梯级水调自动化系统。首先梳理了国内外相关异地灾备技术现状，主要从数据采集互备、远距离数据库复制、应用互备3个方面开展了灾备设计研究；基于国产自主可控思想，大胆采用了国产达梦DMHS数据库远程复制技术来进行异地数据实时同步；通过在百万级数据的复制效率方面与国外Oracle Goldengate数据库进行对比分析，发现国产数据库数据性能表现优异，满足应用需要。改造完成后的三峡梯级水调自动化系统将形成“统一平台、分区应用”的流域梯级水调自动化系统统一应用平台，相关设计思想可供其他水调系统改造参考。

重要涉水工程河床监测预警分析平台设计与应用

肖仲凯;蔡璇;韦立新;仲跻文;于慧;237-243

2022, 53(10):  237-243.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.10.036

摘要 ( 38 )   PDF (9059KB) ( 123 )  

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为有效降低涉水工程运行安全风险，健全长江水灾害监测预警体系，设计并研发了基于B/S架构的重要涉水工程河床监测预警分析平台，实现了涉水工程三维仿真建模、河床动态生成和可视化模拟展示，对河床冲淤分析、演变动画模拟、等高线变化分析、自定义断面分析、河道坡比计算、河床最深点统计预警分析等河床监测预警分析功能进行了模块化设计，并成功应用于南京大胜关长江大桥的河床监测。实践表明：此平台可快速、直观地分析涉水工程局部河床冲淤演变过程，并具有自动预警功能，为沿江重要涉水工程河床监测的科学管理、隐患排查、安全维护提供了技术支撑。