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2022年第11期目次

2022, 53(11):  0-0. 

摘要 ( 47 )   PDF (789KB) ( 116 )  

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钱塘江“20200707”洪水复盘及流域防洪风险研究

方子杰;仇群伊;陈玮

2022, 53(11):  1-7.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.001

摘要 ( 123 )   PDF (9776KB) ( 163 )  

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浙江省钱塘江流域2020年经历了1949年以来历时第2长的梅汛期，新安江水库发生建库61 a以来最大洪水与最高水位，首次9孔全开泄洪。在浙江省对新安江水库实施精准调度并成功防御了流域性大洪水的背景下，系统性开展了“20200707”洪水复盘与风险模拟，分析了梅雨洪水累积效应所带来的流域防洪风险，评估了当前钱塘江流域防洪体系存在的薄弱环节。研究表明：钱塘江流域仍然存在发生100 a一遇流域性特大洪水的风险，新安江库区、兰江及富春江下游杭州市仍存在较大防洪风险。提出构建从源头到河口“江河湖海”一体化防御的流域防洪工程体系、研究谋划新安江水库功能调整、提升流域大中型水库防洪能力等系统治理措施。研究成果可为提高钱塘江流域防洪治理水平提供参考。

基于模糊评价的基层河长制实施成效评价

张磊

2022, 53(11):  8-13.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.002

摘要 ( 73 )   PDF (1407KB) ( 146 )  

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为科学评价基层河长制实施成效，在新发展阶段提高基层河湖管理效能，建立健全中小河流长效管护机制，从水资源保护、河湖水域岸线管理保护、水污染防治、水环境治理、水生态修复、执法监管和社会公众7个方面选取15个指标构建评价指标体系。结合层次分析法(AHP)和专家打分法，提出分属山区和平原区河流的指标权重，构建模糊综合评价法，对江西省典型山区靖安县双溪镇和典型平原区樟树市张家山街道的河长制实施成效开展评价。结果表明：2015,2018,2021年两地评价结果均处于“中”“好”“好”的等级，河长制实施成效显著，双溪镇评价指数为0.74,0.82,0.85,张家山街道为0.66,0.81,0.83,后者提高幅度更大；两地在今后河湖治理中应特别重视水污染防治方面的问题。

论流域生态保护补偿的法律调控

庄超;陈健

2022, 53(11):  14-19.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.003

摘要 ( 60 )   PDF (3347KB) ( 123 )  

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流域生态保护补偿是解决流域生态环境正义问题、调整流域各方利益关系的重要制度。中国在流域生态保护补偿理论和实践方面已经积累了一定的经验，但其制度功能的实现离不开法律的规范与保障。当前流域生态保护补偿的法律调控仍属于薄弱环节，存在长期以政策型立法为主导、流域生态保护补偿法律性质不明、法定标准不清等现实难题，仍待展开深入研讨。研究指出需要在政策与法律双向互动模式下优化立法路径，明晰对增益生态利益行为进行补偿的法律制度定位，将提供高于国家水环境质量法定标准的水体作为补偿启动条件。研究成果对法律体系和法律制度的完善有所裨益，可为流域生态保护补偿长效机制的建立提供支撑，力求对正在制定中的《生态保护补偿条例》相关内容的完善有所借鉴。

黑臭水体底泥重金属污染物特征及生态风险评价

郭超;方何淇;王吉宁;刘静伟;张方林;刘小英

2022, 53(11):  20-26.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.004

摘要 ( 83 )   PDF (5122KB) ( 130 )  

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掌握黑臭水体底泥重金属污染特征是实施黑臭水体综合治理的重要前提，以襄阳市大李沟底泥为研究对象，选取污染较重的3个断面为底泥采样点，采用分层取样方式采集9个样品，测定其底泥中镉、砷、铅、铬、铜、锌、镍、汞8种重金属含量；然后利用潜在生态风险指数法和地积累指数法对底泥中重金属污染特征进行分析，并对该重金属污染程度进行风险评估。结果表明：样品中各重金属单因素潜在生态风险指数E■大小依次为镉>汞>铅>铜>砷>镍>铬>锌，综合潜在生态风险指数(RI)均在440以上，属于极强重金属生态风险水平；样品地积累指数分析结果显示，重金属污染由重到轻顺序依次为镉>铅>铜>汞>锌>铬>镍>砷。两种方法显示大李沟底泥存在严重的镉污染，而砷污染较轻，其他重金属污染程度评价结果则略有差异。综合上述评价结果可以得出，该河流下游河段底泥重金属污染较为严重，尤其在表层底泥中污染更为显著；上游河段深层底泥污染相对较重，仍然存在二次污染水体的可能。

基于相对风险模型的崇明岛区域生态风险评价

谭娟;王敏;苏敬华;阮俊杰;王卿

2022, 53(11):  27-34.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.005

摘要 ( 66 )   PDF (7701KB) ( 111 )  

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区域生态风险评价强调风险源及最终风险水平的空间异质性，相对风险模型(Relative Risk Model, RRM)基于“风险源-暴露-受体-响应”机制，能够将多风险源、多受体、多暴露响应路径及多评价终点有机结合，综合量化识别区域生态风险及其空间差异，为风险管理提供依据。以崇明生态岛为研究对象，运用相对风险模型开展生态岛建设过程中关键节点年(2010,2012,2015年和2018年)的区域生态风险评价研究。结果表明：(1)长兴镇为高风险区，综合风险均值达17.0;其次为陈家镇和城桥镇，为中风险区，风险均值分别为7.81和6.77;东平镇和新海镇为低风险区，风险均值分别为2.86和1.51;其他乡镇均处于较低风险水平。(2)城桥镇和新海镇城镇化风险>农业生产风险>环境压力风险，长兴镇城镇化风险>环境压力风险>农业生产风险，其他乡镇均呈现农业生产风险>城镇化风险>环境压力风险。(3)从风险变化情况来看，2010～2018年间，各乡镇综合风险均呈降低趋势，但不同乡镇在不同节点年之间存在小幅波动。研究结果可为崇明生态岛未来发展决策提供参考。

白鹤滩水电站坝址区域生态环境质量评价

陈文夫;王玮;陈洋;邓鑫欣;张勇

2022, 53(11):  35-41.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.006

摘要 ( 109 )   PDF (8502KB) ( 112 )  

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生态环境质量是区域生态建设的核心内容之一，为了探讨生态环境质量的时空动态变化与土地利用覆被之间的权衡与协同，以白鹤滩水电站坝址区域为研究区，基于2017～2021年5期的哨兵2号遥感影像，选取生物丰度、植被覆盖度、土地退化指数和土壤湿度指数4个因子，对研究区2017～2021年的生态环境质量进行评价。结果表明：(1) 5 a间，研究区内生态环境质量呈现小区域零散变差、大面积总体向好的趋势；(2)各生态质量等级呈斑块状分布，以等级一般为主，生态质量等级多为一般向良好等级转变；(3)研究区的土地利用类型空间布局与生态质量的高低之间有高度协同关系，具体表现为生境质量高区集中分布在生态较好的林地和水域，人类活动较为密集地区生境质量较差。

三峡水库近坝段消落区植物群落分布特征研究

张定军;徐成剑;邱利文;李豪;李政

2022, 53(11):  42-76.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.007

摘要 ( 95 )   PDF (4680KB) ( 113 )  

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在特殊的反季节水位变动情况下，探索大型水库消落区植物的物种组成、丰度格局、空间分布的变化情况是消落区植物生存研究领域的一个重要问题。通过对三峡水库近坝段消落区145～175 m高程区域内植物群落调查，研究了三峡库区不同高程区域植被分布状况。结果表明：消落区植物群落以草本植物为主，植物群落空间分布受地理位置差异和植物特性的影响，物种丰富度和群落高度随着高程增加呈先升高后降低趋势，并在161～165 m高程区间达到最大。研究成果可为推动三峡水库消落区生态系统恢复和重建提供有益的参考。

基于CMIP6模式的乌江流域气温与降水时空变化

陈梓延;姜彤;王艳君;姜汕;周建;苏布达

2022, 53(11):  53-60.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.009

摘要 ( 36 )   PDF (7106KB) ( 120 )  

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为了探究乌江流域未来气温与降水的时空变化特征，基于1961～2014年中国区域逐日气象格点数据，对国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)中SSPs情景(SSP1-1.9,SSP1-2.6,SSP4-3.4,SSP2-4.5,SSP4-6.0,SSP3-7.0,SSP5-8.5)齐全的全球气候模式(GCM)进行了降尺度与偏差订正，在评估气候模式对乌江流域气温、降水模拟能力的基础上，预估分析了近期(2021～2040年)、中期(2041～2060年)、末期(2081～2100年)流域气温与降水的变化特征。结果表明：(1) 2021～2100年乌江流域的年平均气温、季节气温均呈上升趋势。相对于基准期(1995～2014),各情景下近期年平均气温增幅均在1℃左右，在中期、末期，年平均气温增幅最小为1.4℃和1.3℃(SSP1-1.9),最大为2.3℃和4.6℃(SSP5-8.5);夏季与秋季气温增幅多为同时期四季气温增幅中最小和最大；空间上，年、季平均气温增幅总体上呈现出由流域上游向下游逐渐增大的分布特征。(2) 2021～2100年乌江流域的年、季降水总体呈上升趋势。相对于基准期，各情景下年降水变化率均在近期最小，末期最大；季节尺度，夏、秋季降水变化率最小，冬季降水变化率最大；空间上，春、冬两季降水变化率总体上从流域上游至下逐渐增大，秋季降水变化率分布特征与春、冬两季相反；年降水和夏季降水多呈现出中游变化率最大的特点。研究成果可为流域应对气候变化提供科学依据，有助于水资源管理和社会经济发展规划。

长江源区基流变化规律及其气象影响因素分析

邵骏;熊莹;卜慧;王政祥

2022, 53(11):  61-65.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.010

摘要 ( 60 )   PDF (3661KB) ( 149 )  

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气候变化背景下，长江源区水资源条件发生了较大变化，由此导致河川基流也产生相应改变。以长江源区为研究区域，利用1957～2020年实测水文数据和气象数据，采用改进加里宁法计算长江源区河川基流，分析基流变化规律，探讨影响基流变化的气象因素及相应的影响程度。研究结果表明：长江源区直门达水文站1957～2020年多年平均河川基流量为53.4亿m~3,2008年以后长江源区基流呈现突变增加的趋势。长江源区基流增加原因主要包括两部分：一部分是降水增加引起的径流增加从而导致基流增加，一部分是气温升高引起的基流增加。长江源区近20 a来整体呈现暖湿化趋势，降水是河川径流的主要来源，降水增加直接造成地下水补给量增加，而气温升高有助于冰川、积雪和冻土融化，对基流的补给起到促进作用。研究成果可为揭示气候变化条件下长江源区河川径流组成及其水文响应规律提供科学依据。

基于PSO-Elman修正模型的年径流预测

王文川;王莉芳;郭安强

2022, 53(11):  66-71.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.011

摘要 ( 65 )   PDF (1543KB) ( 103 )  

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为进一步改善长期多因子径流模拟效果，提出了基于马尔科夫链修正的PSO和Elman耦合的径流模拟模型。该模型采用PSO算法优化Elman模型的参数，然后将优化后的参数值分配给Elman模型作为网络训练的参数，再运用马尔科夫链对初始预测值进行修正，得到最终预测值。将提出的模型应用于松花江支流呼兰河兰西水文站的年径流深模拟预测中，并与传统Elman模型、简单线性回归模型、PSO-Elman模型进行对比。结果表明：优化参数后的模型预测效果优于传统神经网络模型和简单线性回归模型，PSO-Elman模型较传统Elman模型平均相对误差和均方根误差减少了49.1%,30.2%,确定性系数由0.32提升至0.67;较简单线性回归模型平均相对误差和均方根误差减少了61.2%,37.7%,确定性系数由0.14提升至0.67;经马尔科夫链模型残差修正后，PSO-Elman组合预测模型平均相对误差和均方根误差减少了57.7%,52.2%,确定性系数由0.67提升至0.92。提出的模型不但精度有显著提高，且计算过程简便，是一种有较强应用价值的年径流预报模型。

滤芯渗井-透水砖在海绵城市中的应用

李顺群;张光明;芮子航;刘小兰

2022, 53(11):  72-78.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.012

摘要 ( 55 )   PDF (5101KB) ( 132 )  

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针对目前城市内涝问题，基于海绵城市建设理念，提出了一种滤芯渗井-透水砖装置，即在布置区域开挖一定深度的渗井孔，向孔内放入滤芯且上方铺设透水砖。以天津市武清工业园区改造工程为依托，通过布置观测水位孔来监测有无滤芯渗井-透水砖情况下的地下水位变化，同时采用SWMM模型分析滤芯渗井-透水砖在3种不同布设面积和5场不同重现期降雨作用下对径流调控的影响。结果表明：该装置能够有效提升土体渗透性能，提升布置区域内对径流的削减效果；同一降雨重现期下，随着布设面积的增加，对径流的削减能力大幅度提高；同一布设面积下，当降雨重现期小于30 a一遇时，其径流系数削减率和洪峰削减效果更显著；在降雨重现期为2 a一遇，布设面积为30%时，径流系数削减率和洪峰削减率分别达到61%和65%。研究成果可为该装置在海绵城市建设领域进一步推广应用提供参考。

“排水保土”探索与实践

程冬兵;张平仓;孙宝洋;丁文峰;黄金权;汤崇军

2022, 53(11):  77-52.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.008

摘要 ( 66 )   PDF (5417KB) ( 130 )  

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“蓄水保土”一直是中国水土保持工作的主导方针理念，基于“蓄水保土”的水土保持理论和防治措施体系全面指导着全国各地的水土保持工作，取得了显著成效。但随着研究的深入和不断的实践探索，尤其是水土保持工作的精细化推进，“蓄水保土”防治效果时常出现异常，逐渐引起有些专家学者反思。笔者团队通过多年研究与实践，总结提出了“排水保土”理论。详细阐释了“排水保土”的内涵，并研发了以半透水型截水沟和抗蚀增肥技术为代表的“排水保土”关键技术。通过示范推广，保土效益显著。“排水保土”理论体现了水土保持“因地制宜”的方针，丰富了水土保持理论，有力推动了水土保持工作的精细化管理。

基于陆面-管网耦合模型的城市排水系统评估

陈小龙;王小雨;王永桂

2022, 53(11):  79-85.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.013

摘要 ( 59 )   PDF (8877KB) ( 137 )  

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近年来暴雨频发，开展城镇片区排水系统的评估和优化，对内涝防治具有重要意义。选择典型城镇片区——镇江防汛示范区为研究对象，构建了一维排水管网模型和二维水动力模型耦合的陆面-管网耦合模型，通过模拟不同降雨情景，评估了该区域排水现状；模拟了排水系统的改造情景，评估了改造方案的优化效果。结果表明：片区内排水能力小于5 a一遇的管道占比超过了60%,排水能力明显不足；遇50 a一遇洪水时，积水面积达到了686 000 m~2,占防汛示范区整个面积的9.94%,万达广场、黄山南路西和天桥支路及以东等区域是积水的重点区域。对新建一条管径为600 mm、长9.5 km的雨水管和一个雨水篦子的优化方案进行了评估，结果表明其能减轻溢流井上下游管网的运行负荷，降低上下游管网的充满度和过载情况。陆面-管网耦合模型能有效地评估防汛示范区的排水系统现状和能力，可用于城市排水管网的优化改造设计，为城市内涝防治提供技术支撑。

武汉市泛后湖地区地面沉降风险评价

熊峰;谢羿;庞设典;官善友;彭飞

2022, 53(11):  86-90.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.014

摘要 ( 70 )   PDF (8818KB) ( 210 )  

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近年来，武汉市泛后湖地区地面沉降问题已成为制约区域发展的重要因素。为科学管控和有效防范地面沉降灾害，选取累计沉降量、沉降速率、软土厚度、承压水位作为危险性评价指标，以用地类型、建设强度、人口密度、建成年代作为易损性指标，利用MapGIS空间分析功能编制了地面沉降危险性、易损性和风险性分区图。结果表明：泛后湖地区高风险区面积占比约12.82%,主要位于汉口花园、汉口城市广场、新荣客运站周边；较高风险区面积占比约31.61%,主要位于发展大道及后湖大道沿线。最后，以风险评价结果为基础，提出了多角度防控对策。研究结果可为泛后湖地区防灾减灾、城市规划建设和可持续发展提供决策依据。

复杂岩溶区深埋长隧洞选线研究

陈长生;李银泉;史存鹏;张海平

2022, 53(11):  91-98.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.015

摘要 ( 36 )   PDF (24842KB) ( 109 )  

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岩溶地区隧洞修建中存在洞室涌突水以及疏干地表、地下水而造成水环境影响的问题。如何减轻或避免地下水环境影响，选择好线路的位置是重要的战略性问题。以滇中引水工程香炉山隧洞比选为依托，根据比选区岩溶发育规律、垂直分带规律、岩溶水系统分布规律、地下水环境敏感程度等，开展了5条线路的比选。将岩溶地区地下水疏干对环境的影响作为首要考虑问题，确定了尽可能穿越岩溶区距离短、远离岩溶大泉排泄区、高程上从岩溶发育相对微弱带通过、地下分水岭部位穿越等选线思路，依据该思路推荐方案5作为代表性线路。该线路基本从清水江-剑川Ⅴ-2岩溶子系统和鹤庆西山Ⅳ-5岩溶子系统之间的地下分水岭穿越，与其他线路相比，穿越岩溶区距离更短、更靠近地下分水岭部位，最大程度地规避或减轻了岩溶涌突水问题及地下水环境影响问题。

云南省高原型岩溶地基稳定性和适宜性评价

许汉华;谢雨霖;槐以高;眭素刚;肖经光;李小双

2022, 53(11):  99-105.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.016

摘要 ( 41 )   PDF (5464KB) ( 116 )  

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昆明长水国际机场位于云南省昆明市官渡区大板桥，区域内地理环境复杂，南部主要为高原型岩溶地质，北部为构造剥蚀丘陵和山前洪积扇、山间凹地，以此区域的扩建工程为例，对场地岩溶分布特征、发育规律进行探究，通过定性分析和理论计算对扩建场地地基岩溶稳定性进行初步评价，再结合经验判断提出相关建议，最后对研究区进行工程建设适宜性评价。结果表明：区域内发生岩溶塌陷的可能性小，大部分地段基本稳定，仅需对部分区域进行特殊处理，86.3%的研究区工程建设适宜性为适宜和基本适宜。研究结果可为项目可行性研究提供依据。

三峡库区特大型多级岩质滑坡变形特征研究

赵龙翔;苏爱军;邹宗兴;张文;郭兵

2022, 53(11):  106-111.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.017

摘要 ( 64 )   PDF (25927KB) ( 153 )  

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特大型滑坡变形是一复杂的动态过程，分析其变形监测数据是了解滑坡稳定情况和变形机制的有效手段。以三峡库区典型的特大型多级岩质滑坡——藕塘滑坡为例，基于滑坡地形特征和GNSS专业监测数据，结合降雨量、库水位和地下水位变化情况分析滑坡不同区域的变形特征和影响因素作用下的变形机制。研究结果表明：(1)降雨是藕塘滑坡阶跃变形的主要诱因，阶跃期间滑坡对降雨更加敏感，少量的降雨即有可能诱发滑坡再次加速；(2)库水位变化的影响范围仅限于一级滑体前缘，水位升降会改变滑坡的局部稳定性但不会直接导致滑坡出现阶跃变形；(3)滑坡区内的地下水位变化是滑坡阶跃变形的直接原因，降低滑坡区的地下水位变化幅度是治理藕塘滑坡的关键。

SVM结合多阈值分类的遥感影像公路水毁信息提取

方留杨;刘天逸;赵孟云;谷永云;贾志文

2022, 53(11):  112-118.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.018

摘要 ( 44 )   PDF (19164KB) ( 126 )  

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水毁灾害发生后对公路损毁位置和范围等信息进行准确提取，是后续开展应急救援和灾后重建工作的前提条件。目前，主要采用面向对象的方法对遥感影像中公路水毁信息进行检测，但是此类方法中大多数需要采用近红外波段。当影像缺少近红外波段时，目前还没有通用的方法可以对公路水毁信息进行检测。为解决以上问题，首先对各项分割参数进行对比实验，选择出最优参数作为公路水毁灾害遥感影像最优分割尺度，然后提出一种基于机器学习结合自定义波段特征CCBS(Combination characteristics of brightness and spectral)、面积、长宽比等多种影像特征的分类方法，分别提取灾前道路和灾后水体信息，并利用种子增长法对灾后水体提取结果进行优化，最后将灾前道路映射至灾后水体上提取出公路水毁路段信息。实验表明：在仅使用遥感影像RGB波段的情况下，该方法对公路水毁灾害信息的提取精度接近90%,可以满足应急救援和灾后重建工作的需求。

河床冲淤对越江盾构隧道管片内力及变形的影响

李方利;李雪

2022, 53(11):  119-124.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.019

摘要 ( 71 )   PDF (2458KB) ( 107 )  

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河床冲刷淤积对越江盾构隧道的内力及变形影响显著，是越江盾构隧道设计的关键因素。以南京地铁3号线大直径越江隧道工程为背景，详细分析了长江深切槽段水位变化及河床冲淤演变对越江盾构隧道的影响。以300 a一遇冲刷线和100 a一遇洪水及枯水期水位为相关工况，基于梁-弹簧模型计算了冲刷前后及典型水位组合工况下管片内力及接头变形量。研究结果表明：水位的变化对盾构隧道管片弯矩的影响较小，而河床冲刷使管片内力有很大程度的降低，最大正负弯矩降幅平均达到56%。管片接头最大弯矩及最大张开量均发生在洪水水位、未冲刷工况。研究成果可为类似越江盾构隧道工程提供借鉴。

基于ACE+CLAHE算法的隧道爆破块度图像分析

姬付全;梁晓腾;杨林;江鸿;毛永强

2022, 53(11):  125-129.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.020

摘要 ( 50 )   PDF (10441KB) ( 114 )  

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隧道爆破块度是评价其爆破质量的一个重要因素，对于隧道中光照强度低、单一光源光照不均、爆破后烟尘大等不利环境下拍摄的照片，目前难以通过常规图像处理方法获取隧道爆破块度。基于ACE+CLAHE算法提出了一种新的隧道爆破块度图像分析法，结合图像分块切割，排除了低光强度、光照不均、爆破烟尘对图像照明度、对比度的干扰，再通过双边滤波、二值化算法、图像开运算、分水岭算法等图像处理方法可获取隧道爆破块度分割图，完成隧道爆堆岩块的分割。通过现场实例的图像分析，验证了此方法可较好地区分岩块目标，识别隧道爆堆的块度。相关经验可供类似隧道爆破作业参考。

隧道管棚超前支护作用机理及其影响因素研究

施英;罗春

2022, 53(11):  130-135.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.021

摘要 ( 81 )   PDF (2875KB) ( 104 )  

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管棚作为隧道施工中一种重要的加固措施被广泛应用于各类工程实践中，但管棚的受力机理以及在施工中的支护效果研究还远落后于实际工程需求，很多设计理论以及工程实践大都建立在工程类比法和经验法基础上，设计参数缺乏理论依据。以围岩与支护结构的相互作用为基础，采用双参数弹性地基梁理论，建立管棚力学分析模型，并利用有限差分法进行求解。结合京沪高速铁路隧道工程实例，对隧道开挖过程中管棚支护的变形、受力、荷载传递规律进行深入分析，并进一步研究了套拱、管径、管间距、掌子面加固等因素对管棚荷载传递及支护效果的影响。研究表明：管棚的作用机理主要表现为减小和传递围岩释放荷载，有效地限制掌子面前方围岩变形；套拱对管棚起始沉降起到较好的控制效果，管棚直径越大，刚度越大，管棚沉降越小，大直径管棚和较小的管间距更有利于促进隧道掌子面稳定；掌子面效应降低了掌子面围岩的承载能力，约降低7%,其主要承载能力降低区为掌子面前方1.8 m范围内，加固掌子面不仅能提高围岩承载能力，而且能够改善管棚的受力条件，有效地控制管棚沉降。研究成果可为研究管棚的力学行为、作用机理、适合的围岩条件等提供理论基础，对于复杂环境下隧道管棚的设计、施工具有重要的参考价值。

严寒地区越冬深基坑水平冻胀力影响因素研究

吴忠鑫;苗胜军;隋智力;刘泽京

2022, 53(11):  136-142.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.022

摘要 ( 80 )   PDF (8231KB) ( 101 )  

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为解决冻土地区越冬基坑保温防护设计难题，针对哈尔滨地铁3号线会展中心站深基坑，基于FLAC3D软件模拟研究了越冬期基坑温度、水平位移和水平冻胀力的变化规律。开展正交试验探究了冷端温度、降温时长和围护桩刚度3个重要因素对基坑水平冻胀力的影响，提出了针对性的防护措施。研究结果表明：基坑水平冻胀力对侧壁水平位移影响显著，侧壁部分位置水平冻胀力超过规范允许值；冷端温度对水平冻胀力大小影响最为显著，为满足规范要求，冷端温度应控制在-13℃以上。现场监测结果表明，基坑变形和整体稳定性符合模拟结果，依据正交试验结果设计的保温措施效果较为理想。研究成果可为严寒地区深基坑的越冬防护提供参考。

接触带土体软化对土石混合边坡稳定性影响分析

黄丽华;刘顺青

2022, 53(11):  143-147.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.023

摘要 ( 46 )   PDF (3753KB) ( 110 )  

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目前针对土石混合边坡稳定性的分析都未系统考虑接触带处土体软化(抗剪强度降低)的影响，然而此问题对其稳定性有着重要影响。为了分析接触带土体软化对土石混合边坡稳定性的影响，通过随机模型系统生成了含石率为0,10%,20%,30%,40%,50%,60%的含接触带土石混合边坡模型，每种边坡模型考虑10种块石分布位置，采用极限分析法对至少61个含接触带土石混合边坡的稳定性进行了计算，并与不考虑接触带土体软化时的计算结果进行了对比。结果表明：相同含石率下，接触带土体软化的土石混合边坡其下限安全系数随着块石分布位置的不同变化较小；随着含石率的增加，土石混合边坡的滑动面呈弯曲型，并且滑动面都穿过软化接触带；土石混合边坡中接触带土体的软化削弱了含石率及块石空间分布对其安全系数的影响。

复掺钢渣和矿渣的双液注浆材料加固砂土效果研究

徐行;郑鑫;张兆强;刘桂德

2022, 53(11):  148-152.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.024

摘要 ( 61 )   PDF (1965KB) ( 111 )  

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为分析双液注浆复合材料对砂土的固化效果，通过无侧限抗压强度试验研究了材料种类、水玻璃体积掺量、砂土含水率、水灰比、浆液用量等5种因素对砂土固结体抗压强度的影响规律。试验结果表明：当水泥掺量为40%、钢渣和矿渣掺量为60%时，复掺钢渣和矿渣的水泥-水玻璃浆液对砂土的固化效果最为显著；在不同含水率的砂土中，水玻璃的最佳体积掺量有所不同，实际工程中应根据不同地质条件确定水玻璃的体积掺量；水灰比在0.7～1.0范围内时，浆液对砂土具有更佳的加固效果；浆液用量是对砂土固结体强度影响最大的因素，浆液用量和养护龄期分别与固结体强度呈线性及幂函数关系。

基于FC材料的大体积混凝土抗裂性能提升研究

李琳;彭书成;郭信锋;勾朝伟

2022, 53(11):  153-157.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.025

摘要 ( 66 )   PDF (1907KB) ( 108 )  

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为解决水工建筑物大体积混凝土中常出现的温度裂缝问题，考虑在混凝土中掺入超高强改性聚酯合成纤维和超细晶陶瓷复合材料(FC材料)。依托鄂州市花马湖二站大型排涝泵站工程，通过现场试验研究了FC材料的适宜掺量及具体施工工艺。研究结果表明：每立方米混凝土中掺入1.2 kg FC材料为宜，采用FC材料掺入粗骨料后投入拌和楼并连续机械搅拌70 s的拌和工艺可使FC材料分散均匀，未出现缠绕并丝现象；在浇筑过程中控制浇筑分层厚度在40 cm以内，按“分层浇筑、分层振捣、阶梯推进”的浇筑施工方法，可解决大体积混凝土易开裂的问题，不仅提高了混凝土抗裂性能，还延长了工程的使用寿命。

受铅污染的塑性混凝土强度和渗透性试验研究

嵇其伟;闻一江;王升位

2022, 53(11):  158-162.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.026

摘要 ( 61 )   PDF (1682KB) ( 89 )  

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塑性混凝土墙被广泛应用于工业污染场地修复工程。污染场地中重金属铅离子普遍存在，铅离子一方面会对塑性混凝土中水泥的水化和碳化反应产生影响，另一方面会对塑性混凝土中膨润土-污染液的相互作用产生影响，进而影响塑性混凝土墙的强度和渗透性。以水泥、膨润土、砂和铅离子溶液制成的塑性混凝土为研究对象，开展了铅离子浓度对不同龄期塑性混凝土强度、渗透性和理化性质指标(pH和电导率)的试验研究。结果表明：在相同养护龄期时，随着铅离子浓度的增加，塑性混凝土强度和pH不断减小，电导率和渗透系数不断增大；在相同铅离子浓度作用下，随着养护龄期的增加，塑性混凝土强度不断增大，pH、电导率和渗透系数不断减小；在不同铅离子浓度条件下，发现养护龄期为7,14 d和28 d的塑性混凝土强度、渗透系数分别与pH和电导率之比呈现较好的指数函数关系。

砂土中裙式吸力基础注水拔出渗流规律数值模拟

李佳禧;张雨坤;李大勇

2022, 53(11):  163-169.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.027

摘要 ( 80 )   PDF (6799KB) ( 103 )  

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裙式吸力基础是一种新型海上风电基础形式。相比于传统吸力基础，裙式吸力基础具有更高的承载力和控制基础变形的能力。当海上风电上部结构达到服务年限或沉贯安装失败时，可通过向吸力基础桶内注水实现基础的拔出回收和重复利用。为此针对裙式吸力基础拔出过程，通过开展数值分析研究其在饱和砂土注水拔出过程中的渗流场分布规律。结果表明：注水拔出过程中，基础发生由内而外的渗流，导致基础内部土体向下移动，有效应力和侧壁摩阻力增大，基础外壁有效应力与侧壁摩阻力降低。注水拔出过程中，裙式吸力基础渗流影响区域与传统吸力基础差别较小。裙式吸力基础与传统吸力基础在水头等势线分布规律、土体孔压及有效应力的变化趋势上基本一致，但量值较传统吸力基础显著提高。拔出过程中，裙式吸力基础的“裙”结构内部产生负压，与主桶内部的压力正相反。

刁河节制闸退出运行对输水调度及工程安全的影响

董玉增;田丰源;魏凯;万蕙

2022, 53(11):  170-174.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.028

摘要 ( 83 )   PDF (1522KB) ( 116 )  

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南水北调中线总干渠节制闸精准调度及精确控制对保障总干渠调度运行安全、工程安全、供水安全具有重要作用。以陶岔至刁河节制闸渠段为研究对象，采用水力学数值模拟的方法分析了刁河节制闸退出运行对输水调度及工程安全的影响。结果表明：刁河节制闸退出运行后，陶岔至刁河渠段水面线下降0.18～1.15 m;肖楼分水口分水能力降低，但对实际分水影响较小；渠段衬砌抗滑和抗浮稳定安全系数略有降低，但仍能满足安全需求；陶岔电厂可延长发电时间，增加发电量，提高发电效益。研究成果可为新形势和新要求下南水北调中线工程精准调度提供参考。

基于机器视觉的螺杆启闭机智能防顶控制方案

金能;杨军;梁志开;吴刚;鲁晓军;李甘

2022, 53(11):  175-179.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.029

摘要 ( 63 )   PDF (1753KB) ( 113 )  

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螺杆启闭机在水利工程中应用广泛，然而螺杆式启闭机的特有结构使得闸门下落受阻且未及时停机时易出现顶闸事故，带来严重的安全隐患。对此，提出一种基于机器视觉的螺杆启闭机智能防顶闸控制方案：首先对螺杆在不同工况下的运行特征进行了分析；其次基于启闭机旁的高清摄像头，采用机器视觉算法对螺杆位置、运动速度等进行检测，实时分析闸门运动状态，对异常状况及时响应并停机。此方案提升了设备的利用率，相比于传统的轴销载荷保护方案，具有非接触式检测部署灵活、无需额外安装称重传感器等特点。研究成果可为信息化背景下螺杆启闭机等传统机电设备控制方案提供新的思路。

考虑性态变化的重力坝变形安全多级预警指标拟定

祖安君;黄晓丽

2022, 53(11):  180-185.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.030

摘要 ( 50 )   PDF (1813KB) ( 132 )  

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为保障大坝安全运行，根据变形监测信息拟定准确合理的变形安全预警指标至关重要，而常规的预警指标拟定方法易受变形样本随机性和失效概率主观性影响，为此探讨了基于最大熵原理的变形样本分布函数的确定方法，并将层次分析法和粒子群算法有机融合，构建了表征不同运行性态的重力坝变形安全预警概率确定方法，基于此可确定考虑运行性态变化的重力坝变形安全多级预警指标。工程实例计算结果表明：应用该方法拟定的5号坝段坝顶向下游方向水平变形安全一级、二级、三级预警指标结果分别为5.88,6.89,7.79 mm,与结构分析法拟定结果较为吻合，佐证了该方法的有效性和可行性。

盾构隧道渗漏水病害成因与防治现状

代显奇;王军;李占先;韩健勇;王伟伟;李克金;

2022, 53(11):  186-192.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.031

摘要 ( 52 )   PDF (3578KB) ( 118 )  

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渗漏水病害防治是盾构隧道运营维护的关键任务之一，并日益受到业界的关注。通过调研与分析，深入分析了盾构隧道渗漏水病害特征及成因，总结了盾构隧道主要的防水措施，研究了盾构隧道渗漏水病害治理的常用方法。研究表明：盾构隧道渗漏类型以渗水为主，占比约50%～80%,渗漏位置以管片接缝渗漏水居多，占比约80%～90%;渗漏时间为施工期和运营期两个阶段；盾构管片接缝防水以弹性橡胶密封垫结合遇水膨胀止水条的防水形式最为常见，在高水压条件下可有效提高防水效果。研究成果可为盾构隧道渗漏水病害防治提供借鉴。

金沙江下游水风光储联合调度技术研究与展望

谢俊;鲍正风;曹辉;徐杨;卢佳

2022, 53(11):  193-202.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.032

摘要 ( 55 )   PDF (9743KB) ( 130 )  

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金沙江下游水风光资源禀赋，是中国未来重点建设的千万千瓦级清洁能源基地，相较于国内普遍研究的百万千瓦量级，金沙江下游清洁能源基地多能互补系统规模势必愈加庞大、结构愈加复杂、调度要求愈加精细化，因此资源高效利用面临大规模风光资源如何规划和接入、新能源间歇性时空发电规律如何描述、大规模多能互补系统长中短期运行如何协调等一系列新问题、新挑战。围绕金沙江下游水风光储系统实际规划和运行，阐明了水风光资源分布特性和多时空尺度互补性分析、清洁能源基地复杂系统多源信息监测感知、巨型电站群智能调度等现行的解决思路与方法。深入剖析了大规模风光电站、储能接入对流域梯级、电网的影响，在风光发电系统特性及描述、大规模风光储接入、水风光长中短期综合预报、水库群多维度精细化协同调度、多能互补系统多时空尺度调度运行方式等方面系统提炼了流域水风光储互补调度的技术难点与解决途径。建议从水库群多维度精细化协同调度、多耦合的流域水风光长中短期综合预报、水资源耦合系统动力学适应性调控建模、流域水风光抽蓄多能互补系统多时空尺度调度运行方式4个方面加强技术手段研究。研究成果可有力支撑金沙江下游数千万千瓦级清洁能源高效利用，助力国家“双碳”目标实现。

金沙江下游-三峡梯级水库联合调度技术及实践

陈辉;赵云发;梁志明

2022, 53(11):  203-210.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.033

摘要 ( 50 )   PDF (6237KB) ( 149 )  

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金沙江下游-三峡梯级水库是治理长江及实施“长江大保护”的关键性工程，也是国家能源战略重要支撑性电源组。梯级水库水力、电力联系紧密，联合调度潜力巨大，如何运用调度好梯级水库契合时代发展需求，也是水资源高效利用技术领域的重大挑战。围绕实现梯级水库综合效益最大化这一目标，详细介绍了由多源水雨情站点融合技术、气象预报技术、流域水文预报技术和梯级水库联合优化调度技术组成的技术支撑体系，在该体系保障下实施了综合考虑防洪保障、航运畅通、生态保护以及水资源利用等多方面因素的金沙江下游-三峡梯级水库联合调度。实践结果表明：2003～2021年，金沙江下游-三峡梯级水库累计拦蓄洪量2 280.02亿m~3,保障了长江流域防洪安全；累计补水3 308.84亿m~3,平均增加三峡水库下游航道水深0.81 m,为长江经济带发展畅通了黄金水道；累计开展各类生态调度试验35次，助力了长江大保护；输送清洁能源29 320亿kW·h,减排二氧化碳逾24.39亿t,为双碳目标实现贡献了绿色动能。

流域梯级水电站运行管理智能化建设探索与实践

张星燎;关杰林;李香华;丁伦军

2022, 53(11):  211-217.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.034

摘要 ( 53 )   PDF (2458KB) ( 121 )  

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针对已有智能水电站研究多局限于单一电站，或仅涉及通信架构改造、设备自动化与智能化的问题，为进一步推动实现大水电本质安全、提质增效、科学调度，开展了流域梯级水电站运行管理智能化建设研究。从战略层面出发，深度融合新一代信息技术与流域梯级水电业务，提出了智能水电概念及其内涵，明确了流域梯级水电站运行管理智能化建设的主要目标，设计了以大数据、工业互联网、人工智能等为基础的智能水电系统架构。针对长江干流梯级水库群开展的智能水电建设实践表明，通过提升流域梯级水电站运行管理的智能化程度，可有效促进水雨情信息采集与预报水平、梯级发电计划准确率和梯级水电站设备设施关键可靠性指标的提升。研究结果验证了梯级水电站运行管理智能化建设的必要性和所提出的智能水电系统架构的合理性。

水力发电企业工业互联网平台设计与应用——以长江电力为例

关杰林;李友平;张春辉;喻明

2022, 53(11):  218-223.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.035

摘要 ( 57 )   PDF (2556KB) ( 148 )  

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为推动水力发电行业数字化转型，实现智能水电的建设目标，全面梳理了水电企业数字化转型和智能水电建设的痛点和实际需要。结合工业互联网技术，介绍了长江电力工业互联网平台设计思路、核心需求、主要特点，提出了长江电力工业互联网平台的系统构架。用实际应用案例阐述了工业互联网平台如何赋能传统水力发电业务。实际应用情况表明：长江电力工业互联网平台整体构架能够全面满足水电业务需求，真正实现IT/OT的有效融合；能够方便开展经验沉淀和知识复用；由于采用了知识驱动和数据驱动相结合的方式，该平台可以推进水电业务更深层次的智能化。相关经验可为水电企业数字化转型和智能化建设提供借鉴。

三峡库区移民扶贫绩效及其时空分异特征研究

王涛;董亚妮;刘辉;陈俊康

2022, 53(11):  224-231.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.11.036

摘要 ( 65 )   PDF (2611KB) ( 127 )  

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为评价三峡工程建设移民扶贫工作前期成效，以2013～2020年度三峡库区经济社会调查数据为依据，采用三阶段EDA模型测算三峡库区移民扶贫绩效，采用Dagum基尼系数及其子群分解法分析了三峡库区移民扶贫绩效的空间差异，采用Kernel密度估计对库区移民扶贫绩效的时间动态演变特征进行了研究。结果表明：三峡库区移民扶贫绩效真实水平整体保持良好，空间上呈现库区中部弱、两端略强的空间差异格局，扶贫绩效在时间上呈现分散化与两极化趋于收敛的特征。据此提出建立巩固脱贫攻坚成果长效机制、健全领导核心体系、发展区域特色产业、促进乡村文明建设4个方面的政策建议。