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2022年第12期目次

2022, 53(12):  0-0. 

摘要 ( 69 )   PDF (810KB) ( 141 )  

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2022年长江流域枯水特征分析与启示

官学文;曾明;

2022, 53(12):  1-5.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.001

摘要 ( 370 )   PDF (4849KB) ( 651 )  

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2022年汛期，长江流域来水由偏丰转为明显偏枯，7月以来，长江流域持续高温少雨，江河来水偏少、水位持续走低，多站水位为有实测记录以来历史同期最低。为明晰2022年长江流域汛期丰枯变化过程，将汛期分为3个阶段分析流域降水的时空分布、主要干支流来水的丰枯变化；然后根据水库调蓄分析了干支流来水的枯水重现期，并对本次枯水进行了定性分析，总结了枯水特征和成因；最后结合2022年长江流域汛期枯水特征，探讨了长江流域抗旱新需求。分析表明：长江流域2022年6月中旬后降水丰枯急转，7月起上中下游来水同枯，且偏枯程度逐渐加剧，中下游干流8月出现超100 a一遇枯水；经频率分析，对本次长江流域汛期枯水定性为流域性严重枯水。研究成果可为今后长江流域旱情防御提供借鉴。

2022年夏季长江流域气象干旱特征及成因初探

冯宝飞;邱辉;纪国良;

2022, 53(12):  6-15.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.002

摘要 ( 326 )   PDF (15389KB) ( 537 )  

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2022年夏季，长江流域发生了罕见的高温干旱事件，科学合理地辨识本次干旱发展过程对于开展干旱预测预警具有重要意义。基于长江流域1960～2022年的逐日雨量资料和全球再分析数据，从干旱总体特征、演变过程、标准化降水指数(SPI)空间分布、天气气候状况的角度分析了本次干旱的时空演变特征和成因，并探讨了水利工程在应对干旱事件中的积极作用。结果表明：2022年夏季长江流域干旱事件具有持续时间长、影响范围广、干旱强度大的特征，流域内多站高温、降水量突破历史极值，长江流域出现全流域中旱、部分地区重旱，其中8月出现全流域重旱、部分地区特旱的特征。6月中旬起西太平洋副热带高压加强西伸，与大陆高压合并后控制范围更广，7～8月几乎一直控制整个长江流域，同时欧亚大陆中高纬西风带环流较平直，青藏高原低涡活动偏弱，流域水汽输送以辐散为主，台风活动明显偏少，共同导致长江流域出现持续高温少雨天气。研究成果可为探明干旱形成的物理机制、干旱预测预警提供支撑。

荆汉新水道实施下两湖地区航道布局优化思路

刘涛;彭东方;程稳;

2022, 53(12):  16-22.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.003

摘要 ( 334 )   PDF (2353KB) ( 355 )  

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长江黄金水道是国内大循环的主要通道和国内国际双循环的战略要道，在沿江经济社会发展中具有十分重要的作用。为了解决长江中游航道通过能力不足的问题，提出了开辟一条新的运河通道——荆汉新水道的思路。在梳理湖北、湖南两省航道发展概况的基础上，针对荆汉新水道工程的实施，从区域运输需求、航道基础条件、工程技术条件、外部制约因素等角度剖析了两湖地区航道发展需求，提出了“强化通道、优化网络、提等升级”的区域航道发展思路，以更好地发挥水运主通道、主骨架、主动脉的作用；同时，也提出了区域航道布局优化的目标与方案，从新老水道功能定位、区域航道设施建设、荆汉新水道上下游衔接段治理、交叉枢纽通航、降低对岳阳港发展的影响等方面提出了有关建议。

太湖浅层底泥营养盐污染特征评价

陆志华;王元元;蔡梅;钱旭;

2022, 53(12):  23-#REF.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.004

摘要 ( 125 )   PDF (8886KB) ( 175 )  

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基于已有底泥营养盐污染评价方法与成果、最新太湖大范围底泥勘察监测数据，提出了太湖底泥营养盐污染分级判别依据，评价了太湖浅层(0～30 cm)底泥TP、TN、OM(有机质)的污染情况，分析了不同营养盐之间的相关性以及重度污染区域状况。结果表明：太湖浅层底泥中不同营养盐空间分布差异较大，TN与OM分布特征较为相似，TP分布特征较为不同，TP污染以竺山湖最严重，TN污染、OM污染以东太湖最严重；TN与OM之间呈极强正相关(r为0.918～0.937,p<0.01),TP与OM之前呈弱相关(r为0.245～0.328,p<0.01);重度污染区域主要分布在竺山湖、贡湖北部、湖心区靠近竺山湖与梅梁湖处、东太湖、东部沿岸区以及西部沿岸区局部地区、南部沿岸区局部地区；0～10,10～20,20～30,0～30 cm不同深度的底泥重度污染区域面积分别为216.14,222.64,147.31,145.37 km~2。研究成果可为太湖底泥污染治理与富营养化防治提供一定参考和依据。

船载走航巡测技术在长江水环境监测中的应用

余明星;邱光胜;李名扬;周正;周伟;苏奇;

2022, 53(12):  30-29.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.005

摘要 ( 139 )   PDF (3793KB) ( 153 )  

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船载走航巡测技术是由传统监测向现代监测转型的一项重要技术，融合了水质自动监测、移动监测、传统人工监测优势，能对水质、水生生物、沉积物等多环境要素开展综合性监测。该技术体系由“人员、仪器、专业船、监测、评价”5个相互联系的方面，构成统一的有机整体，具有监测耦合性、全面性、便利性、高效性、准确性特征。2020年10～12月，在长江干流重庆至武汉江段和三峡库区部分典型支流口等水体开展了走航式水环境巡测试点工作，对192个监测点位的38项水质参数监测结果进行了分析评价，并选取8项典型参数开展了自动监测与人工监测比对分析。结果表明：该技术能较好地调查长江大尺度范围内的水环境质量状况，反映沿江水污染分布特征，并有效地完成了水华应急预警。192个监测点全部达到或优于Ⅲ类水标准，其中Ⅱ类水点位173个(占比90.1%),Ⅲ类水点位19个(占比9.9%),水质总体良好；少部分点位仅1项微量有机物指标(反式-1,2-二氯乙烯)浓度略超出控制限值。此外，通过走航巡测发现多项监测指标在不同典型水域出现浓度峰值，峰值与所在水域的周边属性有较大的关联性；对小江支流口叶绿素a的峰值溯源，及时发现了该支流暴发水华。研究结果可为长江流域水环境保护和管理提供有力技术支撑。

山东省淄河流域地下水化学污染源解析

赵艳丽;王敏;李常锁;

2022, 53(12):  37-36.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.006

摘要 ( 109 )   PDF (2926KB) ( 140 )  

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为分析山东省淄河流域的地下水水化学特征及污染源，选取枯丰水期各45个具有代表性的水样检测数据，综合运用统计分析、Piper三线图、舒卡列夫分类、离子相关性分析、Gibbs模型、离子比例系数和主成分分析等方法进行系统性分析。结果表明：淄河流域内阳离子浓度呈Ca2+>Mg2+>Na~+>K~+的关系，阴离子浓度呈HCO3~->SO42->NO3~->Cl~-的关系；水化学类型共出现10种，主要以重碳酸硫酸型为主，其次为重碳酸钙型；水化学组分主要受岩石风化作用控制，碳酸盐、硅酸盐的溶解为离子主要来源。研究区可提取出3个主成分，累计贡献率达81.803%,分别代表化工污染源、农业生活污染源和地质背景来源，结果符合实地情况。研究结果可为淄河流域的地下水污染治理提供参考。

崇明岛主要河道水质评价及时空变化特征

孔若楠;苏敬华;黄沈发;

2022, 53(12):  44-43.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.007

摘要 ( 209 )   PDF (1695KB) ( 163 )  

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地表水是崇明岛重要的环境要素之一，为了解崇明生态岛十年建设以来主要河道水质变化情况，基于崇明岛主要河道2010～2020年间5个主要评估年份的监测数据，采用单因子水质标识指数法、综合污染指数法、主成分分析法等，对崇明岛主要河道水质时空变化特征进行分析。结果表明：(1)崇明生态岛十年建设期间，主要河道水质维持在Ⅱ～Ⅲ类，TP潜在超标性强。(2)水质主要影响因子的贡献程度从大到小排序为：高锰酸盐指数(IMn)、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、溶解氧(DO)。(3)水质随时间变化趋势无显著意义，岛域南部河道水质优于北部。基于分析评价结果，建议后期进一步加强水系沟通，加强农业面源污染治理，实施分区管理等。

铅、镉胁迫下4种沉水植物的生长和生理响应

常宝亮;吴春满;陈剑鹰;王彦杰;徐迎春;

2022, 53(12):  50-49.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.008

摘要 ( 80 )   PDF (2200KB) ( 116 )  

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为探讨重金属铅、镉对沉水植物的胁迫效应，通过模拟试验，选取粉绿狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)、马来眼子菜(Potamogeton wrightii)、黑藻(Hydrilla verticillata)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)4种沉水植物，对不同浓度铅(Pb2+)、镉(Cd2+)单一处理下沉水植物生长和生理响应进行研究。结果表明：在铅、镉单一处理下，4种植物中微齿眼子菜长势最好。与对照组相比，处理组植物的株高和生物量均显著降低，微齿眼子菜和马来眼子菜叶片的叶绿素含量受抑制效果相对较小。4种植物在受到Pb2+、Cd2+胁迫时，超氧化物歧化酶随着重金属浓度增加而增加；过氧化物酶活性呈现先上升后降低的趋势；丙二醛含量变化不显著。黑藻植物体内铅、镉含量在不同处理组中均处于较高水平。综合来看，重金属铅、镉会对沉水植物生长产生抑制作用，4种植物中微齿眼子菜适应能力最好，黑藻的净化能力较强。

长江经济带重点区域农田生态系统服务价值评价

熊文;幸悦;孙晓玉;肖骢;李红涛;

2022, 53(12):  56-55.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.009

摘要 ( 89 )   PDF (2705KB) ( 159 )  

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农田生态系统有着巨大的生态服务价值，同时作为碳汇在中国实现“双碳”目标中发挥重要作用。以长江经济带重点地区为研究区，以农田生态系统为研究对象，构建了湖北省农田生态产品价值评估指标体系，基于2010～2020年统计年鉴及相关数据，对湖北省及各市州农田生态服务价值及农田固碳减排现状进行评估，并对表征不同农作物固碳减排能力的计算公式进行优化。结果表明：(1)从时间变化来看，2010～2020年湖北省农田生态系统服务价值呈现显著增长趋势，主要受农产品供给、气体调节和水资源调节的影响。(2)从空间变化来看，湖北省各市州单位面积农田生态系统服务价值呈从东到西逐步减少趋势，农产品年产量及年降雨量是主要影响因素。(3)湖北省农田生态系统总固碳量呈先增加后减少趋势，主要受农作物产量和固碳系数影响。农作物单位播种面积碳吸收强度公式可以用来衡量各农作物的碳固定能力。建议通过改变农业种植结构，种植单位播种面积碳吸收强度较大的农作物等耕种措施实现粮食安全与农田固碳减排双赢。

枯水期水位变化下菜子湖湿地生态修复

刘芷兰;李红清;石义军;裴看元;柴海涛;江波;

2022, 53(12):  63-62.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.010

摘要 ( 69 )   PDF (6300KB) ( 150 )  

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引江济淮工程运行后，菜子湖作为调蓄湖泊，枯水期水位将有所抬升，泥滩和草本沼泽面积会相应减少，会对候鸟越冬期菜子湖水鸟栖息和觅食造成一定影响。因此，亟需在工程运行前开展湿地生态修复技术研究，探索适宜于菜子湖的湿地生态修复技术，确保工程不利影响得到最大程度的缓解。结合菜子湖湿地植被覆盖率现状及规划水平年2030年和2040年枯水期水位抬升对菜子湖湿地带来的可能性影响，提出在湖区实施试验性生态修复工程、在湖滨带实施植被修复工程。试验性修复主要是结合工程运行后菜子湖湿地水位变化过程及湿地生境影响分析结果，在菜子湖区选取3块试验性修复区域进行微地形改造和植被修复，改善水位抬升后泥滩和草本沼泽生境的出露问题。湖滨带植被修复主要是沿湖滨带构建植物群落带，改善菜子湖区存在的沉水植物退化问题。为保障湿地生态修复实施效果及湿地生态修复措施的可持续性，建议开展湿地生态修复实施效果评估，并根据实施效果评估情况进一步优化湿地生态修复技术方案或在湖区其他区域相机实施生态修复工程。

长江流域水资源统一调度实践与思考

夏细禾;陶聪;

2022, 53(12):  69-68.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.011

摘要 ( 89 )   PDF (1446KB) ( 202 )  

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为进一步落实水资源刚性约束要求，强化流域水资源统一调度管理，全面分析了长江流域在推进水量分配、实施水量调度、建立协调机制、强化调水管理、加强动态管控等水资源统一调度方面的经验做法；总结了水资源统一调度在供水、生态、发电、航运等方面取得的显著成效；对标流域水资源管理面临的新形势和新要求，系统梳理了流域水资源统一调度存在的问题；以问题为导向，提出了强化水资源刚性约束、优化水资源配置、加强流域水资源统一调度、规范重大调水工程管理、严格水资源监督管理、完善水资源调度机制、提升水资源调配信息化水平等重点工作举措和建议。研究成果可为长江流域水资源统一调度工作提供新思路，对全面提升长江流域水资源保障能力、推动新阶段水利高质量发展具有重要意义。

长江宜昌站同流量枯水位变化阶段特征及作用机制

闫金波;牛兰花;

2022, 53(12):  75-74.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.012

摘要 ( 75 )   PDF (2747KB) ( 300 )  

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宜昌站枯水位是影响三峡工程坝下游河段正常通航的一个重要因素。在实测成果的基础上系统分析了1950～2021年宜昌站6 000 m~3/s流量下枯水位的变化趋势及影响因素。分析表明：自20世纪50年代以来，宜昌站枯水位先后经历了波动、下降、突变、再下降及趋近稳定的过程，其变化形态具有明显的阶段特征；分析原因后认为河床冲淤变化及下游侵蚀基准面变化是决定宜昌站枯水位升、降或稳定的作用机制；下游荆江河段裁弯取直、葛洲坝枢纽建设及运行、建筑骨料开采及河道采砂、航道维护疏浚、特殊水沙年份导致河床演变、三峡枢纽建设及运行、上游水库梯级联合调度、河道整治防护工程实施等均是影响作用机制变化的因素，但宜昌站枯水位变化的不同阶段起主导作用的因素并不相同。

基于卷积神经网络的钱塘江涌潮潮时预报

姬战生;张振林;

2022, 53(12):  83-82.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.013

摘要 ( 74 )   PDF (3914KB) ( 152 )  

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精准的钱塘江涌潮潮时预报对防潮安全管理、市民游客观潮、水资源开发利用、交通航运及涉水工程建设等具有重要意义。传统基于相似潮分析的经验预报方法无法精确分析一些短期随机性因子带来的影响，预报精度有一定的不确定性，因此提出了一种基于二维卷积神经网络的钱塘江涌潮潮时预报方法。选择农历日期、风力风向、上游来水、江道地形、前日隔日时间差等影响因素作为特征向量构建特征集，利用二维卷积神经网络提取输入矩阵的特征信息，构建全连接神经网络钱塘江涌潮潮时预报模型。通过粒子群算法对参数寻优，实现钱塘江涌潮潮时隔日预报，并以钱塘江代表站仓前站2009～2017年涌潮预报成果进行验证。验证结果表明，基于卷积神经网络的钱塘江涌潮潮时预报模型具有较高的预报精度和可靠性。

隧道穿越富水破碎带涌水突泥风险评估模型研究

毛永强;张子平;袁青;熊齐欢;陈世豪;

2022, 53(12):  88-87.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.014

摘要 ( 56 )   PDF (1506KB) ( 125 )  

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隧道工程中穿越富水破碎带时发生的涌水突泥问题常常影响施工进度，带来安全隐患。基于模糊综合评价法和层次分析法建立风险评价模型，从工程地质、水文地质、工程施工三大影响因素的角度出发，确定各细化影响因子的权重和隶属度。客观因子分级依托规范，主观因素分级采纳专家评判，集合各因素隶属度结果后，根据最终分数评估隧道穿越富水破碎带时的涌水突泥风险等级。通过工程案例分析，对各类指标进行综合评价与验证。结果显示：该模型评估的涌水突泥风险等级与工程实际情况较吻合，验证了方法的可行性与适用性，所得的风险等级较为合理，可为隧道穿越富水破碎带涌水突泥地质灾害风险评价提供参考。

岩溶塌陷时管土相互作用准静态部分模拟研究

刘国栋;沈飞军;王晓欣;肖术;

2022, 53(12):  96-95.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.015

摘要 ( 70 )   PDF (18504KB) ( 110 )  

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为预估岩溶塌陷时输油、气、水管道的附加力，进而指导防护结构设计，基于牛顿第三运动定律，在不考虑动力冲击条件下采用颗粒离散元法，模拟了土洞塌陷时管土相互作用的准静态过程，获取了管道的附加力。探讨了仿真结果的离散性和尺寸效应问题，揭示了由于土洞塌陷导致的管道最大附加力与其主要影响因素(管径、管道埋深)的关系。结果表明：仿真结果具有一定的离散性，随着模型尺寸和颗粒数量的增加，离散性会减小；管道埋深和管径均与最大附加力亦呈线性关系，当管道埋深和管径同时增加时，最大附加力呈幂函数形式增加。在此基础上，提出了基于管径和管道埋深预估最大附加力的经验公式。提出的将颗粒离散元法应用于土洞塌陷时管土相互作用的准静态过程模拟具有潜在的应用前景，其结果可为岩溶塌陷区管道支撑防护结构的设计提供理论依据。

线性工程地下水开采诱发地面沉降风险研究

贾超;姚越;杨霄;张晓伟;

2022, 53(12):  104-103.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.016

摘要 ( 66 )   PDF (10053KB) ( 171 )  

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不均匀的地面沉降会严重影响高速铁路等线性工程的平稳运行。为了评估地面沉降区建设高速铁路的适宜性问题，基于地理信息系统，将灾害风险指数评估法、模糊层次分析法和综合评价法相结合，通过多目标准则决策的叠加分析对拟建的津潍铁路沿线进行地面沉降的危险性评价与分析。结果表明：基于GIS系统建立的综合评估模型是分析铁路选址适宜性的有效手段；拟建津潍铁路沿线的危险等级划分为轻微、一般、较严重、严重4个区域，其中，拟建铁路大部分里程分布于轻微区和一般区，表明了铁路选址具有较好的适宜性和可控性，而高危险区主要分布在DK285～DK293段和DK315～DK325段附近，地面沉降量达150 mm,沉降坡度也较大，因此具有较高的危险性，需要对这两段铁路沿线500 m范围内采取禁采措施。

基于三维单元模型的地下空间地质适宜性评价

吴少元;

2022, 53(12):  111-110.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.017

摘要 ( 61 )   PDF (5095KB) ( 110 )  

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地质适宜性评价是实现地下空间规划合理性和开发利用安全性的重要保证，但面对当前积累的大量多维多源地质数据，如何开展三维和精细化的评价工作亟待开展深入研究。针对上述问题，通过联合多种三维空间分析和综合评价等方法，基于多要素三维单元属性模型对地下空间地质适宜性三维评价方法进行研究，并结合厦门市马銮湾新城南岸片区进行了实例应用。结果表明：多要素三维单元属性模型能够充分发挥多维多源地质数据和三维地质模型的功能和作用，是地下空间开发地质适宜性三维评价的良好载体和数据基础；通过构建具有针对性的三维评价模型，三维评价结果可为地下空间规划和开发利用提供更加精细化的数据支持，更好地服务于城市建设。

乌东德水电站K25溶洞集控楼三维设计关键技术研究

王宁;李丽君;周自清;殷俊;

2022, 53(12):  118-117.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.018

摘要 ( 75 )   PDF (3178KB) ( 111 )  

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目前水利工程三维设计与BIM技术应用已从单专业、单阶段向全过程、多专业协同方式转变。单一软件平台很难满足全过程三维设计应用需要，因此多软件协同完成设计成为目前的主要策略。在乌东德水电站K25溶洞集控楼设计工作中，为解决复杂的地形环境、建筑异形外形及内部复杂构造等带来的技术难题，采用多软件协同完成了从方案到施工图全过程三维设计。通过SketchUp、Rhino、Revit等多个三维软件配合，完成了洞壁、混凝土回填、异形幕墙等复杂形体建模及BIM模型整合，最终通过BIM模型生成施工图纸。K25溶洞集控楼设计作为一次多软件协同设计技术实践，不仅为类似水利工程三维设计提供参考，也为今后该工程后期多平台数据融合工作奠定了基础。

大断面盾构输水隧洞结构受力特征与选型研究

吴正桥;张雨霆;黄书岭;丁秀丽;辛凤茂;

2022, 53(12):  123-122.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.019

摘要 ( 74 )   PDF (5374KB) ( 110 )  

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以南水北调东线二期工程穿黄河大断面盾构输水隧洞衬砌结构为研究对象，在整理归纳其他已建盾构输水隧洞的衬砌结构设计型式及受力特征等主要特点的基础上，结合穿黄工程的地质条件、隧洞规模和荷载条件，拟定了单层管片衬砌、管片内衬钢筋混凝土和管片内衬预应力钢筋混凝土3种衬砌结构方案，并采用三维精细数值仿真方法，对不同工况条件下各衬砌结构设计方案的受力特征进行对比分析。研究结果表明：单层管片衬砌方案在运行期单独承担内水压力荷载时，管片拉应力量值较大；对于管片内衬钢筋混凝土和管片内衬预应力钢筋混凝土两种双层衬砌方案，从结构安全的角度判断均可行。综合不同衬砌结构设计方案的受力特征以及类似已建工程的经验，建议采用管片内衬钢筋混凝土作为穿黄河工程盾构输水隧洞的基本结构型式。

隧道衬砌缺陷对结构安全性影响研究

李宇翔;严松宏;

2022, 53(12):  131-130.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.020

摘要 ( 48 )   PDF (4758KB) ( 120 )  

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为了分析隧道缺陷对衬砌结构的安全性影响，采用基于二维平面应变状态的荷载结构法，运用Midas GTS有限元软件，分析了不同围岩条件下隧道二衬的局部厚度不足及脱空对结构安全的影响。分析表明：当隧道二衬局部厚度不足时，随着缺陷程度的增大，缺陷部位的安全系数明显下降，其中拱顶区安全系数下降最显著；受衬砌结构刚度降低及力矩分配的影响，其余部位的安全系数也有小幅降低，Ⅲ级围岩条件下各工况的安全系数均能满足要求。当隧道二衬背后脱空时，全断面二衬安全系数均出现降低，当二衬脱空的环向尺寸增大时，会使衬砌结构发生大偏心受压破坏。研究结果可为隧道结构的安全性评估提供理论依据。

水电站重大件多式联运路径优化方法

何为;喻文振;王浩;罗立哲;

2022, 53(12):  137-136.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.021

摘要 ( 44 )   PDF (1848KB) ( 118 )  

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重大件设备运输是大型水电站设计和建设过程中必须要解决的重要问题。在分析多式联运运输特性以及不同运输方式对重大件运输限制条件的基础上，综合考虑转运站和交通设施的改扩建情况，从经济、风险、工程需求以及运输限制条件等方面出发建立多式联运多目标路径优化模型；并提出了一种基于层次分析法(AHP)和迪杰斯特拉(Dijkstra)算法的混合求解方法。该方法以运输限制条件为过滤条件，精简运输网络；采用AHP法确定各指标权重，通过指标赋权的方法计算综合边权值；采用Dijkstra法基于综合边权值从精简运输网络中寻找最佳运输方案。最后结合工程案例给出运输方案的计算和优选过程，验证了方法的可靠性和实用性。相关研究方法与结论为重大件运输方案优化提供了技术支撑。

深水圆端型沉井基础冲刷防护研究

赵东梁;冯先导;韩鹏鹏;陆荣伟;

2022, 53(12):  145-144.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.022

摘要 ( 56 )   PDF (10908KB) ( 112 )  

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桥梁基础在水下施工过程中面临的冲刷问题十分复杂，可能导致极高的施工风险，利用物理模型试验和现场实测数据对比分析研究河床冲刷，对施工中如何制定防冲刷措施具有重要指导意义。以常泰大桥深水圆端型沉井基础为例，结合沉井施工工序，通过原始河床面、挖槽、挖槽防护3组物理模型试验，分析了不同施工阶段的最大冲刷深度及冲刷形态，并与原位观测冲刷数据进行了对比分析。结果表明：在河床上挖槽来降低最大冲刷深度的效果不明显，沉井入土后挖槽内抛石防护可以显著降低沉井附近河床的冲刷深度；物理模型试验可以较好地预测河床冲刷形态，得出最大冲深极值；复杂地质条件下，在河床开挖基槽可以有效降低沉井前期施工倾斜、偏位风险。研究成果可为类似深水沉井基础施工过程中冲刷防护措施制定提供参考。

强降雨作用下软土隧道仰坡稳定性分析

熊齐欢;袁青;于锦;杨林;

2022, 53(12):  151-150.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.023

摘要 ( 35 )   PDF (3876KB) ( 148 )  

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针对软土区的隧道仰坡安全与稳定性问题，采用室内直剪试验的方法分析了不同饱和度土体的抗剪强度指标，并建立了坡积粉质黏土和全风化凝灰熔岩黏聚力、内摩擦角与其饱和度之间的数学关系。采用有限元分析方法对福州市董奉山隧道仰坡进行数值模拟，分析了明洞开挖、隧洞暗挖和降雨过程中隧道仰坡的渗流场和边坡稳定性情况。分析结果表明：随着降雨时间的持续，边坡土体基质吸力逐渐降低，边坡稳定性状态也随之恶化，当降雨时长达到10 h时边坡进入极限平衡状态，降雨时长超过18 h后隧道仰坡形成贯通性塑性滑面；同时，洞口暗挖段施工有利于降低隧道仰坡水位线，有利于边坡的自稳。因此软土区隧洞仰坡的安全和稳定与降雨和地下水变化有重大关系，隧洞施工过程中应加强地表、地下水的截排工作。

堰塞坝溃决参数模型评估与优化分析

齐子杰;黄卫;汪利先;段文刚;倪玉芳;

2022, 53(12):  157-156.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.024

摘要 ( 36 )   PDF (2135KB) ( 121 )  

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地震、强降雨等引起滑坡堵塞河道形成堰塞坝，一旦堰塞坝发生溃决将产生重大灾害。由于多数堰塞坝自形成到溃决时间较短，处置时间往往有限，因此在应急处置中对堰塞坝溃决关键参数进行快速预测十分重要。采用国内外最新的堰塞坝案例和3个模型性能定量评价指标，对现有的土石坝和堰塞坝参数模型的预测能力进行了评估，针对现有堰塞坝溃决参数模型的局限性，通过回归分析建立了新的相对客观的峰值流量、溃口几何形态、溃决历时等参数的预测模型，并在实际堰塞坝溃决案例中与现有较优模型进行了对比分析。结果表明：现有土石坝模型不适用于堰塞坝的溃决参数预测；在各参数较全面且准确的情况下，现有的若干模型皆有较高的准确性；本文建立的新模型具有相对简单、客观的优点，拥有较好的溃决参数预测能力，预测结果可为堰塞坝应急处置提供参考。

玄武岩纤维-碱液加固黄土的强度和渗透特性研究

王晓强;高富强;

2022, 53(12):  167-166.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.025

摘要 ( 65 )   PDF (2300KB) ( 107 )  

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为了探明玄武岩纤维-碱液加固黄土的抗压强度和渗透特性演变特征，采用正交设计法，开展了无侧限抗压强度试验和渗透特性试验，并通过极差分析和方差分析相结合的方法研究了玄武岩纤维掺量、纤维长度、碱液浓度等因素对抗压强度和渗透系数的影响。试验结果表明：玄武岩纤维-碱液加固黄土的作用显著，影响纤维-碱液加固黄土无侧限抗压强度的主次因素依次为：碱液浓度、玄武岩纤维掺量、玄武岩纤维长度，而影响渗透系数的主次因素依次为：玄武岩纤维掺量、碱液浓度、玄武岩纤维长度；纤维掺量0.3%、纤维长度3 mm、碱液浓度1.5 mol/L时纤维-碱液加固黄土的无侧限抗压强度最大，纤维掺量0.9%、纤维长度9 mm、碱液浓度1.0 mol/L时渗透系数最小；纤维加筋与碱液加固共存的情况下，碱液生成的胶体会进一步增强颗粒与颗粒之间的连接、颗粒与纤维间的握裹作用力以及纤维与纤维之间的交织作用。

微生物诱导加固砂土的动力特性及微观试验研究

李春;谭维佳

2022, 53(12):  173-172.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.026

摘要 ( 52 )   PDF (6940KB) ( 131 )  

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微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)加固砂土受时间因素影响显著。为了研究不同固化时间下巴氏芽孢杆菌对砂土的固化效果，以及固化后砂土动力特性与其微观孔隙之间的定量联系，对不同固化时间下巴氏芽孢杆菌诱导碳酸盐沉积加固的砂土进行了共振试验、阻尼试验及电镜扫描试验，从固化砂土的动力特性及微观孔隙特征两方面分析了加固效果，并采用定量分析方法建立了固化砂土动力特性与微观孔隙特征参数之间的联系。结果表明：随着固化时间的增加，砂土最大动剪切模量表现为先加速增加后减速增加直至平缓，最小阻尼比表现为先加速减小后减速减小至平缓，两者的变化符合指数函数规律；随着固化时间的增加，砂土内部微观孔隙分形维数和孔隙率均呈下降趋势，其变化规律可采用Boltzmann函数表达；基于微观孔隙分形维数和孔隙率建立的固化砂土动力特性方程能较好地表达固化作用下砂土动力特性与其微观孔隙间的联系。

煤渣基泡沫轻质土孔结构优化与浸水耐久性研究

叶仙松;刘雨;刘耀邦;朱志刚;徐方

2022, 53(12):  179-178.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.027

摘要 ( 30 )   PDF (3713KB) ( 110 )  

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为有效满足水工结构水下减载回填要求，以电厂煤渣为主要组分制备了煤渣基泡沫轻质土，并以相关物理力学性能指标作为表征依据，对煤渣基泡沫轻质土的浸水耐久性能进行系统研究，从而实现对煤渣基泡沫轻质土孔结构的优化。通过标准养护与浸水条件两种方式，对泡沫轻质土质量吸水率、抗压强度、软化系数等指标进行定期检测，以抗压强度与软化系数随浸水时间的变化规律来反映泡沫轻质土浸水耐久性能；根据不同养护龄期的检测结果，对影响煤渣基泡沫轻质土浸水耐久性的主要因素进行了系统研究，分析了质量吸水率、软化系数与密度等级、水泥掺量之间的关系，并在此基础上研究了煤渣基泡沫轻质土的浸水劣化机理。研究表明：随着密度等级和水泥掺量的提升，泡沫轻质土的质量吸水率和软化系数会降低，且相对于水泥掺量，密度等级对质量吸水率与软化系数的影响程度更高。研究成果可为煤渣基泡沫轻质土用于水下减载回填提供参考。

含水量和土石比组合条件下土体断裂韧度试验研究

秦鑫;龙艺;杨燕伟;范赓

2022, 53(12):  185-184.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.028

摘要 ( 54 )   PDF (1947KB) ( 101 )  

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地质灾害的孕灾过程通常都表现为土体断裂破坏。为探讨土体含水量和土石比对土体Ⅰ型断裂韧度KIc的影响，基于自研土梁KIc测试装置，对干密度为1.8 g/cm~3、含水量变化范围为5%～13%、土石比变化范围为3∶7～7∶3的土体进行KIc敏感性试验。试验结果表明：随着含水量的增大，KIc呈现先增加后降低趋势，最佳含水量特征显著；土体断裂韧度随土石比的变化过程存在含水量奇异值，奇异值为8%,含水量≤8%时，KIc随土石比增大先增加后降低，存在最佳土石比；含水量>8%时，KIc随土石比增大而增大；最佳含水量时的KIc随土石比的增大而增加；KIc对土石比变化更敏感。研究结果对科学识别碎石类地质灾害的形成机制有积极意义。

复杂应力场中非圆形隧道应力解析解研究

董鹏;安学旭;王智阳;胡志平;辛国庆

2022, 53(12):  190-189.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.029

摘要 ( 54 )   PDF (1872KB) ( 106 )  

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针对由深埋非圆形断面隧道主轴与初始主应力场成一定角度引起的围岩应力分布问题，利用复变函数理论推导了一种考虑主应力场水平倾角的非圆形断面隧道解析解。结合引汉济渭工程，将解析解在Matlab中编程求解，研究了初始主应力场剪切分量及其水平倾角对马蹄形隧道围岩应力分布规律的影响。结果表明：对于相同断面隧道与主应力场，考虑主应力场剪切分量与不考虑相比，隧道环向应力相差较大，左右拱脚处二者最大比值分别为1.39和0.61。主应力场剪切分量会使隧道拱脚及拱肩处产生环向拉压应力，且最大值为相应剪切应力分量的6倍。随着主应力场水平倾角增大，隧道左拱脚及右拱肩处环向应力集中在升高，而右拱脚及左拱肩处环向应力集中却在逐渐降低。研究成果可为类似隧道工程灾变预防提供借鉴。

基于有限体积法的三维稳态渗流计算方法及其应用

宿晓辉;张明亮;贺英芝

2022, 53(12):  198-197.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.030

摘要 ( 49 )   PDF (2458KB) ( 125 )  

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为提升三维渗流数值计算的效率，提出了一种基于有限体积法的三维渗流计算模型。该模型采用无系数矩阵数值迭代求解方法对渗流控制方程进行离散，用预处理共轭梯度算法快速求解代数方程组，减少了内存占用；使用固定网格变渗透系数法求解计算域内含有浸润面的问题，应用OpenACC-GPU并行技术加速代数方程组的求解。采用二维均质坝渗流算例对模型进行了评估与验证，通过与GEO-Studio(2018学习版)软件的计算结果进行对比，发现两者计算结果误差在±2.5%以内，压力水头与总水头等值线的分布情况吻合，浸润线位置接近。证明所提出的渗流计算模型有效可行，并且通过并行技术提高了求解效率。进一步使用该渗流模型计算了一个三维面板堆石坝的工程实例，并将最大典型断面结果与GEO-Studio软件的计算结果进行了对比，结果表明该模型能够满足工程渗流计算的实际需要，可以在实际工程中应用。

泥石流作用下双柱桥墩动力响应研究

李聪;邹强;雷雨;蒋虎;周斌;胡镇汝

2022, 53(12):  204-203.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.031

摘要 ( 67 )   PDF (20087KB) ( 127 )  

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研究桥墩对泥石流的灾变响应过程对防护工程建设具有重要意义。基于流固耦合理论和有限元接触理论，计算了泥石流冲击桥墩的流场动力过程，探讨了双柱桥墩的承灾破坏特征，总结了泥石流作用下双柱桥墩的响应规律。结果表明：(1)泥石流在冲击双柱桥墩过程中产生了较为显著的圆柱绕流现象，冲击方向的墩前和墩后速度趋近于0,桥墩两侧流速较初始速度显著增加。(2)桥墩冲击压力从接触位置呈三角形向外扩散，前柱对后柱产生的遮蔽效应显著减小了后柱的冲击力。(3)石块冲击处、桥墩基底和系梁连接位置在泥石流及其中石块的冲击作用下容易出现应力集中从而率先发生破坏。(4)浆体冲击导致桥墩只产生细微横向位移，石块的冲击易产生大幅度振动和较大横向位移，极易威胁桥梁上部结构。

基于机器学习的爆破空气超压预测

陈资;梁福志

2022, 53(12):  215-214.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.032

摘要 ( 57 )   PDF (1468KB) ( 114 )  

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为控制爆破引起的空气超压(AOP)对环境与安全造成的危害，提出了基于GRA-GWO-LSSVM的爆破AOP预测模型。首先通过灰色关联分析法(GRA)确定影响AOP的关键因素，有效剔除冗杂因素干扰，降低预测模型复杂度；然后利用灰狼算法(GWO)对最小二乘支持向量机(LSSVM)的惩罚参数和核函数参数寻优，提高了预测模型的学习能力和泛化能力。以贵州省兴义市小河边水库坝基爆破工程为例，分别利用GRA-GWO-LSSVM模型、GWO-LSSVM模型、PSO-LSSVM模型预测空气超压并对预测结果进行比较分析。结果表明：该模型对AOP预测的结果其均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和决定系数(R~2)分别为3.31,3.15和0.93,相比于另外两种模型，此模型具有更好的泛化能力和更高的预测精度。

岷江梯级水库群航运-发电多目标协调调度研究

杨悦;张绪进;马光文;陈仕军;黄炜斌

2022, 53(12):  219-218.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.033

摘要 ( 76 )   PDF (2494KB) ( 120 )  

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随着长江经济带战略的实施和黄金水道建设的推进，长江干线航运飞速发展，上游主要支流航道等级提升迫在眉睫，但传统航道整治工程受环境保护制约难以实施。为探索利用长江上游逐渐形成的大型水库群的调节库容提升长江上游的通航能力，建立了一种兼顾航运需求和发电效益的梯级水库群多目标协调调度模型，研究了该模型求解的PSO-POA改进算法。结合岷江流域梯级水库群的历史径流数据进行实例仿真计算，并与传统梯级发电量最大优化调度模型的计算结果进行对比分析。结果表明：建立的航运-发电多目标协调调度模型在丰、平、枯典型年下能够将岷江下游河道的年内最小通航流量分别提升27.57%,22.78%和18.98%,而梯级水电站群的发电电量仅分别减少0.66%,0.50%和0.53%。研究成果可为长江上游各流域梯级水库群航运-发电协调调度提供技术支撑，有利于提升长江上游水库群的调度管理水平，助力长江经济带高质量发展。

基于模糊可拓层次分析的梯级水库群安全评价

史佳枫;李伟;朱延涛;徐利福

2022, 53(12):  228-227.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.034

摘要 ( 58 )   PDF (1682KB) ( 111 )  

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梯级水电开发作为水能资源利用的重要手段，对社会的整体发展起着重要作用。由梯级开发而形成的梯级水库群面临的风险相较单一水库大坝也更加复杂，其安全状况愈发受到各界关注。基于模糊可拓层次分析法针对梯级水库群进行了系统的安全评价研究；综合考虑了系统的工程安全与调度安全，建立了梯级水库坝群系统安全指标体系；通过设置评分区间数建立可拓判断矩阵，确定各层次指标权重，利用模糊隶属函数模糊化评分，计算耦合得到梯级水库坝群的整体安全评价结果。工程实例计算表明：模糊可拓层次分析法能够准确有效反映梯级水库坝群的安全状态，可为大坝安全管理工作提供一定的参考与依据。

新形势下水利水电工程农村移民生产安置路径选择

王丽娇;杜立强;姜正良

2022, 53(12):  235-234.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.035

摘要 ( 90 )   PDF (1538KB) ( 148 )  

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移民安置工作历来就是水利水电工程建设的重点与难点，计算生产安置人口并进行生产安置是水利水电工程建设征地的独特要求，在征地移民历史上发挥了重要作用。在新的形势下，生产安置存在人口界定困难、规划方案难以落实、生产安置效果不明显、移民生产(就业)可持续性较低等问题。通过总结移民工作实践经验，分析研究政策文献资料，提出农村移民生产安置的路径选择：逐步淡化生产安置人口概念，以“恢复被征收土地原有功能和价值”为核心进行多元安置；衔接最新《土地管理法》修订相关设计规范，对建设征地进行公平合理的补偿；建立健全就业培训机制；将移民纳入城乡社会保障体系；构建“增收+就业促进+社会保障”为一体的多元保障模式。

生态移民安置风险演化系统动力学模型研究

江新;费凡;姚成铭;王婧雯;王耀威;杨尚取

2022, 53(12):  241-248.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.036

摘要 ( 73 )   PDF (2181KB) ( 123 )  

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为了深入探究生态移民安置风险的演化过程及其演化特征，提高管理决策的科学性，从不同利益相关者视角出发，建立包含社会、生态环境、经济和资源系统风险的4个一级指标及18项二级指标的风险指标体系；然后定性分析风险因素间的因果演化关系，采用ANP法量化风险指标权重；最后构造生态移民安置风险的系统动力学(SD)演化模型，并结合算例进行风险演化仿真模拟。结果表明，随着安全管理投入的增加，风险值呈现出先大幅上升后逐渐下降的总体趋势，具体特征表现为：第1～3年的风险量逐渐累积且风险值呈现上升趋势，第4～7年风险值逐渐平缓，第6.5年风险量到达峰值，第7年以后，风险值逐渐下降并处于可控状态。