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2023年第06期目次

2023, 54(6):  0-0. 

摘要 ( 45 )   PDF (4792KB) ( 107 )  

相关文章 | 多维度评价

长江经济带工业绿色水资源效率评价及影响机制

王纪凯 张峰 于梦俊

2023, 54(6):  1-10.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.001

摘要 ( 81 )   PDF (5118KB) ( 164 )  

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提高绿色水资源效率既是长江经济带水生态文明建设的关键内容，也是促进整个区域高质量发展的重要着力点。遵循绿色生态理念，引入考虑非期望产出的超效率SBM模型与地理加权回归模型，在综合评估2005～2019年长江经济带工业绿色水资源利用效率多维变化特点的基础上，进一步审视其时空分异特征及驱动机制，并根据各影响因素给出针对性建议。结果表明：考察期内长江经济带工业绿色水资源利用效率整体上“稳中提质”,但省际差异显著，同时长期来看尚具有一定趋同效应，并且会以3%的收敛速率达到区域平衡；区域内工业绿色水资源效率的宏观空间分布状态表现为下游>上游>中游，南北方向效率梯度差缩小显著，效率领先区对其他地区的辐射效应较为薄弱；区域内工业绿色水资源利用效率存在显著空间异质性影响机制特征，其中，工业化水平的驱动效果最强，但难以达到区域内的多数省市正向驱动，城市运转水平平均正向驱动覆盖面最广，人口素质水平驱动节水减排技术转化能力较为薄弱。研究成果可为提高长江经济带工业绿色水资源效率、实现区域水资源协同治理提供理论依据。

长江经济带水-能源-粮食-土地耦合协调发展研究

顾茉莉 叶长盛 楼婷婷 李鑫

2023, 54(6):  11-18.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.002

摘要 ( 75 )   PDF (2880KB) ( 149 )  

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研究土地利用与水-能源-粮食系统耦合机理和协调发展状况有助于区域资源管理和协同合作。以长江经济带为例，分析了水-能源-粮食-土地系统的耦合协调机理，构建综合评价指标体系，运用耦合协调度模型和空间相关性分析测度研究区2005～2020年水-能源-粮食-土地系统耦合协调发展的时空演变特征和空间联系。结果表明：(1) 2005～2020年长江经济带水-能源-粮食-土地系统综合评价指数不断上升，耦合度达到高水平耦合阶段，耦合协调度经历勉强协调-初级协调-中级协调-良好协调-优质协调5个阶段。(2)各省市间水-能源-粮食-土地系统耦合度达到高水平耦合阶段，协调发展水平处于初级协调和中级协调阶段，总体呈现上游地区>中游地区>下游地区的基本态势。(3)水-能源-粮食-土地系统耦合协调度省域空间集聚度不稳定，空间正负相关性波动强烈，分布格局易发生变动。

长江中下游圩垸水环境现状、成因和治理

王丹阳 汤显强 丁惠君 李艳红 李志威

2023, 54(6):  19-26.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.003

摘要 ( 88 )   PDF (4590KB) ( 148 )  

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长江中下游圩垸是重要的粮食生产基地和人口聚集区，也是重要的湿地资源，但其水环境却面临氮、磷等营养盐超标的富营养化问题。通过历史数据收集结合原位采样数据，系统梳理现有圩垸水体富营养化的研究，分析了圩垸水环境现状和成因。结果表明：圩垸水体中氮污染较磷污染更严重，湖泊、坑塘营养盐浓度明显高于沟渠、河道，下游太湖、巢湖圩垸富营养程度高于中游洞庭、鄱阳两湖；圩垸水环境演变以20世纪80年代和1998年洪水为节点，可以分为3个阶段；防洪和用水活动通过削弱圩垸内外水文连通和内部水体间纵、横和垂向连通影响圩垸水环境；主动蓄洪、建设环境水库，是协调圩垸水环境与水灾害、水资源关系的有效方法。研究成果可为促进圩垸水环境治理提供参考。

钱塘江下游滨江地区地下水水化学特征与水质评价

蔡小虎 康丛轩

2023, 54(6):  27-33.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.004

摘要 ( 46 )   PDF (2325KB) ( 127 )  

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为探究钱塘江下游滨江地区地下水水化学特征及水质情况，采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、单指标评价法、综合质量评价法和模糊综合评价法，对研究区的46组地下水水样测试数据进行分析。结果表明：研究区内潜水水化学类型主要为HCO3-Na·Ca·Mg型和HCO3·Cl-Na型，水化学成分受岩石风化作用影响显著，主要受到岩盐的溶解、离子交换作用、人类活动影响；承压水水化学类型主要为Cl-Na·Ca·Mg型和Cl-Na型，水化学成分主要受海水作用的影响；研究区内潜水水质总体较好，部分潜水受原生地质环境的污染；承压水污染主要受海侵影响，不宜饮用。研究结果对区内地下水的开发、利用和保护具有积极的指导意义。

基于ESG理念的河流健康评价体系构建

陆威妤 刘博 苏晓鹭 谷晨

2023, 54(6):  34-40.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.005

摘要 ( 63 )   PDF (3591KB) ( 127 )  

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河流健康评价是河长制的重要内容，同时也是推动绿色发展、促进人与自然和谐共生的重要举措。将ESG理念融入到河流健康评价体系中，构建了以环境(E)、社会(S)、治理(G)为基本架构的河流健康评价指标体系；运用层次分析法和熵权法结合的方法确定指标权重，构建了基于物元可拓模型的河流健康评价模型并将该模型用于评价安徽省青流河流域的健康状况。研究结果表明：该评价体系可以评价河流的健康状态、分析河流健康等级发展趋势。研究成果为科学评价河流健康评价工作提供了重要支撑。

南水北调西线工程水源区生态需水研究

尹炜 翟红娟 邓志民 赵彦伟 陈炼钢

2023, 54(6):  41-46.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.006

摘要 ( 58 )   PDF (2427KB) ( 135 )  

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可调水量一直是南水北调西线工程争论的焦点，水源区生态需水是合理确定西线工程可调水量的重要依据。分析了南水北调西线工程水源区的生态环境特征、主要生态环境保护对象，并针对西线工程水源区生态需水研究现状及存在问题提出了需要重点研究的关键科学问题：生态需水应统筹考虑川陕哲罗鲑等关键物种、河岸植被等优势群落、干旱河谷等典型生态系统，深入研究高寒脆弱区关键保护对象对水文过程的响应规律，以及协调节点-河段-河流廊道多尺度、物种-生境-生态系统多目标的生态流量需求核算。此外，提出了“识别特殊需求-建立响应关系-统筹核算水量”的生态需水研究思路，以及节约用水、科学研究、关键技术等方面的区域生态环境保护工作建议。

三峡工程水生态空间管控指标体系构建

孙波扬 李发鹏 边得会

2023, 54(6):  47-53.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.007

摘要 ( 52 )   PDF (3800KB) ( 137 )  

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构建三峡工程水生态空间管控指标体系是三峡工程空间管控的重要基础性工作。针对长江三峡工程水生态空间管控实施难、决策难等问题，在充分、全面汇总现有水生态空间管控的相关政策文件的基础上，梳理、归纳得到了包含93个指标的空间管控指标集；结合指标选取的科学性、适用性、考核运用便捷性、分级管控能力、监测计量基础等，对指标集进行了初筛，得到了一个包含22个指标的指标集；采用德尔菲法，对该指标集进行了3轮专家打分，确定了最终用来进行三峡工程水生态空间管控的8个指标：国控/省控断面水质达标比例、重点生物物种种数保护率、重要支流库湾水体富营养化程度、自然岸线保有率、地质灾害隐患治理率、重要生物栖息地保护率、调节库容保有率、坝前漂浮物量。此外，借助于德尔菲法和打分结果计算出了各指标的权重。研究成果对保障三峡库区生态安全、工程安全稳定运行、最大发挥工程效益具有重要的意义。

石羊河流域生态补偿机制与优化策略研究

熊伟 杜雪芳 左芸 曾发琛 李道西 达朝吉

2023, 54(6):  54-59.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.008

摘要 ( 48 )   PDF (2823KB) ( 97 )  

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流域生态补偿作为一项重要的生态环境管理制度，对厘清流域内上下游之间生态关系与利益关系、确定流域生态补偿方式和补偿标准、保障流域生态环境保护工作实施具有重要作用。在分析石羊河流域生态补偿的必要性和现存制度体系不完善等问题的基础上，提出政策补偿、产业补偿、智力补偿等“造血”补偿方式和将生态系统服务价值法与机会成本法相耦合的生态补偿标准核算法，对石羊河流域生态补偿方式和补偿标准进行补充和完善。最后提出制定石羊河流域生态补偿办法、设立流域生态信用档案、建立与生态补偿工作相关的政府绩效考核制度以及设立流域生态保护人民协调委员会等生态补偿机制优化策略，以期为石羊河流域生态补偿机制的全面实施提供理论参考和实践方向。

基于“三水”的南渡江流域生态补偿资金分配方法

王敏英 郭庆 谢婧 文一惠 王晨野

2023, 54(6):  60-65.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.009

摘要 ( 67 )   PDF (4818KB) ( 190 )  

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科学分配生态补偿资金是实现生态补偿政策目标的关键环节。通过研究海南省南渡江流域生态补偿政策实践情况，针对流域内补偿范围覆盖不全、市县间权责不清等问题，以全流域视角统筹考虑水资源保护与利用、水环境质量改善、水生态安全保障的“三水”成效，设立水环境水质指数、水资源利用指数、水生态服务指数，综合考虑流域内各市县生态区位差异，提出基于“三水”的生态补偿资金分配方法。研究成果体现了流域保护多目标协同的系统性、生态补偿资金分配权责对等的科学性、公平性，可为优化流域生态补偿方法提供支撑。

河流水文情势改变程度计算方法研究

尹心安 王嘉崎 高婷 李浩 檀怡

2023, 54(6):  66-72.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.010

摘要 ( 192 )   PDF (1998KB) ( 340 )  

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变异范围法是评估河流水文情势改变程度的重要方法。原有变异范围法只关注了河流水文指标值在目标区间内出现频率的变化，而忽略了指标值在目标区间内分布特征的变化，可能会低估河流水文情势的改变程度。为了更加全面地量化河流水文情势改变程度，引入均值及变异系数，反映水文指标值在目标区间内集中趋势及离散程度等分布特征的变化，并与原有变异范围法相结合，建立新的河流水文情势改变程度评估方法；以汉江为例，对改进的变异范围法进行了验证。研究结果表明：改进的变异范围法量化了原方法未考虑的水文情势改变特征：以皇庄站水文情势为例，相较于原有变异范围法得出的低程度改变度20.63%,改进的方法得出了50.71%的中度改变，能够更加全面和准确地量化河流水文情势改变程度，可为生态流量保障提供更合理的量化目标。

面向水资源及水生态的并联水库联合调控研究

徐长江 熊明 杜涛 李立平 邵骏

2023, 54(6):  73-79.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.011

摘要 ( 50 )   PDF (3583KB) ( 156 )  

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水库在正常调度运行的基础上，通常仅考虑本工程下游近坝河段用水需求，如能结合水库自身特点和上游及区间来水情况，兼顾下游干流关键控制断面的用水需求，进行联合调控，可进一步提高干流关键控制断面最小下泄流量指标保证率。为此，构建了一套面向水资源及水生态的并联水库联合调控方法体系，通过获取并联水库干支流控制断面流量需求指标和水库及区间来流量，刻画并联水库运行状态，确定并联水库联合调控目标，最终实现并联水库实时下泄流量优化推求，并选取澧水流域作为实例研究进行验证。结果表明：相比天然来水条件，并联水库单独调控方案和联合调控方案均能提高干支流控制断面最小下泄流量保证率；并联水库联合调控方法在保障支流断面最小下泄流量指标保证率及发电效益的基础上，能够显著提高干流控制断面最小下泄流量指标保证率。研究成果可为提高并联水库水量利用率及下游控制断面最小下泄流量保证率提供技术支撑。

基于力学平衡模型的中国水资源可持续利用研究

王玉梅 丁俊新 孙海燕

2023, 54(6):  80-87.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.012

摘要 ( 64 )   PDF (2626KB) ( 120 )  

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准确评估水资源可持续利用水平及要素间的协调性是缓解日益严重的人水冲突的前提。基于PSR指标框架，采用综合指数和力学平衡模型，测度2011年和2019年中国各省市水资源可持续利用水平和协调发展状态。结果表明：(1)全国超一半省市水资源利用属于“不可持续”和“弱可持续”型，可持续利用水平总体较低；(2)从协调类型看，协调型和基本协调型省市居多，但协调型比例下降而基本协调和失调类型比例上升；(3)偏离度以Ⅰ象限和Ⅲ象限省市分布居多，自然状态是Ⅰ象限省市的主要制约因素，Ⅲ象限则受到用水压力和保护响应的双重制约；(4)基于问题突出性将各省市划分为3种问题类型并提出了相应的改进措施。研究成果可为提高区域水资源可持续利用水平提供科学参考。

水足迹视角下江苏省泰州市水资源利用评价

王瑶 张北赢

2023, 54(6):  88-94.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.013

摘要 ( 78 )   PDF (1806KB) ( 102 )  

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在经济快速发展和城镇化率不断提高的同时，城市水资源污染及短缺的现象也日趋严重，因此研究城市水资源利用与经济增长之间的关系显得至关重要。基于水足迹计算模型分析了江苏省泰州市2013～2020年水资源真实占用量及水足迹结构，并结合水资源利用评价指标和经济脱钩理论研究了水资源生态安全状况及水资源利用与经济增长之间的关系。结果显示：(1)泰州市农业虚拟水量(即农业水足迹)中，粮食作物虚拟水含量大、经济作物虚拟水含量较小，所选取的10种农作物虚拟水含量变化趋势不一；畜牧产品中猪肉、禽肉、禽蛋及淡水产品虚拟水含量高，牛羊肉、奶制品虚拟水含量低。(2)泰州市水足迹总体呈现下降趋势；人均水足迹明显高于全国水平；水足迹构成差异明显，农业水足迹最多，生活、工业、生态和贸易水足迹依次减小。(3)从评价指标得出，泰州市水资源匮乏指数、压力指数偏高，面临较为严峻的水资源短缺危机，水资源利用处于弱可持续发展的状态。(4)水资源利用与经济增长的状态在2013～2015为相对脱钩优质协调发展，2016～2018为强脱钩优质协调发展，2019年为未脱钩不协调发展，2020年为强脱钩优质协调发展。研究成果可以为泰州市水资源利用与发展提供参考。

沅江流域产水服务功能的时空变化及驱动力分析

彭赤彬 钱湛 姜恒 李峰

2023, 54(6):  95-102.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.014

摘要 ( 80 )   PDF (12515KB) ( 112 )  

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沅江流域是重要的水生态环境服务载体，研究其生态系统产水服务功能的时空分布特征及相关驱动因素，对沅江流域水资源的保护与管理，实现沅江流域的高质量发展和生态环境保护具有重要意义。基于InVEST模型的产水模块对2000～2020年沅江流域的产水量进行模拟，并从自然和人为活动两个方面选取降雨量、温度、植被覆盖度、人口密度、地方生产总值5个指标识别沅江流域产水服务功能时空演变的重要驱动因素。结果表明：(1) 2000～2020年沅江流域城镇化加剧，建设用地面积显著增加，且增加的建设用地面积主要来自林地和耕地面积的转化；林地与耕地间转换活跃。(2) 2000～2020年沅江流域产水量处于增长状态，产水深度总体未呈现出一致的空间分布格局。(3)对2015年产水量做驱动分析可知，降水量和NDVI是引起产水服务功能空间差异的主导因子；降水量、温度等5项驱动因子两两之间均呈非线性增强，表明其间的交互作用增强了对产水生态服务功能空间差异的解释程度。总体而言，自然因素和人为因素共同影响沅江流域产水服务功能的时空变化，时间尺度上土地利用的变化对产水量的增加也有一定的影响。研究结果可为沅江流域科学合理的管理、水源地生态环境的可持续发展提供科学依据。

基于SBAS-InSAR的大型滑坡变形分区及时序监测研究

李沙 张立舟 周成涛 刘洋 陈锐

2023, 54(6):  103-111.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.015

摘要 ( 62 )   PDF (22818KB) ( 113 )  

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为了研究三峡库区大型滑坡的变形分区，基于2021年1～12月共29景Sentinel-1A数据，通过小基线集干涉测量(SBAS-InSAR)技术研究了师专-群沱子滑坡的变形分区和时序监测。解译结果表明：与全球定位系统监测结果对比，师专-群沱子滑坡的SBAS-InSAR解译结果具有一定准确性；滑坡的蠕变过程表现出明显的时空变形差异，变形区主要集中在未布设治理工程区域，且受场地整平工程的影响，滑坡北部边界出现新的变形区域；滑坡不同区域的主控因素存在差异，前缘变形主要受库水位波动影响；滑坡中部受库水位、降雨联合作用；滑坡后缘主要受长历时降雨控制。所得结果证明SBAS-InSAR技术可以对大型滑坡进行时序监测，为防灾减灾提供技术参考。

基于无人机倾斜摄影的危岩识别及数值模拟分析

杨绪波 程强 袁进科 谢伟 雷航

2023, 54(6):  112-119.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.016

摘要 ( 92 )   PDF (26976KB) ( 145 )  

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针对峡谷区高陡边坡危岩落石地质灾害分布位置高、突发性强，严重影响该区域工程建设安全的问题，以康定榆林至新都桥高速公路桑达隧道进口高位危岩为例，基于无人机倾斜摄影技术生成三维实景模型以及数字地表模型，全面获取高位危岩的地质地形空间信息，对危岩区进行分区评价与失稳模式分析，通过三维数值模拟对危岩体的运动过程、运动轨迹、冲击能量等进行分析。研究表明：该场地危岩可划分为强烈发育区、中等发育区和高位岩堆区等3个分区，岩体破坏以拉裂-倾倒式和剪切-滑移式为主；失稳岩体主要沿坡面沟槽向下运动，颗粒的最大运动速度接近40 m/s,对下方公路构造物危害严重；综合分析表明危岩Ⅱ区受高位危岩及松散岩堆崩落影响最小，适宜路线方案通行。研究成果可为峡谷山区公路及水电等基础设施建设中遇到的高陡崩塌识别与评价提供借鉴。

数码相机与GNSS集成的河道陡岸船载测量方法研究

李树明 严丽英 蒋建平 杨彪

2023, 54(6):  120-125.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.017

摘要 ( 104 )   PDF (9447KB) ( 112 )  

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针对无人机遥感及船载LiDAR技术在河道陡岸地形测量中存在的作业风险大、成本高等问题，提出了一种消费级数码相机与GNSS集成的船载摄影测量方法。该方法通过传感器与PC机组网、Socket编程，实现持久续航能力的全自动数据采集；通过研究自检校光束法与传感器标定模型，实现数码影像与GNSS数据融合，解决了移动摄影测量对控制点或高精度惯导的依赖问题；通过研究船载影像数据处理中的自由度消除方法，实现了河道陡岸实景三维重建。在长江典型河段的实例验证结果表明：该方法精度可靠，数据采集高效，数据处理自动化程度高，可实现水陆一体化测绘，并具有低成本、易操作等显著优势。

数字孪生基础数据高程基准统一技术研究

赵薛强 凌峻 钱立兵

2023, 54(6):  126-131.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.018

摘要 ( 59 )   PDF (2242KB) ( 222 )  

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为满足孪生流域等数字孪生建设对基础地理信息数据的强烈需求，确保工程建设高程基准的统一，基于GNSS观测技术和重力场模型，开展了数字孪生基础数据高程基准统一研究。构建了顾及地形特征的高精度区域似大地水准面模型，形成了数字孪生基础数据高程基准统一模型库，并利用模型精度和检测精度两种评价方法对高程模型和多场景采集的多源基础数据的高程改正成果开展精度评价。结果表明：(1)似大地水准面模型的内符合精度为±2.6 cm,外符合精度为±3.1 cm,优于EGM2008模型结合二次曲面拟合法等其他拟合算法，成果精度满足规范要求；(2)多源基础数据的高程改正成果中误差在±10 cm以内，满足数字孪生建设对基础数据的精度要求。该模型方法构建简单且精度高，具有广阔的应用前景，不仅可应用于数字孪生建设等领域，也可为大范围的工程测量、陆海高程基准统一等提供技术支撑。

长三角示范区水利建设标准协同路径研究及实践

疏正宏 季永兴 吴兆丹 毛倩倩

2023, 54(6):  132-139.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.019

摘要 ( 76 )   PDF (7483KB) ( 127 )  

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长三角生态绿色一体化发展示范区内河湖水系众多，跨越3个地方行政区域的水利工程存在建设主体、建设机制、功能定位、建设标准等差异。为高标准、高水平、高质量建设示范区水利工程，在梳理分析了示范区内水利工程典型类型和既有水利建设标准体系及标准差异基础上，研究并提出了长三角示范区水利建设标准体系框架和协同路径，并以元荡生态岸线修复和功能提升工程为示范开展了实践。结果表明：(1)示范区内水利工程主要为典型平原河网地区的水利工程，包括泵闸工程、水源工程、河道湖泊及湿地等类型；(2)除执行国家和行业的水利技术标准外，各地针对本地水利工程特点出台了诸多地方标准或指导性文件，导致水利建设标准差异性较大；(3)针对多地既有标准、单一地区先进标准、缺失或创新性标准提出的水利建设标准协同主要路径和辅助路径，以及水利技术标准体系框架，可为示范区水利标准协同和工程建设提供基础依据和保障；(4)以元荡生态岸线修复项目示范实践形成的跨界水体生态修复和功能提升项目一体化实施标准，体现了跨区域协同要求，彰显了示范区一体化生态建设的机制优势。

大断面矩形顶管重力锚固基础力学特性分析

黄建华 叶剑波

2023, 54(6):  140-146.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.020

摘要 ( 97 )   PDF (4081KB) ( 109 )  

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随着顶管断面尺寸的不断增大，顶管工程对顶推力的需求也在逐步增大。由于滨海软土具有承载力低且压缩性高的特点，因此传统后座墙式的反力结构无法提供安全稳定的顶推反力，其已经不适用于该类地区的顶管工程。为此针对滨海软土地区的顶管工程创新性地提出了一种新型反力结构——重力锚固基础。采用三维有限元分析软件对顶管施工过程中的重力锚固基础进行模拟，研究重力锚固基础的力学特性。结果表明：顶推反力将会造成基础底板的局部应力集中与非均匀变形；重力锚固基础利用基础底板、凸榫、锚杆和复合地基的组合结构有效抵消了顶推反力，控制了基础底板的位移与变形；重力锚固基础会因基础底板的向上翘曲变形而损失摩擦力，需使用锚杆控制翘曲变形。相关成果对新型重力锚固基础的设计有重要参考价值。

富水软弱地层斜井围岩稳定控制技术研究

梅争贵 李建贺 郭勇 刘睿营 欧阳林

2023, 54(6):  147-154.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.021

摘要 ( 80 )   PDF (22234KB) ( 136 )  

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富水软弱地层斜井施工易引发围岩塌方、大变形和突涌水等地质灾害，威胁施工人员和机械设备安全，并延滞总体工程进度。以滇中引水工程香炉山隧洞5号施工支洞工程建设实践为背景，分析得出斜井的主要工程地质问题是围岩坍塌、软岩大变形及涌水突泥。结合围岩变形和支护结构受力监测成果论述了围岩的失稳破坏机制，主要分为顶拱坍塌、软弱带挤压外鼓、涌水突泥3种类型。基于对围岩破坏过程及其内蕴机理的认识，采用工程类比、现场应用效果反馈的方法，提出了针对不同失稳破坏机制的的斜井围岩灾害处置措施和稳定控制技术。相关成果可为类似地质条件下的斜井围岩稳定性控制提供借鉴。

装配式钢管混凝土临时仰拱结构力学性能研究

张子平 袁青 熊齐欢 于锦 陈世豪 詹才钊

2023, 54(6):  155-161.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.022

摘要 ( 84 )   PDF (3897KB) ( 100 )  

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为改善不良地质情况下隧道内临时支护的循环利用率和拆装便利性，提高其抗变形强度和综合施工性能，提出了一种新型的分段装配式钢管混凝土临时仰拱结构：以钢管内填充混凝土为结构主体，辅以卸荷快拆连接构件。设置4种埋深情况下的荷载条件，采用数值模拟和物理试验验证相结合的方式研究了此仰拱结构在不同工况下各节段力学性能和整体拆卸能力。结果表明：提出的临时仰拱结构受力对称，最大值出现在仰拱两端，弯矩、剪力零点位置近似处于整体结构的三分点位，以此确定了卸荷快拆连接构件的安装位置；不同埋深荷载下应力分布位置固定，不会随荷载增加而变化，从而保证结构整体分段安全可靠，可应对各种工况。同时，在90 kN轴压情况下拆卸力仅需210.6 N,人工利用扳手即可轻便快捷完成拆卸。

预应力钢筒混凝土管(PCCP)研究进展

孙岳阳 胡少伟 胡登兴 黄逸群 王洋

2023, 54(6):  162-168.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.023

摘要 ( 54 )   PDF (3006KB) ( 94 )  

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预应力钢筒混凝土管(PCCP)因其高强度、高抗渗性、高密封性、耐久性好和维护费用低等优点，已经是长距离输调水工程中的首选管材。但是随着使用年限的增加，会出现断丝、渗漏、爆管等风险，一旦发生事故，直接威胁城市供水安全，也会造成巨大的经济损失和社会负面影响。为了更好地促进PCCP技术创新与进步，从结构设计与分析方法、试验方法、安全影响评价、健康监测检测与除险加固、BCCP的研发与使用等5个方面综述了国内外学者对PCCP的研究进展，并针对预应力高强钢丝、砂浆保护层、管身防龟裂老化、管芯混凝土的浇筑方式、全寿命智能监测平台、生产技术水平等方面进行了研究展望，以期促进PCCP技术进步与行业的健康发展。

基于粒子群优化算法的天然河道纵向离散系数估计

贺伟 荆平飞 杨辉 赵勇

2023, 54(6):  169-174.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.024

摘要 ( 65 )   PDF (1610KB) ( 96 )  

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明晰纵向离散系数对于研究河流污染物的迁移至关重要，目前学者对此已经提出了许多经验公式和理论公式，但是计算结果准确性并不高。基于收集的纵向离散系数实测值及对应的河道水文数据与河道形态数据，通过对纵向离散系数计算准确度和计算值与实测值的相关性双重目标的加权组合，采用粒子群优化算法(一种数据驱动的算法)对加权组合后的目标函数进行优化，从而获得了纵向离散系数一般表达式中的待定系数，最终提出了具有高准确度和高相关性的天然河道纵向离散系数计算公式。验证结果表明：该公式能够适用于纵向离散系数在0～100 m2/s之间的常见天然河道的纵向离散系数估计。

浮体结构沉浮过程周围水流特性研究

崔贞 傅宗甫 吴柯凡

2023, 54(6):  175-178.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.025

摘要 ( 76 )   PDF (2743KB) ( 102 )  

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浮体结构作为一种环境友好型装置已广泛应用于平原防洪水利工程，但在浮体沉浮过程中，周围水流变化会影响浮体结构的安全运行。采用物理模型试验，对浮体结构长度以及吃水深度不同时浮体周围的水力特性及回流区进行了测量分析。结果表明：由于浮体的阻挡，靠近浮体背水面位置的水流流速减小；吃水深度增大导致过水断面减小，最大流速增大且位置下移，回流区范围增加；浮体结构长度变化对流速分布影响较小，但随着长度增加，回流区长度减小；浮体长度的增加以及吃水深度的减小会提高浮体结构的稳定性。

软硬岩交替区隧道初始地应力场反演研究

刘春康 苗胜军 卢新爱 段懿轩

2023, 54(6):  179-185.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.026

摘要 ( 65 )   PDF (4974KB) ( 112 )  

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软硬岩交替区岩体结构面两侧岩性变化剧烈，地应力分布复杂。为探明软硬岩交替形成的岩体结构面对初始地应力场的影响，以云南曼么二号隧道为研究背景，构建包含高程信息的三维数值计算模型，基于多元线性回归法反演获得了隧道轴线处的初始地应力场，分析了软硬岩交界面处水平主应力异常的影响因素。结果表明：水平主应力异常与软硬岩交界面两侧围岩弹性模量、埋深和结构面倾角的差异性有关；通过正交试验对各影响因素进行显著性评价，发现围岩弹性模量和埋深对水平主应力的影响显著，是水平主应力异常的关键因素。研究成果可为隧道(洞)开挖过程围岩稳定性评价与支护方案设计等提供依据。

支点摩擦对半圆弯曲试样应力强度因子影响研究

唐晓宇 吕川 黄诗渊

2023, 54(6):  186-193.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.027

摘要 ( 27 )   PDF (4874KB) ( 89 )  

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为探讨支点摩擦对直槽半圆盘三点弯曲(NSCB)试样应力强度因子的影响，采用有限元方法研究了无量纲裂缝长度a/R、支点跨距S/2R及支点摩擦系数f对无量纲应力强度因子YI的影响规律。结果表明：当a/R或S/2R一定时，随着f的增大，YI逐渐减小并趋于稳定；当f一定时，YI随a/R或S/2R的增大而增大，且a/R或S/2R越大，YI受支点摩擦的影响越显著；考虑摩擦作用后，YI与S/2R、a/R、f的关系为多个不规则空间曲面，故根据图中曲线进行插值计算较为方便。最后根据研究成果对两种类岩石材料的I型断裂测试结果进行了误差修正。在室内三点弯曲I型断裂试验中，若将支点取为固定约束，需在应力强度因子标定中考虑支点的摩擦影响。

不同制备工艺下微生物水泥固结不同砂质效果分析

艾峰全

2023, 54(6):  194-199.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.028

摘要 ( 64 )   PDF (3800KB) ( 91 )  

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不同的松散颗粒和制备工艺均会影响微生物水泥的固结效果。为此，首先采用超景深显微镜分别对海砂、河砂、珊瑚砂进行外观形貌分析，同时研究3种颗粒对微生物吸附性的影响，然后分别对采用浇注工艺和拌合工艺制备的微生物水泥砂柱进行抗压强度、方解石含量、渗透速度和微观结构分析。研究结果表明：珊瑚砂颗粒对微生物的吸附性最好，颗粒间的孔隙更易被碳酸钙晶体填充密实；与海砂柱、河砂柱相比，采用浇注和拌合两种制备工艺固结的珊瑚砂柱效果更好，抗压强度分别为1.45 MPa和2.07 MPa,方解石含量分别为4.19%和0.99%,渗透速度降低为0;采用拌合工艺制备的微生物水泥基材料均匀性比采用浇注工艺制备的微生物水泥基材料更好，且操作更简便。

碱激发烧结砖粉力学性能与水化机理研究

马祖旭 于基宁 杨华美 李丹 魏厚振 刘昊

2023, 54(6):  200-207.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.029

摘要 ( 84 )   PDF (11408KB) ( 91 )  

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废弃烧结砖约占城市建筑垃圾总量的50%,将其任意堆放与丢弃给环境造成极大负荷。为寻求废弃烧结砖的资源化利用新途径，以磨细的废弃烧结砖粉为原料，用水玻璃和NaOH为复合碱性激发剂制备碱激发胶凝材料，研究了水玻璃模数、Na2O含量对碱激发烧结砖粉力学性能的影响，并结合水化热、X射线衍射和扫描电镜等测试技术，揭示了碱激发烧结砖粉的水化作用机理。结果表明：碱激发烧结砖粉抗压强度随水玻璃模数和Na2O含量的增加均呈先增大后减小的变化趋势，当水玻璃模数为1.8、Na2O含量3.0%时，试样28 d抗压强度最高，可达1.70 MPa,可做辅助胶凝材料使用。随着水玻璃模数减小或Na2O含量增加，碱激发烧结砖粉浆体水化反应诱导期延长，加速期第二放热峰出现时间延后；放热总量随水玻璃模数减小而先增加后减小，随Na2O含量增加而增加。碱激发胶凝材料微结构演变中，当水玻璃模数和Na2O含量过高或过低时，均会阻碍水化产物N-A-S-H凝胶的生成，增加孔隙率，进而影响试样抗压强度的增长。

基于振动-负压排水法的泥浆加速脱水试验研究

卢星宇 储兆微 袁帅 孙红月

2023, 54(6):  208-213.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.030

摘要 ( 46 )   PDF (5811KB) ( 102 )  

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为探索高含水率泥浆经济有效的脱水方法，探讨了振动作用和负压效应加快泥浆脱水的可行性，并设计了室内模拟试验。试验过程中监测排水量随时间变化并取样测定排水含土量，通过施加不同频率的振动力、改变振动范围以及使用不同单位面积质量的土工织物滤层，对振动-负压排水法处理工程泥浆的效果开展了研究。试验结果表明：(1)负压排水相较重力排水，能够形成真空并提升排水速率，加快排水进程，对负压排水施加振动力能够对泥浆形成扰动，加快自由水的排出，缓解土工织物淤堵，提高排水速率；(2)扩大振动范围以及提高振动频率均能提高振动-负压法处理泥浆的排水速率，但过高的振动频率会使土工织物滤层失效、土颗粒大量流失；(3)振动-负压排水法处理泥浆时应当采用较低频率振动和较厚的土工织物，以保证土工织物滤层的有效性。

基于蓄能指标的梯级水电站蓄水调度研究

郭甜甜 刘攀 黄康迪 张杨 林东升

2023, 54(6):  214-219.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.031

摘要 ( 89 )   PDF (2165KB) ( 142 )  

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优化梯级水电站汛末蓄水调度可提高流域水资源利用效率。现有基于水库水量占比的蓄满率评价指标，未考虑梯级水电站间的水力和电力联系，难以有效表征蓄水效益。为此，提出了一种基于蓄能的梯级水电站蓄水效益评价指标，以梯级水电站蓄水期发电量与期末蓄能最大为目标函数，构建了梯级水电站蓄水优化调度模型，采用逐次逼近动态规划算法优化水库群蓄水调度，并以清江梯级水电站为例验证模型应用效果。实例计算表明：与常规调度相比，基于蓄能指标的优化调度年均总发电量可增加3%;与传统基于蓄满率指标的调度相比，基于蓄能指标的调度可更全面地得到非劣解集。研究成果可为梯级水电站蓄水调度提供技术支撑。

基于Kriging代理模型的葛洲坝电站水头预测研究

程晓东 黄斌 赵辉 徐杨

2023, 54(6):  220-225.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.032

摘要 ( 74 )   PDF (7142KB) ( 145 )  

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在水电站的调度运行中水头是一项重要数据指标，对机组安全稳定运行起着关键作用。选取非弃水期与弃水期，分析葛洲坝电站不同运行方式下出力分配与弃水流量对大、二江电站水头的影响；引入Kriging代理模型，建立两种典型期下的水头预测模型，并将基于Kriging代理模型得到的水头预测值与实际计算值进行比较分析。结果表明：在非弃水期，大、二江电站水头平均偏差分别为0.22 m和0.26 m,弃水期水头平均偏差分别为0.20 m和0.16 m,预测精度满足实时调度需求。该模型可为水电站水头的趋势变化规律提供一种分析方法，进而为实时优化调度提供决策参考。

堤防运行工况变化条件下管涌险情整治研究及实践——以汉江遥堤李家洲险段为例

黄雍 翁朝晖 覃莲超 赵四新 舒国新

2023, 54(6):  226-230.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.033

摘要 ( 84 )   PDF (3366KB) ( 104 )  

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管涌是堤防最常见也是危害最大的险情之一，成因复杂多样，堤防管涌险工段经多次除险加固处理后险情可得到有效控制，但随着堤防运行工况的变化，仍有可能出现新的险情，给治理带来一定难度。为深入研究管涌险情治理措施，以长江流域1级堤防汉江遥堤李家洲险段为例，通过收集该险段历史险情及地质资料，结合已建水利工程现状，详细分析了该险段经除险加固后再次出现管涌险情的原因，并通过三维渗流有限元模型计算揭示了多种工况下该堤段地层渗流场分布特征，提出了水平防渗及排水减压相结合的综合整治措施，选用了新型可拆换式减压井结构，并在库区特殊水文地质条件下付诸实施。该方案已于2022年汛前实施完成，达到预期整治效果。目前汉江中下游已建、在建崔家营、雅口、碾盘山、兴隆等多个梯级，部分堤防的运行工况由汛期短历时挡水转变为长期中高水头运行，研究成果对类似堤防的除险加固及运行维护具有重要的借鉴作用和参考价值。

特高土石坝首次蓄水期坝基渗控监测分析评价

曹文彬 罗鹏飞 邓韶辉 刘健

2023, 54(6):  231-235.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.034

摘要 ( 81 )   PDF (3355KB) ( 128 )  

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水库蓄水期的坝基渗流控制效果评价是大坝安全评价的重要组成部分，总结蓄水期坝基渗流变化规律对特高土石坝工程的安全运行意义重大。以中国已建成的300 m级特高土石坝——两河口水电站砾石土心墙堆石坝为例，结合工程布置特点，利用监测成果分析、地质条件分析等手段，分析和讨论蓄水过程中的渗控监测情况，指出了相关问题和可能存在的注意事项，对渗控措施的工程效果进行了评价。首次蓄水期坝基渗流分析表明：蓄水期坝基渗压与库水位的变化存在一定相关性且相关性效应需在一定水头作用下才会显现，坝基渗压变化较库水位变化一般具有滞后性，坝基深部渗压并不一定关联反映水头或水位。相关经验可为后续类似高土石坝建设提供借鉴。

基于分类和编码标准的BIM模型属性管理研究

陈特 苏文哲 吴含 刘建秀

2023, 54(6):  236-241.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.035

摘要 ( 43 )   PDF (3360KB) ( 122 )  

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为提高BIM模型编码和属性信息管理的标准化水平和效率，通过对信息模型分类和编码标准的研究，提出了一种基于分类编码的BIM模型编码和属性管理方法。同时对BIM模型编码和属性结构、属性模板库等进行了标准化设计，为水电工程BIM模型的编码和属性附加提供了标准化的模板库，并基于Bentley软件开发了相应的属性管理软件。该方法和软件已成功应用于多个水电工程项目，取得了良好的应用效果，可进一步推广应用至新能源工程、交通工程等多个领域。