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2023年第10期目次

2023, 54(10):  0-0. 

摘要 ( 192 )   PDF (5337KB) ( 228 )  

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新阶段提升长江流域水能资源利用效能研究

陈桂亚 陈潇 蔡淑兵 洪兴骏 张利升

2023, 54(10):  1-6.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.001

摘要 ( 220 )   PDF (1463KB) ( 359 )  

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为顺利推进新阶段水能资源开发与合理利用，分析了现阶段水能资源利用现状，以及风光新能源大幅并网运行后面临的机遇与挑战；以长江流域为研究对象，结合流域内典型案例，论证提出了拓展水能资源合理利用的改造增容、电站扩机及水库群优化调度等路径，从政策支持、电价形成机制、流域水风光联合调度与管理角度提出了有关建议。结果表明：(1)对存量常规水电机组进行增容改造无明显制约因素，具备广阔前景；(2)电站扩机符合能源绿色转型要求，在提升水电站电量容量效益、增强电站机组运行灵活性等方面作用显著；(3)水库群优化调度既可充分发挥水利水电工程自身综合效益，亦可结合水风光储一体化调度进一步释放常规水电的调节性能。

汉江中下游水华发展新形势及治理对策分析

陈峰 王文静 何涛 周浩然 钱宝

2023, 54(10):  7-17.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.002

摘要 ( 129 )   PDF (5985KB) ( 257 )  

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随着汉江沿岸经济社会的快速发展以及梯级水利枢纽的相继建成运行，汉江水环境和水动力条件也发生了较大变化，汉江中下游“水华”暴发频率不断增加，给区域水安全保障带来严峻挑战。2022年夏季，在长江流域“汛期反枯”的极端水文条件下，汉江中下游首次发现了蓝藻水华。依托长江流域水质监测中心现有监测站网及时开展了水华应急监测，对监测资料进行了综合分析，结合以往研究成果，初步分析2022年夏季水华成因，提出相应对策及建议。结果表明：(1)流域水体高营养盐水平仍是本次夏季水华发生的前提条件，高温、强辐射、高pH值是诱发因子，河道水量偏少是外部驱动条件。(2)汉江水华的时空分布和影响范围有扩大趋势，水体富营养化程度有加重趋势；加强水工程联合运用，改善水动力条件，调节环境容量，是缓减汉江中下游水华问题的最直接途径。(3)提出了优化综合站网布局、强化全要素动态监测、加强水华基础研究、建立水华防控协同机制等对策建议。

长江流域湖泊富营养化发展趋势与展望

秦伯强 吴海斌

2023, 54(10):  18-23.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.003

摘要 ( 105 )   PDF (4609KB) ( 260 )  

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随着国家对生态环境问题的重视和保护治理力度的加大，中国河流与湖泊水质状态的变化及控源截污等治理措施的成效，已日益成为关注焦点。通过收集不同行业、部门与科研单位对长江干流水质和流域内若干典型湖泊水质及富营养化的监测资料，分析发现在最近十余年时间内，长江流域乃至全国河流水质已显著改善，但湖泊水质的提升不明显，富营养化和蓝藻水华无明显改善，部分湖泊甚至还有所加重。造成这种状况的主要原因包括水体自身特性与外部驱动两个方面：(1)湖泊水流交换速度较河流慢，使污染物和营养盐更容易在湖泊中滞留，底部长期蓄积的氮磷等营养盐极易因风浪等扰动而再次释放产生内源污染，极大延缓或抵消了湖泊水质的恢复；(2)在全球气候变化的背景下，蓝藻水华暴发时间提前、持续时间延长、暴发频率增加，进一步加剧了富营养化湖泊蓝藻水华的产生强度。长江中下游地区浅水湖泊富营养化控制和蓝藻水华治理将是一个漫长而艰巨的任务。

水位调度对高原湖库水源地浮游藻类的影响模拟

邓文强 袁素勤

2023, 54(10):  24-29.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.004

摘要 ( 72 )   PDF (11633KB) ( 154 )  

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高原湖库饮用水源地多面临严重的富营养化问题，探寻高效的生态调度控藻技术是解决此问题的关键，水位调度是其中最为经济和有效的调控方式之一。基于MIKE 3构建了湖库三维水动力-水质生态耦合模型，以红枫湖为例，开展了水位调度对高原湖库水源地浮游藻类的影响预测研究。结果表明：水位对湖区藻类生长聚集具有明显的调节作用，其中红枫湖区的流场在水位突降期间明显增加，在南湖与北湖连接段的流速普遍增加至0.3 m/s以上，而这种水动力引起的扰动对打破藻类结构、减少湖区的藻生物量具有明显的效果，红枫湖南湖的藻浓度大幅下降。另外，库区长时间稳定在低水位运行对于藻类防控具有十分不利的影响。

基于Sentinel-2的川西高原植被叶片含水量反演

谢兵 杨武年 杨鑫 王芳

2023, 54(10):  30-34.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.005

摘要 ( 78 )   PDF (8166KB) ( 136 )  

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植被叶片含水量多少不仅影响着植被本身的生长情况，还是该地区水源涵养的重要因子，特别是在川西高原地区，应用遥感技术大范围估算植被叶片含水量对于该地区生态环境保护、水环境循环有着重要的作用。基于Sentinel-2卫星影像数据，选取FVC、NDVI、NDVI705、NDWI1、NDWI2、TVI共6种植被指数，结合野外实测叶片含水量，建立植被叶片含水量与植被指数之间的关系模型，包括多元逐步回归模型、随机森林模型和BP神经网络模型，并对反演过程及结果进行了十折交叉验证，最终采用最优模型(BP神经网络)得到川西高原松潘县试验区植被叶片含水量分布情况。研究结果表明：BP神经网络模型均方根误差最小，平均绝对百分比最小，模型精度最高，可以有效反演植被叶片含水量。

基于四大家鱼栖息地模拟的汉江下游生态流量研究

费启航 彭涛 由星莹 刘伯娟 石小涛

2023, 54(10):  35-43.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.006

摘要 ( 66 )   PDF (7918KB) ( 153 )  

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梯级水库运行显著改变了河流自然水文情势，对河流水生态系统产生不利影响。选择四大家鱼作为汉江下游的指示物种，考虑四大家鱼对栖息地流速和水深的喜好性，构建了产卵期和生长期适宜度指数曲线，采用River 2D水动力模型，模拟了不同流量下四大家鱼适宜栖息地状况的变化，提出维持四大家鱼产卵期与生长期需求的生态流量及高流量脉冲。结果表明：汉江下游四大家鱼产卵期最小和适宜生态流量分别为1 310,3 520 m3/s,每年提供至少2次持续时间不低于3 d、流量不低于1 310 m3/s的高流量脉冲，以刺激四大家鱼自然产卵，增加产卵规模；生长期最小和适宜生态流量分别为441,1 520 m3/s。与Tennant法和实际生态监测对比，River 2D水动力模型计算结果较为合理可靠。但与历史实测流量过程比较，产卵期生态流量满足率不高，需择机实施汉江中下游梯级水利枢纽联合生态调度，提高生态流量满足程度。

抚仙湖水位变化特征及影响因素研究

邓欣 司源 杨坪宏 刘晓波 董飞 李廷真

2023, 54(10):  44-51.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.007

摘要 ( 141 )   PDF (3038KB) ( 315 )  

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近年来抚仙湖水位出现严重下降现象，研究其水位变化特征及影响因素对维持湖泊生态系统稳定有重要意义。基于1953～2020年抚仙湖流域水文气象数据，采用Mann-Kendall趋势检验、累积距平、Pettitt突变检验等方法分析水位年际、年内变化规律，用水量平衡法分析湖泊水量变化，用累积量斜率变化率法探究气候变化与人类活动对抚仙湖流域径流的影响。结果表明：(1) 1953～2020年抚仙湖年际水位变化呈上升-下降-上升-下降趋势，季节性变化特征为秋季水位高、夏季水位低；(2)与基准期1962～1974年相比，1975～2008年气候变化和人类活动对径流的贡献率分别为10.0%和90.0%,2009～2020年的贡献率分别为18.1%和81.9%,人类活动影响占主导作用但近年来贡献率有所降低；(3)人类活动对径流贡献率的减少与抚仙湖流域取水许可管理、工业园区搬迁、引调水工程运行等因素有关，减少人类活动对湖泊水位的影响，有利于保障抚仙湖水位稳定。

中国水资源承载力与农业高质量发展耦合协调研究

彭书范 吴学兵

2023, 54(10):  52-59.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.008

摘要 ( 63 )   PDF (1422KB) ( 103 )  

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在当前水资源利用日趋紧张与农业用水需求剧增的矛盾下，实现水资源承载力与农业高质量协调发展至关重要。为分析中国水资源承载力与农业高质量发展的耦合协调水平和时空特征，采用CRITIC权重法对2011～2020年中国31个省(自治区、直辖市)(香港、澳门特别行政区和台湾省未列入本次研究)水资源承载力和农业高质量发展水平进行了测算，并进一步度量了两者的耦合协调度。结果表明：(1)中国水资源承载力和农业高质量发展水平在2011～2020年分别增长了10.24%和16.49%,整体呈上升趋势；(2)中国水资源承载力与农业高质量发展耦合协调度在研究时段内增长了65.517%,各地存在不同程度的时空差异，东北地区耦合协调水平较高，中西部地区次之，东部地区低于全国平均水平；(3)全局莫兰指数从0.349下降到0.188,水资源承载力与农业高质量发展耦合协调互动紧密，但其空间依赖性表现出由强减弱的变化态势。

江苏省工业用水效率及节水潜力分析

李恩 耿雷华 饶猛 盖永伟

2023, 54(10):  60-66.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.009

摘要 ( 69 )   PDF (1569KB) ( 117 )  

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为探究江苏省工业节水潜力，促进水资源合理利用和工业绿色发展建设，采用超越对数随机前沿生产函数模型，利用2016～2020年江苏省32个工业行业的面板数据，测算了各行业用水效率与节水潜力，并采用系统聚类分析方法将32个行业的用水效率与节水潜力类型进行分析。结果表明：江苏省工业各行业用水效率值均未达到1,工业节水潜力总和为29.82亿m3,各工业行业存在一定的节水空间，节水潜力较大；全省32个行业按用水效率分为4类，并分别对各类的行业进行了有针对性的具体分析；全省32个行业按节水潜力分为3类，江苏省分行业节水潜力呈现出金字塔特征，高节水潜力行业与中节水潜力行业仅涉及5个行业，但其节水潜力之和占全省节水潜力总和的97%。研究成果可为江苏省工业节水管理及优化工业水资源配置提供借鉴。

岷沱江流域水资源生态足迹与可持续性研究

杨丹荔 胡艳 佘佳 陈云飞 唐洪松

2023, 54(10):  67-75.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.010

摘要 ( 42 )   PDF (5396KB) ( 102 )  

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为定量分析岷沱江流域水资源生态足迹的盈亏及其可持续利用状况，基于水资源生态足迹法，计算岷沱江流域主要城市2010～2020年水资源生态足迹及承载力，并通过4个指标(水资源生态赤字/盈余、万元GDP水资源生态足迹、水资源生态压力指数、水资源生态经济协调度)综合评估岷沱江流域水资源可持续状况。结果表明：(1)除泸州市以外，流域内其余地区人均水资源生态足迹总体呈下降趋势；(2)人均水资源生态承载力表现为雅安市>乐山市>眉山市>宜宾市>泸州市>德阳市>成都市>资阳市>内江市=自贡市；(3) 2010～2020年，岷沱江流域水资源量的供需经历了“盈余-亏损-盈余”的转变；(4)流域内各市水资源利用效率逐步提升，水资源生态经济协调性变化平稳且均在可持续范围内，但2014～2017年水资源生态压力较高。研究结果可为岷沱江流域水资源的综合管理及可持续利用提供理论支撑。

引黄灌区土壤水盐运移模式及变化特征研究

陈诚 侯礼婷 汪明霞 姚京威

2023, 54(10):  76-80.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.011

摘要 ( 71 )   PDF (1379KB) ( 150 )  

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为了研究引黄灌区土壤水盐运移模式及变化特征，以黄河下游开封市黑岗口引黄灌区为研究区，设置不同灌溉方案、排水方案、施肥方案，研究灌区土壤20～100 cm土层的水盐运移模式及变化特征，并使用灰色关联法，分析影响土壤水盐运移状态的敏感因素。研究结果显示：20～100 cm土层范围内，随深度增大，含水率先变小后变大，全盐量先变大后变小。具体变化特征是：定额浸灌相比定额喷灌模式而言，浸灌时土壤含水率较高、土壤全盐量较少。排水周期较短时，土壤含水率、全盐量变少。施肥量对土壤含水率影响不大，不施肥时全盐量最少，施肥量增多时全盐量增多；影响土壤水盐运移状态的敏感因素排名是：灌溉模式>灌水定额>排水周期>排水强度>施肥量。研究结果可作为调控土壤水盐运移状态的参考依据。

北京市暴雨-突发地质灾害量化关系分析

王海芝 许冰 翟淑花 张翊超

2023, 54(10):  81-89.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.012

摘要 ( 80 )   PDF (16699KB) ( 124 )  

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强降雨是突发地质灾害的主要诱发因素，不同特点的强降雨诱发不同数量的突发地质灾害，研究暴雨强度与突发地质灾害之间的数量关系，成为防灾减灾工作的重要突破点之一。采用典型案例对比分析方法，在对北京3场典型特大暴雨及其激发的突发地质灾害特点分析的基础上，引入了暴雨强度指数和突发地质灾害响应指数，初步研究了降雨强度与突发地质灾害数量的关系。结果表明：暴雨强度指数越高，暴雨的致灾能力越强；暴雨强度与突发地质灾害数量存在指数关系。研究结果可为突发地质灾害防灾减灾和应急救灾部署提供参考，为有效提高防灾减灾的效率提供技术支撑。

基于地震动信号分析的滑坡堵江过程研究——以白格滑坡堰塞湖为例

林子钰 范刚 陈骎 周家文

2023, 54(10):  90-97.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.013

摘要 ( 39 )   PDF (17617KB) ( 98 )  

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为精准识别滑坡堰塞湖灾害过程的动态信息进而重构其致灾过程，以2018年两次白格滑坡堰塞湖为例，基于周围测震台站记录的地震动信号，采用Hilbert-Huang变换方法分析不同频段的地震动信号特征，结合现场调查资料，对白格滑坡和堰塞坝溃决运动特征进行分析，还原了较为完整的滑坡堰塞湖致灾过程。结果表明：第一次白格滑坡发生在10月10日22:05:41,持续112 s,第二次滑坡发生在11月3日17:21:15,持续102 s;两次滑坡激发的地震动信号以低频为主(0.008～0.060 Hz),均先出现低频信号且幅值逐渐增大，随后伴随强烈高频信号的产生并迅速增大到峰值再缓慢降低到噪声水平。两次滑坡的运动过程均分为3个阶段：高位滑坡连续滑落阶段/滑坡启动阶段、滑体破碎解体阶段、散落堆积阶段。两次堰塞坝溃决的过程均可分为4个阶段：过流孕育阶段、侵蚀阶段、溃口加速扩展阶段、水沙再平衡阶段。研究成果可为滑坡堰塞湖灾害链的精准识别和灾后救援工作提供参考，也可为滑坡堰塞湖灾害动力特征参数反演提供基础。

基于GemPy的隐式三维地质建模方法

赵勇 许国 卢鹏 文诗宝 黄梅婷

2023, 54(10):  98-104.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.014

摘要 ( 69 )   PDF (7540KB) ( 89 )  

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为进一步提高开源隐式三维地质建模软件的研究与应用水平，借助开源软件GemPy,创建了广西岩滩水电站三维地质模型。在模型构建中，提出一种基于WebplotDigitizer提取剖面离散点坐标，再通过三次样条曲线拟合切向量，最后转换为方向数据。结果表明：GemPy引入机器学习及贝叶斯推理能实现复杂地质模型的创建和反演，作为开源软件有利于功能的二次开发且能节省资金投入；但GemPy缺少交互式操作界面和数据库管理系统，建模数据采集效率低、精度差，添加约束条件(线约束、点约束、产状约束等)过程繁琐，网格分辨率受限，数据成果调用困难，运算内存占用大，算法需要进一步优化。基于GemPy的应用与探讨可为丰富隐式三维地质建模方法提供新的思路。

水电工程地质灾害实时监测预警系统设计及应用

覃事河 段斌 周相 罗明 李美萍

2023, 54(10):  105-112.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.015

摘要 ( 53 )   PDF (18987KB) ( 104 )  

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为提升地质灾害智能化防治水平，在全面调查、评价工程地质灾害危害性及风险的基础上，开发设计了地质灾害监测预警系统。该系统集地表变形和降雨量监测内容为一体，具备实时监控、项目管理、设备信息、报警信息等功能，支持远程数据采集、基础信息查询、预警信息发布、应急响应管理和移动应用，能实时监测重大地质灾害的地表位移、降雨量、裂缝位移和土壤墒情等因子。将该系统应用于大渡河金川水电站工程地质灾害监测与预警管理，结果表明：该系统设计可靠，数据传输便捷稳定，实现了高效分析处理滑坡灾害监测数据并及时发布预警信息，远程实时监测滑坡稳定状态。研究成果解决了以往监测碎片化和信息化不足的问题，提高了监测预警的针对性和时效性，提升了地质灾害智能化管控水平。

基于法向量区域聚类分割的检测坑点云提取

吴钰 马哈代 郭俊 叶海波 杨兴国 姚强

2023, 54(10):  113-118.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.016

摘要 ( 65 )   PDF (11671KB) ( 78 )  

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利用三维激光扫描技术获取堆石坝检测坑表面点云，可以快速计算检测坑体积和堆石坝压实质量，但此技术的关键是从扫描点云数据中准确分割出目标检测坑。提出了一种基于法向量区域聚类分割的检测坑表面点云提取方法：首先通过局部密度法检测得到碾压面外部点P,剩余点则为内部点Q;然后以最小二乘法拟合外部点平面，得到拟合平面法向量与内部点法向量的夹角θ;最后以外部点P作为种子点，逐步扩大搜索区域，直至区域内存在θ大于阈值θ′,即可确定碾压面和检测坑表面的交界，精确提取出检测坑表面点云。利用MATLAB编程实现了检测坑表面点云数据的快速提取，并通过采集3类坝料的检测坑点云数据开展试验，验证了此方法的可行性。研究成果可为类似形状目标点云提取和堆石坝压实质量快速检测提供参考。

高拱坝施工仿真模型中优先浇筑规则选择与评价

张为法 王仁超 林万旭 王世龙

2023, 54(10):  119-126.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.017

摘要 ( 56 )   PDF (3160KB) ( 90 )  

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为了提高混凝土高拱坝施工仿真的运用效果，并为该方面的软件开发及工程应用提供有益借鉴，针对高拱坝浇筑施工仿真优先浇筑规则选择和评价缺乏标准的问题，在深入研究影响优先浇筑规则因素的基础上，提出了高混凝土拱坝施工仿真中常用的优先浇筑规则类型，包括均衡上升-最低块优先浇筑规则、特殊部位优先规则、老混凝土优先浇筑规则、岸坡坝段优先浇筑规则、奇数或偶数坝段优先规则和其他优先规则，以及优先规则选择的评价指标，包括浇筑进度以及度汛等关键控制性节点进度、浇筑进度形象面貌、混凝土月浇筑强度分布、老混凝土产生量。结合忠玉水电站高拱坝进行实例分析，证实了所提优先浇筑规则类型和评价指标的合理性。相关成果可供类似工程混凝土浇筑施工借鉴。

考虑温湿场耦合应力的衬砌湿养护最短时间确定

邱岗 孙明明 薛冰寒 李斌

2023, 54(10):  127-134.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.018

摘要 ( 52 )   PDF (3473KB) ( 99 )  

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混凝土衬砌的湿养护是决定结构安全的关键因素。采用有限元法对大型衬砌结构进行建模求解，获得了衬砌结构浇筑过程中两种主要应力(温度应力和干缩应力)的极值位置和方向。基于简易温湿场耦合应力计算方法，结合混凝土允许抗拉强度变化趋势，明确了衬砌结构湿养护最短时间。研究结果表明：干缩应力对衬砌结构危害程度要远大于温度应力；对于薄壁混凝土结构，通过湿养护可以延后衬砌浇筑中耦合应力极值出现时间，降低衬砌开裂风险；在考虑温度应力的作用下，明确薄壁混凝土结构最短养护时间是防止干缩裂缝出现的关键。

对流-导热作用下寒区水工隧洞衬砌热力耦合分析

刘泓蔚 孟尧 姜海波

2023, 54(10):  135-140.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.019

摘要 ( 40 )   PDF (2706KB) ( 117 )  

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寒区水工隧洞在通风条件下产生的温度变化会影响衬砌结构力学性能，进而影响水工隧洞的安全运行。以新疆布伦口水电站水工隧洞为依托，基于现场监测数据，采用有限元法对在不同风温、风速下隧洞不同深度处衬砌结构的热学、力学耦合特性进行深入分析。结果表明：不同风温下水工隧洞洞口衬砌温度低于洞内衬砌温度，洞口衬砌温度变化幅度大于洞内衬砌温度变化幅度；随着通风时间增加，一次衬砌与二次衬砌压应力均先减小后增大，最大压应力均位于拱腰处；不同风速下一次衬砌与二次衬砌最大温差为8.40℃,沿水工隧洞轴向与径向距离的增加，温度逐渐升高，风速、风温影响逐渐减小，最大温度拉应力位于拱腰，一次衬砌为0.12 MPa,二次衬砌为0.32 MPa;在不同风温和不同风速下，一次衬砌与二次衬砌位移均呈水平收缩、竖直隆起趋势。研究成果可为寒区水工隧洞衬砌优化设计提供理论参考。

MJS工法桩在滨海地区软基加固工程中的应用

姚志雄 夏华灿 吴波 郑国文

2023, 54(10):  141-149.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.020

摘要 ( 67 )   PDF (6510KB) ( 98 )  

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为探究MJS(Metro Jet System)工法桩大面积施工对周边环境的影响及其安全性，基于福建省滨海地区首例MJS工法桩加固涉铁软基工程实例，通过试桩试验探讨施工工艺并全面分析桩施工对周边环境影响规律。结果表明：单桩施工对土体扰动微小，而多桩施工产生的累积效应不可忽略；土体深层水平位移沿土体深度总体呈“上大下小”趋势，根据桩侧不同距离土体的深度影响范围，结合工程实际将桩周边土体划分为主影响区、中影响区和微影响区；土体孔压变化率沿深度方向总体呈先增大后减小现象，深处结构性扰动较小的软土对喷浆压力较敏感；MJS试桩施工中，临近高铁桥墩台的变形基本呈无规律振荡状态，试桩施工结束后随软土结构重组，墩台变形趋于稳定，且绝对值及差异沉降均远小于规定值，不会危及墩台结构稳定性及高铁运营安全。

岩质滑坡矩形抗滑桩成孔技术及施工效率影响因素

张敏 周灵 陈中伟

2023, 54(10):  150-156.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.021

摘要 ( 70 )   PDF (2810KB) ( 105 )  

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抗滑桩是滑坡治理的重要工程措施，成桩效率关系到抢险救灾的进程。研究抗滑桩成孔技术及施工效率影响因素对滑坡抢险救灾有重要意义。针对成都平原东部的雷打石应急滑坡治理工程，通过现场调查、帕累托图、因素分析及工程试验等方法，总结了抗滑桩施工流程、桩孔开挖和护壁施工技术研究现状，分析了抗滑桩成桩施工效率的主要影响因素。研究表明：该应急处置工程中桩孔开挖占成桩耗时的76.67%,是影响成桩效率最关键的工序；影响成孔的关键是桩孔开挖工艺、护壁施工技术和安全保障措施。通过比选不同桩孔开挖技术，最后应用了“旋挖+人工清边”开挖工艺、“滑体现浇钢筋混凝土+滑床喷射混凝土”组合式护壁结构、滑坡体环境安全控制系统和桩孔安全防护控制技术。通过应用提出的施工技术，取得日均进尺2.0 m以上的效率，顺利在要求工期内完成101根大截面、超深抗滑桩施工。

输水隧洞预应力混凝土衬砌锚具槽优化设计分析

薛广文 曹国鲁 蔡俊伦 李晓克

2023, 54(10):  157-162.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.022

摘要 ( 56 )   PDF (11351KB) ( 71 )  

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锚具槽是输水隧洞预应力混凝土衬砌中预应力钢筋张拉与锚固的关键部位，其对预应力混凝土衬砌的可靠性具有重要影响。为探究衬砌结构采用预制装配式免拆模板锚具槽后局部受力状态，依托珠江三角洲水资源配置工程，采用有限元方法开展数值模拟分析，将其与常规锚具槽的受力状态进行了对比。模拟结果表明：免拆模板锚具槽可有效避免混凝土衬砌沿锚具槽角部开裂，提高回填混凝土与衬砌结构混凝土的粘结锚固性能。与常规锚具槽对比，预制装配式免拆模板锚具槽减小了槽口尺寸，提高了混凝土衬砌的整体性，具有施工效率高、工程造价低、施工环境好等优点。

基于聚类算法与碎石桩钻进参数的地层识别

李继平 赵宇飞 刘必旺 王文博

2023, 54(10):  163-169.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.023

摘要 ( 48 )   PDF (3492KB) ( 80 )  

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在深厚覆盖层地基的振冲碎石桩处理中，有效进行地层辨识对碎石桩成桩中的填料量、控制电流、留振时间、反插深度等施工过程控制参数的确定与实时控制具有重要的指导意义。通过采集的振冲碎石桩施工过程实时监测信息，对不同地层的钻进耗能进行分析，并引进钻进比功概念，利用不同的聚类算法，在进尺深度、电流与钻进比功3个指标上进行了不同深度地层的聚类分析。研究表明：采用轮廓系数、DB指数和CH指数3种聚类精度指标可对不同聚类算法的有效性进行评价。经筛选，凝聚层次(AGNES)聚类算法是最适合振冲碎石桩钻进过程中地层辨识的方法。研究成果为振冲碎石桩施工过程中海量数据挖掘分析提供重要参考，为振冲碎石桩施工质量控制提供技术支撑。

条形基础作用下粗粒土地基沉降计算改进方法

贺敏 郭卡都 曹文贵 欧蔓丽

2023, 54(10):  170-176.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.024

摘要 ( 69 )   PDF (1572KB) ( 91 )  

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目前，工程中普遍采用规范法和分层总和法计算粗粒土地基沉降量，然而，上述方法是基于连续介质理论建立的，与工程实际存在差异，其结果也存在一定误差。针对这些不足，考虑粗粒土地基散体介质特征，建立了求解条形均布荷载作用下粗粒土地基附加应力的解析方法；基于孔隙介质力学理论，建立了变形力学参数随地基变形呈非线性变化的参数计算模型；在此基础上，提出了适用于粗粒土地基沉降量计算的分层总和改进方法。分别采用规范法、分层总和法和提出的改进方法计算某实例沉降量，并与试验监测值进行对比分析。结果表明，建立的条形基础作用下粗粒土地基沉降计算改进方法更接近试验监测值，表明方法具有合理性和可行性。

通气系统对竖井式溢洪道水力特性影响研究

王丽娟 张晓朋 贺一轩 韩延成 孙双科

2023, 54(10):  177-182.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.025

摘要 ( 51 )   PDF (4692KB) ( 77 )  

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跌流式竖井垂向落差大，通常在环形溢流堰与竖井段衔接处设置突扩形成脱壁流来降低水流急剧加速后对竖井壁带来的空蚀破坏风险，部分工程在突扩处设置有通气系统，但这种通气设置对于竖井溢洪道整体水力特性的影响尚未明确，针对易县抽水蓄能电站竖井溢洪道工程开展了物理模型试验。试验结果表明：随着堰上水头的增加，环形溢流堰水流流态从自由堰流向受阻堰流转换，最终变为压力孔口出流，且相较于不通气条件，通气条件下的流态转捩点提前；两种条件下泄流流量均呈现先增大后稳定的趋势，高水头时通气条件下泄流能力略低于不通气条件；同时研究发现H/Hd<0.88时，通气管的存在对竖井各水力特性的影响不大，但当H/Hd>0.88后，通气管的存在能够为竖井溢洪道提供更为充分的通气条件，有助于避免竖井管流现象的出现，且能够提高竖井溢洪道的消能率。研究成果可为跌流式竖井溢洪道的设计和优化提供参考。

辐射流动条件下粗糙圆盘裂隙中浆-水两相流特征

陈曦

2023, 54(10):  183-188.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.026

摘要 ( 44 )   PDF (10192KB) ( 88 )  

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裂隙灌浆是处理坝基工程地质问题的重要手段，而现有的裂隙灌浆研究常忽略了水相对浆液扩散过程的影响，不能真实反映浆液侵入过程。为了准确地模拟坝基裂隙灌浆过程，采用相场法分析了裂隙介质中浆液侵入特征，构建了考虑水相作用的粗糙圆盘裂隙数值模型，分析了裂隙粗糙度、裂隙开度、灌浆速度、灌浆压力对辐射流动条件下浆液侵入特征的影响。研究结果表明：恒定灌浆速率条件下，相界面移动速率随时间逐渐减小；粗糙凸起体会引起黏性耗能，导致粗糙圆盘孔口压力显著大于光滑圆盘；恒定灌浆压力条件下，提高灌浆压力比延长灌浆时间更加有效，开度越小浆液侵入量越小；灌浆驱水效率不仅受粗糙度大小的影响，还与凸起体的分布相关；灌浆孔附近的粗糙凸起体引起的剪切速率扰动大于远场的。

基于离心模型试验的水动力型滑坡失稳机制研究

朱军威 张强 卢晓春 陈鸿杰 程伟

2023, 54(10):  189-195.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.027

摘要 ( 64 )   PDF (22758KB) ( 79 )  

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水动力型滑坡是中国西南高坝大库库区常见的滑坡类型，是影响库区安全的重要因素。为厘清库水位下降和降雨两种作用在水动力型滑坡变形中的主次关系，及此类滑坡变形失稳机理，以云南黄登水电站库区车邑坪滑坡为研究对象，设计了一套试验系统，利用大型土工离心机开展不同方案下大型滑坡离心模型试验，分析其变形失稳机制。结果表明：(1)库水位上升阶段，孔压的增长表现出一定的滞后性；库水位下降阶段，孔压消散速率小于库水位降落速率；降雨阶段，有裂缝的滑坡其孔压迅速增长。(2)库水位下降是导致车邑坪滑坡变形的主要因素，降雨为激发因素；库水位下降使滑坡产生指向坡体外的动水压力，致使滑坡失稳，产生裂缝；裂缝为降雨入渗提供了通道，加剧裂缝的发展。(3)车邑坪滑坡治理相对困难，建议对车邑坪小村进行搬迁处理，同时编制应急预案。

基于正交试验的潜水泵结构参数优化

麻彦

2023, 54(10):  196-202.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.028

摘要 ( 71 )   PDF (2039KB) ( 94 )  

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合理的结构参数优化设计是保证潜水泵高扬程和高效率运行的关键。基于Fluent数值仿真数据样本，采用极差和方差分析的方法探究了不同导流条安放角(J)、进口宽度(K)、轴向长度(L)、叶片数(N)对水泵扬程(HY)、效率(EY)和能耗(EN)的影响，并基于熵值法明确了潜水泵最优结构参数组合。结果表明：J及N增加对HY、J及K增加对EY影响表现为先促后抑，而J和K增加对EN影响表现为先抑后促；K增加对HY、叶片数增加对EY及EN影响均表现为锯齿状波动；L与HY和EY呈正相关，与EN呈负相关；J对HY、EY和EN均存在极显著(p<0.01)影响，L对HY和EY存在显著(p<0.05)影响；各因素对EN和HY影响大小均表现为：J>L>N>K。

非均匀碱-硅酸反应下RC梁长期膨胀特征研究

李鹏飞 刘微 蒋正施

2023, 54(10):  203-208.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.029

摘要 ( 73 )   PDF (4094KB) ( 81 )  

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碱-硅酸反应(ASR)能够产生膨胀应力，引起混凝土膨胀、开裂甚至破坏，而钢筋会对碱-硅酸反应引起的膨胀产生抑制作用，但目前仅用材料试验无法对钢筋的约束作用进行评估。围绕钢筋的约束作用，以钢筋混凝土(RC)梁为研究对象，采用加速ASR反应试验，研究了34个月内不同碱溶液浸泡区域和深度下RC梁的膨胀特性。进一步分析了钢筋对混凝土碱-硅酸反应膨胀的约束机理。结果表明：当浸泡位置和浸泡深度不同时，RC梁结构表现出不同的膨胀特征，直接浸入碱溶液的部位膨胀率较大，钢筋周围的膨胀率明显降低。钢筋能够对膨胀产生直接和间接两种约束作用。研究成果可为ASR反应损伤后钢筋混凝土的结构力学性能评估提供参考。

杭州湾海域桥梁承台水平方向波浪荷载研究

董伟良 邵杰 黄世昌 闫杰超

2023, 54(10):  209-213.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.030

摘要 ( 52 )   PDF (2528KB) ( 77 )  

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针对杭州湾海域跨海桥梁承台最大水平方向波浪荷载缺乏普适性计算公式的问题，收集分析了杭州湾海域波浪特性及主要跨海桥梁通航孔桥墩承台尺寸特征。通过矩形概化承台，构建了三维数值波浪水槽模型，根据承台水平方向波浪荷载系列数值计算结果，提出了适用于跨海桥梁承台最大水平方向波浪荷载的简易计算方法，且讨论了计算方法对不同形状承台和不同流速等情况的适用性。结果表明：承台水平方向波浪荷载计算方法的计算结果和前人研究成果基本一致；受承台阻水作用，矩形承台水平方向波浪荷载大于圆形承台，通过修改公式参数，计算方法也可以用于不同形状承台水平方向波浪荷载计算；随着流速增加，承台水平方向波浪荷载也在逐渐增加，承台水平方向波浪荷载随承台相对长度kb的变化规律与纯波情况基本类似，但最大水平方向波浪荷载对应的kb有所减小。

基于离散元的复合岩体结构面宏细观参数响应特征

姜耀飞 李清波 陈艳国 高平

2023, 54(10):  214-220.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.031

摘要 ( 38 )   PDF (4920KB) ( 108 )  

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在基于离散元的复合岩体结构面数值模拟中，细观参数校核是重中之重，而探讨宏细观参数之间的响应特征可为细观参数校核提供重要依据。分别利用粘结强度清除法和Smooth-joint模型建立复合平直结构面数值模型，深入分析了两种不同方法所建立的结构面宏细观参数响应关系。研究结果表明：在基于粘结强度清除法的平直结构面模型中，峰值强度与细观颗粒摩擦系数值呈正相关；应用Smooth-joint模型模拟结构面时，细观基本摩擦系数(sj＿fric)与结构面宏观基本摩擦角呈正相关且约等于其反正切值；细观法向刚度(sj＿kn)和细观切向刚度(sj＿ks)分别与结构面宏观的法向刚度和切向刚度呈正相关。最后结合拟合与试错法给出了新的参数校核模型，该模型具有准确和效率高的优点，可为结构面细观参数快速、高精度校核提供重要参考。

复合多层顺倾岩质边坡最优锚固角研究

冼进业 陈建林 李长冬 冼树兴 王妍

2023, 54(10):  221-227.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.032

摘要 ( 42 )   PDF (2343KB) ( 82 )  

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锚杆支护是一种加固边坡的有效方式，但目前针对复杂多层岩质边坡的锚杆最优锚固角研究较少，且未考虑中间主应力对锚固效果的影响。采用统一强度理论，以全长粘结型锚杆为对象，根据锚杆失效模式及锚固段与围岩的作用方式，推导出复合多层岩体中锚杆的极限抗拔力公式。通过计算不同岩层锚固段微元体的单位长度抗力比，提出了复合多层顺倾岩质边坡的锚杆最优锚固角模型与最优锚固角的确定方法。将该方法应用到三峡库区巴东县一公路边坡工程，结果表明模型计算所得最优锚固角与均匀试验方案确定的最优锚固角一致。新方法计算所得的边坡单位宽度锚杆总长与规范法计算结果相比减少约11.2%,与传统莫尔-库伦理论计算结果相比减少约8.9%。研究结果可为复合多层顺倾岩质边坡的锚固支护设计提供一定的参考和借鉴。

考虑上下游复杂水力联系的水库初期蓄水方案研究——以白鹤滩水库为例

任在民 王鹏飞 王玮 欧阳秋平 曾昭芳

2023, 54(10):  228-234.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.033

摘要 ( 71 )   PDF (1448KB) ( 112 )  

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制定上下游存在复杂水力联系的水库初期蓄水方案时，既要考虑上游来水、上下游用水、工程安全及库岸稳定等诸多因素，又要分析协调上下游水库配合蓄水的对策及影响。研究了白鹤滩水库初期蓄水方案，在初期蓄水时需考虑上游调节能力较好的二滩水库和乌东德水库的运行方式，下游溪洛渡水库和向家坝水库的下游生态及航运用水要求，以及梯级电站的发电计划、电力消纳和电网供电计划等。白鹤滩水库初期蓄水方案为：白鹤滩水库蓄水期间，除乌东德水库提供调蓄水量26.39亿m3外，锦屏一级和二滩水库协助提供水量29.7亿m3,需乌东德水电站按2～3台机组运行，二滩水库在2021年4月上旬末库水位应不低于1 185 m, 5月底水位消落至1 160 m,其运行方式的调整对二滩及下游桐子林等梯级总发电量和可调容量影响较小；下游溪洛渡水库和向家坝水库按满足下游生态及航运用水要求协调运行，两电站的可调容量相比运行方式调整前最大分别减少约3 083,1 593 MW。以此制定的蓄水方案保障了白鹤滩水库初期蓄水计划的如期实施，该研究思路、方法可为类似工程的初期蓄水研究提供参考。

视频测流技术在都江堰灌区的应用研究

朱蕾 徐凌 王冬梅 郑石柱 张弛

2023, 54(10):  235-242.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.034

摘要 ( 53 )   PDF (4168KB) ( 127 )  

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作为一种新兴自动化测流技术，视频测流近些年在灌区逐步推广应用，研究其现场应用精度和适应性十分必要。以都江堰灌区为例，基于都江堰灌区两个视频测流试点断面的测流数据，使用水位-流量曲线检验、查线与视频测量流量对比等方法分析了视频测流在不同断面形状及流量下的测流精度。结果表明：在断面形状规则、流量变化较小的岷江堰断面，视频测流设备测流精度较高，仅约-3%,适应性好；在断面形状复杂、流量变化较大的黑石河出口断面，视频测流设备的测流偏差较大，达36%。

基于深度学习的隧道掌子面节理智能检测与分割

彭磊 周春 胡锋 田晓阳 王海波

2023, 54(10):  243-250.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.10.035

摘要 ( 33 )   PDF (21104KB) ( 105 )  

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现有隧道掌子面节理检测方法主要以人工掌子面素描为主，存在检测效率低、主观性较强等问题，为此提出了一种基于Mask R-CNN的隧道掌子面节理图像智能识别分割算法。该算法可直接用于检测隧道掌子面图片中的节理目标并自动分割，提升了检测效率，使检测结果更加客观。此外，为解决现有图像处理方法检测准确率较低的问题，尤其是对阴暗隧道环境下复杂隧道掌子面的检测，引入了路径聚合网络(PANet)以改进Mask R-CNN对特征信息的融合能力，从而提升智能检测方法的准确率。随后对800张隧道掌子面图像开展了训练与结果评估，测试结果表明：所提出的算法能够快速检测出隧道掌子面图片中的节理位置，并对属于节理像素的区域赋予掩码，实现节理分割。在80张测试集图片中的检测框与分割平均准确率均值(mAP)分别为58.0%,49.2%,相较于原Mask R-CNN算法及其他智能识别分割算法表现更加优越。