本期目录

上一期    下一期

2023年第12期目次

2023, 54(12):  0-0. 

摘要 ( 50 )   PDF (5414KB) ( 100 )  

相关文章 | 多维度评价

弯曲分汊河道典型险段成因分析及治理思路

练伟航 李海彬 宫鹏杰 张广传 丘佳永

2023, 54(12):  1-7.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.001

摘要 ( 78 )   PDF (9471KB) ( 201 )  

相关文章 | 多维度评价

西江下游沙口河段近年来出现多次较大岸坡塌方险情，在实施塌岸修复工程后，险段出险隐患仍未得到有效缓解。结合沙口河段1999～2016年水下地形数据开展了河床演变分析，并通过建立一、二维水动力数学模型开展典型频率洪水工况下险段河道水流特性分析。研究结果表明：沙口河段2010年后河床已趋于稳定，但在较大洪水条件下仍可能发生0.3～0.5 m幅度的冲刷；险段所在的左汊河道为主要泄洪通道，险段近岸流速较大；险段成因及发展主要受河势及堤基地质条件的影响，土体自重和坡内渗流是出险的主要因素，水流冲刷则有助推效应。结合实地调研成果，提出了河势调整和岸坡防护相结合的治理思路，可为后续险段综合整治工作的开展提供参考。

以三峡为核心的长江上游水库群防洪优化调度策略

邹强 丁毅 肖扬帆 喻杉 徐兴亚

2023, 54(12):  8-14.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.002

摘要 ( 75 )   PDF (2874KB) ( 148 )  

相关文章 | 多维度评价

长江上游水库群联合防洪调度事关流域防洪安全和长江经济带建设。为进一步减少长江中下游总体防御对象1954年洪水的超额洪量，以最新长江上游水库群联合防洪调度方案和水库群多区域协同防洪调度模型为基础，综合考虑上游水库群配合方式、三峡水库防洪调度方式、中下游防洪调度控制条件和三峡库区回水安全，基于不同的研究视角和优化思路，提出了长江上游水库群配合模式下三峡水库防洪调度方式优化策略，包括继续对城陵矶防洪补偿的调度策略、优化对荆江防洪补偿的调度策略、考虑库区回水淹没影响的调度策略。研究结果表明：提出的3种优化调度策略实用有效，均可有效减少1954年长江中下游超额洪量10%以上，可为长江大洪水防御的实时优化调度和调度方案编制提供思考建议和决策参考。

丹江口水库汛期优化调度实践及风险效益分析

任金秋 董付强 洪兴骏 饶光辉 张利升

2023, 54(12):  15-23.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.003

摘要 ( 60 )   PDF (2960KB) ( 158 )  

相关文章 | 多维度评价

2021年，丹江口水库在保证中下游防洪安全的前提下，通过优化调度超额完成供水计划，并且首次蓄至170 m。从南水北调中线工程通水以来丹江口水库调度实践中反映出的问题出发，结合年内不同阶段的水库优化调度方案，对2021年丹江口水库汛期调度实践的经验进行分析总结。针对优化调度带来的风险，提出了将汉口站水位作为启动预泄的参考条件、密切关注水雨情预报、利用上游水库对丹江口入库洪水进行错峰调度等应对措施；同时提出了进一步提高流域水雨情预报的预报精度并延长预见期、适当加大汛前消落深度、细化考虑蓄水秋汛期防汛限制水位台阶等研究建议。研究成果可为完善汉江流域防洪调度工作提供支撑。

大型城市浅水湖泊水环境综合治理——以武汉市东湖为例

彭军 桂梓玲 岳克栋 张枫 邹俊波

2023, 54(12):  24-33.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.004

摘要 ( 71 )   PDF (13294KB) ( 130 )  

相关文章 | 多维度评价

武汉东湖是国内水域面积较大的城中湖之一，其水生态环境与长江流域中部湖泊水系生态系统密切相关，对武汉地区环境承载力和城市可持续发展具有重要影响。随着东湖流域内三大产业加速发展和城镇化建设进程的加快，湖泊资源消耗频率与日俱增，湖泊水环境承载能力凸显不足。为提出一套行之有效且易于延续的流域水环境治理“东湖模式”,立足大型城市浅水湖泊的典型特征，针对东湖面临的污水处理厂尾水入湖量大、暴雨期间溢流污染严重、局部湖区底泥污染严重、水生态系统退化严重、综合管理机制不完善等突出问题，遵循“流域统筹、系统治理”的水环境治理思路，以纳污能力限制与水质目标控制为核心目标，提出了流域规划顶层设计、水岸同治的灰绿蓝体系、底泥精准化环保清淤、水生态修复初期生境调控等关键技术措施与体制保障、智慧监管两方面重要管护制度。实施结果表明：东湖整体水质由20世纪末的劣Ⅴ类提升至2019年的Ⅲ～Ⅳ类，湖泊水生植物覆盖率由2010年的极值0.7%提高至2019年的3.3%,东湖水环境治理取得了显著成效。同时，就东湖下一步治理提出了工作重点和方向建议，可为持续推进东湖水环境提升、实现东湖长治久清提供思路。

贵州草海沉积物中磷的形态分布及释放通量研究

郑菲菲 龙星宇 夏品华 林陶 董继兴

2023, 54(12):  34-41.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.005

摘要 ( 40 )   PDF (2242KB) ( 85 )  

相关文章 | 多维度评价

磷是湖泊水体富营养化关键性限制因子之一，为了解草型湖泊沉积物中磷形态的赋存特征及其释放风险，以典型草型湖泊——贵州草海为研究对象，运用化学连续提取法和孔隙水扩散模型分析了草海沉积物中磷的形态及释放通量。结果表明：草海沉积物TP含量为563.75～982.40 mg/kg,平均含量为(722.97±71.38) mg/kg,为3级污染，沉积物TP具有明显的空间差异，人类活动强度大的区域TP含量较高；磷形态含量依次为NaOH-NRP>Res-P>NaOH-SRP>BD-P>HCl-P>NH4Cl-P,其中活性磷(NaOH-NRP、BD-P和NH4Cl-P)是草海磷的主要存在形态，占沉积物TP的58.05%;释放通量为0.03～0.08 mg/(m2·d),表明草海的磷自沉积物向上覆水扩散，表现为“源”。研究发现草海有机磷的占比较高，潜在释放风险大；草海沉积物磷含量和释放通量均较藻型湖泊的低。研究成果对草型湖泊的保护管理具有重要意义。

贵州草海光合有效辐射衰减特征及影响因素研究

田源斌 董继兴 李安艳 黄先飞 夏品华

2023, 54(12):  42-49.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.006

摘要 ( 26 )   PDF (2748KB) ( 74 )  

相关文章 | 多维度评价

水下光环境对湖泊生态系统具有重要影响，是限制沉水植物生长、发育的重要因素，研究光合有效辐射衰减特征对湖泊沉水植物恢复具有重要指导意义。于2022年3～8月对草海水下光合有效辐射(PAR)时空分布进行调查，研究了光合有效辐射衰减系数(Kd(PAR))与总悬浮物(TSS)、无机悬浮物(ISS)、有机悬浮物(OSS)、叶绿素a(Chl.a)和有色可溶性有机物(CDOM)等光衰减物质的关系，以及真光层深层(Zeu)的时空分布特征。结果表明：草海春夏季Kd(PAR)平均值为(2.90±1.12) m-1,Zeu平均值为(1.84±0.69) m;光衰减因子TSS、ISS、OSS、Chl.a浓度和CDOM(380)吸收系数分别为(20.11±4.76) mg/L、(8.68±4.91) mg/L、(11.66±12.43) mg/L、(21.88±8.49) mg/m3和(3.11±0.68) m-1;草海Kd(PAR)北部水域高于南部；草海水体Kd(PAR)与TSS(P<0.01)、ISS(P<0.01)和浊度(P<0.001)相关性显著，与Chl.a相关性不显著；春季影响草海Kd(PAR)的主导因子是ISS,夏季影响草海Kd(PAR)的因子是由ISS和CDOM共同主导，以春夏季整体来看，影响草海Kd(PAR)的因子是由ISS和Chl.a共同主导，这主要是由于草海水生植被衰退后风浪等导致沉积物再悬浮的缘故，且CDOM和Chl.a浓度的增加也是影响Kd(PAR)的关键因子；草海Zeu平均值大于水深平均值，说明草海水体总体光环境有利于沉水植物生长发育，但是草海水体悬浮物质含量较高，其遮蔽可能导致沉水植物生长发育受阻，这也许是草海降低水位后沉水植物恢复不理想的一个重要原因。

采砂对鄱阳湖水质和大型底栖动物的影响研究

薛肖斌 黄小龙 王雨婷

2023, 54(12):  50-57.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.007

摘要 ( 32 )   PDF (5124KB) ( 88 )  

相关文章 | 多维度评价

长期以来对采砂影响下鄱阳湖水质演化和大型底栖动物的群落结构演变缺乏深入理解。通过分区采集水质、沉积物和大型底栖动物样品，利用反距离权重法插值、主成分分析、多样性指数对比、典范对应分析等方法，分析物理化学指标和生物物种的分布特征及演变规律。结果显示：水体浊度和悬浮物在采砂区下游显著增大；水体总磷含量在采砂区下游有轻微上升，未采砂区沉积物营养盐含量高于历史采砂区和规划采砂区；未采砂区大型底栖动物的Simpson、Shannon-Wiener和Margalef多样性指数也大于历史采砂区和规划采砂区。以上结果表明，采砂扰动沉积物，引起附近水体悬浮物浓度升高，影响水体和沉积物的营养盐组分，降低了大型底栖动物的多样性指数。

不同基质人工湿地去除尾水中环丙沙星性能研究

杨大杰 刘翔 李炳华 张敏楠 张辉 贾明昊

2023, 54(12):  58-64.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.008

摘要 ( 26 )   PDF (3087KB) ( 98 )  

相关文章 | 多维度评价

人工湿地系统中基质选择对污水中污染物的去除具有重要作用，但目前缺少对人工湿地协同处理水体富营养物质和新兴污染物的系统研究。选用砾石、生物炭、沸石3种不同类型的基质构建垂直潜流人工湿地小试装置，评估人工湿地对污水中环丙沙星和氮磷的协同去除效果。结果表明：当湿地基质从砾石更换为生物炭、沸石时，人工湿地对环丙沙星的去除效率从69.6%提高到79.9%和88.6%,对总氮的去除效率从47.8%提高到49.1%和76.1%,对总磷的去除效率从37.7%提高到46.3%和48.9%。与砾石、生物炭基质相比，沸石基质对环丙沙星和氮磷具有更好的协同去除效果。

滇池流域土地利用变化及其对水质影响研究综述

张洪森 角媛梅 徐秋娥 张兆年 陶妍

2023, 54(12):  65-73.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.009

摘要 ( 47 )   PDF (2816KB) ( 89 )  

相关文章 | 多维度评价

土地利用变化是影响地表水质的重要驱动因素，人类活动强烈的高原湖泊流域尤为突出。滇池流域是长江上游生态安全建设的重点区域之一，近几十年的快速城市化使水质急剧恶化，迫切需要对相关问题进行全面总结以实现区域可持续发展。通过关键词检索得到229篇滇池流域土地利用变化和水质研究的相关文献，系统分析研究内容与方法、土地利用变化特征及其水质效应，重点总结土地利用变化对水质的影响。结果表明：已有研究在土地利用分类体系、研究时间段、数据分辨率和水质参数选取等方面存在差异。但总体上，1974年以来滇池流域土地利用最明显的变化是建设用地持续增加和耕地持续减少，变化最敏感的地区是湖滨带。土地利用类型、强度和格局变化是导致水质下降的主要因素，对水质的影响具有非线性特征。未来应进一步加强滇池流域土地利用变化的水质影响机理研究，为优化流域土地利用和保护滇池水质提供重要支撑。

长江江苏段着生藻类群落结构与生物完整性分析

姜丰 刘凌 黄艳芬 张顺婷

2023, 54(12):  74-81.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.010

摘要 ( 28 )   PDF (2473KB) ( 82 )  

相关文章 | 多维度评价

为调查长江江苏段水环境状况，根据区域内13个样点的着生藻类调查结果，采用非参数检验、冗余分析等方法分析藻类群落的时空分布特征，采用随机森林算法对水体理化指标进行降维，应用Qr指数、生物完整性指数及生物多样性指数进行河流健康评价。结果表明：长江江苏段着生藻类以蓝-绿-硅藻为主，群落结构无显著差异性；流域内共检出25种功能群，其演替规律为B+Lo+MP+N+P+W1(夏季)→Lo+MP+N+P(冬季);RDA分析结果表明影响夏季藻类的驱动因子为高锰酸盐指数、氨氮、磷酸根等，冬季的驱动因子为电导率、高锰酸盐指数、浊度、溶解氧等；河流健康评价结果表明长江江苏段水环境较好，其中以研究区中段为最优。

“排水保土”措施在生产建设项目水土保持中的应用

程冬兵 郑瑞维 张平仓 蔡道明 熊怡 张晶鑫

2023, 54(12):  82-88.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.011

摘要 ( 56 )   PDF (1715KB) ( 82 )  

相关文章 | 多维度评价

未来一段时期，中国开发建设强度仍将维持在较高水平，人为水土流失防治任重道远，生产建设项目水土保持理论和技术仍需不断探索和完善。“排水保土”相关研究实践还未专门在生产建设项目水土流失防治中进行试验或应用。根据“排水保土”的内涵，对照现行相关技术规范，对生产建设项目“排水保土”措施进行了界定，并厘清了相关规定。通过对18个不同类型、区域的生产建设项目水土保持设施自主验收典型案例的调查分析，系统总结了生产建设项目“排水保土”措施类型、材料、投资等情况，确认了“排水保土”措施是生产建设项目水土流失防治的重要组成部分，且占有重要比重。同时指出目前生产建设项目存在“排水保土”措施功能较为单一，“排水”和“蓄水”需求协同不足，与生态结合不足，以及缺乏基于排导土体(渣体)渗流的“排水保土”措施等不足和短板，提出了启动专门研究和呼吁同行关注等相关建议。

松花江流域干旱突变特征及其遥相关因子分析

曹青 刘康龙 郝振纯

2023, 54(12):  89-95.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.012

摘要 ( 26 )   PDF (7769KB) ( 90 )  

相关文章 | 多维度评价

为了探究松花江流域干旱事件的时域突变特征与演变机制，基于松花江流域1960～2020年气象站点降水与气温数据，计算12个月尺度的标准化降水蒸散发指数(SPEI-12),并识别检验指数序列突变点。通过交叉小波变换、小波相干分析以及时滞相关系数等方法，分析了SPEI-12突变前后时空变化特征，并揭示了SPEI-12对遥相关因子的响应。结果表明：(1) SPEI-12突变节点约为1984年，流域空间上SPEI-12指数整体呈减小趋势，而在齐齐哈尔西北、呼伦贝尔东南、黑河市周边地区和吉林北部地区，这种减小趋势更为明显。(2) SPEI-12与太平洋年代际振荡、厄尔尼诺-南方涛动等大尺度气候因子存在共振周期。在突变后，太平洋年代际振荡和厄尔尼诺-南方涛动现象对SPEI-12共振相互作用更加显著。(3) SPEI-12与太平洋年代际振荡指数、厄尔尼诺-南方涛动指数之间的时滞相关特征在突变前后存在显著变化，突变后分别显示为滞后1～12个月显著正相关、滞后6～8个月显著正相关。因此，可以看出太平洋年代际振荡、厄尔尼诺-南方涛动是导致松花江流域干旱特征突变的重要因素之一。

基于优化算法的CNN-BiLSTM-attention的月径流量预测

朱豪 胡圆昭 尹明财 贾慧 张济世

2023, 54(12):  96-104.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.013

摘要 ( 38 )   PDF (3688KB) ( 79 )  

相关文章 | 多维度评价

为有效提取径流时间序列的信息特征，提高径流预测模型的高维非线性拟合能力和预测性能的稳定性，将卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆网络(BiLSTM)和注意力机制(attention)相结合，构建了CNN-BiLSTM-attention的径流组合模型。以长江流域中游汉口站径流量数据进行模拟验证，对比分析BiLSTM,CNN,BiLSTM-attention, CNN-BiLSTM和CNN-BiLSTM-attention 5种径流预测模型模拟月径流的误差特征，利用FA-SSA,GWO和BAO 3种优化算法分别对CNN-BiLSTM-attention组合模型的卷积核个数、BiLSTM隐藏层神经元个数、全连接隐藏层神经元个数、dropout层、批量大小和学习速率6个超参数优化，探究3种优化算法对CNN-BiLSTM-attention月径流预测性能的影响。结果表明：BiLSTM-attention预测误差最大，BiLSTM次之，CNN-BiLSTM-attention组合模型整体预测精度最高；CNN-BiLSTM-attention径流组合模型能有效捕获关键信息和掌握径流时序变化规律，预测径流值与实际值能够较好吻合；FA-SSA优化算法优于GWO和BAO,更能优化CNN-BILSTM-attention的超参数值，并进一步提高该模型的预测精度。

基于WEP-QTP的长江源区径流组分变化及驱动机制

李霞 周祖昊 刘佳嘉 王鹏翔 贾仰文

2023, 54(12):  105-112.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.014

摘要 ( 25 )   PDF (6159KB) ( 82 )  

相关文章 | 多维度评价

为研究气候变化条件下高原寒区径流演变规律，利用WEP-QTP模型模拟了1956～2020年长江源区水循环过程，分析了长江源区径流及其组分演变规律，并基于多因素归因分析方法定量分析了径流变化的驱动机制。结果表明：1956～2020年长江源区径流组分中降雨径流、融雪径流及融冰径流占比分别为79.4%,17.2%和3.4%。对比基准期(1956～1998年)与变化期(1999～2020年),气候影响下径流变化量为21.4亿m3,气温和降水对径流增加的贡献率分别为-8.4%和108.4%。对径流组分进行分析，气候影响下降雨径流变化量为24.8亿m3,气温和降水对降雨径流增加的贡献率分别为36.2%和63.8%;气候影响下融雪径流变化量为-3.1亿m3,气温和降水对融雪径流减少的贡献率分别为348.1%和-248.1%;气候影响下融冰径流变化量为-0.3亿m3,气温和降水对融冰径流减少的贡献率分别为-21.5%和121.5%。对径流及其组分逐月过程进行分析，气候变化对径流及其组分的影响主要集中在6～10月。

基于泰尔指数的水资源配置公平性研究——以引江济淮工程河南段为例

陶洁 张李婷 左其亭 冯跃华 张玉顺

2023, 54(12):  113-119.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.015

摘要 ( 24 )   PDF (6420KB) ( 79 )  

相关文章 | 多维度评价

水资源的公平性配置对促进区域水资源量与经济社会空间均衡发展具有重要意义。选择泰尔指数表征区域间和区域内用水户间不同层面配水的公平性，以缺水率最小、经济效益最大、公平性最高为目标函数构建水资源优化配置模型，并以引江济淮工程河南段为实例开展应用研究。结果表明：工程调水后，规划年2030年和2040年河南段受水区缺水率降低为10.42%和5.48%,有效调整了水源供水结构，缓解了地下水超采、生态用水被挤占等问题；规划年2030年和2040年河南段受水区泰尔指数分别为0.479和0.420,水资源配置公平性得到明显提升，区域内不同用水户间的差异是影响河南段受水区水资源配置公平性的主要因素。

长江流域水资源利用与航运发展协调性分析

余志成 王伟 宋月 褚传丰 黄莉

2023, 54(12):  120-127.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.016

摘要 ( 55 )   PDF (2008KB) ( 101 )  

相关文章 | 多维度评价

为推进长江经济带区域协调发展，提升水资源高效利用与保障航运发展，通过构建长江全段流域水资源利用与航运发展指标体系，建立耦合协调模型，对2010～2020年常规情况长江流域水资源利用与航运发展的协调性进行了深入分析。并分析了枯水年(2011,2017年)与极端情况(2022年)下的长江流域水资源利用与航运发展的关系。结果表明：常规情况下，长江航运与水资源利用耦合协调度总体为0.6～0.7。从时间上看，现状水资源没有制约长江航运发展，二者关系总体稳定在初级协调水平，且呈现振荡上升趋势。从空间上看，长江各段航运发展-水资源利用协调水平存在一定的差异，中下游耦合协调度较高且较为稳定，上游地区协调度较低但呈现稳步持续上涨趋势。在非常规情况下(枯水年与极端情况),枯水年枯水期水资源利用会对航运发展局部航段产生一定的不利影响，在2022年“汛期反枯”的极端情况下也可能会对航运安全和航运效率产生影响，而通过分水方案统筹优化作用，水资源水平可以满足通航条件，保障航运发展。

基于天气预报的湖北漳河灌区水稻灌溉需水预测

王倩 熊玉江 王玲 姚付启

2023, 54(12):  128-134.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.017

摘要 ( 67 )   PDF (4908KB) ( 91 )  

相关文章 | 多维度评价

为应对气候变化条件下长江流域农业干旱事件，提高流域灌区防灾减灾韧性，以Blaney-Criddle(BC)公式和水量平衡方程为基础，建立了一种基于公共气象预报的灌区水稻灌溉需水量预报方法，并在湖北省漳河灌区进行应用验证。结果表明：预见期7 d的公共天气预报最低和最高气温准确率均达到70%以上，R均超过0.95;改进的BC模型7 d预见期内参考作物腾发量(ET0)预报的RMSE、MAE、R平均值分别为0.91 mm/d、0.84 mm/d、0.83,预测精度整体水平较高；灌溉需水预报方法能够较好复盘漳河灌区2022年典型干旱事件。提出的灌溉需水预报方法能够胜任灌区短期灌溉需水预报精度要求，可为灌区应对干旱提供决策支持。

鄂西地区柑橘灌溉需水指数时空变化规律

朱士江 于颖 徐文 李虎 李凯凯 何卫平

2023, 54(12):  135-141.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.018

摘要 ( 53 )   PDF (7139KB) ( 83 )  

相关文章 | 多维度评价

为了掌握气候变化条件下鄂西地区柑橘的灌溉需水量，从而合理制定灌溉制度，提高水资源的利用效率，基于1971～2019年宜昌地区9个气象站逐日气象数据，利用Penman-Monteith公式和单作物系数法，结合线性趋势分析了近49 a宜昌市不同分区生育期柑橘需水量(ETc)、有效降雨量(Pe)、净灌溉需水量(IR)和灌溉需水指数(IRI)的时空变化规律。结果表明：宜昌市9个柑橘种植区(秭归、兴山、远安、夷陵、五峰、长阳、枝江、宜都、当阳)ETc、Pe、IR和IRI平均值分别为728.6,414.96,313.64 mm和0.43。ETc减小趋势主要集中在秭归、当阳地区；Pe上升趋势主要集中在宜都、枝江和秭归地区，其余地区Pe均呈下降趋势；IRI上升趋势主要集中在兴山地区，下降趋势主要集中在秭归地区。此外，柑橘不同生育期ETc整体上呈东部高、西北和西南低的分布特征，有由西向东逐渐升高的趋势；Pe整体上呈东北部低、西南部高的分布特征，并且有西南向东北方向逐渐降低的趋势，与ETc呈相反分布特征；IRI整体上呈西南部低、东北部高的分布特征，并且有从西南向东北部方向逐渐升高的趋势。未来在气候变化的影响下，鄂西地区柑橘种植带可能从东北逐渐向西南转移。

红层堆积体软弱夹层形成中的水-岩(土)化学作用

张劲松 杨红 叶咸 王双龙

2023, 54(12):  142-146.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.019

摘要 ( 40 )   PDF (9052KB) ( 76 )  

相关文章 | 多维度评价

红层堆积体内软弱夹层的形成过程是一复杂且长期的过程，分析红层堆积体内部水-岩(土)化学作用是了解软弱夹层形成过程的有效手段。以大型红层堆积体滑坡——关平古滑坡为例，在地质调查及取样、ESR地质测年、X射线衍射分析、地下水水质分析及物理力学试验的基础上，对红层堆积体内部水-岩(土)化学作用特征、软弱夹层成因及物理力学性质进行了研究。结果表明：古滑坡及其软弱夹层基本是同一时期产物，软弱夹层主要矿物为黏土矿物，在矿物成分上二者具有同源性；软弱夹层是红层堆积体发生水-岩(土)化学反应后的产物向过水断面富集形成的，软弱夹层的厚度与水-岩(土)化学反应时间成正比；物理力学试验表明软弱夹层属于红层堆积体中的易滑地层。

实孔径毫米波雷达的边坡变形监测能力分析

朱劲 王剑锋 陈垦 唐勇 李天斌

2023, 54(12):  147-155.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.020

摘要 ( 59 )   PDF (19606KB) ( 86 )  

相关文章 | 多维度评价

变形监测是了解滑坡演化过程的重要手段，为探究实孔径毫米波雷达(RAR)的边坡变形监测性能，采用摄影滑轨作为变形模拟装置，开展实孔径毫米波雷达的变形监测模拟试验，并结合工程案例分析。研究表明：(1)实孔径毫米波雷达具备变形监测的能力，当摄影滑轨返回至原点时，实孔径毫米波雷达的误差仅为-4.68 mm和6.39 mm,整体能准确反映出摄影滑轨的变形特征；(2)单台实孔径毫米波雷达能监测到水平覆盖范围在200 m以内的角反射体，且能得到较好的变形信息，可满足中型滑坡体的监测需求；(3)整体验证了三维坐标解译原理的可行性，在变形量达到970 mm时，其解译的空间位移误差为9 mm,误差比小于1%,方位角的解译与实际滑轨运动方向趋于一致。综合模拟试验及工程案例表明，实孔径毫米波雷达满足滑坡变形监测的需求，具有较强的稳定性。

基于机器学习的水平定向钻钻孔围岩智能分类探讨

张晟斌 舒恒 刘夏临 黄胜 周浩

2023, 54(12):  156-165.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.021

摘要 ( 51 )   PDF (17341KB) ( 82 )  

相关文章 | 多维度评价

将水平定向钻技术应用于超长距离隧道地质勘察，可避免传统竖直勘察的诸多局限性，改变当前隧道工程地质勘察现状。通过新疆天山胜利隧道现场采集的随钻参数构建围岩预测数据集，经过数据不平衡处理后将泥浆压力、钻进速度及修正孔底钻进压力作为围岩分类评估指标，引入多种机器学习算法构建分类模型并采取网格搜索交叉验证的方法调参优化，以准确率、精确率、召回率、F1值等指标对各模型分类性能进行评估验证与探讨。结果表明：(1)大部分算法对碳质板岩与片麻状花岗岩具有较好的分类性能，对石英片岩的预测准确率则较低；(2)随机森林、决策树与梯度提升决策树分类性能最好，AdaBoost分类器表现最差；(3)机器学习分类方法相对传统方法在处理非线性问题时更有优势，建立数据-物理双驱动的围岩智能分类理论与模型是今后发展趋势之一。研究结果可为水平定向钻钻孔围岩预测分类问题提供指导。

石膏质岩膨胀潜势及隧道衬砌结构受力特征研究

付钧福 李化云 朱开宬 陈晔磊 雷中成

2023, 54(12):  166-173.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.022

摘要 ( 18 )   PDF (5111KB) ( 68 )  

相关文章 | 多维度评价

隧道工程穿越石膏质岩地层时，常面临围岩吸水膨胀问题。膨胀潜势作为石膏质岩的膨胀特性之一，对于隧道衬砌结构受力特征有着重要影响。以五指山隧道的石膏质岩为样本，基于膨胀特性试验和BET比表面积分析，确定了其膨胀潜势判定标准；通过数值模拟分析不同围岩膨胀潜势对五指山隧道衬砌结构受力的影响。研究结果表明：石膏质岩的水化程度与膨胀特性指标和BET比表面积均呈负相关；综合膨胀率、膨胀力和BET比表面积3个指标可快速准确判定石膏质岩的膨胀潜势。对于五指山隧道，其围岩膨胀潜势在由非膨胀到强膨胀的变化过程中，拱腰和墙脚位置出现应力集中，拱顶位置拉应力增加、压应力减小，仰拱位置压应力增长约12倍；初期支护结构各部位水平位移均降低，而竖直方向位移均增加，其中位移增量峰值位于仰拱，峰值为2.14 cm,增长率峰值位于拱顶，峰值为6.7倍。

土工膜GCL复合衬里剪切强度确定方法

章玲玲 林海

2023, 54(12):  174-178.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.023

摘要 ( 40 )   PDF (1910KB) ( 78 )  

相关文章 | 多维度评价

为了完善和优化含土工膜(GM)和土工膨润土防水毯(GCL)组成的复合衬里边坡工程的稳定性分析方法，在对已有剪切试验结果进行综合分析的基础上提出了一种GM+GCL复合衬里剪切强度的简便确定方法。通过归纳GM+GCL复合衬里在涵盖低到高法向压力条件下的剪切破坏模式、峰值剪切强度特征和残余剪切强度特征，提出了将复合衬里作为一个复合界面整体看待时的剪切强度选取原则。考虑GM+GCL复合衬里的破坏面转移特征和峰值后软化特征，给出了具体的复合衬里峰值强度和残余强度简便确定方法。研究结果发展了含土工合成材料边坡的剪切强度计算办法，能够在实现快速分析工程安全的同时减小或避免开展GM+GCL复合衬里剪切试验所需的大量时间和精力。

泄洪强度对深水库区过饱和TDG输移影响研究

申赵勇 石浩洋 侯春尧 周哲成 王智欣 郭辉

2023, 54(12):  179-187.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.024

摘要 ( 41 )   PDF (8687KB) ( 66 )  

相关文章 | 多维度评价

随着金沙江上游梯级水库的建设运行，高坝泄洪导致的总溶解气体(TDG)过饱和问题较为突出，且不同泄洪强度下，过饱和TDG在深水水库中的输移特性尚不明晰。采用原型观测和立面二维数学模型相结合的研究手段，分析了不同泄洪强度情景下溪洛渡-向家坝区间过饱和TDG输移规律。结果表明：溪洛渡水库泄洪流量与泄洪时长驱动向家坝库区过饱和TDG输移衰减过程，过饱和TDG输移速率随泄洪流量及泄洪时间增大而加快，最快可达21.25 km/d;溪洛渡水库泄洪流量增加导致库区内部累积的过饱和TDG总量增加，衰减速率降低；在设计工况背景下，过饱和TDG衰减速率随泄洪时间增加而降低，当溪洛渡水库持续泄洪约24 h后，向家坝库区TDG过饱和状态趋于稳定，衰减速率最低仅为0.74%/d。

扎拉水电站泄洪消能型式比选研究

陈兴 周华 王智娟 黄红飞 胡中平 南江涛

2023, 54(12):  188-194.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.025

摘要 ( 57 )   PDF (6722KB) ( 80 )  

相关文章 | 多维度评价

扎拉水电站首部枢纽具有非对称狭窄河谷、建筑物布置紧凑、地质条件复杂、兼顾生态基流等多重约束的特点，泄洪消能型式比选是枢纽建筑物布置及水工设计的重点工作。结合工程特点，初步拟定了挑流和底流两种消能方案，通过水工模型试验(分析流态、压力特性、流速与河床冲刷),对建筑物布置、雾化、施工条件和技术经济条件等进行了比较。研究表明：底流消能方案消能充分、冲刷和雾化小、建筑物布置优且受泄洪影响小、施工条件更好，相比挑流方案虽经济性略差，但安全性更好、适应性高，最终选择底流消能作为推荐泄洪消能方案。相关成果可供类似工程的泄洪消能建筑物设计施工参考。

泄洪洞补气洞面积设计合理性评估方法研究

张鹏飞 宋凯 徐鹏

2023, 54(12):  195-201.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.026

摘要 ( 43 )   PDF (3998KB) ( 67 )  

相关文章 | 多维度评价

对于高流速泄洪洞而言，补气洞的合理设计是保证其运行安全的重要因素之一，但是目前行业上都是依据经验来确定截面尺寸，因此多数工程上都存在补气洞内风速过大或者补气不足的现象。采用数值模拟计算的方法，分析了补气洞面积对补气洞内风速的影响规律，并建立了补气洞内风速与水流流速和面积系数(补气洞面积/洞顶余幅面积)三者之间的关系式。研究结果表明：增大补气洞面积，洞内平均风速随之减小，并且能够提升洞内空气的流畅性；利用锦屏一级水电站原型观测数据进行验证，所构建的风速预测公式误差小于10%;以风速和补气能力作为控制指标，提出了一种评估补气洞设计合理性的方法，并提出调整补气洞截面尺寸的改进措施，该措施使洞内风速满足规范要求的同时，还能保证有较大的补气能力。

考虑坝体材料参数随机性的拱坝易损性分析

徐强 姚文斌 陈健云 张天然 曾祥兴

2023, 54(12):  202-210.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.027

摘要 ( 44 )   PDF (14348KB) ( 74 )  

相关文章 | 多维度评价

施工过程和混凝土材料自身属性会导致拱坝坝体材料具有随机性。为了评估在强地震动作用下坝体混凝土材料随机性对拱坝抗震性能的影响，以白鹤滩拱坝为对象研究了表征混凝土非均匀程度的相关长度以及材料参数均值与拱坝损伤破坏的关系。分析中采用耐震时程法(ETA)生成人工地震动时程，假设坝体材料参数值服从特定区间内的均匀分布，同时为考虑坝体材料局部连续性，将相关长度引入到均匀分布公式中，基于协方差矩阵分解法和中心点离散技术建立了对应不同相关长度的拱坝随机场有限元模型，分析了其在地震动作用下的动力响应。选择相对位移、横缝开度和损伤体积比作为评价指标，通过概率密度演化法(PDEM)和直接概率积分法(DPIM)计算各指标的时变概率密度曲线，并计算了不同指标的失效概率曲线，以评价坝体在不同峰值加速度下的失效概率。分析结果表明：考虑坝体材料的随机性后，坝体损伤分布分散，且不同工况的分析结果离散性较大；损伤情况主要受相关长度和材料参数均值的影响，相关长度越大，坝体的抗震性能越好。

土工格室加筋砂土大型叠环式剪切试验研究

李丹 董建刚 胡波 李波

2023, 54(12):  211-217.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.028

摘要 ( 24 )   PDF (4274KB) ( 69 )  

相关文章 | 多维度评价

为了研究土工格室在不同法向应力下的筋土界面剪切特性，采用DW1280L电液伺服直剪拉拔试验系统开展了大型叠环式剪切试验，分析不同剪切条件下剪切应力、轴向位移变化、叠环水平位移大小及土工格室应力应变规律，并对加筋效果进行对比分析。研究表明：剪切过程中土体形态先剪缩后剪胀直至趋于稳定，且轴向位移与法向应力呈负相关；筋-土界面的剪切带远小于剪切影响范围，且土工格室-砂土界面加筋影响范围更广；在剪切试验中，靠近水平加载位置的土工格室承担荷载时先发挥加筋作用，随着剪切试验的进行其他位置的加筋效果逐渐发挥。研究结果可为实际工程中的土工格室应用及理论研究提供试验依据。

干湿循环条件下岩石蠕变本构模型研究及应用

侯迪 许珍 莫至坤 姚池 叶志伟

2023, 54(12):  218-224.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.029

摘要 ( 23 )   PDF (4043KB) ( 65 )  

相关文章 | 多维度评价

库水位周期性涨落使库区边坡岩石反复经历干湿循环过程，岩石蠕变特性发生显著变化，直接影响边坡稳定。针对干湿循环条件下岩石蠕变特性，将非线性阈值元件与西原模型串联，建立了考虑干湿循环作用的岩石蠕变本构模型。将该模型嵌入FLAC3D分析程序中，并用于锦屏一级水电站左岸边坡蠕变分析。研究结果表明：提出的非线性蠕变本构模型可以准确描述岩石蠕变的全过程，通过二次开发分析程序能准确计算岩石蠕变位移，将其用于模拟分析不同干湿循环次数下边坡蠕变效果良好，能直观给出边坡蠕变位移显著增大区域的位置和范围，可为采取合理工程措施以保持边坡稳定及保障库坝运行安全提供参考。

闪长玢岩蠕变试验及黏弹-塑性损伤模型研究

咸冬冬 杨圣奇 柏正林 黄运龙

2023, 54(12):  225-232.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.030

摘要 ( 29 )   PDF (3126KB) ( 66 )  

相关文章 | 多维度评价

为探究闪长玢岩蠕变特性，开展了分级加载和循环加卸载三轴蠕变试验，研究了闪长玢岩的变形及长期强度特征，并基于试验结果，建立了能够描述闪长玢岩黏弹-塑性变形的损伤蠕变模型。研究结果表明：随着偏应力水平的增加，轴向变形和侧向变形逐渐增加，体积变形先增加后减小；轴向应变率先降低后基本保持不变，试样破坏时又迅速增加。在同一偏应力水平下，瞬时弹性应变大于瞬时塑性应变，而黏塑性应变大于黏弹性应变。通过稳态速率与应力比关系曲线法，可以得到更加准确、具体的岩石长期强度。基于黏弹性应变曲线特征，建立了考虑黏滞系数随时间和应力衰减的Kelvin模型；将Abel黏壶与塑性滑块元件并联，并引入损伤变量，建立了黏塑性损伤模型，将两者串联得到了闪长玢岩损伤蠕变模型。将试验曲线与模型曲线进行对比拟合，拟合程度较高，验证了模型的合理性。

基于变权重大坝预测模型的组合告警方法研究

李文博 丁勇 李登华

2023, 54(12):  233-240.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.031

摘要 ( 28 )   PDF (2250KB) ( 70 )  

相关文章 | 多维度评价

针对传统大坝测点安全监测采用单一模型进行预测告警时存在虚假警报频次较高、人工干预较少的问题，提出了一种基于预测模型权重分配及修改的大坝测点预测组合模型。以常见的多种预测模型和数据评价指标为研究对象，通过引入残差修正技术对预测结果进行处理，建立预测模型评价指标体系并确定指标的客观和主观权重，依据主客观权重对模型进行排序优选，通过实时的评价指标和告警状态反馈修改优选模型权重进而对大坝测点进行告警。实例验证表明：该告警反馈算法有效降低了误警告频次和告警等级，使结果更加符合大坝性态。

基于机器学习的EPB盾构土仓压力预测方法研究

王伟 王兴 徐亮 王美艳

2023, 54(12):  241-247.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.032

摘要 ( 43 )   PDF (2333KB) ( 70 )  

相关文章 | 多维度评价

为了避免因土压平衡盾构(EPB)土仓压力失衡造成的掌子面失稳、地层缺失和地表沉降等后果，将GA算法嵌入到PSO算法进行参数优化，结合灰色理论建立基于灰色最小二乘支持向量机的土仓压力预测模型，并以实际工程为案例进行了验证。研究结果表明：GA-PSO-GLSSVM土仓压力预测模型将总推力、刀盘扭矩、推进速度、螺旋机转速、螺旋机扭矩、注浆量6种掘进参数作为输入集，综合考虑了盾构掘进参数之间的相互影响，使预测模型更符合实际；该预测模型综合了GA算法的全局搜索能力、PSO算法的快速收敛能力和GM模型抗扰动能力，提高了复杂地层EPB土仓压力预测的精度；与其他预测模型预测结果的对比表明，GA-PSO-GLSSVM模型预测结果的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、可决系数(R2)明显优于其他模型，预测结果拟合优度和精确度更高，对砂卵石这类复杂地层中EPB盾构土仓压力的预测具有显著的适用性。研究结果可为砂卵石地层EPB盾构施工掘进参数控制提供参考。

深溪沟水电站站内实时负荷优化分配

钟青祥 李佳 牟时宇 闻昕 曾宇轩

2023, 54(12):  248-253.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.033

摘要 ( 17 )   PDF (6562KB) ( 84 )  

相关文章 | 多维度评价

位于大渡河中下游的深溪沟水电站受瀑布沟水电站高强度调峰调频任务的影响，长期存在机组频繁启停、水位陡涨陡落等问题，常规的站内实时负荷优化分配方法难以同时满足计算时效性及电站水位控制、用水效率优化的要求。为实现实时、高效和经济的实时负荷分配目标，在保证电站运行要求的前提下提高深溪沟水电站综合效益，提出了一种设置耗水量最小、水位平稳两个运行目标的站内实时负荷优化分配模型，并基于组合思想构建负荷分配总表以解决构建总表时的维数灾问题。用该分配方法对深溪沟水电站2019年1月下旬及7月中旬的实际运行进行分析验证。结果表明：在实现电站运行目标的前提下，在枯水期降低发电耗水量0.21%,减少穿越振动区及启停次数22.2%,在丰水期缩小电站水位波动范围49.74%,减少穿越振动区及启停次数50%。该实时负荷优化分配模型能够有效指导深溪沟水电站实时调度，对类似水电站调度具有较好参考意义。

南水北调中线总干渠冰期输水运行实践分析

陈晓楠 李景刚 卢明龙 靳燕国

2023, 54(12):  254-259.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.034

摘要 ( 50 )   PDF (2089KB) ( 122 )  

相关文章 | 多维度评价

南水北调中线总干渠安阳河以北段输水明渠在冬季受寒冷气温影响，会有不同程度的冰情出现，影响输水运行控制和输水效率。为有力推动南水北调中线后续工程高质量发展，缓解冰期输水供需矛盾，基于近年来冬季冰情原型观测数据和冰期输水调度运行实践，对中线总干渠冬季冰情演化特征规律、当前冰期输水调度方式以及保障措施效果进行了系统分析。结果显示：(1)中线总干渠冬季冰情发生范围基本为石家庄以北段，南北渠池冻融状态不同步；主要冰情为岸冰和流冰，发生冰塞风险概率较低；冰期输水时间偏短，较大范围冰盖持续时间一般不超过1个月。(2)目前中线工程冬季采取的小流量、高水位浮冰盖下输水运行模式，具有安全性高、气象条件适应性好的特点，但渠道的输水能力将大幅受限。(3)中线工程采取的以防为主，“拦、扰、融、排、捞”一体化冰凌防控措施和各项管理措施行之有效，可供类似输水工程冰期输水运行借鉴。

三峡水库蓄水期高水位下泄洪设施运用方式优化

陈鸿丽 童广勤 熊堃 张海龙 董宗师

2023, 54(12):  260-266.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.12.035

摘要 ( 23 )   PDF (5534KB) ( 74 )  

相关文章 | 多维度评价

针对三峡水库试验蓄水期高水位条件下深孔泄洪时坝前出现立轴旋涡和深孔泄槽水流流态不稳定等问题，以改善坝前水流流态、提高泄洪设施运用的安全性为目标，采用模型试验和数值模拟计算相结合的方法，开展了大比尺深孔泄槽水流紊动特性模型试验、坝前流场及旋涡数值模拟分析、泄洪调度优化模型试验。研究结果表明：坝前立轴旋涡是由上游斜向进流和深孔泄洪共同作用形成的，坝前旋涡为表面旋涡；水流斜向进流会加大深孔泄槽水流掺气空腔的摆幅和水流紊动强度，引起水体间歇性抬升；高水位时运用深孔泄洪，应保持坝前正向进流条件；运用表孔泄流可起到改善坝前流场和消除旋涡的作用。在三峡水库蓄水期，水位170 m以上采用先开启表孔、后开启深孔泄洪的泄洪调度方式是可行的。