2007年, 第24卷, 第5期　
刊出日期：2007-10-01

  

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水力学
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  明渠含沙水流的垂线流速分布特性研究

  朱长军, 张金良, 江恩惠, 郝振纯, 李军华, 赵连军

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 1-3.

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  为了进一步研究明渠中含沙水流的垂线流速分布规律，在水槽系统中对明渠恒定均匀含沙水流进行了系列试验，利用实测流速资料，计算分析了时均流速的垂线分布。结果表明：在宽深比比较小的明渠中对最大流速点修正的对数公式可以很好地符合实测数据；水槽中心位置的卡门常数要比其边壁附近的小；卡门常数随着含沙量的增加而减小。通过对明渠含沙水流垂线流速分布特性的研究，增强了对明渠含沙水流垂线流速分布规律的认识。
江湖泥沙与治理
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  河流动力学极值原理与熵理论研究综述

  李健, 杨文俊

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 4-7.

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  通过总结分析河流极值原理和熵理论的发展历史，得出结论：阻碍河流变分理论研究与应用的主要问题是是否将河流系统作为开放系统和目标函数的约束条件意见上的分歧，说明了必须把河流系统当作开放系统来研究，而不同的约束条件则对应不同的极值理论（最大能耗或最小能耗原理），两种极值理论之间并不矛盾。重点分析了20世纪90年代以来的河流极值原理最新研究成果，指出进一步的极值理论研究应该着重考虑泥沙参与河床塑造的作用机理，由该理论推导出的河流演变公式中的各项都要具有明确的物理意义。
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  丹江口水库变动回水区冲淤特性分析

  林云发, 马继建, 马胜虎, 李华山, 王周兵

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 8-12.

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  建库后的库区河床是水库淤积重新塑造的河床，其河势不仅与冲积河道有明显不同，而且与原来的天然河道也有很大的差别，具有水库与河道的两重性。由于各年坝前最高及最低水位运用不同，因此，各年的回水变动范围也不固定，其泥沙冲淤的范围及强度也有所不同。为了了解其冲淤特性，利用丹江口水库运用36年来实测资料，通过计算分析认为：变动回水区在年内具有汛、枯期两大造床期，泥沙冲淤具有两冲一淤的周期性冲淤特点，沿程遵循由不平衡输沙至平衡输沙的冲淤规律。变动回水区的淤积是自上而下逐段发展，动平衡库段也是自上而下逐渐发展；在动平衡库段内，消落期沿程只有顺直及弯道（狭谷）2种相间的单槽河型，最终变动回水区淤积河床向着均匀形态的方向发展。
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  沉螺池的拦螺墙布置试验研究

  童凡, 魏国远, 王家生, 何碧

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 13-15.

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  沉螺池是水利血防的一项重要工程措施，它是沉集和拦截水流中钉螺的建筑物，沉螺池内设置拦螺墙是近几年才实施的措施，作用在于提高拦螺效果。该措施实践时间不长，同时拦螺墙占了部分过水面积，水流通过此断面后流速较大，流态较复杂。为观察沉螺池中设置拦螺墙的阻螺效果及其对水流结构的影响并对其设计提出优化，进行了大量水槽试验。每次试验在不同的条件下进行，研究拦螺墙相对开度和断面平均流速等因素对沉螺池拦螺效果的影响，并分别试验了设置1道拦螺墙和2道拦螺墙的效果。试验表明：拦螺墙可以有效拦阻水面漂浮物，但是水流通过拦螺墙后流态会发生显著变化，在拦螺墙下游形成一定长度的回流区，长度与拦螺墙相对开度、水流流速等因素有关。挟带钉螺的水流通过拦螺墙后进入回流区，流态紊乱，流速增大，对钉螺的沉落造成困难。建议仅设置一道拦螺墙，并且应该设置在沉螺池上游尽量靠近进水口的地方。
水土保持与生态建设
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  长江上游典型样区土地利用现状初步分析

  任洪玉, 刘纪根, 王爱娟, 邹翔

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 16-19.

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  为了掌握土地利用现状，以长江上游水土流失重点区域为对象，首先采用抽样调查方法确定4个典型样区，然后在各样区内以单幅1∶10 000地形图覆盖范围为调查对象，进行土地利用现状的野外现场勾绘和室内各种土地利用面积的统计分析。结果表明：长江上游地区土地利用以农用地为主，其中主要类型是耕地和林地，而耕地中又以水土流失最易发生的坡耕地比例最大，接近耕地总面积的一半，同时，由于地理位置的不同，不同典型样区的土地利用也存在较大的空间差异，其中金沙江干热河谷区与其余3个样区的差异较大。
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  坡面植被恢复技术的现状与趋势

  高强, 汪在芹, 李珍

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 20-22.

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  阐述了岩土坡面植被恢复的主要影响因素，包括气候条件、坡面岩土性质、坡面形态、植被选育和养护等。简要介绍了国内外坡面植被恢复技术的发展状况，从传统技术和新型技术角度出发，总结了坡面植被恢复技术的主要类型及特点，重点分析了目前应注意的问题，如尊重植物演替的自然规律、强调边坡的稳定和长期绿化效果、坚持灌草结合护坡、建议减少对自然环境的破坏等，并提出了今后发展的趋势。
水资源与环境
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  基于WA-SVM组合模型的流域月降雨量预测研究

  宋星原, 张国栋

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 23-26.

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  基于小波分析-支持向量机（WA-SVM）组合预测模型方法，将原始降雨序列进行小波分析分解到不同层次，对每层分别采用支持向量机预测，最后合成原始序列的预测值。将该模型应用于实际流域月降雨量预测，并与单独支持向量机回归方法的结果进行了对比分析。
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  汉江上游降水与径流变化趋势研究

  张洪刚, 王辉, 徐德龙, 吕孙云, 邹宁

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 27-30.

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  采用Mann-Kendall法和线性回归分析方法对汉江上游降水及丹江口水库天然入库径流变化趋势进行了分析，结果均表明汉江上游降水和丹江口水库天然入库径流在1991年发生突变，1991年后汉江水量由丰变枯；但年降水与径流的长期变化趋势均不显著，即汉江流域20世纪90年代持续枯水事件只是其径流丰枯交替的一个枯水期。依据预测的2030水平年汉江上游地区耗水量，分析了丹江口水库入库径流，结果表明，丹江口水库2030水平年入库径流为356.3亿m³ ，仍有向外供水的能力。
工程安全与灾害防治
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  地震对英得尔水库溃坝的影响分析

  向衍, 马福恒, 袁辉

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 31-33.

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  英得尔水库于2005年4月28日凌晨坝上溢洪道垮塌，造成右副坝溃坝事件。溃坝前当地曾发生了两次地震。为分析地震对水库溃坝的影响程度，首先运用加卸载响应比理论研究了坝体的全时程加卸载动力响应规律，结果表明大坝在地震中处于稳定状态；然后考虑地震荷载进行结构抗震稳定分析，结果表明地震是加速溢洪道坝段失稳的重要原因。
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  混沌-数据挖掘模型在大坝安全预测中的应用

  朱赵辉, 郑东健, 张晓华

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 34-37.

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  简述了数据挖掘理论和相空间重构理论的原理和算法，并通过实例讨论了其在大坝裂缝开度预测中的应用。将混沌理论和数据挖掘模型相结合，对揭示大坝裂缝复杂的非线性结构是很有效的。经实例研究，并与用单一的混沌相空间重构理论模型预测的计算结果相对比，表明该模型应用在大坝裂缝开度预测中是可行的、合理的，有很好的预报精度和应用价值。
信息技术应用
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  基于ArcGIS Engine的乌东德水电站环境信息系统的设计与实现

  汪朝辉, 宋丽, 程学军, 范春湘

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 38-43.

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  乌东德水电站环境信息系统是利用ArcGIS Engine技术和Visual Basic开发平台，以乌东德水电站的基础地理信息、环境专业数据和属性信息为基础建立数据库，依托GIS的空间分析功能、生态环境评价规范和水质模型建立的为水利水电开发服务的环境管理与决策支持系统。系统由查询服务系统和决策支持系统2个不同层次组成，查询服务系统包括对环境信息的显示、编辑、信息检索、数据统计、空间分析等功能；决策支持系统包括生态环境评价与动态监测模块、环境影响评价模块、水污染事件应急预警模块等。介绍了系统功能的实现方法和主要研究内容。目前使用的效果证明，系统完全达到了设计的目的。
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  长江科学院科研文献信息基础条件建设

  周力峰, 王慰, 邵爱敏

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 44-47.

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  为了推动长江科学院科研信息化工作的进程，从文献信息资源的角度介绍了长江科学院档案资料、图书期刊、电子读物、单位共享信息、互联网数据检索等的现状，论述了建设策略与建设内容。效果分析表明：科研文献信息基础条件建设应以规划统领全局，以需求引导建设；内外资源互补，可以形成较完整的资源体系；根据科研发展信息化的需求，应尽快建立水利行业文献信息系统。所得认知，可供相关单位参考。
岩土工程
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  基于全量理论的洞室围岩抗力系数计算

  张黎明, 王在泉, 贺俊征, 卢则阳

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 48-51.

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  视衬砌在内压力作用下与围岩共同承载联合工作，采用全量理论将岩体单轴应变非线性软化本构模型推广，得到复杂应力状态下岩体等效应力和等效应变关系，将围岩划分为松动区、塑性区、弹性区，对衬砌压力隧洞在等压荷载作用下进行弹塑性分析。在推导出围岩松动区、塑性区、衬砌内任一点的应力和位移解析计算公式基础上，得出了不同工况下围岩抗力系数计算公式，该围岩抗力系数计算公式不仅考虑了中间主应力的影响，而且与已有的围岩抗力系数计算公式相通。
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  预应力锚索预应力损失特征及模型研究

  景锋, 余美万, 边智华, 尹健民

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 52-55.

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  总结了预应力锚索的预应力变化规律以及影响预应力变化的各种因素，基于岩体流变和锚索松弛的耦合作用，推导了锚索预应力变化的数学模型。该模型反映了锚索预应力变化的实质，可较精确计算锚索预应力的变化情况，并能预测锚索的最终有效预应力。该模型工程应用证明锚索预应力的计算值与实测值相当接近且变化规律基本相同。
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  测斜仪测量路基水平位移过程中的局限性分析

  刘金龙, 栾茂田, 王吉利

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 56-59.

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  基于多个工程的实测数据，对利用测斜仪和边桩对路基侧向位移过程中的局限性进行了考察。对比分析表明：铝合金测斜管导向槽的扭转较小，而塑料测斜管的扭转问题较为严重；测斜管达到极限变形后，极限弯曲部位以下地方的侧向位移无法进一步测量；测斜管两端被相对固定，且测斜管管材的刚度远远大于饱和软土，导致软土与测斜管不能协调变形。因而，基于测斜管得到的侧向位移数值是近似的。为此，需要改进现有的测斜仪和边桩测试技术，突破依靠导轮式测头在测斜管导向槽内的滑动来考察侧向位移大小的设计理念，减少侧向位移测试技术中的诸多非确定因素。
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  不同含水率泥皮对接触面力学特性影响的试验研究

  张治军, 饶锡保, 丁红顺, 吴良平

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 60-63.

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  通过长江科学院研制的大型叠环单剪仪，进行了基于同厚度不同含水率泥皮对接触面力学特性影响的相关试验研究。试验结果表明：泥皮含水率的变化引起夹泥皮接触面剪切应力-剪切位移关系曲线形式的改变。当泥皮含水率较低时，其剪应力与相对剪切位移呈现出较好的双曲线关系；当泥皮含水率较高时，接触面剪切破坏阶段后切向变形表现出明显的刚塑性变形特征。泥皮含水率的变化对接触面抗剪强度及法向应力线性关系影响不大，两者仍保持很好的线性关系。泥皮含水率对法向位移及接触面摩擦角都有一定影响，随着泥皮含水率的增加，法向位移增大，接触面摩擦角减小。
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  球形颗粒散粒体的强度和变形特性试验研究

  吴良平, 程展林, 丁红顺

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 64-67.

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  采用大型三轴仪对球形颗粒散粒体进行了应变式三轴试验。试验结果表明，球形颗粒散粒体应力-应变关系符合理想弹塑性模型，其强度符合Mohr-Coulomb强度理论，体变与轴向应变关系符合线性关系。散粒体的强度和变形特性与其颗粒调整方式有密切关系。
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  陈村大坝底孔电站兴建后坝基渗流场的变化

  潘忠华, 王建平, 马晓辉, 彭汉兴

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 68-71.

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  通过对陈村大坝底孔电站修建前后的坝基扬压力、水质、现场pH测定等的分析比较，并结合运用ARIMA模型对渗压系数的变化作预测，总结出了变化的趋势，讨论了底孔电站修建后坝基渗流特征的变化。观测结果显示：电站运行后，渗流场发生明显变化，地下水位降低，扬压力普遍减少；但库水对坝基帷幕和软岩的水压力增大，对坝基防渗不利。坝基水的化学性质（碱性）对大坝帷幕混凝土防腐有利。通过模型预测值与监测值比较，两者拟合较好。
水工结构与材料
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  用数值流形法分析温度场及温度应力

  林绍忠, 明峥嵘, 祁勇峰

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 72-75.

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  应用有限元法进行大体积混凝土结构的温度应力仿真分析时，为获得满意的计算精度，往往需要剖分比较密集的网格，计算工作量大。鉴于数值流形法具有自适应分析和网格剖分方便等优点，推导了基于高阶流形法的温度场及温度应力计算公式，公式中的被积函数均是多项式基底的乘积，可以直接采用单纯形积分法进行精确积分。在此基础上，开发了相应计算程序，为大体积混凝土结构的温度应力仿真计算开辟了新的途径。算例表明，在粗网格情况下，通过提高覆盖函数的阶数，数值流形法可迅速提高计算精度。
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  石粉含量对碾压混凝土性能的影响

  蔡胜华, 孙明伦, 王海生, 王晓军

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 76-78.

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  通过外掺法，研究了16%，20%，24%不同的石粉含量对碾压混凝土的拌和物性能、力学性能及耐久性能的影响，并与石粉含量为11.5%的基准碾压混凝土进行了对比。研究结果表明：随着外掺石粉含量的增加，碾压混凝土的VC值相应增加，含气量相应降低；碾压混凝土中的空隙率能得到填充，其振实密度也相应增大，密实性有所提高。对抗渗性能而言，石粉含量从11.5%，增加到16%，抗渗系数有明显降低，石粉含量超过16%时，抗渗系数基本趋于稳定。石粉含量对于抗压强度的影响，存在一个最佳石粉含量范围，即石粉含量在16%～20%时，抗压强度值最高；石粉含量大于20%时，碾压混凝土抗压强度随石粉含量的增加而呈下降趋势。
仪器设备研制
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  我国水轮机调速技术最新进展与展望

  潘熙和, 贾宝良, 吴应文

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 79-83.

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  通过分析国内水轮机调速器研制生产厂家的最新调速器技术水平，从调速器的系统结构模式、以工业控制计算机构成的微机调节器、计算机双机冗余问题、友善且内容丰实的人机界面、调速器的计算机仿真测试功能、采用工业标准液压件如比例伺服阀或伺服电机构成的电液转换部件、机械反馈和机械开度限制机构的设置、普遍提高的调速器油压等级等方面进行了总结。结果表明：我国水轮机微机调速器产品的主要技术指标都达到了国家技术标准的要求，部分厂商的的产品技术指标达到了国际先进水平。同时，从“努力贯彻有关水轮机调速器各类标准”等5个方面提出了我国水轮机调速技术的努力目标。
科技简报
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  葛洲坝基础排水孔过滤体运行状况研究

  定培中, 张伟, 袁耀宇

  长江科学院院报. 2007, 24(5): 84-86.

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  葛洲坝基础排水孔过滤体运行25年来进行了多次检测以监控其运行状况。在历次工作基础上，对过滤体工作状态进行了分析，评价了排水孔的有效性。研究结果表明：组装式过滤体在运行25年后仍能满足工程要求并可以继续使用。