长江科学院院报

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常福宣, 张洲英, 陈进, 徐杨

长江科学院院报. 2009, 26(9): 1-5.

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长江流域的河流健康问题已经引起社会各界的广泛关注。选择健康长江评价指标之一的河道生态环境需水满足程度进行研究。将长江流域的河流分为 3 种类型，针对不同的河流（或河段）类型采用不同的方法计算河道生态环境需水量。从生态环境缺水量的角度对河道生态环境需水满足程度重新定义，以适于长江流域可能季节性缺水的特点，并利用来水和用水资料，计算了各河流（或河段）的满足程度，最后根据计算结果对其健康状态进行评价。研究结果表明目前长江流域仍处于较为健康的状态。

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金沙江下游支流河段推移质输沙率公式初探

惠晓晓, 刘同宦, 徐海涛

长江科学院院报. 2009, 26(9): 6-8.

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选取金沙江下游龙川江、小江、牛栏江 3 条典型支流，对其进行水槽平衡输沙试验，并分析总结现有的推移质输沙率公式，以计算该 3 条支流的推移质输沙率。将试验成果与计算结果进行对比分析，结果表明：①从公式立论基础上看，以能量平衡为主要理论依据的公式计算值偏大；②从公式形式上看，以河段比降为主要参数的公式计算值偏大；③综合考虑各水力要素， Ackers White 公式 ,Einstein Brown 公式和长江科学院输沙曲线 , 较适用于金沙江下游支流河段的推移质输沙率的计算。

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三峡库区主要城市生态基础设施品质对比研究

孙焱, 张述林

长江科学院院报. 2009, 26(9): 9-12.

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以大气系统、绿地系统和水文系统为依据，构建评价指标体系，采用层次分析法和综合指数法建立评价模型，并对三峡库区 4 个主要城市，重庆主城、宜昌、涪陵、万州的生态基础设施进行了研究。结果表明，宜昌、涪陵属于较好等级，万州、重庆主城属于一般等级， 4 个城市的生态基础设施质量状况排序为宜昌、涪陵、万州、重庆主城。通过评价分析，了解了三峡库区 4 个主要城市的生态基础设施质量状况，为三峡库区城市的规划建设提供了科学依据。

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城市用户群节水博弈

张刚, 汪妮, 解建仓

长江科学院院报. 2009, 26(9): 13-16.

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博弈论日趋完善，在各个领域的应用越来越广，将博弈论应用于城市用户群节水策略的制定。对城市水价和城市用户群“精神收益”进行博弈分析，结果表明，政府提高水价，只有一部分用水户会采取节水策略，如果同时采取提高水价和提高“精神收益”策略，那么，“理性的”用水户都会采取节水策略，从而实现城市用户群节水的目标。

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黏土矿物对工业污染物 Na+ 和 Hg2+ 的吸附试验研究

周彦杰, 贾洪彪, 李志萍, 马燕

长江科学院院报. 2009, 26(9): 17-20.

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随着工农业生产的迅速发展，大量工业废水中的金属离子通过各种渠道进入了地下水系统，给地下水水资源的开发、利用带来了极大威胁。为了探讨黏土矿物对工业废水中金属离子的吸附规律，在平煤集团 30 万 t PVC 配套 25 万 t 离子膜烧碱项目的研究基础上，通过室内静态吸附试验，对黏土矿物吸附氯碱工业污染物的吸附能力进行了研究。结果表明：黏土矿物对 Na+ 和 Hg2+ 有很好的吸附作用， pH 值是影响其吸附效果的一个重要因素；随着介质的 pH 值增高，阳离子交换容量增加。该结果为干旱半干旱区合理利用污水资源，充分发挥黏土矿物在环境治理上的应用潜力，寻求可持续发展的新型环保材料提供了依据。

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大量利用地下水的生态补偿机制研究

史浙明, 黄薇

长江科学院院报. 2009, 26(9): 21-24.

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生态补偿机制一直以来是国内外研究比较热门的课题，但是目前的研究大多从流域、森林和矿产资源这几个方面入手，很少有涉及地下水工程中的生态补偿机制问题。从生态补偿机制的概念入手，提出地下水工程生态补偿机制，概述了国内外生态补偿机制的研究状况。并以邯郸市羊角铺地下水水源地的开发利用为研究对象，分析了地下水工程建成后对当地生态与社会产生的影响，提出相应的解决方案，确定了生态补偿的主体与客体，对补偿方式提出了一些尝试性的建议。

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用模式搜索算法求解梯形明渠正常水深

张宽地, 吕宏兴, 王正中, 赵延风

长江科学院院报. 2009, 26(9): 25-28.

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梯形明渠正常水深在水力设计中经常遇到，但其求解无显函数形式的表达式 , 传统计算中的试算法或查图法不仅计算过程繁琐复杂，而且计算精度不高。通过引入一个无量纲参数——单位水面宽度，对梯形明渠正常水深的基本方程进行恒等变形，得到了求解单位水面宽度的超越函数，并证明该方程为单调函数。为此，将求解正常水深的问题等价于一非线性优化问题，并用模式搜索算法求解。实例计算及误差分析表明：该算法计算经济、收敛性好，为梯形断面水力计算提供了一种新的求解思路。

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U形弯道水流试验及其数值模拟

李爱香, 孙一, 赵小娥, 刘同宦, 王协康

长江科学院院报. 2009, 26(9): 29-31.

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弯道水流运动是河流动力学研究的基本问题之一，长期以来，其复杂的三维水流结构一直是研究者关注的重点。弯道水流在重力及离心力的共同作用下，形成弯道螺旋流，与顺直河道相比，具有特有的运动特性，主要表现在产生水面横比降、横向环流、流速重分布等方面。用声速多普勒流速仪（ ADV ），对室内 U 形弯道水流结构进行了详细的测量，分析表明弯道环流出现了较为明显的双涡二次流变化过程。此外，试验验证结果表明雷诺应力模型（ RSM ）能较好地模拟弯道环流双涡二次变化过程，为深入分析弯道水流特性及其对泥沙运动、河床演变等影响问题提供了科学方法。

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抛物线形断面渠道收缩水深的解析解

文辉, 李风玲

长江科学院院报. 2009, 26(9): 32-34.

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通过对抛物线形断面收缩水深的基本方程进行恒等变形 , 得到的无量纲收缩水深是一个典型的一元四次方程式。根据一元四次方程式的解得到抛物线形断面的收缩水深的解析解表达式，为求解抛物线形断面的收缩水深提供了一种新的解法。该解析公式形式简洁、结果准确、适用范围广，克服了目前查图、查表及试算迭代法的缺点。

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地应力对采动裂隙岩体渗流特性影响的研究

孙玉杰, 邬爱清, 张宜虎, 武涛

长江科学院院报. 2009, 26(9): 35-38.

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岩体总是赋存于一定的渗流场和应力场中的，在裂隙岩体中开挖洞室将打破最初的平衡状态 , 引起渗流场和应力场发生变化，因此研究地应力场对渗流场的影响具有重要的意义。采用 UDEC 程序 , 利用数值试验的方法 , 研究了块体边界尺寸以及初始地应力对在节理裂隙岩体中开挖洞室引起隧洞内涌水量变化的影响。结果表明，随着块体边界尺寸和初始应力比的增加，开挖后隧洞内的涌水量均减小。

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离子土固化剂加固红黏土的X射线衍射试验

崔德山, 项伟

长江科学院院报. 2009, 26(9): 39-43.

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红黏土不良物理性质与良好的力学特性之间的矛盾所带来的工程问题正引起学术界与工程界广泛的关注。采用离子土固化剂（ ISS ）加固武汉市汉阳区的红黏土，能够有效地改变其物理性质与力学性质。为了研究经过离子土固化剂处理前后的红黏土物相组成及黏土矿物晶面间距的变化，采用西门子 D5000 X 射线衍射仪，对红黏土在 Mg2+ 饱和、 K+ 饱和、甘油饱和及在 550 ℃ 加热条件下进行了 X 射线衍射实验。结果表明，经过离子土固化剂处理过的红黏土，其物相没有明显改变，黏土矿物晶面间距有微小变化。

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基于复合加筋机理的加筋边坡稳定性上限解

林永亮

长江科学院院报. 2009, 26(9): 44-46.

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在加筋边坡的稳定性解析解中，鉴于加筋机理的复杂性，提出了同时考虑摩擦加筋和准黏聚力加筋机理共同作用的复合加筋理论。为验证该理论的合理性，通过与已有临界高度试验结果对比，得出该理论结果比基于常用加筋机理得到更接近于实测值，验证了该理论有效性和适用性。基于极限分析上限法，假定破裂面为对数螺线面，建立了基于复合加筋机理的加筋边坡抗震稳定性分析上限解模型。应用该计算模型，不仅可以合理计算出由复合加筋机理所得到的边坡稳定性，而且还可分别简化为准黏聚力或摩擦加筋机理的结果。通过对典型算例的计算，探讨了常用加筋机理与复合加筋机理对抗震稳定性的影响，结果表明：考虑复合加筋机理作用所需的极限加筋力将会降低。

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堤基粉质黏土临界比降概率分布推断

李少龙, 张家发, 张伟, 肖利

长江科学院院报. 2009, 26(9): 47-50.

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基于长江中下游 16 个堤防工程粉质黏土渗透变形试验结果，通过 K-S 检验法，按照所有工程数据和单个工程数据分别进行临界比降的概率分布拟合检验，同时利用信息扩散法对单个工程的小样本临界比降的概率密度函数进行推断。分析表明，粉质黏土的临界比降服从对数正态分布，信息扩散法所得概率密度可较好拟合小样本参数的概率分布。研究成果可为堤防渗透稳定可靠性分析提供基础。

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考虑复杂地质成因的工程区地应力场反演辣

景锋, 尹健民, 陈昊, 艾凯

长江科学院院报. 2009, 26(9): 51-54.

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地应力场多元线性回归是地应力场反演的主要方法之一，但当岩层地质成因复杂时，在反演中应合理考虑岩体地质成因。以国内某大型矿山复杂地质成因工程区地应力场反演为例，尝试在分析地质成因基础上，对现今的应力场进行分解，针对不同地质成因的地层边界施加不同的边界条件，基于线性叠加，利用多元线性回归分析法进行了地应力场反演。结果表明：考虑地质成因的地应力场反演结果符合一般应力场的分布规律，且反演精度高于不考虑地质成因的地应力场反演结果。

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300m级超高土质心墙坝的长期变形特性研究

徐晗, 汪明元, 饶锡保, 黄斌

长江科学院院报. 2009, 26(9): 55-57.

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目前国内即将列项修建的 300 m 级高土质心墙坝，在高应力状态下，坝料的长期变形特性对坝体的沉降影响大。为研究 300 m 级超高土质心墙坝的长期变形特性，采用长江科学院九参数幂级数流变本构模型及其试验参数，对 300 m 级高土质心墙坝填筑过程及流变过程进行数值模拟。计算得到的流变位移约为 47 cm 左右，考虑了流变后的变形会更真实反映实际坝体的运行状况。

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基于三维激光扫描技术的高边坡岩体结构调查

娄国川, 赵其华

长江科学院院报. 2009, 26(9): 58-61.

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三维激光扫描技术作为一种新型的测绘技术，运用于岩体结构调查时突破了传统的单点测量法，更易宏观把握结构面的产状。在对三维激光扫描原理和基本工作步骤介绍的基础上，以西南某水电站右岸坝肩高边坡的为例，通过对设站位置的布设、坐标转换误差的校核、结构面产状的提取、结构面的分组和裂隙网格的生成等几个方面的介绍，阐述了激光扫描技术在水电站高边坡岩体结构调查中的应用，最后提出了该技术在高边坡岩体结构调查中的优缺点和发展前景。

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水轮发电机组的随机振动分析

肖黎

长江科学院院报. 2009, 26(9): 62-65.

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为了研究大型水电机组在复杂水力荷载作用下的振动规律，依据机组随机振动理论，建立了机组随机振动的数值计算模型，用反应谱法对机组轴系的动力响应进行了数值计算和分析，同时，也采用先进的测试技术对大型水电机组进行了随机振动试验研究。计算与试验结果表明：机组振动能量主要集中在基频附近，随机水荷载产生的振动主要是低频振动，对水轮机振动影响明显，而对机组轴系其它部位的振动影响较小。计算结果与试验数据一致，说明理论分析的正确性。

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高地下水位灌排渠道衬砌结构抗冻胀数值模拟

陈立杰, 王正中, 刘旭东, 李甲林

长江科学院院报. 2009, 26(9): 66-70.

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高地下水位区的灌溉渠道往往具有灌排功能，比一般输水渠道工作条件更为复杂，滤透式刚柔耦合衬护结构施工简单、经济合理且集排水（无需防渗）与抗冻胀于一体受到关注。为了评价这种衬护结构的有效性，采用北京理正软件进行渗流稳定分析，利用有限元分析软件 ADINA 对其温度场、变形场及应力场进行数值模拟分析，研究了该衬护结构的稳定性与冻胀变形及其法向冻胀力和切向冻胀力分布规律，并分析衬砌板的应力及破坏规律；通过与普通混凝土全断面衬砌对比分析，指出该滤透式刚柔耦合衬护结构通过排水和释放变形不仅能使衬砌板的冻胀量及冻胀力更加均匀，而且使渠坡和衬护结构稳定性提高，使其法向及切向冻胀力减小 25.58% ～ 48% ，可有效控制衬护渠道冻胀破坏，表明该结构对于高地下水位地区灌排渠道的抗冻胀衬护具有很大的应用和推广价值。

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多侧墙矩形渡槽预应力损失规律测试分析

雷进生, 彭辉, 刘章军, 付又群

长江科学院院报. 2009, 26(9): 71-75.

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南水北调中线总干渠漕河渡槽槽身为三槽一联加肋带拉杆的三向预应力结构形式。基于复杂施工条件下的预应力长期原位测试结果，对预应力的损失规律进行了分析，得到了预应力筋孔道摩阻系数 k ，μ值，不同孔道类型的锚具变形和预应力钢筋内缩引起的预应力损失和预应力钢筋松驰损失值，预应力张拉过程中孔道间影响效应，以及分步施工期间和加载过程中预应力历时损失。试验结果表明：瞬时损失的百分数与张拉应力的大小关系不密切；实测预应力损失值与按现行规范中确定预应力损失的方法计算结果有一定差异；锚具变形和预应力钢筋内缩在总损失中所占比重较大。此外，后续荷载作用和温度影响对预应力损失的影响较小可予以忽略。

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三峡三期围堰碾压混凝土中粉煤灰水化热计算研究

陈文耀, 肖兴恒

长江科学院院报. 2009, 26(9): 76-79.

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三峡三期围堰碾压混凝土实测温升高，最高温度出现和维持时间长，除其他因素外，还与粉煤灰的水化发热有关。采用分离法计算出碾压混凝土中粉煤灰的水化热，粉煤灰的水化热 28d 龄期时约为中热水泥的 1/3 ， 150 d 时约为 1/2 。试验研究成果表明：对散热条件较差的大体积碾压混凝土，不容忽视粉煤灰的水化热特别是后期的水化热。

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梁式渡槽“改进拟三维”流固耦合模型研究

徐梦华, 莫海鸿, 周小文

长江科学院院报. 2009, 26(9): 80-84.

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基于结构动力分析理论和流固耦合分析理论，在已有的“拟三维”梁式渡槽建模方法的基础上，提出了“改进拟三维”梁式渡槽流固耦合建模方法。模型不仅能实现渡槽与大晃动水体的双向同步耦合，而且大大提高了计算效率，可用于多跨渡槽联合的流固耦合计算分析。除此之外，模型还可以用于计算带有加劲结构型式的渡槽。以东深供水渡槽的某段为例 , 采用提出的“改进拟三维”模型进行地震时程分析 , 计算结果与三维模型计算结果吻合良好，计算效率高。因此，提出的模型可以作为梁式渡槽分析计算的实用静、动力分析方法。

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一种基于3D GIS 的计算水库淹没区范围的算法研究

洪亮, 何宗宜, 李世祥, 李向新

长江科学院院报. 2009, 26(9): 85-87.

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介绍了水库淹没区的基本概念，分析了传统基于二维的水库淹没区范围和基于 DEM 模型的水库淹没区范围 2 种计算方法的不足，及它们计算水库淹没区范围存在误差的原因。提出了一种基于 3D GIS 的计算水库淹没区范围的算法，并列举了所提算法用来计算水库淹没区范围的基本流程，论证了该算法在理论上的可行性和在实践中的有效性。

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我国水轮机调速器技术发展与市场状况分析

潘熙和, 张建明, 季筱湘, 叶炜

长江科学院院报. 2009, 26(9): 88-90.

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对国内外水轮机调速器的技术与产品发展情况进行了全方位介绍，并对目前国内的调速器技术和产品及调速器行业市场现状进行了分析。指出了国内调速器市场价格混乱，竞争机制不健全等问题，建议生产企业继续巩固来之不易的调速器技术进步成果，促进水轮机调速器事业的进一步发展；业主和设计单位也要适当地规划组织与协调，兼顾各方利益，共同营造一个健全的水轮机调速器市场。

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搅拌方式及成型工艺对透水砼性能的影响

程娟, 郭向阳

长江科学院院报. 2009, 26(9): 91-94.

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为配制达到一定指标的透水砼，研究了不同的搅拌方式和成型工艺对透水砼性能的影响。经对比试验的结果表明：在一定配合比下，搅拌方式采用一次性投料，成型方式采用振动成型，即能满足透水砼透水性能 K15> 1 mm /s ，及强度指标 28 d 抗压强度 >25 MPa 的要求。

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2009年, 第26卷, 第9期　
刊出日期：2009-09-01

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