2010年, 第27卷, 第5期　
刊出日期：2010-05-01

  

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江湖泥沙与治理
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  水库横向冲蚀的初步研究

  康 锋, 侍克斌, 陶春洁

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 1-3.

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  水库泥沙淤积一直是阻碍水库功能正常发挥的一个严重问题。在各种水库排沙的方法中，水库横向冲蚀技术就是一种很好的水库排沙方法 , 以往人们没有对该方法进行系统的总结与概括。依据头屯河水库 2001 年运用高渠排沙的成功经验，通过数据总结和规律分析，提出适合于该水库高渠排沙的宽深经验公式。同时，根据水库横向冲蚀的特性及规律，推导出用管道拉淤时，冲滩流量控制的一套简单公式及操作方法。其研究成果不仅有利于头屯河水库今后泥沙的管理，而且为相似水库的排沙提供了依据，更为水库横向冲蚀技术深入研究提供了理论依据。
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  辽河各水沙来源区对下游泥沙沉积的影响

  陈 杨

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 4-7.

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  以辽河中下游有关水文站年系列资料为基础，运用泥沙收支平衡法，研究辽河中下游泥沙时空分布，结果表明：巨流河至六间房河段为辽河中下游强烈沉积区。运用统计学方法，研究巨流河—六间房河段泥沙沉积量与上游不同水沙来源区水沙量相关关系。分析结果表明：辽河下游巨流河—六间房河段沉积量与辽河支流柳河产沙区产沙量具有较好的相关关系，柳河产沙量的变化对辽河下游河道泥沙沉积量的变化起着主要的控制作用，且柳河汛期单位来水来沙量较全年单位来水来沙量对辽河下游沉积量的贡献率更大。因此，为缓解辽河下游河道沉积问题，柳河水土流失的治理亟待加强。
水土保持与生态建设
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  闽北地区不同植被类型下滑坡体土层入渗性能研究

  袁 东, 池永翔, 程 刚

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 8-12.

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  闽北地区是福建省浅层滑坡灾害的多发区之一，该区残坡积土体厚度大、土层结构松散，地表人为活动强烈 , 暴雨后不同强度的降雨入渗是诱发该区出现不同规模滑坡的主要因素。从滑坡防治的角度出发，采用双环入渗法对不同植被类型下滑坡体表层土的入渗性能进行了研究，用 Horton 水分入渗模型对入渗过程进行了模拟，并分析了植物改变土壤水分入渗率的作用机理。研究结果表明：植被覆盖能增强滑坡体表层土体的入渗能力；竹林的入渗能力大于杉树林；草本植物能有效降低土壤的水分入渗率。滑体表层土体的入渗率过高，而下层入渗率又较低时，会造成上层土体产生积水 , 从而诱发滑坡发生。
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  江西省土壤抗侵蚀性空间变异表述方法研究

  钟壬琳1，肖 潇 ，张平仓，岑 奕

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 13-18.

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  依据江西省第二次土壤普查资料，以侵蚀 - 生产力评价模型（ EPIC ）中的 K 值作为土壤抗侵蚀性的衡量指标，通过 ArcGIS9.2 和 GS+9.0 软件，分析比较了反距离权重插值法、径向基函数插值法和普通克里格插值法。对江西省土壤抗侵蚀性空间插值的精度。结果表明：研究区域土壤抗侵蚀性的变化范围为 0.149 2 ～ 0.415 7 ，均值为 0.283 9 ，变异系数为 18.06% ，存在中等程度的空间变异性，块金系数为 11.09% ，具有强烈的空间相关性；综合考虑各种插值方法的交叉验证结果和插值效果，认为普通克里格插值法最佳；研究区域土壤抗侵蚀性的空间分布有从东、南、西向中部、北部和东北部不断减小的趋势，且与各土壤亚类抗侵蚀性均值的空间分布规律趋于一致。
水资源与环境
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  三峡水库抗旱调度问题的探讨

  陈 进

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 19-23.

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  基于三峡水库现有调度方案，分析了三峡水库防洪、抗旱、发电和航运等调度的运行条件和控制因素；根据长江经济社会发展需求和近年来出现的干旱缺水问题，分析长江中下游干旱情况及对三峡水库调度的需求；初步论述了三峡水库承担抗旱调度的能力和存在的问题，并对三峡水库抗旱调度和长江抗旱综合措施提出一些建议。研究表明：三峡水库增加抗旱调度是必要的，但需要设定适当的调度条件，建立调度效果评价体系。
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  兖州市水资源承载力多情景评价研究

  吕建树，刘煜杰，倪腾南

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 24-28.

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  采用改进的 TOPSIS 法和模糊综合评价法，选取人均供水量、水资源利用率、生活用水定额、万元工业产值需水量、供水模数、需水模数、生态环境用水率 7 项评价指标，对兖州市 2007-2030 年 3 种不同情景下的水资源承载能力进行了分析、评价和预测。结果表明：兖州市现状年（ 2007 年）水资源已经有相当程度的开发利用，但仍有一定的开发潜力；在未来 20 多年中，随着经济社会的进一步发展，兖州市的水资源承载能力将不断变弱，但仍然可以维持在可承载的范围内，水资源将逐渐成为制约兖州市经济社会发展的主要因素之一；大力开源、建设节水型社会及合理配置水资源将是提高水资源承载力的主要措施。
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  基于 RAGA 的 GM(1,1)-RBF 组合需水预测模型

  邵 磊 , 周孝德 , 杨方廷 , 韩 军

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 29-33.

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  建立了基于实码加速遗传算法（real coded accelerating genetic algorithm, RAGA）的灰色 (grey model,GM(1,1)) 径向基函数 (radial basis function, RBF) 神经网络预测模型。该模型克服了传统 GM(1,1) 模型存在明显系统误差和容易陷入局部最优的缺点 , 具有 GM(1,1) 模型对数据确定性方面把握的优点 , 同时融合了人工神经网络在不确定因素预测方面的优势。 运用该模型对山西工业需水量进行预测 , 预测表明该模型相比单个传统模型具有相对较高的预测精度，验证了 GM(1,1)-RBF 组合模型在中长期需水预测应用中的合理性，对相关政策的制定有一定参考价值。
工程安全与灾害防治
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  某水电站地下厂房塌方形成机理分析

  孟凡理，陈向浩，何 伟，费文平，崔华丽

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 34-38.

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  某水电站巨型地下厂房第一层开挖施工过程中 0+125 m 至 0+147 m 段发生塌方，塌方总规 5 000 m3 ，塌腔呈不规则的葫芦状。结合施工期的监测成果和现场实际情况，从工程地质、爆破震动、开挖卸荷、支护措施以及应力集中等 5 方面 , 阐述了塌方形成机理，得出了如下结论：地下厂房塌方形成的根本原因是存在β 80 岩脉断层；直接原因是β 80 岩脉断层段支护措施不当，未能有效限制岩脉断层带由于爆破开挖引起的较大变形。因此，针对地下洞室爆破开挖后暴露的地质薄弱带，及时采取适当的支护和加固措施，加强围岩变形观测，是控制和避免塌方的有效手段
水工水力学
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  国内外过鱼设施研究综述

  曹庆磊，杨文俊，周良景

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 39-43.

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  随着水利事业高速发展，现代水利水电工程必须与环境和生态相和谐。分析了水利水电工程等对鱼类资源的影响，概述了国外过鱼设施的发展状况，总结了我国过鱼设施研究和建设的 3 个时期；并介绍了过鱼设施的种类，其中详细阐述了鱼道的主要类型、特点及其技术参数；最后分析了近年来该领域研究的最新技术手段，并结合新时期水利发展战略，提出了研究展望。
水力学
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  偏心铰式弧形闸门启闭力试验研究

  陈 端 ,王忠亮, 陈秀玲

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 44-48.

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  偏心铰式弧形闸门在启闭过程中其受力状态与常规闸门有所不同，受力条件较为复杂，准确计算闸门启闭力难度较大。设计人员在确定该类闸门的启闭机容量时尚无统一的规范可循。以水布垭放空洞工作闸门为研究实例，通过水工模型全程模拟了偏心铰闸门启闭的运行状况，利用脉动压力和拉压传感器测量无摩擦情况下的闸门启闭力，在此基础上，分析计算了原型闸门运行时所受止水摩擦力后的闸门启闭力，重点研究了偏心铰闸门运行时启闭力的变化特征，并将试验和计算成果绘制成启闭力曲线，为设计人员选取启闭机容量提供了依据。原型闸门在投入运行后经过了超高设计水头的考验，各项指标均满足要求，闸门运行正常。
岩土工程
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  路基侧向位移观测中测斜管偏转和扭转研究

  黄向群，张军辉，李友云，江唯伟

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 49-52.

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  提高路基侧向位移测试精度，对于软基处理效果的检验、控制软基的侧向变形速率、指导软基段路基的施工是很有必要的。以意大利 SISGEO 测斜仪为例，阐述了测斜仪的使用习惯和测试原理 , 结合现场实践和理论方法，分析测斜管导槽偏转和扭转问题产生误差的原因，提出相应的解决措施，并通过设计的室内试验验证了导槽偏转处理方法的合理性。从而解决了测斜管偏转及扭转带来的误差问题，为数字测斜仪的使用提供新的经验。
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  边坡地震响应的动力有限元分析

  李 磊 , 任光明 , 曹文广 ， 张八二

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 53-57.

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  边坡的地震响应是一个复杂的命题，也是近年来的的热点，尤其是“ 5.12 ”地震以后。目前，动力有限元是解决边坡地震响应问题行之有效的方法之一 , 它以地震时程加速度作为反映地震荷载的主要因素，能够定量地反映出地震时程加速对边坡不同的应力场、位移场、运动速度的影响。以某水电站坝前一个受“ 5.12 ”地震所诱发复活的巨型滑坡为例，运用动力有限元软件，对该滑坡进行了地震荷载作用下的响应分析，计算得出了地震作用下该滑坡产生的水平垂直动位移、加速度、最大剪应力场。最后，图示说明了滑坡在地震作用下的往复振动对其稳定性的影响，得到了该滑坡的安全系数时程曲线，各项计算结果量值与地震后滑坡实际量值一致，这表明“ 5.12 ”地震是导致该古滑坡复活的直接原因。
科技简报
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  锚索（普通）抗滑桩通用设计软件的研发与应用

  尉学勇, 喻林青 , 刘卫民 , 蔡庆娥 , 赵 冬

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 58-63.

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  简要介绍了“锚索（普通）抗滑桩通用设计软件”的总体框架、主要功能以及关键技术研究。设计软件在 AutoCAD 平台上，采用 Visual Basic ， Visual Lisp 等程序语言研发而成，可建立滑坡体地质模型、对滑坡体进行自动条分、自动采集各条块稳定性计算时所需几何参数。利用本软件，可以轻易地完成从滑坡体地质模型的建立→滑坡体稳定性计算→抗滑桩设计整个工作流程。多个工程实例检验结果表明，本系统具有建模简单，操作方便，自动化程度高，分析计算结果可靠，输出快捷等优点，具有较大的推广应用价值。
工程抗震研讨会专栏
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  汶川地震水利水电工程震损特征及规律分析

  吴世泽 , 满作武 , 梅应堂

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 64-66.

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  为了总结特大地震对水利水电工程的震损特征和规律 ,“ 5.12 ”汶川 8.0 级地震后 , 通过实地调查和收集高烈度区 ( ≥ 8 °) 大、中、小型水利水电工程震损特征，并经分类统计，分析其震损规律。结果表明：当地材料坝坝体变形具有刚性材料较柔性材料破坏严重，坝体垂直变形与坝体填筑厚度成正比，水平位移与坝高关系不明显；建筑物破坏变形有自上而下逐渐减弱的趋势；经处理的边坡震损轻，没有处理的边坡滑移和崩落较普遍，洞室破坏不明显等。为我国西南水利水电工程建设防震抗震设计研究积累了不可多得的经验。
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  农村民居震害特点及其抗震防灾启示

  雷静雅，杨 辉，韩晓光，胡 坚

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 67-70.

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  结合多年来在湖北省内3.0～6.0级地震的地震应急宏观考察，及 2008 年汶川 8.0 级地震时在四川省的地震应急宏观考察，通过对农村民居的震害调查，根据农村民居的震害现象（砖木结构的掉瓦，墙体破坏，预制板脱落，栏杆、女儿墙等附属构件的破坏等），总结其震害特点，分析其震害原因。提出了目前我国农村民居抗震设防存在的一些问题，如承重体系不合理，不设圈梁、构造柱，墙体转角处不采取拉结措施，户与户之间的间距不合理等。并由此得到农村民居抗震防灾的几点启示：①加大农居抗震知识的宣传，提高农民的抗震防灾意识；②加强农村建筑市场的监控和管理，对建筑工匠进行相应的培训；③积极推进地震安全农居工程的实施。
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  水库诱发地震对混凝土坝的影响及抗震设防

  张丽芬，廖武林，曾夏生，王秋良

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 71-75.

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  水库诱发地震已成为影响大坝安全的重大环境问题，会给大坝造成不同程度的危害。以新丰江水库地震和柯依纳水库地震对大坝的破坏为例，探讨水库地震对混凝土大坝的影响。对于混凝土坝通常坝顶最易遭到破坏，坝顶的过坝公路及非结构建筑，增加了破坏的可能性，因此在抗震设计时需要考虑坝顶动力放大效应和坝体高阶振型对坝头应力的影响。利用实测的地震加速度记录，对大坝进行抗震反应分析， 综合大坝地震应力分析来看，地震作用在坝踵处产生较大的拉应力，而坝趾附近的剪应力也较大。在刚度发生突变的位置及上下游坝面坡折部等易发生较大拉应力处，均为坝体的抗震薄弱部位。基于水库地震对大坝的影响，做好抗震设防是保障大坝安全的一个重要因素。
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  塔城心墙堆石坝地震反应分析

  虞一鸣 , 何蕴龙 , 陈海霞

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 76-80.

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  塔城砾石土心墙堆石坝最大坝高 315 m ，地震动作用下，坝身特别是坝体上部容易出现严重裂缝或者坝坡失稳等问题。为了考察高土石坝经历高震级地震时的抗震性能，坝体及覆盖层材料采用 Hardin 非线性动力模型，在三维非线性静力分析基础上，用时程法对大坝进行地震动力分析，以揭示在 Taft 三向地震波的作用过程中坝体中加速度、动位移、动应力的分布及其地震永久变形和液化情况。坝体非线性仿真结果表明，在设防烈度地震作用下，在坝体最大断面上，坝顶动力放大系数为 2.5 左右， 1/2 坝高小范围内有拉应力出现，坝体沉陷及向下游水平位移较大，坝踵坝趾局部有一定的液化可能。
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  基于 CAP 方法的震源机制研究

  赵凌云 , 邓 津 , 陈俊华 , 申学林 , 戴 苗 , 魏贵春

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 81-84.

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  利用来源于湖北区域台网共 6 个台的宽频带数字地震记录，采用 CAP 法 (Cut and Paste Method) 反演了 2008 年 11 月 22 日湖北 - 秭归 Ms4.1 级地震和 09 月 27 日 Ms3.2 中小震的震源机制解。结果显示， 2 次地震的震源机制解有一些差别，但是均为逆冲兼走滑分量性质断层，主压应力 P 轴主要集中在 NE 向，与区域主压应力方向有一定一致性。分析认为秭归地震可能是仙女山断裂受库水渗透和载荷变化影响引发的水库构造地震。通过与 P 波初动地震震源机制结果对比发现，该地震的震源机制的反演结果有较好的一致性，结果较可信。
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  三峡水库蓄水前后三峡库区地震监测简介

  陈俊华，魏贵春，申学林，戴 苗，赵凌云

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 85-87.

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  介绍了三峡地震监测系统的组成、监测范围以及对三峡工程运行所起的重要作用，通过三峡工程蓄水前后，三峡地震监测系统在库首至库中地区记录到地震的震中位置、强度和频次等的对比。归纳了三峡工程蓄水后，库区水库诱发地震的基本特点，指出目前三峡水库蓄水后库区的水库地震基本处于工程前期预测范围之内，无破坏性地震发生。
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  堰塘滑坡的地震危险性分析

  魏贵春, 陈俊华 , 张丽芬, 申学林 , 陈圆圆

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 88-91.

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  姚家坪水利枢纽工程位于湖北省恩施市，堰塘滑坡是库区内主要的巨型滑坡，直接威胁姚家坪电站系统安全，危害性较大。滑坡体在天然状态下处于稳定状态，但在地震作用下，滑坡体处于极限平衡或不稳定状态。依据区域地震活动性、地质构造背景，分析现今各断裂带的地震活动性，判断出潜在的强震、中强震危险震源区，确定地震活动性参数和地震动参数衰减规律，为姚家坪电站系统的抗震设防和制定防灾对策提供依据。
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  三峡水库巴东地区的介质变化分析

  申学林 , 陈俊华 , 魏贵春 , 戴 苗

  长江科学院院报. 2010, 27(5): 92-94.

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  利用天然重复地震观测水库介质速度随时间的变化，采用射线追踪方法对三峡巴东地区的重复地震进行位置归一化处理提高观测精度。计算了巴东地区2004年5月至2009年10月M_L≥2.0 重复地震经射线追踪法校正后的P波走时差。结果表明，巴东地区的介质速度变化主要受三峡库水位的载荷变化以及库水渗透作用影响。