2011年, 第28卷, 第4期　
刊出日期：2011-04-01

  

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江湖泥沙与治理
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  大理河流域治理前后径流泥沙变化研究

  魏 霞 ，李勋贵 ，李占斌

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 1-4.

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  以大理河流域 1960-2002 年长系列降雨径流泥沙资料为基础，以 1969 年为分界年，视1969 年以前为天然状态， 1969 年以后为治理状态，将该流域按照本区的地貌类型、下垫面及水文站网布设情况等划分为青阳岔水文站以上区域、李家河水文站以上区域和绥德水文站以上 3 个区域。对各区域分别建立无治理措施年份的汛期降雨量和汛期径流量、汛期降雨量和汛期泥沙量、汛期径流量和汛期泥沙量经验关系式，用经验关系式的计算值和相应实测值进行比较，来分析实施水土保持措施对大理河流域径流泥沙变化的影响。
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  对长江口深水航道治理工程中若干问题的思考

  金 镠 , 虞志英 , 张志林 ， 钱 峰

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 5-9.

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  长江口深水航道治理工程对南北槽分流口及北槽进行大规模河口整治，至 2010 年已分别完成了一期、二期和三期工程，使长江口航道水深分别达到 8.5 ，10.0 ，12.5 m 的治理目标。但从二期 10 m 水深的维护开始，尤其是 2006 年三期工程开工以来，航道的维护疏浚量（包括三期施工期回淤量）急速上升，且回淤沿航道的分布极不均匀；2009 年加长了大部分丁坝，意图提高回淤集中航段的落潮流速，刷低滩面，减轻回淤，但效果不显著。为此，总结长江河口深水航道治理工程实施过程中出现的河口河槽演变若干问题，研究整治建筑物对北槽河槽形态、沿程水沙条件和地形的影响，初步分析造成高回淤量的原因，并从理论和方法上对河口治理工程进行了初步归纳，对长江口综合整治开发具有借鉴意义。
水资源与环境
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  基于ArcGIS的水源地水质健康风险研究

  叶 剑 , 冯 坤 , 倪福全

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 10-15.

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  针对农村饮水安全中水质不安全的问题,实地采集了名山县 81 个农村饮水水源地的水样，应用美国科学院国家研究委员会 (U.S. National Research Council of National Academy of Science) 推荐的健康风险模型计算并分析了本区农村水源地饮水水质的致癌风险（R）和非致癌风险 (危害指数 ,HI) ；利用 ArcGIS 的空间分析功能，选择合理的插值方法，对评价结果数据进行了分析，得出研究区水质风险的空间分布图，对该县农村饮水水质进行了致癌物及非致癌物的健康风险单因子和组合因子的综合评价；指出：水源地中主要的致癌物是砷、铬（6+）和铅；非致癌物的健康风险主要来源于砷、氟化物、硝酸盐、铁。研究结论揭示了研究区水源地水质健康风险控制指标，为水源地的治理提供了科学的参考建议。
工程安全与灾害防治
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  青海云天化磷石膏尾矿库的稳定性研究

  王 涛 ， 杨 凡 ， 周 勇 ， 吕 庆 ， 朱远乐

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 16-19.

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  水是影响尾矿库稳定性的最主要因素之一。对青海云天化磷石膏尾矿库进行了洪水条件下的防洪和渗流计算，并利用上述计算结果对其稳定性进行了计算分析。在计算过程中，针对磷石膏尾矿库的特殊性，提出了将防洪计算和渗流计算紧密结合起来的一种计算思路。结果表明，该尾矿库在其防排渗设施正常运行的工况下是安全的，但在其排渗设施失效的情况下则是不安全的，在实际运行中应当加强对排渗设施的监测与维护。
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  初次蓄水对瀑布沟库首拉裂体影响的监测分析

  彭立威，汪家林，温 帅，徐湘涛

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 20-24.

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  施工期监测成果表明，瀑布沟电站库首右岸拉裂变形体支护结构荷载变化正常，坡体位移较小，蓄水前处于稳定状态。初次蓄水对瀑布沟库首右岸拉裂体产生了一定程度的影响。依据蓄水期间拉裂体宏观变形现象和监测资料，运用比较法、作图法和特征值统计法等对拉裂体支护结构荷载变化和变形进行分析。在此基础上综合分析后认为：受蓄水影响较大的是强卸荷底界限以上的岩体，坡体主要的变形方式为浅表松动带蠕滑变形；坡体位移随高程增加而增加，地表累计合位移 10 ～ 20 mm ，最大平均位移速率为 0.10mm/d ；蓄水使水位高程以下的锚索荷载产生了明显的减小，最大减小量 70.0 kN 。从初次蓄水后连续的监测成果分析，瀑布沟库首右岸拉裂体目前仍处于整体稳定阶段。
水力学
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  低堰体型与泄流能力关系的初步研究

  童海鸿， 李梦成， 丁新求

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 25-28.

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  低堰广泛应用于平原闸坝枢纽，其泄流能力直接决定了低水头枢纽工程的建筑物布置形式和工程效益的大小 , 而实际工程中，影响低堰泄流能力的因素很多。通过对多种数据的整理、分析，从各种不同堰型、上下游堰高、上下游堰面坡度等方面，对低堰体型与泄流能力的关系进行了研究，并结合工程实例提出了实际工程运用过程中，不同条件下低堰选型和设计应注意的有关问题。
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  三次抛物线形渠道断面收缩水深的计算公式

  冷畅俭，王正中

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 29-31.

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  三次抛物线形断面渠道收缩水深的计算需求解高次隐函数方程，不容易求解，传统的图解法或者试算法计算过程复杂，精度较低，不便于工程实际应用。通过对三次抛物线形断面渠道收缩水深的基本方程进行适当处理，得到了快速收敛的迭代公式，再与合理的迭代初值配合使用，得到三次抛物线形渠道断面收缩水深的计算公式。误差分析及实例计算表明，在一般工程常用范围内，收缩水深的最大相对误差仅为 0.16 ﹪，计算公式形式较简捷、精度较高、适用范围比较广。
岩土工程
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  大型平板载荷试验对沪昆客运专线土体强度参数的研究

  顾成权

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 32-35.

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  沪昆客运专线为高速无碴铁路，路基铺轨后允许沉降仅为 1.5 cm 。线路沿线分布大量粉土地层，设计中路基沉降主要根据室内试验估算，计算参数的取值对路基沉降计算起着至关重要的影响。选取现场典型地段，通过大型平板载荷试验 (PLT) 获取试验数据，并和室内试验及静力触探测试数据进行对比，分析不同测试方法、试验结果的优劣，并为该地区粉土地层上的路基沉降计算提供力学参数。
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  有限差分强度折减法中融合蒙特卡洛思想的边坡可靠性分析

  陈 欣 , 付建军 , 赵海斌 , 黄太平 , 时 凯

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 36-40.

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  可靠性分析是边坡工程研究的热点之一，但目前基于强度折减方法的边坡可靠度分析研究较少，文章主要是在有限差分强度折减法基础上融合蒙特卡洛思想进行边坡可靠性分析。其研究思路为：首先详细概述了边坡可靠性分析原理及边坡可靠度分析统计模型；其次，介绍了有限差分强度折减法及蒙特卡洛思想，并将蒙特卡洛思想引入边坡有限差分强度折减模型，利用 FLAC3D 内置 fish 语言编制了相应计算程序，使此模型数值计算得以实现；最后，对某岩体力学参数 ( 粘聚力、内摩擦角 ) 服从正态概率分布的简单边坡进行了安全系数计算，且对计算结果进行了统计分析、可靠性评价。其研究方法将为工程岩体边坡可靠性分析提供一定参考价值。
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  某库岸滑坡的成因机制及稳定性

  王 猛 ，石豫川 ， 唐兴君

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 41-44.

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  某库岸为典型高山峡谷地貌，斜坡在卸荷作用和重力作用下弯曲拉裂，形成规模巨大的滑坡。水库蓄水后，滑坡可能产生复活，将造成“二道坝”，危及大坝及其它枢纽建筑的安全。结合滑坡区的环境地质条件，滑坡的地质结构特征，分析其形成机制，并在此基础上建立地质力学模型，再现滑坡形成过程。最后采用定量计算、数值模拟法计算滑坡安全系数、应力分布状态等，对滑坡蓄水条件下的变形及稳定性进行研究和预测，从而为滑坡治理工程设计提供依据。
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  水库蓄水对317国道某崩塌堆积体稳定性影响

  刘 海，沈军辉，彭昌翠，司洪涛

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 45-48.

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  某堆积体滑坡位于狮子坪水电站近坝库段右岸，属崩塌堆积体在水库库水作用下沿基覆界面发生的后退式逐步破坏滑坡。 2009 年 9 月水库初次蓄水导致了崩塌堆积体强烈变形破坏，对 317 国道造成极大的危害。研究该崩塌堆积体滑坡成因机制对 317 国道沿线同类型滑坡治理具有重要意义。从堆积体结构以及赋存的地质环境，结合水库蓄水过程坡体变形破坏迹象，研究了该崩塌堆积在水库蓄水过程中的变形机制，评价预测堆积体的稳定性。分析表明：堆积体在现有 2 490 m 水位天然条件下处于蠕滑状态，在暴雨及地震或水库蓄水至正常蓄水位 2 540 m 的条件下，滑坡将发生失稳破坏；堆积体进行了必要的应急治理后，目前处于相对稳定状态。
水工结构与材料
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  丹江口大坝右岸转弯坝段横缝切缝计算分析

  崔建华 ， 龚亚琦 ，肖汉江

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 49-53.

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  为分析坝体反向变形成因以及不同切缝措施对坝体变形、坝体上游面应力的影响，以丹江口大坝右岸混凝土坝转弯坝段为研究对象，采用三维线弹性及非线性有限元分析方法，计算得到不同横缝切缝位置、条数和深度时的坝体位移与应力。结果表明：初期灌浆将转弯坝段连成整体形成的拱效应是产生反向变形的主要原因；从减小或消除转弯坝段反向变形，改善上游面高程 143m 处竖向应力角度考虑，建议进行切缝处理，切缝深度至高程 140 m 左右。
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  弹性固支平板钢闸门主梁的可靠度分析

  王 羿 ，王正中 ，孙丹霞 ，赵延风

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 54-58.

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  针对目前平板钢闸门结构形式存在的内力分布不均，主梁跨中弯矩大的问题,根据超静定结构承载力高于静定结构的原理，提出了弹性固定支座平板钢闸门主梁新型结构形式。以跨中截面与支座截面等安全度为原则，确定弹性固定支座截面合理转角；根据结构可靠度理论评价该结构主梁的可靠度指标，并与现行结构形式主梁的可靠度进行比较。结果表明：该新型结构可以在主梁截面不变情况下提高可靠度指标 1.44 ，在可靠度指标不变情况下减少材料30%，可靠度沿跨长的分布均匀，为一种经济合理、安全可靠的结构形式。
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  控制性灌浆在某土石围堰防渗中的应用

  李连喜，石建成

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 59-61.

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  土石围堰因其构造简单、施工便捷、工程造价低等特点而应用于水利水电工程。围堰的基础一般为各种沉积地层，在砾卵石和土砂颗粒之间存在彼此连通的孔隙，加之土石围堰自身空隙较大，存在较大的渗流，因此，需要进行防渗处理。控制性灌浆是围堰堵漏防渗行之有效的方法之一，结合新疆伊喀什河水电站基础防渗工程，从方案设计、施工技术、灌浆材料、质量检测评价等方面全面阐述了土石围堰控制性灌浆的防渗处理技术，为类似工程提供参考。
信息技术应用
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  土石方调配复杂网络建模与系统优化研究

  吴学雷 , 卞小草 , 申明亮

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 62-66.

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  在深入了解实际工程中土石方调配方法、特点的基础上，分析了现有调配模型中存在的问题和不足，并从物理过程模拟的角度，对调配中由开挖、填筑、中转、弃渣、料场开采、道路运输等组成的复杂网络进行抽象和简化，将其转化成为多组具有统一属性，并按一定规则排列和相互联系的“对象 - 道路 - 对象”模型，并采用实时参数检测和碰撞的思想，设立了相应的模拟控制方法，其大大简化了传统模型中复杂的建模和分析过程。在基本模型的基础上，运用反馈调节和循环优化的方法，建立了可实现整体优化和局部适应的土石方调配动态仿真模型。最后结合工程实例分析，印证了模型的可行性及优越性。
仪器设备与测试技术
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  基于 BOTDA 的温度和应变测试探讨

  聂 俊 , 李端有 , 梁 俊

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 67-70.

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  基于布里渊散射的分布式光纤传感系统同时具有远距离测量和高精度测量的特点，因此在土木工程监测领域中的运用越来越广泛。根据光纤布里渊频移与光纤应变、温度之间的关系，可以确定光纤各小区间上能量转移达到最大时的频率差，从而得到温度和应变信息，实现分布式测量。基于 BOTDA 的分布式光纤测量系统可以同时测量温度和应变，大大提高了光纤测量的效率。研究发现，在温度测试中光纤的保护层厚度制约了光纤测温的精度，对光纤保护层改进可以提高测温的准确性。在应变测试中，基于 BOTDA 的分布式光纤测量系统对应变测试可以很简便地进行温度补偿，简化了传统应变片测量中的温度补偿，提高了应变测量的准确性，具有很高的性价比。
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  高速水流水力特性原型观测的涂层痕迹法初探

  万继伟，牛争鸣，路洪波

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 71-74.

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  对常规原型观测的方法和技术进行了评述，指出高速水流特性原型观测存在的一些难点与不足，提出用新的涂层痕迹法进行高速水流水力特性原型观测的基本原理和技术方法，并结合室内试验研究和在工程中的初步应用，论述了这种方法技术的可行性。同时还探讨了该方法技术进一步研究的内容和技术路线，展望了应用前景。
长江防洪模型专栏
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  基于非结构网格的分蓄洪区水沙演进数学模型研究

  张细兵 ， 欧治华 ， 崔占峰 ， 孙 先

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 75-79.

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  基于非结构三角形网格，采用有限体积算法，建立了分蓄洪区水沙演进数学模型。模型网格能很好适应分蓄洪区复杂的边界条件，应用了 DEM 数字模型插值技术，能快速获取计算域的地形数据，实现了洪水演进过程中泥沙输移和河床冲淤变形的同步模拟。模型中还对网格划分、数值离散、动边界及干河床处理等关键技术进行了研究，并提供了相应的处理方法。该模型在荆江分洪区得到成功运用，较好地复演了 1954 年分洪过程。洪水计算成果可为分蓄洪区防洪决策与抢险提供参考，分洪闸后最大冲刷深度计算成果可为工程设计提供参考。
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  三峡工程运用后武汉段河道冲淤变化研究

  崔占峰， 张细兵， 渠 庚

  长江科学院院报. 2011, 28(4): 80-86.

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  三峡工程建成运用后，改变了水库下游河道的水沙条件，坝下游河道水流输沙能力处于不饱和状态，河道将发生沿程冲刷，并可能影响武汉河段的河势调整，进而可能对防洪产生一定影响。为此，在三峡大坝下游一维水沙数学模型最新计算成果基础上，采用数学模型计算与实测资料分析的手段进行了三峡工程建成后武汉河段水沙变化及河道冲淤演变研究。结果表明：三峡工程运用 50 年武汉河段河势没有发生大的变化，深泓线总体没有发生大的调整，白沙洲仍保持两汊过流的趋势，天兴洲左汊持续衰退，右汊发展。