长江科学院院报

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孟震 , 杨文俊

长江科学院院报. 2011, 28(7): 1-6.

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运用泥沙隐蔽度的研究成果，结合泥沙起动的滚动模型，导出了以隐蔽度为参数的泥沙近底作用起动流速公式。通过对该式分别进行的极限分析和单调性分析，论述了散体沙起动的几个物理现象，论证了宽级配非均匀沙的起动特性。经过对泥沙颗粒隐蔽度分布特性及泥沙起动标准的分析，建立了泥沙颗粒隐蔽度与无因次起动切应力之间的数值关系。最后借鉴前人的研究成果，验证了本文公式的适用性。

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长江流域大型水利水电工程水量调度初步探讨

尹正杰，黄薇，陈进

长江科学院院报. 2011, 28(7): 7-12.

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鉴于长江流域水情、工程条件的变化，长江流域大型水电工程的水量调度已成为未来流域水资源管理的重要组成部分。对大型水电工程水量调度的需要进行了分析，介绍了长江流域目前开展水量调度工作的现状和存在的问题，分析了各干支流大型水利水电工程参与水量调度的能力。在此基础上，初步探讨了长江流域实施水量调度的总体框架，包括调度目标与原则、工程筛选标准、调度内容、管理制度形式和管理支撑条件。研究结论将为长江流域未来实施水量统一调度管理提供参考。

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基于 HEC—RAS 的淮河淮南段洪水漫顶风险分析

徐伟，刘茂，杨杰，李春志，尚小娟

长江科学院院报. 2011, 28(7): 13-18.

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淮河淮南段聚集了大量的人口、工厂、农田、建筑物等，一旦发生较大规模的洪水，将对人民生命财产安全造成严重威胁。运用 HEC-RAS 软件和 HEC-GeoRAS 模块，在 GIS 环境中，模拟现有防洪工程条件下淮河淮南段在40年、60年及100年一遇洪水周期下的洪水漫顶淹没情况，得到不同横断面的设计水位线、漫顶淹没的范围、淹没水深等数据。洪水漫顶模拟结果表明 : 淮河淮南段的防洪堤坝能够抵御 40 年、 60 年一遇的洪水，基本能抵抗100年一遇的洪水；模拟水位与设计水位吻合度高，基于 HEC-RAS 的洪水漫顶模拟合理可信，可为防洪预警、制定人员疏散方案及洪水灾害风险分析等方面提供依据。

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路堑边坡锚固防护参数的响应面优化设计

王宇，魏献忠，邵莲芬

长江科学院院报. 2011, 28(7): 19-23.

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边坡锚固防护结构参数的选取直接影响防治工程设计，进而影响到公路边坡的稳定性，科学合理地进行参数选取意义十分重大。提出了响应面试验设计法，并将其应用于锚固防护结构的参数选取上，研究了锚索支护参数对稳定系数的影响，建立了稳定系数与各影响因子的定量关系模型，给出了稳定系数的残差分布以及不同操作变量之间的稳定系数等值线图和响应面三维图，并对试验条件进行了优化，得出了各锚索支护参数的最佳取值方案。同时，将响应面法优化方案与极限平衡法稳定性计算结果进行了对比分析，对优化设计后边坡的稳定性进行了评价。结果表明，响应面优化设计方案合理可靠，从而为公路边坡锚索支护参数设计和优化提供了科学依据，为公路路堑边坡的稳定性研究提供了有用的方法。

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水电工程环境边坡危险源危险性评价体系初步研究

吉锋 , 邓忠文

长江科学院院报. 2011, 28(7): 24-27.

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随着西部水电建设事业的深入开展，环境边坡危险源问题也日益突出，这是由于人类工程活动对坝区开口线内的开挖边坡稳定性给予了足够重视和治理，而对于开口线以外保持其自然稳定的环境边坡，不可能也没必要对其自然状态开展整体性分析与大规模治理，也不可能强求达到与工程开挖边坡一样的安全控制标准，加之目前尚无规范明确指导，亦无研究资料公开出版以供参考，导致其评价标准和防护体系不系统、不统一，成为了水电站施工和运行期的安全隐患。通过对环境边坡危险源的定义、类型、边坡安全等级、防治标准等一系列问题进行阐述和讨论，建立了系统的边坡危险性评价体系，为进一步研究提供基础。

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库岸滑坡黏性土与河水物理化学作用试验研究

毕仁能，项伟，郭义，李涛涛，王菁莪

长江科学院院报. 2011, 28(7): 28-31.

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水库水位周期性升降加剧了河水与库岸滑坡堆积物松散土体之间的水土作用，对库岸表层岩土的工程性质会产生显著影响。从水土作用的角度研究河水对库岸黏性土工程性质的影响，通过 X 射线衍射试验、 Zeta 电位试验、可交换阳离子试验、固结快剪试验、电镜扫描试验等，对滑坡黏性土与河水作用前后的组分、微结构和抗剪强度进行了对比试验。结果表明：在黏性土与河水作用过程中，由于水化作用和离子吸附作用的共同影响，土颗粒表面 Zeta 电位降低；由于土颗粒对 2 价阳离子的吸附作用，结合水膜会变薄，重塑土的微结构和抗剪强度都有一定变化，河水处理后的黏性土在直剪试验中还因土颗粒结构的变化导致剪胀效应。由此揭示水土间物理化学作用在河水淹没范围内对细粒土工程性质影响的作用机理。

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河道截流系统风险率计算模型及计算方法研究

贺昌海，刘永悦

长江科学院院报. 2011, 28(7): 32-36.

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为了对水利水电工程河道截流方案进行科学决策，简要回顾了截流风险的研究进程，并基于工程实际对截流系统进行了风险识别，分析了截流中可能遇到的风险事件类别及其影响因素。考虑水文、水力和施工的不确定性，建立了基于龙口轴线断面平均流速、龙口轴线水深和平均抛投强度的截流系统综合风险率估计数学模型，使截流风险率计算更加完善。对比了目前存在的风险计算方法的优劣，提出用基于完整水力学计算的 Monte-Carlo 法计算风险率。最后，对于计算中多风险变量的相关性、动态和静态风险区分、抽样次数、抽样误差等问题进行了讨论，并结合具体算例进行了分析。计算结果表明，截流系统综合风险率随截流设计流量的不同有较大变化，并与反应施工组织水平的抛投强度密切相关。

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渗流自由面数值模拟方法比较

蒋胜银，李连侠，廖华胜，杨华，邹俊

长江科学院院报. 2011, 28(7): 37-42.

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结合最新提出的自由面适应网格法，与现行的 2 种固定网格法即变单元渗透系数法和初流量法进行数值模拟比较，以探讨各种方法在自由面渗流计算中的优缺点及其应用情况。试探性地选取 3 种固定网格方法进行系统的比较，即在精度、迭代步数、网格敏感度、初设自由面敏感性上进行多方位比较，分析各方法的灵活性、鲁棒性、数值稳定性、计算效率和可靠性。结果表明，在同一网格系统下，自由面适应网格法较其它 2 种方法具有计算速度快、精度较高等优点 , 其迭代步数和结果精度对初设自由面和网格密度敏感度均较其它 2 种方法低。

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堤坝下游管涌险情发生的临界流速和渗流量及其防汛应用

毛宁，毛昶熙

长江科学院院报. 2011, 28(7): 43-46.

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引用水力学中单个潜水球体起动平衡时的阻力系数试验曲线，结合颗粒土料的渗流阻力试验中孔隙率的关系，提出了鉴别堤坝下游地基各土层发生管涌的临界流速和渗水量观测方法。为方便计算还给出了阻力系数试验曲线的不同流态（达西流和非达西流）经验公式。为应用方便，又算出常规土层的管涌临界流速和渗水量的对照表格，供汛期防洪查用。现场实施只要在局部渗水地面围以圆环观测渗出水量即可判别是否会发生管涌险情。

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计算边坡安全系数的坡角增大法及其应用研究

陈立杰，蔡雪雁，王正中

长江科学院院报. 2011, 28(7): 47-50.

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边坡稳定分析方法很多，经典的极限平衡法并不能给出唯一的安全系数值而且复杂抽象；强度折减法虽然简捷实用，但无法反映出边坡失稳的机理。基于土工离心原理和极限平衡原理，提出了既简单直观又反映边坡失稳机理的坡角增大法，即通过不断施加增大的边坡坡角，增大下滑力，减小抗滑力，直至边坡失稳达到极限状态破坏为止，最终建立坡角与安全系数的关系。通过算例并与传统极限平衡法和有限元强度折减法相比，结果表明，坡角增大法在低地下水位边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的，为边坡稳定分析提供一种新的研究思路。

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基于改进 RBF 神经网络的最大动剪切模量确定

陈志强，王亮清，刘顺昌，丰光亮

长江科学院院报. 2011, 28(7): 51-56.

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采用径向基函数（ RBF ）神经网络的手段，直接建立最大动剪切模量G_max与孔隙比e、围压σ₃、固结比 k_c 这3个影响因素的非线性关系，避开了寻找G_max与各影响因素之间定量经验公式的繁琐工作。通过模式搜索法计算出径向基函数的扩展速度的最优值，使模型的预测误差最小。以福建标准砂为例，模式搜索法得出的扩展速度 SPREAD 最优值为2.287，RBF 网络预测的G_max平均相对误差为0.931 6%，误差很小，说明 RBF 神经网络能方便、有效地确定不同条件下的G_max，具有一定的推广利用价值。除了对G_max能够很好地预测外， RBF 网络对G -γ关系曲线也能很好地模拟。

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越江隧道联络通道冻结法施工力学模拟分析

李开文，毛勇，孙闯，朱泽奇

长江科学院院报. 2011, 28(7): 57-61.

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为直观了解冻土帷幕的力学特性，掌握隧道联络通道开挖过程对冻土帷幕的影响，保证开挖过程的安全，采用大型有限差分软件 FLAC^3D ，对联络通道的开挖过程进行了数值模拟。从数值分析的角度对冻土帷幕的应力与变形进行了分析和安全评价，详细研究了冻土帷幕中应力与位移的分布情况，确定了冻土帷幕厚度设计安全值为 2.5 m （可以满足施工要求），并指出了容易产生应力集中的位置为冻土帷幕与隧道接触部位。由于该部位在冻结过程中散热快，冻结效果差，所以施工中应该值得注意，同时也为今后的联络通道数值模拟与人工冻结法施工提供了参考。

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库水位下降时土坝上游面渗流稳定性研究

张大伟，严文群 

长江科学院院报. 2011, 28(7): 62-66.

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大坝迎水坡的最不利工况是长期蓄水（高水位运行）后水位骤降，影响此时上游坡土体稳定性的因素有水位降落速度、土体特性等。借助于渗流分析软件 Geoslope 和 unsst2 ，不仅从渗流稳定性出发，说明了坡面渗水的危害；从防止大坝上游坡在库水位下降时产生自由溢出点出发，拟合了不同k/ μ v 时库水位下降的临界高度；而且考虑了由于各种原因产生的土体各向异性和基质吸力摩擦角φ^b 对上游坝坡稳定性的影响。研究表明，对于库水位下降时上游坡稳定性分析，尤其应结合渗流场计算结果，同时考虑工程实际中各种因素的影响。

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煤系土浅层滑坡的影响因素敏感性分析

祝磊，洪宝宁 

长江科学院院报. 2011, 28(7): 67-71.

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基于弹塑性接触有限元强度折减法研究了影响煤系土浅层滑坡主要因素的敏感性，计算表明煤系土浅层滑坡稳定性的敏感性从大到小依次为边坡坡度、滑动面岩土体的黏聚力、滑动面岩土体内摩擦角、风化厚度、坡高，而岩土体的弹性模量和泊松比对煤系土浅层滑坡稳定性影响不显著。研究成果为煤系土堑坡设计、施工和处治提供了理论依据，具有一定的实际意义。

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水行政执法管理信息系统的设计与实现

吴杰 , 李恺

长江科学院院报. 2011, 28(7): 72-75.

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在分析了长江南京河段水行政执法工作现状的基础上，提出了水行政执法管理信息系统的需求和目标。以河道基础信息数据库及占用单位属性数据库为核心，采用 WebGIS 技术、计算机网络技术与现代无线通讯技术，建立水行政执法系统，在单位局域网上实现水行政执法工作的运行与管理。

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三峡水库运用对坝下游干流河道水文情势的影响研究

黄悦，姚仕明，卢金友

长江科学院院报. 2011, 28(7): 76-81.

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三峡水库调度运用改变坝下游水沙条件，会对坝下游河道水文情势产生影响。利用坝下游长河段一维水沙数学模型计算分析了丰水年、平水年与枯水年情况下三峡水库调度运用对坝下游干流河道沿程流量、水位及输沙量的影响。结果表明：枯水期与泄水期出库流量增加，坝下游沿程枯水位相应抬高；蓄水期下泄流量减少，同时期沿程水位下降；遇枯水年，水库蓄水使得坝下游来流量过小（10月下旬大通站平均流量小于 9 000 m³/s ）；遇平水年蓄水期，中下游水位下降较多，沿程水位下降 1.71 ～ 3.68 m ，对坝下游河道的航运及供水等带来一定的影响。

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三峡工程蓄水运用以来荆江水位流量关系变化分析

郭小虎，渠庚，朱勇辉

长江科学院院报. 2011, 28(7): 82-86.

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根据三峡工程蓄水前后的实测资料，分析了荆江河段沿程水位流量关系变化。研究成果表明 : 除枝城站在枯水流量下水位略有下降外，上荆江在中、枯流量下水位也均有一定程度的下降，其中沙市站枯水位下降最大，下荆江河段水位在同流量下略有下降。除枝城站枯水位变化受卢家河浅滩形成的沙坎石泓影响外，三峡工程蓄水后影响荆江河段水位流量关系变化的主要原因是：荆江河段处于冲刷状态，尤其冲刷主要集中在枯水河槽。

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2011年, 第28卷, 第7期　
刊出日期：2011-07-01

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