长江科学院院报

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张志雁, 牧振伟, 杨力行

长江科学院院报. 2012, 29(5): 1-4.

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通过对垂直螺旋管道中单颗粒运动进行试验，采用单颗粒动力学模型对其受旋转科氏力影响的特性进行了分析。结果表明：颗粒在运动过程中主要受到离心力、有效重力、旋转科氏力及阻力的作用。颗粒速度与水流速度之比λ和旋转科氏力与离心力之比ζ存在明显的指数关系。当λ=1时，颗粒所受旋转科氏力为零；当λ>1时，颗粒所受旋转科氏力与离心力的方向相同，均为背离圆心方向；当λ<1时，颗粒所受旋转科氏力与离心力的方向相反。试验中颗粒所受旋转科氏力与离心力在同一数量级的概率为3/4。因此，在小尺度低速度旋转流下研究颗粒受力时，颗粒所受旋转科氏力不应被忽略。

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北京市水资源利用相对效率的时空差异分析

付小雪, 陈宜金

长江科学院院报. 2012, 29(5): 5-8.

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以北京市为例，采用改进的数据包络分析方法（DEA）计算了2001—2009年北京市18区(县)的水资源利用的相对效率，利用探索性空间数据分析方法（ESDA）和局部空间自相关性分析方法，研究了北京市18区（县）的水资源利用相对效率的空间分布格局。结果表明：北京市各区、县水资源利用相对效率有所提高；空间分布呈随机性；没有显著的空间分布特征，即趋同或异质现象。与北京市经济发展的空间分布格局对比得出，北京市各区（县）的用水效率与其经济发展水平存在着一定的相关性。

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基于BP神经网络的文山州水资源承载能力评价分析

崔东文

长江科学院院报. 2012, 29(5): 9-15.

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基于人工神经网络模式识别理论和方法，依据水资源承载能力评价指标体系和标准，构建BP神经网络水资源承载能力评价模型，对区域不同规划水平年不同保证率情景下的水资源承载能力进行评价分析。结果表明：①文山州及各县级行政区域的水资源承载能力在不同水平年不同保证率情景下均未达到Ⅰ级标准，表明各评价区域水资源仍有一定的开发利用潜力。②BP神经网络模型的评价结果符合区域实际，且评价网络稳定，结果直观明了，是一种可以运用的区域水资源承载能力综合评价方法。

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“水石分离”在泥石流灾害防治工程中的应用

文联勇, 谢宇, 李东, 王勇

长江科学院院报. 2012, 29(5): 16-20.

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文家沟于2010年8月13日爆发泥石流，一次下泄量达460万m3，沟床下切深度最大约70 m，是5•12大地震后典型的次生地质灾害，也是我国近年来规模较为罕见的特大型泥石流。鉴于该泥石流规模巨大、地质条件复杂，在治理方案的选择和设计上具有很大难度。在分析该泥石流典型特征、成因以及各功能分区地形特征和坡体物质组成的基础上，详细论证了排导、拦挡、固源、截水分流等措施在该泥石流沟防治工程中的效果和局限性，通过比选和设计，论证了“水石分离”综合治理措施的可行性和治理效果，为大型泥石流治理提供了新的思路。

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低水头电站导墙布置对进水口流态的影响

刘晓平, 周千凯, 周俊, 乾东岳

长江科学院院报. 2012, 29(5): 21-25.

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以某低水头水利枢纽电站工程布置为实例，首先采用物理模型的方法，观测分析了导墙布置对电站进水口流态的影响，并针对导墙附近形成的局部漩涡予以理论分析，提出导墙附近漩涡的形成规律；然后利用标准k-ε紊流模型对各工况进行了数值模拟，在此基础上，进一步从三维流态、断面流速分布及紊动能等方面，分析了影响电站进水口流态的因素，即在水力要素一定的情况下，导墙长度对进水口断面流速分布存在一个临界长度，为今后其他工程电站导墙布置提供了参考，有一定的借鉴意义。

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麦秸秆加筋土的轻型击实试验与击实土的抗压性能

王沛, 柴寿喜, 仲晓梅, 杨宝珠

长江科学院院报. 2012, 29(5): 26-31.

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以防腐处理后的麦秸秆加筋盐渍土，解决土的盐胀、溶陷和吸湿软化所引起的低强度和大变形问题。盐渍土、麦秸秆加筋盐渍土的轻型击实试验和击实加筋土的抗压强度试验结果表明：①随加筋长度和加筋率的增加，最优含水率变化较小，最大干密度有所降低；②加筋麦秸秆使土的抗压强度和抗变形能力提高， 30 mm和0.25%为直径102 mm试样的适宜加筋长度和加筋率；③与盐渍土一样，低于最优含水率，加筋土的应力应变曲线显示为应变软化；高于最优含水率，表现为应变硬化；④应变较小时，应力应变曲线相互靠近；随应变的增加，曲线的间距逐渐增大。这表明，只有在发生较大应变时，加筋作用才能发挥出来。麦秸秆加筋盐渍土的轻型击实性能较好；加筋麦秸秆提高了盐渍土的抗压强度和抗变形能力。

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考虑新老路基相互作用的软基高速公路拓宽变形性状分析

姜景山

长江科学院院报. 2012, 29(5): 32-39.

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通过弹塑性有限元数值模拟，分析了软基条件下考虑新老路基相互作用的高速公路拓宽变形性状。计算结果表明：①新路基填筑使路基沉降呈现老路中心沉降小、拓宽路基沉降变形大的反盆形分布形式；②随填土高度的增加，路基沉降增大，路基顶部最大沉降点逐渐外移，在新路基顶面相对位置由新路基中心向新路基路肩移动；③随着路基加宽宽度的增大，路基沉降增大，新路基最大沉降点逐渐外移，在新路基顶面相对位置由新路基路肩向新路基中心移动；④新路基预压期越长，路基工后沉降越小；⑤新路基填筑速率越大，路基工后沉降越大。深入了解加宽路基的沉降变形性状，有助于确定合理的软基处理和路基拼接方案，为路基拼接优化处理提供参考。

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深埋隧洞开挖岩爆数值模拟与预测

陈文亮, 章青, 刘仲秋

长江科学院院报. 2012, 29(5): 40-44.

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为能更好地反映深埋隧洞岩爆的脆性破坏特征，在岩爆的数值模拟中采用了一个复合破坏准则弹脆塑性本构模型，并结合锦屏二级水电站辅助洞工程，综合运用各种判据和方法建立岩爆的预测体系，对开挖过程中岩爆的发生情况进行了预测，判定在洞肩和洞底角点处发生岩爆可能性较大，这与锦屏二级水电站辅助洞岩爆实际发生情况基本一致。对岩爆的预测具有一定的参考价值。

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无黏结材料颗粒流模型的宏细观参数关系研究

颜敬, 曾亚武, 高睿, 杜欣

长江科学院院报. 2012, 29(5): 45-50.

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基于颗粒流(PFC2D/3D)模型的细观离散元方法是近些年来兴起的一种新的岩土数值计算方法，在岩土工程非连续介质领域中发挥着重要作用，但由于该类模型宏细观参数关系的复杂性，使其在实际工程应用中受到限制。在前人研究的基础上，以无黏结颗粒材料为例，采用4因素3水平正交试验方法设计了9类试样，并各自在3种侧压下进行双轴试验，以探求细观参数不同组合对介质宏观特性的影响，从而避免了控制变量法固定某些参数的局限，更加科学地分析了细观参量对宏观特性影响的敏感程度，并据此提出该类材料宏细观参数匹配的调整原则。最后利用人工神经网络实现了该类材料宏细观参数之间的互演计算，以供PFC模型在实际岩土工程计算时参考。

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基于FLAC^3D岩石应变软化模型的研究

周勇, 王涛, 吕庆, 朱远乐, 王翔翔

长江科学院院报. 2012, 29(5): 51-56.

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在岩土工程的实践中，许多岩土体材料在载荷作用下表现出应变软化特性，因而在岩土工程数值模拟中如何更好地表现出岩土材料的应变软化特性非常关键。首先分析了“圆形孔洞问题”这一岩土工程领域的基本问题，并对该问题基于应变软化模型建立的现有理论解与FLAC^3D的数值计算结果进行了对比，所得到的结果验证了FLAC^3D应变软化模型在数值计算时的准确性和适用性。接着采用FLAC^3D程序中的应变软化模型与理想弹塑性模型对该问题进行了计算，通过对计算结果的对比分析，认为忽略应变软化岩土材料的强度软化特性对工程是偏于危险的。最后对FLAC^3D中应变软化模型的相关参数(ε^p_i、残余系数 )进行了研究。研究成果有助于研究人员更深入地理解岩石应变软化模型的力学本质。

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土钉墙在工程应用中的问题及改进方法的探讨

易丽丽, 聂俊, 潘泓

长江科学院院报. 2012, 29(5): 57-61.

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土钉墙凭借一些显著的优越性被广泛应用于基坑工程的开挖支护，并带来了巨大的社会和经济效益。然而，国内存在大量盲目使用土钉墙的现象，由于没有认清适用范围，加上设计和施工中存在大量的问题，导致基坑安全事故屡见不鲜。因此需要全面认识土钉墙的作用机理，了解土钉墙的优缺点、重视其施工水平。针对土钉墙在岩土工程应用中存在的问题做了详细讨论，并提出了改进方法和土钉墙今后研究的方向，对土钉墙的耐久性、抗震、蠕变以及无损检测、变形的预测、复合土钉墙等方面展开研究将具有非常深远的意义和良好的发展前景。

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基于快速傅立叶变换（FFT）的地形剖面线的数学表达研究

胡洁, 杨勤科, 郭兰勤

长江科学院院报. 2012, 29(5): 62-66.

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在数字地形分析中，地形剖面的分析方法不仅可以以线代面研究区域的地形起伏变化，还可很好地反映地形沿某一方向的地势起伏和坡度陡缓，其地形剖面线的数学表达更能为今后的数字地形分析提供坚实的数学基础。鉴于此，将信号分析中常用的傅立叶变换引入到地形剖面分析中，从信号分析的角度，把地形剖面线看成一维连续空间域信号，并对其傅里叶变换后的频谱进行研究分析。通过对地形剖面的频谱分析，可得到该地形剖面所包含的地形频率信息，进而实现地形剖面的数学表达。

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基于RS和GIS的LUCC研究——以重庆市万州区为例

周杨, 周廷刚, 冯冲

长江科学院院报. 2012, 29(5): 67-71.

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通过利用遥感、地理信息系统相结合的技术方法，解译万州区2000年与2004年2期遥感影像，获得该地区相关数据的矢量图及定量统计数据，结合万州区自身特点，运用包含4个指数在内的指标分析了土地利用和土地覆盖变化(LUCC)特征，为该区土地的合理利用提供决策依据。结果表明：土地整体变化不大，单一动态度则各有千秋，其中较为明显的是建设用地增长突出，以及林地和耕地的减少，因此为实现该区可持续发展，必须采取措施保护耕地和林地，加强城市建设用地的管理。

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一种不同植被覆盖条件下的气溶胶光学厚度反演方法

张鑫, 赵祥, 刘素红

长江科学院院报. 2012, 29(5): 72-77.

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提出一种在不同植被覆盖条件下的气溶胶光学厚度反演算法。这种算法基于影像自身的波段间信息和关系，通过选取影像中植被混合比差距较大的像元，使用可见光到近红外波段(400~900 nm)的光谱信息，反演得到气溶胶光学厚度。详细介绍了这种反演方法原理和操作流程，并分别使用模拟数据和真实遥感影像的反演对本方法进行验证。通过模拟数据的反演，这种方法反演结果与真实值的拟合系数(R2)达到0.981 8，均方根误差(RMSE）达到0.055；同时使用该算法反演和校正中巴资源卫星(CBERS)CCD影像。分析校正前后的影像，校正结果明显增强了影像对比度，同时还反映出影像能见度的情况分布，经过大气校正后，可以使得地物更加接近真实地表反射率，有利于影像的定量化应用。

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区域滑坡空间预测方法研究综述

王志旺, 李端有, 王湘桂

长江科学院院报. 2012, 29(5): 78-85.

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滑坡具有区域性、群发性、多发性及灾害严重的特点，开展大范围的区域滑坡空间预测评价是实现防灾减灾的有效途径。在区域滑坡空间预测研究方面，还存在预测指标体系的确定方法、预测指标的权重取值及连续数据离散化处理过程中造成的图层信息损失等问题，需要进一步研究解决。分别综述了确定性模型和非确定性模型在滑坡空间预测评价中的应用情况，重点介绍了非确定性模型中的知识驱动模型和数据驱动模型的应用情况及适用条件；并展望了区域滑坡空间预测方法的发展趋势。

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某土石坝帷幕灌浆渗流监测成果分析

李刚, 李军, 杨开华

长江科学院院报. 2012, 29(5): 86-89.

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为研究土石坝帷幕灌浆的渗控效果，了解加固后渗压水位的变化规律，针对某黏土心墙坝，采用逐步回归分析和有限元分析方法，对3年来的监测成果进行了分析。逐步回归分析表明：影响坝体渗流场的主要因素是库水位、降雨及时效；往背水方向，库水位的影响程度逐渐减弱，而降雨及时效的影响程度逐渐增强。有限元计算表明：全封闭式帷幕灌浆使大坝渗漏量减小了37.6%，而悬挂式帷幕灌浆只减小了10.7%，全封闭式帷幕灌浆的渗控效果更为显著。

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水利水电工程施工机械设备安全规划理论研究

周武, 吴新霞, 李端有

长江科学院院报. 2012, 29(5): 90-94.

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水利水电工程施工机械设备多，作业环境复杂，施工场地安全布置和施工设备的安全规划难度大。引入时间、空间和运动分析理论，建立了施工机械设备安全规划的理论体系，提出了水利水电施工场地施工机械作业安全规划的评价方法和评价指标；客观地认识和评价施工场地内和施工过程中的机械设备给施工过程带来的安全问题，充分利用有限的施工作业时空资源，制定科学合理的施工设备布置方案。该理论体系为施工场地安全规划的研究提供了一种新途径。

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2012年, 第29卷, 第5期　
刊出日期：2012-05-01

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