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2014年, 第31卷, 第2期 
刊出日期:2014-01-26
  

  • 全选
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    江湖泥沙与治理
  • 金中武, 张小峰
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.001
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    壅水条件下水流结构特征及推移质泥沙输移规律问题目前尚未得到很好的解决,如天然壅水河段、水库库区壅水等条件下的泥沙输移、河床冲淤等问题,亟需这方面的理论支撑。利用理论分析、实测资料、水槽试验等方法进行对比分析首先分析不同条件下推移质输沙率变化的差异性;然后利用水槽试验观测壅水条件下非均匀流水流结构特征;最后结合天然实测资料和水槽试验资料,回归分析得出了适合在水库库区壅水河道的推移质输沙率计算公式。研究结果为当壅水程度指标β达到1.3以上时,现有各家公式已基本不能用来计算壅水条件下的推移质输沙率;利用水槽试验资料得到了相对床面切应力与壅水程度指标β的定量关系;回归分析得出壅水河道推移质输沙率计算公式可以在三峡库区河段适用。
  • 张细兵, 毛冰
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 8-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.002
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    基于Google Earth软件平台,建立了分蓄洪区平面二维水沙演进模拟系统。系统采用数字高程模型(DEM)地形数据插值技术,能快速、简单地完成模型的数据处理;模型采用非结构网格的有限体积算法,能进行快速计算并保持水量和动量的守恒;后处理基于Google Earth软件平台,能实现计算成果在三维虚拟场景中的动态演示。模型系统在荆江分洪区得到成功运用,能适应紧急情况下的快速计算,可为分蓄洪区防洪决策与抢险提供参考。
  • 胡向阳, 许明, 邹先坚, 马志敏
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 12-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.003
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    针对河港工模型试验中的泥沙测量与研究,借助B超仪和三维定位行走控制平台构建了一个含沙量及其垂线分布的分析与测量系统。系统利用B超成像技术获取含沙水流中悬浮沙粒的图像,针对B超图像编写含沙量分析软件,分析图像中指定区域的沙粒成像光斑面积的灰度浓度。通过率定试验,建立灰度浓度与水中实际含沙量的对应关系,并利用这种对应关系来计算待测含沙量。系统实现了较低含沙量及其垂线分布的在线同步分析与测量,具有操作简单、直观可视、实时性好、灵敏度高的特点。
  • 水资源与环境
  • 褚茜茜, 陈进, 陈广才
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 16-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.004
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    基于长江源区控制站沱沱河和直门达1978—2009年径流观测资料,采用相关分析法和Mann-Kendall法对两站的32 a的径流极值的变化趋势进行了详细分析。结果表明两站在近32 a中径流极值均有增加的趋势,但是沱沱河径流极大值增加趋势显著,直门达河径流极大值增加趋势不显著;两站径流极大值变化相关性显著。其主要原因是气候暖湿化趋势,地表植被变化以及降雨增多。分析结果对制定三江源保护规划,保护流域水资源,预防洪水发生和应对河流枯水变化也具有重要的参考价值。
  • 李博, 郭俊, 李恒凯, 丁坚平, 文雪峰, 吴彦军
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 20-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.005
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    西南岩溶山区碳酸盐岩布露广泛,岩溶发育较强烈,强烈的岩溶化作用形成地表、地下双层空间结构,造成区域水资源分布极不均衡。在对岩溶山区水文地质、社会经济以及区域环境的相关资料进行研究的基础上,从地下水资源条件、地下水资源开发利用条件、社会经济条件、生态环境条件4个方面出发,选取了28项指标,同时结合模糊层次分析方法探讨一种岩溶山区地下水可持续指标评价体系及评价方法,以贵州威宁地区为实例,对该地区地下水资源可持续性进行了评价,评价效果较好。
  • 梁园园, 刘德富, 石小涛, 许勇, 王从锋, 郑霞忠, 白艳勤, 罗佳
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 25-29,34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.006
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    水工程的大量修建在为人们提供便利、创造财富的同时,也破坏了河流生态系统的平衡,对水生生物的生存环境造成了严重影响。尤其是一些洄游鱼类如中华鲟、圆口铜鱼等,洄游通道的阻隔导致其近年来资源量不断下降。为了解决鱼类的过坝问题,科研工作者对众多过鱼设施进行了研究。其中,集运鱼船作为一种活动过鱼设施,能够弥补固定过鱼设施的不足,在恢复生态系统平衡及水电站保护鱼类等方面具有较大的研究和应用价值。对其国内外研究现状和亟待解决的关键技术问题作了介绍,并对其今后的发展趋势进行了展望。
  • 工程安全与灾害防治
  • 王志军, 宋文婷, 马小童
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 30-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.007
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    根据溃坝洪水演进特征及其对经济财产的破坏作用,提出了一种基于淹没范围区划的溃坝经济损失评估方法。为便于确定溃坝洪水财产损失率,将溃坝洪水淹没范围划分为6种区域溃决区、毁灭区、重灾区、中灾区、轻灾区及安全区,制定了溃坝洪水淹没区划标准及每种分区财产损失率的建议表。为避免溃坝洪水淹没范围区划中的不相容问题,提出了基于物元模型的溃坝洪水淹没范围区划方法。该评估方法简便快捷,可以节省工作量,实现快速评估。
  • 农业水利
  • 袁念念, 黄介生, 谢华
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 35-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.008
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    进行控制排水、自由排水及差异施氮对照试验,观测棉花各生育阶段生长指标和产量,用通径法分析得出影响棉花产量的主要因素是结铃数,其次是单铃重。无论施氮多少,自由排水和控制水位为80 cm处理结铃数较控制水位30 cm和50 cm处理的数量多,且控制水位为80 cm的处理结铃总数最多。控制水位80 cm的处理产量最高,其次是自由排水处理,控制水位为30 cm和50 cm的处理产量较低。施氮水平对棉花产量的影响不及控制排水措施明显;排水充分(控制水位为80 cm处理)但又不过度排水(自由排水),有利于增加棉花产量。
  • 岩土工程
  • 聂琼, 项伟, 杜水祥
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 40-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.009
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    采用马尔可夫链方法,定量分析坝基地层沉积旋回特征,得到坝基软弱夹层的发育特点及沉积规律,并将其分为3类Ⅰ岩块岩屑型、Ⅱ岩屑夹泥型、Ⅲ1泥夹岩屑型和Ⅲ2全泥型。结果表明Ⅰ类夹层多形成于洪泛盆地沉积的厚层黏土岩中或厚层黏土岩与厚层粉砂岩的交界处;Ⅱ类夹层一般在软岩内部发育,顶底部均为岩质相对较硬的粉砂岩或砂岩;Ⅲ类夹层主要形成于黏土质粉砂岩与黏土岩薄互层的半韵律沉积中,分布较稳定。室内慢剪试验获得性状最差的泥化夹层在饱水状态下的摩擦因数为0.223,按规范用粒度成分定量指标选取的夹层强度参数明显偏低,相当于接近液限状态时室内剪切峰值强度的0.72~0.86倍,最终类比其他相似地质条件下的工程经验,提出各类软弱夹层强度参数建议值。
  • 刘鸿, 杨涛
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 47-52,56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.010
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    以锦屏水电站边坡为例,将渗流理论引入边坡的稳定分析,结合数值分析软件SLIDE,研究了边坡在不同降雨入渗深度下动水压力、安全系数的变化情况及规律,提出了降雨入渗及排水加固后的边坡稳定性评价方法。分析结果表明 随着雾化雨的降雨入渗,动水压力有不断增大的趋势,安全系数有不断减小的趋势,降雨入渗雾化3 d后,坡体下部已达到完全饱和状态,持续的雾化雨作用对坡体下部地下水位的改变不大,形成了稳定水流,边坡的安全系数也没有太大变化;同时,采用固定的土性参数来计算边坡的稳定性还不能全面地评价边坡的稳定性,土体抗剪强度参数c和φ的变异性及其相关性是影响边坡可靠度指标的一个极其重要的因素。
  • 喻振林, 王艳丽
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 53-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.011
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    针对目前地基规范中尚无水库浸没区建筑物地基承载力计算的内容,通过分析水库浸没对建筑物地基的影响机理,并对浸没建筑物地基土体的物理力学特性开展试验研究,建立了水库浸没区建筑物地基弹塑体结构的计算模型。通过图示给出水库浸没区浅埋基础安全深度的求解方法,为水库浸没区建筑物处理区域范围划定提供参考。
  • 周永强, 盛谦
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 57-61,67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.012
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    运用非饱和土渗流理论和抗剪强度理论,以付家坪子高陡滑坡为例,采用极限平衡法,分析了库水位不同升速和降速、降雨不同强度以及库水位变化与降雨联合作用工况下滑坡的稳定性。计算结果表明库水位上升越快,滑坡安全系数的增长速率越大;降速对滑坡稳定性的影响基本上呈抛物线变化,即安全系数先减小,后增加,每个降速下均存在一个临界水位;降雨强度越大,滑坡的稳定性就越差,随着库水位的升高,降雨对安全系数的降低幅度有所减小;在研究库水位下降与降雨在时间上的最不利组合方式时,发现降雨作用在最末对滑坡稳定性的影响比作用在最初要有利;该高陡滑坡在库水位变化、降雨以及库水位变化和降雨联合作用下,安全系数的变化幅度均很小。
  • 郭庆清, 陈维文, 张绍和
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 62-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.013
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    目前国内外对低应变完整性检测的局限性所做的研究主要集中于尺寸效应,而对于在自身成桩工艺及周边地层的综合影响下的人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性少有涉及。介绍了低应变反射波完整性检测原理,结合湖南某电厂工地进行了大量的现场检测,采集测试曲线进行分析,利用钻芯法对若干检测时程曲线异常的基桩进行验证,作出正确判断,并在人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性这个问题上进行了深入研究。最终得出相应结论桩周地层、桩端持力层的性质及桩长会影响桩端反射,护壁、桩周地层变化、阻抗变化界面处的二次反射都将对低应变检测产生干扰,桩土相互作用下可能会使低应变检测失效。
  • 喻国轩, 李淑娥, 金明东, 陈志明, 瞿健
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.014
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    吹填海砂土黏聚力小,工程性能较差,容易受到雨水冲刷而导致路基破坏,因此用作路基填料时需要采用无机结合料加固。对掺加石灰和水泥加固的海砂土试样,通过三轴试验来研究它们的强度特性和应力-应变规律。试验结果表明干密度、养护龄期、无机结合料掺量是固化海砂土强度影响的正相关因子;延迟击实时间和含水率为负相关因子;对于含盐量,3%为分界,含盐量小于3%时,强度随含盐量增加而增加;大于3%时,强度随含盐量增加而减小。
  • 田凯, 倪化勇, 陈芳, 徐伟
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 73-76, 81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.015
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    为分析研究地震作用下斜坡的稳定性,采用Phase2有限元软件,建立考虑最不利荷载对斜坡稳定性影响的数值模型,分析地震水平峰值加速度0.1 g条件下不同监测位置模拟的位移和地震加载时间关系曲线以及斜坡位移场、应力场和剪应变增量的变化情况。研究表明受水平地震加速度的影响,坡面法向应力减小,下滑力增加,沿着滑动面向下移动;斜坡中部位移极值达到0.36 mm,地震加载时间4 s时处于失稳状态。随着地震加载时间的增加,斜坡发生累计破坏效应,强震作用下斜坡最易于发生瞬时溃滑。
  • 水工结构与材料
  • 魏涛, 邵晓妹, 张健
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 77-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.016
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    介绍了水利行业常用的化学灌浆材料,如水玻璃、环氧、聚氨酯、丙烯酸盐等灌浆材料的最新研究成果,对目前化灌行业内常用设备,如化学灌浆泵、化学灌浆记录仪及深孔阻塞设备进行了介绍;对水利行业涉及的化学灌浆有关规范、标准以及化学灌浆理论的最新研究成果进行了概括和总结。并结合典型工程实例,介绍了化学灌浆技术在水工建筑物中的应用情况,综合提出水利行业化学灌浆技术的可持续发展之路。
  • 张晓萍, 吴杰芳, 张林让, 占学军, 彭定
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 82-85,90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.017
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    对三峡水利枢纽工程导流底孔闸门动力安全监测资料作了介绍与分析,其中包括闸门的动力特性和在设计水位条件下闸门在动水启闭过程中的振动加速度、振动位移、动静应力、脉动压力和启闭力的监测成果。监测成果表明闸门的自振频率监测成果与闸门水弹性模型试验成果很接近,振型相同;在动水开门和关门过程中,闸门在小开度时,下游面底缘的脉动压力较大;闸门门叶和支臂的振动小开度比大开度的大,未出现危害性振动,各测点的振动位移和振动应力都比较小,闸门振动是安全的。
  • 李亮亮, 朱洁, 韩冰
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 86-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.018
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    采用大开挖直埋方式穿越河流的输油气管道易产生与河床面不发生直接接触的悬空段。为确定管道悬跨安全长度判定条件,对悬跨管道产生损毁的原因进行阐述,并分别从振动、疲劳和屈服破坏等方面对悬跨管道的损毁机理进行分析,借助分析工具对悬跨管道进行绕流、振动、静力和疲劳分析。根据分析成果,提出了穿越河流管道悬跨安全长度的判定条件悬跨段不发生振动破坏、不发生疲劳破坏且不发生屈服破坏。最后,辅以实例进行计算,以供管道建设及防护参考。
  • 信息技术应用
  • 沈盛彧, 刘哲, 张平仓, 张彤, 吴华意, 陈小平
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 91-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.019
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    遥感影像的数量和数据量正在呈几何级数增长,传统遥感影像处理方法已经无法应对这一海量问题。利用新兴的高性能计算集群的超强计算、存储及吞吐能力处理海量高分辨率遥感影像是一种新的思路。在基于云计算的高分辨率遥感影像处理的研究框架下,介绍一种MapReduce遥感影像特征提取方法,实现海量高分辨率遥感影像的海量底层视觉特征的提取。通过在16个节点的Hadoop集群上进行数据量扩展和处理能力扩展实验,证明了基于MapReduce的高分辨率遥感影像底层视觉特征的高效检测与描述方法的高效率及可扩展性。
  • 三峡工程运用10年后长江中游江湖演变与治理学术研讨会专栏
  • 长江科学院院报. 2014, 31(2): 97-97.
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             三峡工程初期运行已10年(2003-2013年),长江中游干流河道、荆江三口洪道、洞庭湖区与江湖关系均发生了明显变化,金沙江向家坝、溪洛渡水电站和嘉陵江亭子口水利枢纽等先后于2012年、2013年实现初期蓄水发电,影响将进一步加强。为交流与总结三峡工程运行10年以来长江中游江湖演变研究成果,研讨未来变化趋势和长江中游江湖治理对策,长江水利委员会长江科学院、水利部江湖治理与防洪重点实验室特举办“三峡工程运用10年长江中游江湖演变与治理学术研讨会”。
             本次会议包括如下4个主题:三峡工程初期运行10年长江中游水沙情势、河道演变及护岸险工的变化监测;三峡工程运行后长江中游江湖演变与预测;长江中游江湖治理现状及对策;三峡水库优化调度与长江中游水沙调控。
            三峡工程运用后,上游来水来沙减少、水库调水调沙等水沙外边界与河势控制护岸工程、航道整治工程等河道内边界的显著变化,加剧了长江中游干流河道与江湖关系的演变进程。三峡工程运用10年以来,长江中游江湖演变主要表现为:干流河道长河段与长时段冲刷、河床下切粗化、河岸崩塌、江湖关系变化;整体河势保持基本稳定,但局部河势调整剧烈。随着向家坝、溪洛渡、亭子口等上游干支流水库蓄水,南水北调中线、引江济汉等调水工程的运行,以及航道整治与等级提升工程的实施,预计长江中游的江湖演变将会持续与加剧。
            三峡工程运用后长江中游江湖演变所引起的枯水位下降、洪水特性改变、洞庭湖分流分沙变化、鄱阳湖水沙情势改变等已经、正在或将会给长江中游河势稳定、江湖关系、防洪、航运、供水、排涝、河槽发育等带来深远影响,社会各方对此关注程度越来越高,中游治理的需要也越来越迫切。《长江流域综合规划(2012—2030年)》提出了“正确处理好需要与可能、兴利与除害、开发与保护、不同区域与相关行业、上下游、左右岸、远近期的关系”的规划指导思想,这无疑为我们指明了三峡工程运用后长江中游江湖治理的正确方向。
             三峡工程运用10年长江中游江湖演变与治理学术研讨会论文集》共汇编了7篇特邀报告和32篇参会论文,编委会遴选了韩其为院士、胡春宏院士等作者撰写的近10篇论文在《长江科学院院报》专栏发表,以便广大读者查阅与保存。最后竭诚感谢关注与致力于三峡工程泥沙与江湖演变研究的专家、学者、科技人员和管理人员。                      
                                                                                                                                                                                  三峡工程运用10年长江中游江湖演变与治理学术研讨会论文集》编委会

  • 卢金友, 朱勇辉
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 98-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.020
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    三峡工程于2003年6月开始蓄水运用,迄今已10 a,坝下游水文情势、河道冲淤与江湖关系等均已发生变化。简要分析了三峡水库蓄水以来长江中游江湖水沙输移特性变化、中游干流河道与三口分流道冲淤变化、中游干流河势变化与江湖关系变化特点;简要介绍了长江科学院近期利用实体模型和数学模型开展三峡工程运用后长江中游江湖演变的预测结果,并与实测资料进行了对比分析;在此基础上就长江干支流水库群联合运用后长江中下游江湖演变研究与治理若干问题进行了探讨,可为未来江湖治理的思路、方案的制定与实施等提供参考借鉴。
  • 段光磊, 彭严波, 郭满姣
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 108-113,118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.021
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    在生产实践中,采用不同计算方法得出的冲淤量结果往往差别很大,部分河段、部分时段甚至存在冲淤性质相反情况。采用大量的实测水沙、地形资料,运用断面地形法、网格地形法和输沙量平衡法3种方法计算了三峡水库蓄水后三峡坝下游宜昌至监利河段的实测河床冲淤量,对不同计算方法的计算结果和影响计算精度的因素进行了分析,运用非线性分形理论对河床起伏程度与断面代表性关系进行了研究。研究结果表明输沙量平衡法需对悬沙测验成果进行改正,并考虑泥沙测验定线误差、水量不平衡、河道采砂和分流洪道冲淤;断面地形法需在弯道、汊道、河道急剧放宽和束窄的局部河段布置相对较密的断面;网格地形法需选择适宜的插值方法,且网格尺寸不宜大于施测断面点间距。

  • 闫金波, 唐庆霞, 邹涛
    长江科学院院报. 2014, 31(2): 114-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.02.022
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    通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站——宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化,并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算,简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。分析认为三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势;三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。