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2014年, 第31卷, 第8期 
刊出日期:2014-08-01
  

  • 全选
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    江湖泥沙与治理
  • 黄卫东,姚仕明,沈之平,廖小永
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    通过总结近年来长江沿岸电厂取、排水口工程的模型试验研究成果,并以某电厂为例,指出了电厂取、排水工程应考虑的主要泥沙问题,即取、排水河段的河势、取水工程头部河底高程变化、取水口含沙量、临界不淤流速、泥沙起动流速等。为保证电厂安全、可靠、经济运行,提出了相应的工程措施:顺应河势选择取排水工程的合适位置,根据模型冲淤试验成果调整取排水口高程,采取适当的引水防沙措施和优化运行方式,提出管道内的临界不淤流速和起动流速等。
  • 邓懿,杨胜发,张帅帅,周倩倩,李斌强
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    黄草峡属于中洪水激流滩,位于长寿城区下游约9 km,黄牛岭一侧159~163 m平台对水流影响较大,影响上行船舶的安全航行并缩短了船舶的通航周期。当黄草峡水位超过162 m以后,左岸一侧会产生大范围的滑梁水、急流等碍航流态,束窄航槽,影响船舶通行,尤其是上行通行。通过分析黄草峡河段目前存在的航槽水深和流态问题,为了改善当前的不良通航条件,提出了工程可行性研究和数学模型2种比选方案。并通过二维数学模型对2种方案在该河段实测的水位流量的控制条件下的论证研究,分析数模计算结果,得出2种方案各有优缺点。因此,应根据具体需求选出最佳方案作为推荐整治方案。
  • 水资源与环境
  • 袁迪,张艳军,宋星原,刘佳明
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    在分析传统的C/S模式洪水预报系统存在的问题的基础上,设计了全新的基于Silverlight的B/S模式洪水预报系统开发框架。针对系统开发目标,提出了水库洪水预报系统的总体结构,阐述了系统开发环境中采用的关键技术。在详细分析系统安全性、跨域访问策略、洪水预报模块设计、数据操作类及图形交互操作等核心功能解决方法的基础上,其中洪水预报模块采用标准的动态链接库提供调用接口,基于Silverlight技术,利用Visual Studio 2010集成开发环境实现了系统4个模块的各项功能,成功开发了一套技术先进、界面友好、响应灵敏、运行稳定并具有良好移植性和可扩展性的水库洪水预报系统。实际应用表明,该系统比目前已有的B/S系统具有更好的用户友好性和交互性,在水利行业中有较好的推广价值和应用前景。
  • 彭高辉,韦保磊,马建琴
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    针对降水量时间序列具有多尺度非平稳性特点、长时段预测精度不高的问题,选择db3小波,运用Mallat算法2尺度分解降水序列,利用游程分析检验分解序列间的独立性,建立了二者耦合的时序模型,并应用于郑州市2008—2012年的降水预测,得到了相对于传统时序模型更好的结果。基于耦合模型预测了郑州市2013—2015年月均降水量,以期为决策提供依据。
  • 詹存,梁川,赵璐,牛凯杰
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    根据青藏高原江河源区7个气象站点1960—2012年的月降雨资料,基于云模型,分析了该区域降雨的时空分布特征。结果表明:长江源区平均降雨量均小于同时期黄河源区的降雨量;全年、非汛期和月的降雨量比黄河源区集中且稳定,汛期降雨虽比黄河源区集中,但不如黄河源区稳定。江河源区全年降雨比非汛期、汛期和月均降雨量最为分散且最不稳定;非汛期降雨量虽最小,但最集中且最稳定。江河源区汛期和非汛期降雨量和降雨量的熵在空间上分布相似,均表现出了从东南到西北逐渐递减的规律;降雨量的超熵在空间上规律不明显,值得注意的是沱沱河、达日和曲麻莱非汛期和汛期降雨量的超熵显示出了相反的特征。研究成果能为江河源区气候变化研究提供科学参考。
  • 冉治霖,李金玉
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    采用超声(Ultrasonic,US)灭活水中贾第鞭毛虫,探讨了有机物、浊度及无机离子浓度对超声灭活的影响,并通过扫描电镜观察探究了超声灭活贾第鞭毛虫的机理。结果表明:超声灭活贾第鞭毛虫灭活率随腐殖酸浓度的增加而降低,当腐殖酸浓度为50.0 mg/L时灭活率降低至80.6%;在浊度0~20.0 NTU范围内,超声灭活贾第鞭毛虫的灭活率先升高后降低,当浊度为1.0 NTU时达到最佳灭活效果(98.6%);Ca2+,Zn2+和SO2-4对超声灭活贾第鞭毛虫的灭活率影响不明显,当Ca2+浓度为1.0 mg/L时,贾第鞭毛虫灭活率为96.3%,表明低浓度Ca2+对灭活略有促进作用;HCO-3浓度增加,贾第鞭毛虫灭活率下降,当HCO-3浓度为100 mg/L时灭活率下降至83.8%。扫描电镜形态学观察表明超声可以破坏贾第鞭毛虫细胞表面结构,可得出超声空化过程产生的机械剪切作用是超声灭活贾第鞭毛虫的主要原因。
  • 柴洁
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    对国内外入河排污口管理的研究进展进行了调研,将研究成果按照法规政策、模型技术、监测管理指标和监测管理技术4个方面进行归纳总结。入河排污口是陆域污染源从产生源头流入江河湖库等地表水体的主要途径,污染物排放强度加大,导致河道污染严重,因此对入河排污口进行有效监控,实施有效管理,完善水环境监控体系是保护地表水环境的重要环节。现已形成的入河排污口监测管理体系的时空覆盖范围、集成规模和总体服务功能距水资源保护制度对水质监测的高标准要求还有较大差距,必须进一步加快监测现代化步伐,建立高效、完善、系统的监测管理体系,对各流域入河排污口进行全面有效的综合管理。
  • 陶望雄,贾志峰,刘招,孙菲
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    基于泾河张家山水文站实测径流及其控制流域的降雨资料,采用坎德尔(Kendall)秩次相关检验法和R/S检验法分析了该地区年、汛期和非汛期3个时期径流降雨系列的变化趋势及其持续性,并利用不均匀系数对径流降雨系列的年内分配特征进行了分析。结果表明:该地区在各个时期的径流量和降雨量均呈现明显的下降趋势,具有一定的持续性,且年内分配极不均匀,集中程度较高,主要集中在7—9月份, 年内分配均匀性无上升或下降趋势,与整体一致。因此,在未来一段时间内,应更加重视提高水资源利用效率,做好防汛抗旱工作。
  • 水力学
  • 张志昌,傅铭焕,李若冰,赵莹
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    根据S.A.Ead和N.Rajaratnam (2002)对波状床面消力池流速、边界层厚度和壁面阻力的试验成果,通过对试验资料的分析,研究波状床面消力池断面流速分布和最大流速沿程变化的规律;根据边界层理论,研究波状床面消力池边界层的发展和壁面阻力系数的变化规律。研究表明:波状床面消力池的断面流速分布具有相似性和分区性,断面流速具有同一分布规律,各断面以最大流速为界,将其分为边界层区域和混合区域,在边界层区,流速沿垂线不断增大,在混合区,垂线流速不断减小;消力池的最大流速沿程逐渐衰减;波状床面消力池的边界层厚度远大于光滑壁面的边界层厚度;壁面阻力系数大于光滑壁面的阻力系数。提出了断面流速和沿程最大流速的计算公式和波状床面消力池边界层厚度和壁面阻力系数的计算方法。对所提出的公式与S.A.Ead和N.Rajaratnam(2002)的试验成果进行了对比分析,验证了计算方法的正确性。
  • 黄华东,漆力健,余国安,王先义
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    以山区河流天然的阶梯-深潭结构为研究对象,采用k-ε双方程紊流数值模拟方法,研究了不同流量下的阶梯-深潭结构潭底压力特征与河床结构安全相关的性质。4个数模工况实验数据均表明阶梯-深潭结构深潭底压力分布较为均匀,在潭底的压力分布呈现类似圆圈状闭合曲线状形式,保证了潭区压力分布的均匀性和合理性,同时也促进了能量高效均匀耗散。此外,阶梯-深潭结构主动调整潭区结构以及水深分布,形成水垫促进压差分布趋于平稳,阻止了因大流量工况下能量积聚、压力集中对河床结构造成直接被冲毁情形的发生,有利于河床结构的稳定和安全。
  • 岩土工程
  • 卓丽春,李建中,黄飞
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    土内孔隙形状、大小及分布是土的结构组成的重要因素,对与土体体积相关的总体工程行为起着重要的作用。利用基于气体吸附的全自动比表面积分析仪,研究了网纹红土的孔隙形态、比表面积、孔容、孔径分布与孔隙的分形特性。研究表明:网纹红土由片状矿物构成,孔隙形态以窄缝状为主;比表面积为20.9 m2/g;网纹红土所含黏土矿物主要为高岭石;孔径小于3 150 的总孔容主要由27~1 958 的中、大孔构成;孔径分布以41,130,180,350 孔分布最优,平均孔径为1 415 ;孔隙分布具有分形特征,分形维数为2.7与2.8。研究该土体孔隙特征对于土的工程性质有着重要的指导意义。
  • 何春保,姜志全
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    为确保神龙架新机场工程的顺利实施,基于岩溶地貌工程特性,以及强夯的施工原理,采用垫层强夯法对机场岩溶洼地和岩溶漏斗进行地基处理。按照地基处理设计参数要求,试验中对垫层料密度及级配进行了检测,并对强夯夯沉量,地基处理前后的标准贯入试验、波速测试、载荷试验等的实际效果进行了统计分析,结果表明采用垫层强夯地基处理对神龙架新机场岩溶地貌较为适宜,能有效提升地基承载力。本次试验为神龙架新机场岩溶地貌大面积地基处理提供了试验依据,可为同类工程项目参考。
  • 申艳军,闫蕊鑫
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    地下工程规模扩大化和布置形式复杂化,以及人为改造因素对围岩质量影响日益显著,因此,准确评价工程岩体质量,需考虑自然因素和工程因素的综合影响。其中工程因素应作为自然因素围岩质量体系的修正条件予以考虑。以大岗山水电站地下厂房区为例,尝试分析施工期工程因素对围岩质量的影响,首先归纳了工程因素主要类型及其对围岩质量的影响,藉此选取针对性的评价指标对围岩质量予以劣化效应定量化表示及工程时效性、功能性与支护补强的关联分析;此后,基于相关技术要求,提出了施工期分层次、围岩分类体系构建流程,为实现工程因素劣化作用的定量表示及其在施工期围岩评价体系中的作用提供了理论基础。对工程因素与围岩质量评价体系的影响作用等研究具有一定启迪意义。
  • 邵勇,阎长虹,许宝田
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    对镇江市堆山工程中的地基土进行了室内一维固结蠕变试验,发现其流变特征符合Burgers流变模型,再将模型的蠕变方程转化成沉降计算的经验模型。根据实测沉降数据对此经验模型进行拟合,得到模型参数,且拟合精度较高,不仅避免了流变模型参数反演的繁琐性,还可以提高预测模型的精度。最终将经验模型用于堆山工程的后续沉降预测,与其他预测方法比较发现,基于Burgers模型的沉降预测方法更接近工程实际,考虑土体的流变特性是必要的,也为类似工程提供参考。
  • 袁东,张奇华
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    从常规吕荣值计算公式出发,分析了用压水试验中的吕荣值作为衡量岩体透水能力定量指标存在的不足,推导出均质条件下压水试验中稳定流和非稳定流状态下的渗透系数计算公式。该公式完善了压水试验数据的分析计算法。选取锦屏一级水电站帷幕灌浆检测孔实测压水数据,采用稳定流及非稳定流方法分别计算其渗透系数,结果表明在短历时压水中采用非稳定流方法计算的渗透系数小于稳定流的计算值。因此,采用非稳定流计算的结果准确性较高。
  • 袁伟
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    基坑支护方案综合评价可以为方案比选提供一定的决策依据。尝试运用集对分析和TOPSIS耦合建立改进的TOPSIS模型,按照实用性、代表性等原则建立基坑支护方案综合评价指标体系。各指标的权重采用组合赋权法,考虑各指标的主观赋权和客观赋权,同时兼顾专家的实践经验和原始数据蕴藏的客观属性。实例应用结果表明,该模型用于基坑支护方案的综合评价是可行的,评价结果较为可靠、合理。
  • 水工结构与材料
  • 屈新,郑宏
    长江科学院院报. 2014, 31(8): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.0172014,31(08):87-92
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    对于流形方法,其高阶位移场函数的构造大多是采用完全多项式函数,但这种处理使得升阶后的各个广义自由度完全丧失物理意义。为避免出现上述问题,采用泰勒展开法,将覆盖位移函数看作是某点的泰勒展开。基于此泰勒展式,建立了位移函数与节点位移、应变和转角之间的函数关系,使得升阶后的各个广义自由度都具有明确的物理意义。选取矩形格子作为数学网格,减少了物理片的生成,使前后处理变得更简单;在结构求解区域使用混合阶次的覆盖位移场函数来提高解题效率,能实现解析解与数值解的完美结合;采用改进的罚函数与广义节点法相结合的方式来处理边界条件,严格符合边界条件的物理意义;最后结合数值算例验证了该方法的高效性,与此同时数值解精度也得到了极大提高。
  • 刘建,伍鹤皋
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    谐响应分析和时程分析是研究水电站厂房结构在脉动压力作用下的振动响应时最常用的2种方法。为分析2种方法的差异性,采用谐响应分析法和时程分析法计算了同一抽水蓄能电站厂房结构在脉动压力作用下的振动响应。对2种方法计算的厂房结构振幅、振动速度、振动加速度和动应力进行对比分析,从而分析2种计算方法的差异性。结果表明:采用谐响应分析法计算的振幅、振动速度和振动加速度的均方根值大于时程分析的计算结果,但峰值小于时程分析的计算结果;厂房结构动应力数值不大,两者的计算结果差别不大。能够获得脉动压力时程资料时,应尽量采用时程分析法计算动力响应;缺乏脉动压力时程资料时,谐响应法也可用来分析动力响应。
  • 信息技术应用
  • 沈盛彧,刘哲,张平仓,张彤,吴华意,陈小平
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    传统遥感影像检索存在时间和人工成本高、内容信息描述太粗略等问题,更未充分考虑语义信息,难以应对高分辨率遥感影像的海量地物类型及其复杂关系。借鉴信息检索的思想,引入计算机视觉领域的视觉特征和自然语言处理领域的概率主题模型,提出了一种基于LDA(Latent Dirichlet Allocation)的高分辨率遥感影像检索方法。通过一组多主题个数的高分辨率遥感影像检索实验证明,该方法在主题个数较少时,能达到较好的检索效果,较高的查准率,而且在主题个数继续增加时,能使查准率保持在0.9左右。
  • 仪器设备与测试技术
  • 郭亮,康伦恺,余仁勇,徐彪
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    设计了一种在ARM平台上进行灌浆报警信息决策的装置。该装置采用ucos-2嵌入式操作系统对报警任务进行调度,用SD卡为介质存储报警标准和建议决策,并通过文件管理系统管理报警历史记录。该装置设计了数据采集、数据传输、文件存储、智能决策、声光报警等功能。该装置以现场的ZigBee网络为依托,及时获得施工现场的数据信息,并为现场报警处理提供科学的指导意见。使用该装置后,加快了灌浆施工过程中的异常情况处理的过程,提高了施工效率及管理水平。
  • 水利工程建设与管理
  • 王博,李智勇,黄家权,张俊霞
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    传统的PDCA循环方法具有提高产品质量、改善企业运营管理的优点,但也存在着缺乏创造性、缺乏沟通与协作及知识共享、受全面质量管理中“顾客是上帝”思想的局限及缺乏潜在知识挖掘等缺点。基于已有PDCA循环理论,提出了接力链螺旋(Relay Chain Helix,RCH)循环技术,阐述了其运行原理、操作步骤、操作流程及其运行特点。该技术不仅能够解决PDCA循环理论在应用中存在的问题,而且能够提高系统的创造性及提高持续改进的质量与效率。经过在三峡三期工程大坝混凝土施工质量控制中的推行应用,该技术提高了工程质量,使大坝提前9个月全线建成,创造了混凝土大坝无裂缝的施工奇迹。
  • 地下水封石洞油库工程建设研究专栏
  • 张奇华
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    针对地下水封洞库水封效果评价和控制存在的几个问题,首先讨论了有关规范中对洞库围岩渗透性要求和洞库渗水量要求之间存在的矛盾,认为岩体渗透性指标不需如规范那么严格,就可以达到洞库渗水量控制要求。随后,指出了黄岛国家石油储备库工程围岩灌浆效果压水试验检测的评判标准过于宽松,并讨论了制定评判指标需要考虑的因素。最后,通过分析指出水幕系统可以在洞库上方形成稳定的水压力场,是天然地下水不能发挥水封效果时的补充。计算模拟结果表明当天然水位降低到一定程度后,只有水幕系统也能起到水封效果,10 m间距的水幕孔能够形成180kPa的连续的等水压线,洞库上方能够形成稳定且有一定水力梯度的渗流场。
  • 赵晓,王瑞凯,张文辉,李斌
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    根据某地下石油库复杂洞室通风设计、通风优化的实际情况,结合以前洞室施工的经验,总结了提高通风效率的一些措施与认识。内容涉及到有效风流长度、风流路径、季节对通风的影响、通风风速、风管及其布置、风机布置诸方面,特别提到了计算机数值方法预先模拟通风效果的重要性,其不但可以预先评估通风方案设计,还可以在施工期间优化通风措施,结果涉及到流场分布、污染气体的排出过程,定量分析不同路径的排烟效果等诸方面。实践证明数值模拟方法是研究、解决通风问题的有效手段,对类似地下洞室施工的通风设计与布置有参考价值。
  • 张文辉,赵晓,张宜虎,孙海江
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    钻孔偏斜控制对地下油库水幕孔工程、岩石锚固工程等具有显著意义。以黄岛地下水封油库水幕孔工程施工项目为依托,研究深度45~105 m的水平钻孔偏斜控制技术,形成了一套较完整的能有效控制钻孔偏斜的综合方法,主要技术要点包括:采用导向性好的钻机;选用刚度大的钻杆;合理配置钻杆扶正器;牢固固定钻机;精心测量放样;根据岩层条件变化适时调整钻进工艺参数;测斜紧跟钻进;实施钻孔电视成像等。应用表明:长20,40 m的钻孔偏斜率总体分别可控制在0.45%,0.9%以内,达到了国际领先水平;长60 m钻孔的偏斜率可总体控制在2%以内,达到国际先进水平;长80,100 m钻孔的偏斜率总体分别控制在3%,4%以内。
  • 李鹏,栗金东,赵晓,王帅,张添,陈彦生
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    从战略角度看,建设地下油气库有利于保障国家能源安全稳定供应,即使在战争非常时期,也可应对国际油气市场的剧烈动荡,减缓可能给国民经济带来的冲击。自1977年以来,美国加强了地下溶洞与盐穴的油气库工程建设,并重点试验研究了地下储库的长期安全稳定性,包括:①地下储库所在区域构造应力为主导的原岩地应力场测试研究;②地下储库围岩的施工期变形动静态监测;③地下储库围岩长期稳定性的现场流变试验研究;④地下储库自然与人工水封技术的试验研究;⑤围绕①至④课题进行的岩土分类、各种测试方法标准规范的编制与推广应用,促使地下储库在100 a设计生命期的安全健康。美国的这些研究成果及规范可为我国地下水封石洞油气库工程的建设提供参考与借鉴。
  • 孙海江,曾贤仁,周永力,李斌,曾昱伟,魏惠生
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    HD工程是我国首座大型地下水封储油洞库工程,具有洞室纵横交叉、多层钻爆法开挖等特点,施工过程中存在多种风险。综合健康(H)、安全(S)和环境(E)3个方面构建了HD工程实施过程中的HSE管理系统。采用模糊数学层次分析法定量计算了HD工程各风险元素的权重,将其施工风险划分为4个等级,并确定实施过程中HSE管理的监控重点,即断层及破碎带等稳定性差围岩处理。该研究可为类似地下工程建设的HSE管理系统建构提供参考。