在回顾三峡水库长期使用问题已往研究成果和分析三峡水库初期蓄水运用以来库区泥沙淤积状况的基础上,提出了关于三峡水库排沙调度的建议。排沙调度是三峡水库运行调度的重要组成部分。排沙调度的目的是保证三峡水库大部分有效库容能长期使用;排沙调度的主要要求是在水库泥沙淤积达到初步平衡之前,仍应控制水库有效库容的年损失率小于1 000万m3/a,以及水库变动回水区上、中段无累积性泥沙淤积。汛期防洪限制水位的调整应符合上述要求。按三峡水库排沙调度方案,可以保持三峡水库大部分有效库容长期使用。
以丹江口库区神定河河口持续淹水和间歇淹水积物为对象,探讨水位调控前后不同淹水沉积物的理化性质、磷赋存及生物可利用性变化规律。实验持续3个水位调控循环,水位变化速率分别为0,3,6 cm/d。结果表明:水位调控总体上促使沉积物OM流失和pH值升高。与对照速率(0 cm/d)相比,3 cm/d和6 cm/d水位变化使无定形铁氧化物分别增加了185.56%~204.92%(持续淹水沉积物)和185.28%~228.76%(间歇淹水沉积物)。水位调控后,持续淹水和间歇淹水沉积物的可交换态磷(Ex-P)、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、钙结合态磷(Ca-P)和总磷(TP)含量均上升,OM流失降解和闭蓄态磷(O-P)活化转化造成有机磷(Org-P)和O-P含量降低。水位调控有利于Org-P和O-P转化为活性磷,因此应将二者也视作沉积物生物可利用性磷组分。
浅层地温能作为清洁、可再生的新型能源,对解决能源短缺、温室气体排放等问题有很大帮助。在分析贵阳市土壤源浅层地温能赋存条件、现场热响应试验的基础上,获得了区内热物性参数、地层的热效应试验特征。利用层次分析法对土壤源浅层地温能进行了适宜性分区,并以此为基础计算了贵阳市浅层地温能的总换热功率和开发利用潜力。贵阳市土壤源浅层地温能如能充分的开发利用,则冬季可供暖面积1.95×108 m2,夏季可制冷面积1.95×108 m2,推广和利用浅层地温能对贵阳市经济的快速发展具有重要意义。
分析ET(Evapotranspiration,参考作物蒸腾量)的动力学特性,有助于进行中长期需水量的分析与预测。将多重分形特性分析方法应用于1978—2007年间30 a汉江流域3个典型站点(钟祥、天门、武汉)的参考作物ET时间序列。结果表明,逐日参考作物ET序列不仅具有不规则的高频振荡的特征,而且还具有明显的分形行为;在不同时间宽度(日、旬、月)下,逐日参考作物ET序列的多重分形特征最强。进一步的分析结果表明,序列中脉动引起的波动相关性和极端事件引起的胖尾概率等都是引起多重分形特征形成的原因。结合趋势转折分析方法发现:不同时间阶段内的多重分形特征显著;但在不同的时间段内,多重分形谱和局部分维宽度等都受到了极端事件的影响,且影响幅度与所处流域内的位置有关。
为了得到合理预应力张拉顺序,提出利用特征参量指导预应力张拉的新途径。分别对矩形带肋和无肋渡槽及U形渡槽动力特性进行分析。结果表明:对于U形渡槽,竖向预应力和环向预应力明显降低结构整体刚度,但预应力效应并不改变振型出现的先后顺序;通过对矩形无肋渡槽6种预应力张拉顺序进行分析,得到合理的预应力张拉顺序为:先张拉40%纵向预应力,再张拉竖向预应力,然后张拉剩余的60%纵向预应力,最后张拉横向预应力。矩形无肋渡槽的这种张拉顺序不仅避免了竖向预应力对结构整体刚度的过大影响,而且能抵消结构早期由于自重产生的不利挠度。研究的渡槽预应力张拉顺序对构件力学性能改变的影响可降低到最小。
以降雨量、土壤、遥感影像及土壤侵蚀普查数据等为基础数据,运用GIS技术,结合修正的通用土壤流失方程(RUSLE)模型对辽宁省土壤侵蚀状况进行研究,分析了土壤侵蚀的空间分布特征以及与不同土地利用类型的关系。研究结果表明:2011年辽宁省土壤侵蚀面积为459.36万hm2,年均土壤流失量为1.64亿t,年平均侵蚀模数为3 637.8 t/(km2·a),属于中度侵蚀,土壤侵蚀面积呈现上升趋势;辽西低山丘陵区的土壤侵蚀最为严重,侵蚀面积为191.99万hm2,城市受人为不合理的生产活动影响严重,导致土壤侵蚀面积增加;林地依旧是辽宁省土壤侵蚀发生的最主要的土地类型,占侵蚀总面积的57.66%,占土地利用类型的38.20%。
为揭示石漠化空间分布及演化特征,通过遥感解译获取石漠化数据,运用地形位指数和分布指数定量分析贵州六枝特区1990—2010年间石漠化变化空间特征。结果表明:①研究区1990—2010年间石漠化景观空间分布呈现高区段为无、潜在、轻度、极强度石漠化优势分布区,中区段为中度、强度石漠化优势分布区,低区段为无石漠化景观优势分布区;②不同主导因素驱动形成的石漠化景观分布地形位区段也不同,人为因素为主驱使形成的潜在、轻度、中度石漠化主要分布于低、中地形位区,自然因素为主驱使形成的强度、极强度石漠化分布于高地形位区段;③中地形位区是石漠化分布的普遍适应地形区。由于不同地形位区段内石漠化等级分布具有较大的差异性,因此治理的重点应放在低、中地形位区段内的潜在、轻度、中度石漠化,以及中地形位区段内的中度、强度石漠化,而对自然因素驱使形成的高地形位区的强度、极强度石漠化应以自然生态恢复为主。
为了实时掌握山塘水库安全现状、有效监管山塘水库巡查人员到岗到位情况,利用移动终端、GPS及GIS等信息技术,探讨了山塘水库安全巡查动态监管模式,研发了山塘水库安全巡查动态监管系统。系统由移动巡查终端、监管系统、移动管理终端组成,具有巡查定位、信息上报、巡查监视、短信提醒、移动管理等功能。实际应用表明:安全巡查动态监管系统实现了对巡查工作的动态管理,是提高山塘水库安全管理水平,确保山塘水库和下游群众生命财产安全的有效措施。
基于GIS技术以及全国山洪灾害防治规划资料,以四川省为例,借鉴自然灾害风险概念,对山洪灾害危险度、易损度和风险度进行了量化与分析,并根据区划理论的一般原则和全国山洪灾害一、二级防治分区范围,对四川省山洪灾害风险进行了区划。结果表明:四川省山洪灾害可划分为6个风险区划单元,5个风险等级(低风险区、较低风险区、中风险区、较高风险区、高风险区),各风险等级所占全省面积的比例分别为59.9%,12.8%,14.9%,5.9%和6.5%。其中,四川盆地及周边地区山洪灾害风险水平较高,中风险区等级以上的面积占到了四川盆地及周边总面积的近80%;其次,秦巴山地区为山洪灾害次严重地区,中风险区等级以上的面积占到了区域总面积的近18%;其它几个三级区域山洪灾害风险水平不高,大多处于低风险和较低风险水平。
为研究三峡水库水体荷载变化对地壳形变的影响,选取2001—2014年宜昌地震台的地壳形变潮汐与非潮汐参数进行分析,结果显示:原始数据分钟值、长趋势、潮汐因子、潮汐相位滞后等参数在三峡水库水体荷载变化过程中出现明显异常。地震前观测资料分钟值、长趋势出现异常:水管倾斜仪分钟值在秭归县屈原镇ML4.6级地震前4 h出现明显下降,N和S端下降量分别达23×10-3角秒、10×10-3角秒;洞体应变仪EW分量在巴东MS5.1地震前3月出现破年变转折,由压变张;潮汐分析结果显示异常:洞体应变NS分量潮汐因子在2001—2014年间出现阶段下降,2009年9月后,NS和EW分量潮汐因子发生同步异常变化(NS继续下降、EW小幅上升)。应变、倾斜的潮汐相位滞后在水位下降期和ML≥4.0级以上地震前均出现转向变化。
流速和消能水头是重要的水力参数,但在台阶式溢洪道中尚无系统研究成果。将台阶式溢洪道流速、消能水头与对应光滑溢洪道流速、消能水头对比,引入相对流速、相对消能水头的概念。通过对0.5,1.0,2.0 m 3种不同台阶高度, 38.66°坡度的台阶式溢洪道进行试验研究,探讨了流速、消能水头,相对流速、相对消能水头之间的关系。结果表明:非均匀流流态下流速、消能水头呈曲线关系,不便分析应用;相对流速和相对消能水头表现出良好线性关系,相关系数0.973 7~0.995 9,证实了引入相对流速、相对消能水头的必要性。
克孜尔石窟位于新疆库车县,是藏传佛教传入中原的中间地带。石窟主要开凿在绝壁砂岩上,由于长时间的风吹日晒,加上位于活动的地震带上,近年来石窟多处坍塌,常有坠石从高处坠落,影响文物的价值并对游客的人身安全造成一定的影响。为了探究PS溶液对克孜尔砂岩的加固机理,首先对砂岩进行了XRD矿物分析,然后设计了不同浓度的PS溶液分别加固砂岩。通过测量不同浓度加固过程中质量、体积和波速的变化过程,并对比前后砂岩微观结构变化来研究PS对克孜尔石窟砂岩的加固机理及规律。结果表明:PS对克孜尔砂岩加固作用效果明显,其中浓度为20%的PS溶液加固效果最好;随着PS溶液逐渐凝固,波速升高;PS在砂岩颗粒与颗粒之间起着胶结作用,增强了砂岩的抗压强度。
选取典型板裂原岩(即已经发生了板裂化的岩石块体),通过平行板裂和垂直板裂2个方向的抗压强度试验,获取抗压强度参数的各向异性特征;同时,采用偏光显微镜对板裂原岩薄片进行镜下鉴定分析,以便认识到岩石力学特性及自身组成、结构构造和岩体板裂化之间的内在必然联系,为岩体板裂化理论提供依据。研究结果表明:板裂原岩本身具有各向异性特征,而且与板裂方向关系紧密,说明在受力大小相同的情况下,与板裂方向一致时的受力比与板裂方向垂直时更加容易引起潜在板裂岩石发生变形破坏,形成板裂。碎裂花岗岩在地质历史时期曾遭受过强烈构造应力,且在平行板裂面的方向上受力明显,形成了平行板裂面方向的微小裂隙,部分被充填为细脉;对于绿泥石绢云母千枚岩和石英白云母片岩,其岩石构造的力学性质具有明显的各向异性,在后期的特定应力作用下也会形成与片理小角度斜交的微小裂隙,说明板裂原岩的结构、构造特征是发生板裂的内在因素。
遮帘桩的合理桩间距分析是遮帘式板桩码头设计中需要重点关心的问题之一。基于平行墙理论及最不利荷载情况下的朗肯主动土压力理论,推导出遮帘桩后水平土拱拱前自由区及拱后稳定区土压力表达式,并在此基础上,根据拱脚水平静力平衡条件及三角形受压区强度条件得到了遮帘桩合理桩间距的计算式。结果表明:与已有土拱稳定分析方法相比,由于考虑了拱前自由区土压力的支撑作用,形成稳定土拱所需宽度有所增大,遮帘桩的合理桩间距因此也可以有所放大,并根据一算例进行了验证。
脱硫石膏与粉煤灰混合后可复合成一种新型活性胶凝材料,针对其在工程中的运用情况,采用正交试验法研究了不同养护龄期下水泥掺量、脱硫石膏及粉煤灰对水泥土抗压强度的影响,分析了各因素水平之间的差异。研究结果表明:水泥掺量对水泥土无侧限抗压强度影响最大,脱硫石膏与粉煤灰在3 d时对水泥土的无侧限抗压强度基本无影响,后期随着龄期的增大对其有一定影响;同时脱硫石膏在28 d前对水泥土的无侧限抗压强度影响比粉煤灰稍显著,28 d后粉煤灰的影响则稍显著。
为探究循环往复荷载作用下层状地基中单桩-土-桩帽的共同作用,基于Mindlin板理论和层状弹性地基模型,结合层状地基中单桩的荷载传递规律,提出一种分析共同作用的方法。首先建立单桩-土-桩帽共同作用刚度矩阵,并利用循环往复荷载下土体压缩模量的衰减特性得到带台单桩的累积沉降及单桩-土-桩帽整体刚度的变化趋势,在此基础上进一步开展算例验证和参数分析。结果表明:计算结果与Butterfield的解非常一致;单桩-土-桩帽整体刚度明显大于单桩刚度,增加单桩的弹性模量可以显著地提高单桩-土-桩帽的整体刚度;当桩径确定时,桩长存在一个最优值使得整体刚度最大;而当桩的长径比大于某一值时,桩长的增加对整体刚度及桩帽的荷载分担比影响较小;循环往复荷载作用下单桩-土-桩帽的整体刚度逐渐增大,且趋于稳定值。
采用神经网络进行土质边坡稳定性评价时,差异性较大的训练样本往往会使评价结果不太理想。针对这一问题引入C4.5决策树算法,采用多个土质边坡工程的实测数据,运用信息增益率进行分类属性的选择,并对建立好的树体结构进行剪枝操作,建立基于决策树的土质边坡稳定性评价模型。将该模型与BP神经网络和LVQ(Learning Vector Quantization,学习向量量化)神经网络进行对比分析,结果显示决策树模型分类正确率最高,达到90%,模型所用时间为2.24 s,表明把决策树用于土质边坡稳定性评价是合理的。
三峡水库蓄水后,众多涉水型滑坡均有变形迹象,尤其在库水位下降过程中,多数滑坡变形加剧。树坪滑坡属巨型古堆积体滑坡,距三峡大坝坝址约47 km,数年监测结果显示树坪滑坡在库水位下降过程中有强烈变形,若失稳将造成重大损失。为此,现场采集了树坪滑坡近几年监测数据,结合地质调查及勘探资料对其变形机制进行分析,结果表明:树坪滑坡地下水位与库水位涨落保持一致,库水位相对滞后,库水位下降时产生不利于滑坡体稳定性的动水压力,此时GPS数据表现出滑坡发生较强烈的变形,具有典型的动水压力型滑坡特征;自动位移计监测结果表明:树坪滑坡在库水位蓄水至175 m水位后主要发生整体变形,由下部变形牵引上部滑动,具有牵引式滑坡的变形特征。
高速公路软土地基处理方案是影响工程质量、工程造价和建设工期的关键因素之一。为制定技术可靠、经济合理、安全适用的软基处理方案,提出采用反映属性特征值之间的统计参数——变异系数来计算属性参数的权重,系统研究了基于变权的高速公路软基处理范例推理智能评价方法。通过大量有明确结论的软土处理工程实例,建立软土地基处理方案范例库,用变异系数来确定属性参数的权重,采用Euclidean Metric Distance计算公式计算目标范例与源范例的相似性,找到与目标范例最为相似的源范例。实例分析结果表明,基于变权的软基处理范例推理智能评价方法具有较高的可靠性。研究成果将为制定科学合理的软基处理方案提供科学依据。
预应力管桩在施工中发生桩身倾斜的现象屡见不鲜。为得到承台连接下倾斜桩的承载力特性,通过现场实测数据反演得到了合理的土层及桩体参数,之后建立数值模型,分析了承台下有2根桩且其中1根桩为倾斜桩的结构体系,在3种不同倾斜方向工况下的承载力性状。研究结果表明:单根桩体倾斜对承载力的影响不大,特别是工况1条件下,桩体倾斜对承载力的影响甚微;桩身轴力随着桩体倾斜程度的增加而增大,仅在工况1中倾斜桩的轴力发展趋势为先增大后减小。3种工况下桩身弯矩分布特征类似,且桩顶弯矩最大;但是当桩体倾斜方向不同时,桩顶正负弯矩也不同。综合来看,3种工况的承载力大小为工况1>工况2>工况3。
为探讨U形渠道衬砌的冻胀断裂力学模型,采用有限元软件简化模拟混凝土衬砌板初始裂缝扩展,并结合线弹性断裂力学的双应力强度因子的混凝土双K断裂破坏准则,建立了冻胀力与冻结力共同作用下的U形渠道混凝土衬砌板冻胀断裂力学模型。根据混凝土双K断裂准则与冻胀条件下的混凝土衬砌力学模型,计算了U形渠道各部位混凝土衬砌板在初始裂缝扩展情况下,混凝土衬砌板冻胀断裂破坏的临界厚度。通过实例计算,验证了此双K断裂准则下的混凝土渠道衬砌冻胀力学模型具有一定的实际应用价值,为以后的U形混凝土衬砌渠道抗冻胀设计提供了合理的理论参考。
为揭示磷酸盐与氟盐延缓水泥水化的作用机理,向硅酸盐水泥中分别掺入易溶性和难溶性的磷酸盐和氟盐,利用XRD、微量热仪等微观测试手段,研究了不同胶凝体系的凝结特性和水化特性。试验结果表明,P2O5与氟当量掺量在0.5%~1.5%范围内时,易溶性的Na2HPO4,Na3PO4与难溶性的CaF2会显著延缓水泥的凝结时间,而难溶性的CaHPO4,Ca3(PO4)2与易溶性的NaF则不会产生明显的缓凝,甚至还会出现速凝。微观测试表明,易溶性的Na2HPO4,Na3PO4和难溶性的CaF2是通过延长水泥的水化诱导期导致凝结时间延长。其中,Na2HPO4,Na3PO4主要通过降低液相pH值、形成铝相水化产物以及硅酸盐固溶体等多重效应叠加,CaF2则是通过与水泥颗粒表面水化产物的H+形成氢键产生的吸附效应,延缓水泥的水化。
为探究混杂钢-聚丙烯纤维混凝土力学性能,基于复合材料强度理论,在试验研究的基础上,对混凝土强度对比试验结果进行数值分析,并根据试验结果规律,给出了混杂钢-聚丙烯纤维混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度的计算式,以及各强度间的关系。通过数理统计方法分析研究了混杂纤维混凝土中纤维体积率、长径比对强度的影响,确定了计算模式中的待定参数。从强度计算式中不同纤维对应的影响系数可以看出,对混杂钢-聚丙烯纤维混凝土的强度起决定作用的是钢纤维的体积率和长径比;混杂钢-聚丙烯纤维混凝土的强度计算式与关系式拟合效果良好,可为同行业研究者们和工程应用提供参考。
现有的高性能徐变预测模型,各徐变影响因素多是根据试验数据统计回归得到,具有一定的局限性,且在实际施工中通用性较差。为了解决这一问题,根据现有的徐变模型,提出了标准状况下徐变预测公式,并结合高性能混凝土的特点,通过将徐变影响因素参数化,仅改变某一因素而将其他因素控制在标准状态的方法,建立了适用范围较广且预测精度较好的徐变模型。同时,为了使参数更精确,在徐变系数分析时,采用了自动寻参的遗传算法。结果表明,预测值与试验值吻合较好,且适用于普通混凝土和高性能混凝土,计算较为简便,可为设计和工程应用提供参考。
对不同龄期(28,112,183,345,810,1 248,1 550d)的混凝土进行了不同应变速率(10-5,5×10-5,10-4,5×10-4,10-3,5×10-3,10-2/s)下的单轴压缩试验,试件尺寸为Φ150 mm×300 mm,研究了龄期和加载速率对混凝土的力学性能影响。结果表明:①在同一龄期下,混凝土的峰值应力随着应变速率增长而增大;在同一应变速率下,混凝土的峰值应力随着龄期的增长而增大,800d后峰值应力趋于稳定;②在同一应变速率下,混凝土的吸能能力随着龄期的增长而增加,表现出了峰值应力与龄期之间相似的规律。
为了减少混凝土因收缩开裂引起的混凝土结构耐久性问题,研制了一种减水率高、水泥适应性好的减缩型聚羧酸系减水剂。首先使用丙烯酸、新戊二醇和携水剂,在阻聚剂和催化剂作用下制备了一种酯类功能单体;然后将酯类功能单体与异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸及一缩二丙二醇等单体,在氧化-还原复合引发剂和链转移剂作用下进行共聚,合成了减缩型聚羧酸系减水剂TX-938。合成样品的性能试验结果表明:TX-938在分散性能及保持能力上与标准型聚羧酸系减水剂TX-50H基本相同,且具有较好的水泥适应性;TX-938在掺量为2.5%时可以将溶液表面张力从72.3 mN/m降低至31.6 mN/m;掺2种聚羧酸系减水剂的水泥胶砂试件的28 d干燥收缩率分别较空白样降低了10.5%和29.1%,TX-938更能显著降低水泥胶砂的干燥收缩;掺2种聚羧系减水剂的混凝土初凝后72 h收缩率分别为452×10-6和399×10-6,掺TX-938的混凝土收缩率为掺TX-50H的88%,混凝土28 d掺TX-938收缩率仅为空白样的35.6%,比掺TX-50H降低1/2倍还多;TX-938的减水率达到29.4%,混凝土不同龄期强度也没有负面影响。
针对目前河工模型试验测量断面垂线流速还需要通过人工定位测量的问题,开发研制出具有全自动功能特征的断面垂线流速自动测量系统。测量系统结合二维平面自动定位测桥,自动三维地形仪等先进技术,在将断面地形的测量数据用于垂线流速测点定位的基础上,增加了断面水面边界的测量,既为流速传感器定位范围提供依据,也为后续计算提供依据,同时采用多流速传感器快速定位同步测量的方法,在实现大面积流速同步测量技术上有所突破,解决了人工测量定点速度慢、效率低的问题,适应了模型试验发展需求,提升了河工模型试验研究水平。
针对当前国际水电工程项目群施工资源易发生冲突的情形,提出了基于云模型的资源冲突风险测度方法。明确了国际水电工程项目群资源冲突风险的概念,建立了包括人力资源、机械设备、材料、财务、组织协作和现场条件6个一级风险因子及20个二级风险因子的资源冲突风险因子体系;采用云模型和德尔菲法确定每个风险因子对应的权重云,并运用逆向云发生器和正态云拟合运算规则求得定性因子的综合云。用建立的模型对国际某水电工程项目群的资源冲突风险进行测度,结果表明该项目群的资源冲突风险状态为良好。由构建的国际水电工程项目群资源冲突风险测度模型能较好地获得了资源冲突风险的测度值,为我国水电企业更好地进行国际工程项目群风险管理提供了参考价值。
从《长江科学院院报》(简称《院报》)的定位和报道内容出发,首先分析了2009—2013年该刊在知网数据库中的影响因子主要指标,明确了本刊在全国科技期刊、水利工程类期刊中所处的位置;其次,对影响《院报》影响因子的几个因素(发文量的控制、优秀稿件的来源、综述性与热点性及学术前沿性论文的报道、论文报道时差)进行了全面分析;同时对期刊影响因子评价体系提出了几点看法:既存在客观性与科学性,也存在局限性与盲目性;并且提出了学术期刊其核心使命是为学术研究服务的,期刊本质是学术成果登载的载体,无论是传统纸质期刊,还是网络时代的数字期刊,其内容永远是期刊的核心,没有高质量论文内容,就谈不上学术影响;最后,认为不要对影响因子盲目崇拜,每一本学术期刊都有自己的独特学术风格,《院报》应立足于长江,凸显长江的水资源开发与利用、水环境治理与生态保护、水利工程建设与管理等方面的科学问题,在保证期刊质量的同时,形成“长江特色”才是《院报》今后的发展之路。
