2018年, 第35卷, 第4期　
刊出日期：2018-04-01

  

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  长江科学院院报. 2018, 35(4): 0-0.

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专家特约稿
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  长江流域水资源保护科学研究之管见

  穆宏强

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 1-5. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180020

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  经过几十年的发展, 长江流域水资源保护科学研究在水环境监测技术、流域水资源保护规划、大型水工程环境影响评价、技术标准体系等方面取得了长足进展,初步形成了水资源保护的监管体系、监测监控体系、科技支撑体系和工程体系,长江流域水资源环境总体状况不断改善,然而随着经济社会发展,局部水污染问题还很突出、水安全保障程度不高、科学研究支撑不够、能力建设滞后、监管监控手段乏力、距离国家对生态文明建设和环境保护的要求以及人民对美好生活的需求甚远。为此,提出长江流域水资源保护科学研究思路:应基于大保护,系统开展保护与发展的策略、政策和保障机制、水生态文明建设的支撑体系、入河污染物总量控制体系、技术标准体系、工程体系及新技术引进和应用等方面。供关注流域水资源保护科学研究的工作者参考。
江湖泥沙与治理
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  当卡水电站下游局部冲刷三维数值模拟研究

  吴彰松, 张根广, 寇潭, 王新雷, 赵建永

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 6-12. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161010

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  为预测闸坝下游局部冲刷坑形态和发展,基于Fluent动网格技术对当卡水电站下游局部冲刷进行了三维数值模拟。采用VOF水-气界面追踪方法来处理闸坝下游冲刷坑内复杂的自由液面,将床面瞬时剪切应力作为泥沙起动及运输的水动力学条件,计算出不同方向上床底泥沙单宽体积输沙率,以此为基础得到河床高程坐标的瞬时变化;采用改进的泥沙起动临界剪切应力计算公式,有效地避免了床面坡度接近泥沙休止角时造成的输沙率数值计算的异常;采用弹簧光顺模型及局部网格重构模型实现了闸坝下游局部冲刷坑的三维演化过程。通过分析对比冲刷坑最终形态表明,数值模拟值与模型试验实测值吻合良好,说明数学模型计算准确,结果可信。
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  斜坡上泥沙起动流速统一公式的建立

  李林林, 张根广

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 13-17. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161119

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  为了建立斜坡上泥沙起动流速的统一公式,基于概率论与力学相结合的方法,考虑了细颗粒泥沙之间的黏结力及附加下压力对泥沙起动的影响,引入起动概率与附加质量力,采用滑动起动模型,从理论上推导了该统一公式,包括近底作用流速和垂线平均流速。通过实测资料验证,该公式的计算结果与实测数据符合较好。与其他公式相比,该公式形式简单,计算精度较高,可以用来计算斜坡及平坡条件下黏性、非黏性泥沙的临界起动流速。
水资源与环境
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  利用吸附法处理废水中磷酸盐的研究进展

  唐朝春, 吴庆庆, 段先月, 叶鑫, 陈惠民

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 18-23. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161181

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  水体富营养化是世界各国面临的重大环境污染问题之一,磷是水体富营养化最关键的因素之一。因此,高效除磷可以有效控制水体富营养化。简述了吸附法除磷的优势,列举黏土矿物类吸附材料、金属氧化物类及金属矿物类吸附材料、生物质类吸附材料、活性炭等对磷酸盐的吸附效果与机理,并详细分析黏土矿物类吸附材料中的蒙脱石、蛭石、白云石、凹凸棒石等与金属氧化物类及金属矿物类吸附材料中的金属氧化物、水滑石、铁矿石、矿渣的实际吸附效果。最后,指出吸附剂吸附除磷的一些缺陷和有待改进的地方,归纳总结出改性吸附剂将继续是未来的研究热点。
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  考虑生态流量分级约束的跨流域引水与供水优化调度研究

  贾磊, 郭鑫宇

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 24-30. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170099

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  针对大型引水工程由于改变了河流自然流态,受水城区生产生活用水与生态环境用水矛盾突出的问题,将大伙房输水工程与大伙房水库供水联合优化调度作为典型案例,以浑江下游与大伙房水库地区用水需求、环境流态因子为优化子目标,引入3个引水比例与36个旬水库蓄水量共39个决策变量,采用遗传算法搜寻引水比例与水库蓄水量最佳解。结果表明:优化方案平均年引水量为17 242万 m³,比原计划引水量少638万 m³,对浑江流域生产生活用水、生态环境用水与大伙房水库生态环境用水之间的矛盾有显著改善;依据整体生产生活缺水与整体环境流态因子的权重,设定了多种模型子目标的权重分配组合,能够恰当地反映缺水量与环境流态因子两者间的相关性,水库调度运行管理者可以根据需要调整权重,获得满足需水条件的引水比例与水库蓄水规线。研究成果可以为大型水利工程运行管理决策提供参考。
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  水库疏浚底泥絮凝沉降室内试验研究

  汤德意, 翁浩轩, 史燕南

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 31-36. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170771

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  泥浆絮凝沉降效率是影响湖库疏浚工程进度的重要因素。为探索不同絮凝剂(有机、无机)对疏浚泥浆絮凝沉降效率的影响,以通济桥水库疏浚底泥为研究对象,通过室内试验先分析1种有机絮凝剂(PAM)和5种无机絮凝剂(PAC,FeCl₃,Na₂CO₃,Na₂SiO₃·9H₂O,KAl(SO₄)₂·12H₂O)单独作用下疏浚泥浆的絮凝沉降效果及上清液水质的优劣情况,然后对有机、无机絮凝剂进行优化组合试验,确定絮凝沉降效果和上清液水质最优的设计配比方案。试验结果表明:①PAM可以有效促进疏浚泥浆土颗粒的絮凝沉降,但对上清液的去浊率较低;CO₃^2-可以促进细颗粒絮凝结合成大颗粒,提高颗粒的沉降速率;Fe³⁺,Al³⁺具有改善上清液浊度的作用,但对促进泥浆絮凝沉降效果有限。②每1 000 mL疏浚泥浆中采用10 mL PAM+2 g PAC+2 g Na₂CO₃的有机-无机絮凝剂组合为最佳方案,既能快速促进疏浚泥浆的絮凝沉降,又能有效降低上清液的浊度。试验成果可为类似疏浚工程中选择絮凝剂最佳配比方案提供参考。
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  三峡水库香溪河库湾不同异重流下水温分层模式研究

  刘晋高, 徐雅倩, 马骏, 刘德富, 杨正健

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 37-42. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161150

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  三峡水库蓄水后支流库湾水体的水动力条件发生变化,水温在垂向上的分布也呈现出了不同模式。为了分析不同类型的倒灌异重流条件下水体的水温分布情况,对香溪河库湾不同断面的水温进行原位监测,并构建库湾水体的水温水动力数学模型(CE-QUAL-W2)。研究结果表明:水库正常运行的不同时期,香溪河库湾水体的主要水动力条件和水温分布结构均不同,在水库运行时的泄水期,库湾水体水动力主要为表层倒灌异重流,水温呈现传统的分布模式;在水库汛期低水位运行时,库湾水体水动力主要为中层倒灌异重流,水温呈“双混斜”式分布;在水库蓄水期,库湾水体水动力主要为底部倒灌异重流,水温呈“半U”型分布。研究成果可为揭示香溪河水流水温特性、营养盐迁移及水华预测预报提供相关的理论支持和技术支撑。
水土保持与生态建设
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  基于无人机遥感技术的崩岗快速调查方法

  沈盛彧, 赵元凌, 程冬兵, 张平仓

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 43-47. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170876

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  我国南方崩岗侵蚀严重,崩岗调查是崩岗预防治理工作的关键环节之一,需要长期周期性重复,传统调查方法所需人力、物力和时间成本都非常高,在一定程度上限制了调查工作的广泛开展。在全面分析总结传统崩岗调查方法的基础上,提出了一种基于无人机遥感技术的崩岗快速调查方法,利用崩岗调查区域的无人机航拍影像三维重建出崩岗地貌,并生成数字正射影像图(DOM)、数字表面模型(DSM)和三维模型,将繁重的野外调查工作转移到室内,借助虚拟三维模型量测和人机交互判读完成崩岗调查工作。通过三组崩岗调查实验验证了本方法的可行性和高效性,并从信息量、精度、效率和成本4个方面讨论本方法的优越性。
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  基于栅格尺度的喀斯特槽谷区生态环境脆弱性时空分异研究

  谢人栋, 赵翠薇

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 48-53. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171227

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  基于“敏感度-弹性度-压力度”模式,以贵州省典型喀斯特槽谷区印江县自然环境和社会经济2个方面的多种栅格数据为基础,采用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术建立栅格大小为30 m×30 m 的生态环境脆弱性评价指标空间数据库,运用综合指数法、层次分析法得出综合评价结果,划分研究区生态环境脆弱程度等级。结果表明:潜在脆弱区和轻度脆弱区占研究区面积的比例较大,2010年和2015年分别为86.60%,87.37%;重度脆弱区和极度脆弱区面积占研究区面积比例较小;其中生态脆弱性较高的地方多分布于人口密度大、植被覆盖度较低、地形起伏较大以及人类活动强度高的区域。评价结果可为研究区的生态恢复重建和环境保护提供理论参考,构建的评价模型可以运用于省市级和县级区域生态环境脆弱性评价。
工程安全与灾害防治
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  江西省大中型混凝土水库大坝溶出性侵蚀调查研究

  胡明玉, 徐旺敏, 何雯, 彭金生

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 54-59. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161179

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  混凝土水库大坝的溶出性腐蚀严重影响大坝的稳定和安全。采取实地考查取样、测定分析相结合的方法,对江西省内35座混凝土水库大坝的溶出性腐蚀情况进行了系统分析。研究结果表明,江西省内大中型水库大坝遭受不同程度的溶出性侵蚀,低HCO₃^-浓度的环境水是导致混凝土腐蚀的重要因素。在环境水HCO₃^-浓度低时,混凝土及填缝灌浆水泥基材料的组成、配合比、施工质量及养护时间对防止大坝的溶出性腐蚀起关键作用。近年来进行过除险加固的部分水库大坝仍存在较严重的溶出性腐蚀,亟需对混凝土中钙离子的迁移动力、微观溶出机理及抑制溶出腐蚀的途径等溶出性腐蚀问题进行深入系统的研究。
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  致灾因素耦合作用下堆积体斜坡失稳概率研究

  陈语, 李天斌, 曾 鹏

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 60-66. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161186

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  藏东南地区气候环境复杂,地质条件恶劣,广为分布的堆积体斜坡易在多种极端条件诱发下失稳,具有较大的潜在风险。为研究复杂环境条件对滑坡的诱发作用,提出一种能够考虑多种诱发因素耦合作用的滑坡危险性评价方法。以地震和降雨为例,分别考虑了诱发因素自身的随机性与诱发作用的不确定性,通过分析不同危险性量级诱发事件的发生概率与回归周期,结合蒙特卡罗模拟计算对应诱发作用下的斜坡失稳概率,揭示不同程度的危险性序列。在此基础上利用全概率公式进行多致灾因素的耦合计算,系统评价堆积体斜坡的危险性与潜在风险。并以川藏交通廊道沿线某典型堆积体斜坡为算例,其结果表明:耦合计算结果为中等危险等级,总的规律表现为诱发事件组合越极端,其综合危险性反而越低。
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  基于多种优化支持向量机及V/S分析法的隧道变形预测及趋势判断

  张碧

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 67-71. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160857

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  隧道变形具有明显的非线性特征,为实现其准确预测,基于卡尔曼滤波和多种优化的支持向量机模型对隧道变形进行预测,以探讨不同预测模型的适用性,并进一步进行组合预测;同时,利用V/S分析法计算变形序列的Hurst指数,以判断隧道的变形趋势,并与预测结果进行对比,综合判断隧道的变形规律。结果表明:最小二乘支持向量机的优化效果最好,且预测隧道后4个周期均为增长变形;同时,变形序列和速率序列V/S分析的Hurst指数分别为0.845和0.602,均>0.5,得出隧道后期变形呈持续增长趋势,与预测分析一致,验证了思路的有效性。
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  大坝强震动响应参数放大效应研究

  裴雪玲, 王波, 杜兴忠

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 72-75. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161192

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  强震监测是大坝监测的重要内容,受地形地貌、场地条件和建筑物结构的影响,大坝在强震动条件下会呈现不同的响应特征。选用Seismosignal软件对监测记录数据进行预处理(数据波形错点剔除、基线校正、滤波去噪)和常规处理(数字积分和频谱计算),将处理得到的参数(加速度峰值、振幅谱峰值)与大坝高程进行相关性分析。研究结果表明:①随着高程的增加,加速度峰值和傅里叶谱峰值放大系数逐渐增加,具有明显的高程放大效应,坝顶放大效应明显,同时说明强震动引起的高程反应效应随高程的增加而逐渐增加;②3个方向上,加速度傅里叶谱幅值主频率主要集中在1.5～6.5 Hz频带范围内,而对其他频带起到滤波作用。研究成果可为大坝安全评价提供参考资料。
农业水利
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  气候变化和灌溉方式对稻田需水量的影响

  熊玉江, 乔伟, 姚付启 , 罗文兵 , 袁念念, 付浩龙

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 76-80. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161176

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  气候变化改变了水稻的耗水过程和灌溉需水。基于高邮灌区历史气象资料(1955—2013年),利用稻田水量平衡和MK检验方法,分析了不同灌溉模式下稻田耗水与灌溉需水量的变化。结果表明:高邮灌区水稻全生育期积温随时间序列显著增加,而降雨量略有减少,但趋势不明显;不同灌溉模式下水稻需水量ET_c和渗漏量均随时间序列缓慢增加;节水灌溉模式能有效降低稻田耗水量;节水灌溉稻田灌溉需水量随时间序列缓慢降低,而常规灌溉稻田呈增加趋势,但趋势均不明显;节水灌溉模式能够有效降低稻田灌溉需水量,提高降雨利用率。因此,节水灌溉能够有效缓解气候变化给水稻种植带来的不利影响,是变化环境下灌区可持续发展的重要技术措施。
水力学
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  洞塞间距对多级洞塞消能影响的数值模拟研究

  张立新, 梁蔚, 艾万政

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 81-83. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170060

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  对于多级洞塞泄洪洞而言,上下级洞塞之间的合理间距影响到洞塞消能能力的发挥,因此有必要研究多级洞塞中上下级洞塞之间的合理间距。采用数值模拟手段,研究了上下级洞塞之间的间距问题。研究结果表明,当孔径比在0.4～0.8范围内,只要上下级洞塞之间的间距达到5.7D以上,各级洞塞均能充分发挥各自的消能能力。研究结果可为多级洞塞设计提供参考。
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  不同流量下渐扩段局部水头损失数值模拟

  李蕾

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 84-87. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161216

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  为研究不同流量下渐扩段局部水头损失规律,选取了MIKE软件的水动力(HD)模块,对渐扩段水面线进行模拟分析,从而得出局部水头损失的水面线、流场等相关规律,并与计算值进行对比。计算结果表明:模拟得到的渐扩段沿程水面线与计算值吻合较好,且从流场图上及水位对比图中可看出,MIKE软件更能很好地模拟出局部水头损失,大大减小计算的难度和复杂程度,且能做到精确模拟。研究成果可为相关实际水利工程提供依据。
岩土工程
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  Outdoor Aging Performance of HDPE Geogrid

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 88-90. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161269

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  土石混合料填方体原位剪切试验方法探讨

  龚辉, 张晓健, 艾传井, 尚思良, 徐炎兵

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 91-96. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161171

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  土石混合料中物质组成复杂、结构分布不规律,采样进行室内试验相对困难,因此最好通过现场原位剪切试验获取某特定工程最具针对性的力学参数;但超粒径颗粒的存在,使得将常规原位剪切试验运用于土石混合料力学参数取值时存在诸多问题,会对试验结果造成不可忽视的影响。对原位直剪试验和原位水平推剪试验这2类常见试验中存在的问题进行分析和对比。结果表明:原位水平推剪试验更适用于土石混合料此类非均匀体;通过对比几组原位试验结果,发现2类原位剪切试验得到的内摩擦角相近,但是黏聚力的值差异性较大。最后,对土石混合料原位水平推剪试验的参数取值提出了建议。
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  黄河冲积互层深基坑围护桩插入比优化分析

  陈震 , 王国富, 路林海, 王渭明, 王丹

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 97-103. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161140

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  济南西北部为黄河下游冲积黏-砂互层地质结构,深基坑稳定性受地层条件影响较大,土层质量直接影响围护桩插入比的取值。以山东省会文化艺术中心深基坑为工程背景,通过理论计算和数值模拟对桩体在不同插入比下的稳定性进行分析。研究发现:土层质量参数与插入比存在线性关系,可引入土压力折减系数计算围护桩入土深度;通过实际工程数值分析得到最佳插入比为0.55;根据现场0.58插入比实测数据对数值模拟进行验证,结果发现桩顶侧向位移最大值为0.05%H(H为基坑深度),沉降最大值为0.04%H,基坑结构足够稳定且有相当大的安全储备,因此,可减小插入比以降低工程造价,缩短施工工期,实现工程的绿色建设。研究成果对济南特殊的黄河冲积层地区深基坑建设具有借鉴意义。
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  套管折射波对弹性波CT反演结果的影响探讨

  刘海涛, 吴蒙蒙, 熊友亮, 董亮, 易杜靓子

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 104-108. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161188

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  在弹性波CT测试过程中,为保护钻孔孔壁及发射、接收探头,常常在钻孔中放置套管。根据理论,当弹性波在套管中的速度大于在周围介质中的速度时,会产生折射波,如果把折射波走时参与反演计算,则影响反演结果的准确性。通过在地铁线路勘探中利用钻孔间弹性波CT方法勘察孤石的实例,分析了在低速介质(黏土)中寻找高速异常体(孤石)的复杂情形。实例研究结果表明:当钻孔存在套管,且弹性波在套管中的传播速度大于在套管周围介质中的传播速度时,将会在套管中产生折射波,并且折射波会早于直达波到达检波器;如果以折射波初至时刻进行反演计算,会得到异常体移位、虚假异常体等结果。为此,依据初至起跳相位与正常直达波相反、初至走时为线性这2点来判定折射波,提取正确的直达波并进行反演计算。通过研究可知,该方法能准确判定异常体的位置、范围,效果良好。
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  小净距隧道群稳定性判定因素及施工顺序优化研究

  杜德持, 王渭明, 刘鹏, 吕显州, 张为社

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 109-116. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161260

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  小净距隧道群存在多种稳定性判定因素,为确定各判定因素之间的关联程度,以青岛地铁敦化路站为工程背景,结合修正Drucker-Prager模型,采用有限差分软件,得出6种不同施工方案下的最大拱顶沉降、塑性区体积、夹岩最大剪应力、锚杆最大轴力等判定指标值。以模糊灰色关联理论为基础,分析了各隧道群稳定性判定指标的主次顺序、隧道群施工最优方案。结果表明:锚杆最大轴力可作为对隧道群施工稳定性最主要的判定因素,拱顶最大沉降及塑性区体积可较为显著地反映隧道群施工稳定性,夹岩最大应力对稳定性影响较小;方案4及方案5可作为隧道群优选施工方案,等效应力分析验证了这2种方案的合理性。研究结果可供类似地铁工程的隧道稳定分析作参考。
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  露天矿复合边坡动水携砂蠕变模型研究

  杜东宁, 王来贵, 张向东, 高龙飞, 张淑坤

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 117-122. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161132

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  露天矿复合边坡动水携砂现象危及边坡安全及周边环境。为揭示渗流作用下砂粒间相互作用机理,以砂颗粒团簇特征结构单元为对象,从颗粒尺度分析特征结构单元在自重、浮力、法向接触力、剪切接触力和渗透力作用下,砂粒间的非线性移动、变形过程及砂粒间在强力链上的力学行为。提出一种新的“塑转铰”元件,对Будин模型进行改进,建立“弹-黏-塑转铰”砂土蠕变力学模型,并给出其本构方程和蠕变曲线方程。通过动水携砂模型试验及砂土剪切蠕变试验数据,对改进Будин模型进行参数辨识和验证。分析结果表明:该模型精度较好,能描述蠕变过程中砂粒间的接触、摩擦、转动过程,能揭示含水砂层内的分级“阶梯”破坏现象及砂土颗粒间的剪切衰减及非衰减及第Ⅲ阶段正、负加速剪切蠕变过程及其变形规律,为分析散体颗粒间的相互作用机制提供了一种新的力学模型。
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  凹陷地形对滑坡体渗流和稳定性影响的数值分析

  吕佼佼, 范文, 吕远强, 李凯, 杜谦

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 123-128. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161267

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  基于现场地质调查和室内试验,再结合非饱和土力学理论建立计算模型,将孔隙水压力分布和非饱和强度理论应用到极限平衡法中,对降雨作用下秦巴山区紫阳县的凹陷地形滑坡体进行瞬态渗流、稳定性的饱和-非饱和数值计算。结果表明:凹陷地形易汇水并诱发滑坡,单位厚度坡体产生的最大孔压与该凹陷地形面积大小成正比;单位土层厚度的1 000 m²的凹陷地形范围内最大能产生1.47 kPa的孔压。研究结果可供类似地形中滑坡体渗流和稳定性的数值计算参考。
水工结构与材料
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  基于DIP技术的碎石粗骨料粒形测试与修正

  黄亚梅, 王立华, 陈锡容

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 129-133. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170147

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  骨料粒形对混凝土的工作性能和力学性能具有重要影响,但骨料颗粒为不规则形状,难以充分定义及度量,对混凝土的影响也无法精确评价。为了精确测量骨料粒形,运用数字图形处理(Digital Image Processing,DIP)技术研究了灰岩碎石粗骨料的粒形和粒径,并与游标卡尺测量结果进行比较。研究发现,数字图形处理技术测量得到的碎石骨料的长度、宽度以及长径比与游标卡尺测量值相等,无需修正,但厚度、扁平比、球度以及粒形因数与游标卡尺测量值差异显著,需要对扁平比λ进行修正,修正系数为1.82,修正后两者偏差在2%以内。
信息技术应用
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  基于三维BIM+WebGIS技术的区域数字水库构建

  傅蜀燕, 赵志勇, 杨硕文, 方致远, 房伟

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 134-136. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161219

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  为整合现有各类水利信息资源,实现各类信息资源在区域水利机构间的高度共享和统一管理,综合应用建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)以及数字水库流域地理信息系统(Geo-Information System,GIS),以网络系统为依托,构建三维BIM+WebGIS可视化区域数字水库安全管理系统平台。该平台可对区域信息进行实时融合分析,实现不同层次之间的信息共享、交流和综合分析,对水库BIM信息进行三维可视化展示,为水库运行管理的科学决策提供技术支撑。平台的完善与推广将对保障我国水库安全科学管理具有重大意义。
水利经济
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  基于改进序关系分析法的抽水蓄能电站经济效益综合评价

  高瑾瑾, 郑源, 李涧鸣

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 137-142. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161372

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  针对抽水蓄能电站的功能特点,提出了“辅助服务效益”的概念,建立了由财务评价、国民经济评价及辅助服务效益组成的经济效益指标体系。首先应用改进的序关系分析法确定各指标的权重值,将点赋值推广为区间赋值,从整体上提升了评价效果。然后选取非线性方法无量纲处理定量指标,三角模糊数法量化处理定性指标,最终线性加权得到各指标的综合评价值。根据某抽水蓄能电站的部分实际参数计算相关评价指标,对算法的适用性及评价的逻辑性进行了验证。研究结果可为全面评判某抽水蓄能电站的经济效益提供参考。
独立覆盖流形法专栏
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  梁的独立覆盖分析方法

  苏海东, 颉志强

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 143-150. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161045

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  采用前期提出的独立覆盖流形法,提出梁的独立覆盖分析方法。该方法的特点是:与实体分析采用同一模式,可以应用完全多项式的覆盖函数进行梁的实体分析,或使多项式中的某些项不参与计算来模拟梁的基本假设,从而实现Timoshenko梁和Euler-Bernoulli梁的计算;仅要求近似场函数的C₀连续性;避免了Timoshenko梁在求解细长梁时的剪切自锁;即使对于实体分析而言,通常情况下也不存在由于梁高远小于梁长而导致的数值病态。为体现梁结构的特点,以二维的矩形截面梁为例,给出了局部坐标系下的独立覆盖流形法公式,以及“先截面、后轴向”的积分方式,并用几个算例验证了方法的有效性。本思路可以直接推广到求解三维问题,为梁板壳分析提供全新的途径。
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  基于精确几何的曲梁分析新方法

  苏海东, 周朝, 颉志强

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 151-157. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170321

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  在前期研究的直梁的独立覆盖分析方法基础上,提出曲梁的独立覆盖分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能模拟梁的基本假设,从而避免了推导曲梁控制方程及相应数值计算公式的复杂性。借助随中面参数方程变化的局部坐标系,并计算该坐标系的局部坐标和方向余弦关于整体坐标的导数,就能实现精确几何描述下的曲梁分析。采用常曲率的一段圆形曲梁和变曲率的一段椭圆形曲梁的算例,验证了方法的可行性。研究方法为曲梁和下一步的曲壳分析提供了全新的途径,也是除了等几何分析方法之外的实现几何保形性的新方式。
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  采用独立覆盖流形法分析精确几何描述的曲壳

  苏海东, 周朝, 颉志强, 陈琴

  长江科学院院报. 2018, 35(4): 158-166. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171002

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  在前期研究的直梁和曲梁分析新方法的基础上,提出了基于独立覆盖流形法的曲壳分析方法。采用实体分析模式,只需使多项式覆盖函数中的某些项不参与计算,就能准确模拟三维平板和曲壳的Reissner-Mindlin假设,从而避免了推导曲壳控制方程及相应数值计算公式的复杂性。借助随中面参数方程变化的局部坐标系,并计算该坐标系的局部坐标和方向余弦关于整体坐标的导数,就能实现精确几何描述下的曲壳分析。给出了具体计算过程,包括刚度矩阵积分方式,以及相关的曲壳几何计算公式。通过球面壳和平板算例,验证了方法的收敛性。最后,结合前期的二维直梁和曲梁研究,以及本文的三维曲壳和平板研究,总结了基于独立覆盖流形法的梁板壳分析新方法的特点和优势,特别是彻底解决了自锁问题。