2021年, 第38卷, 第11期　
刊出日期：2021-11-01

  

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  长江科学院院报. 2021, 38(11): 0-0.

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专家特约稿
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  冲积河流崩岸机理、数值模拟及预警技术研究进展

  夏军强, 邓珊珊

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 1-10. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210491

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  冲积河流崩岸不仅影响河势稳定,而且威胁两岸堤防等重要涉水工程安全。近年来由于上游来水来沙变化及水库运用等影响,长江中下游及黄河下游河段河床冲刷,崩岸现象突出,增大了河道防洪压力。从崩岸机理、数值模拟及监测预警技术3个方面总结了冲积河流崩岸的研究进展,指出了仍待解决的几个关键问题。在崩岸机理方面,阐明了崩岸发生的力学条件及影响因素,但需深化研究各因素之间的相互作用。崩岸数值模拟方法的快速发展为崩岸预测提供了有效的技术手段,但需更为全面地考虑崩岸机理,并有效刻画河岸边界条件的沿程变化。在监测预警技术方面,通常以局部岸段的地形及水沙条件监测为主,崩岸预警等级划分指标及方法多以经验法为主,需建立统一的、完善的评估体系。
水资源
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  基于用水效益函数的城市干旱损失评估方法

  孙可可, 姚立强, 许继军, 袁喆, 屈艳萍

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 11-17. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210206

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  为定量评价干旱对城镇地区缺水和产业损失的影响,选取以地表径流为供水水源的湘江干流株洲段为研究区,基于水量平衡原理构建城市干旱指标(CWSI),以月为尺度,计算不同来水频率下区域可供水量、不同产业类型需水量。分别从水量短缺、水位取水困难两种角度,计算湘江株洲段1960—2018年历史来水情景下月尺度区域缺水量和干旱指数(CWSI)。采用经济学领域HARA函数反映经济效益随用水量的变化关系,进而得到缺水量-干旱损失响应关系。在此基础上,构建基于效益最优的缺水量配置动态优化模型,计算不同干旱程度下不同类型产业缺水配置规模,并采用抗旱定额法对配置成果进行验证,进而计算缺水量对应的干旱损失。依据CWSI指数变化,计算不同干旱等级下不同类型产业缺水损失;在多年平均缺水损失曲线基础上,依据当前月来水变化和前期来水亏缺,绘制典型年干旱动态损失变化曲线。研究结果表明:城市干旱具有边际损失高、发生频率低的特点,符合基于HARA用水效益函数构建的缺水损失变化规律,研究成果可为城市干旱风险评价、预警及抗旱定额管理提供理论依据。
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  基于Copula函数的洪水峰量联合设计方法研究

  苗正伟, 丁志宏, 路梅, 杨学智

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 18-24. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200796

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  为明晰洪水峰量联合设计的特点,以岗南水库洪水为例,基于Gumbel Copula函数,分析了AND、OR、Kendall、生存Kendall 4种重现期的优缺点,采用极大似然法、同频率法、条件最可能组合法3种方法计算了联合设计值。结果表明: ①AND和OR重现期在危险域和安全域的识别上存在局限性;相对而言,Kendall重现期更合理,但其安全域是无界的,这与实际不符;生存Kendall重现期则界定了有界的安全域,使得重现期的概念在逻辑上更科学合理。② 3种设计值计算方法的差别不大,但从简单实用角度出发,推荐采用同频率法计算设计值。③不同重现期标准的设计值差别比较明显,基于OR重现期计算的设计值总是最大的,生存Kendall、Kendall重现期设计值次之,AND重现期设计值最小。④推荐采用生存Kendall重现期进行两变量洪水设计,因其有比较严谨的理论基础,且设计结果兼顾了安全性与经济性。⑤两变量联合设计值与单变量设计值的差异受变量间相关性的影响较大,且变量相关性越弱,差异越大。研究显示,基于生存Kendall重现期、采用同频率法计算设计值是目前较为科学合理的洪水峰量联合设计途径。
水环境与水生态
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  芦苇不同部位作为碳源对人工湿地脱氮除磷效果的影响

  王文琴, 刘霄, 贾柠, 王子文, 张艳

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 25-30. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200813

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  针对人工湿地中有机碳源不足造成脱氮效率较差的问题,寻找更高效的植物碳源以改善人工湿地内部碳氮比低的状况。通过试验比较芦苇穗(芦穗)、芦苇茎(芦茎)和芦苇根(芦根)3个部位在不同预处理方式下的静态释放规律,筛选出最佳的植物碳源,并通过小试人工湿地试验分析其作为植物碳源对脱氮效果的影响。分析结果表明:碱热处理能够提高COD释放量,相较其它预处理方式,其最大COD释放浓度提高10%,并提前释放一部分氮类化合物和含磷化合物;芦穗碱热处理初期COD释放量达到各部位中的最高值182.00 mg/L;从144 h内的平均TN释放量来看,芦穗碱热处理(6.16 mg/L)＞芦根碱热处理(4.21 mg/L)＞芦茎碱热处理(2.99 mg/L),芦茎释放量最少,比芦穗少一半以上;经过碱泡、碱热处理后,TN、TP、NH⁺₄-N、NO^-₃-N和NO^-₂-N释放量均小于简单处理。碱热处理后的芦苇茎是最佳植物碳源,具有较强的持续释碳能力,并且对氮、磷积累的影响最小;在小试人工湿地系统中添加碱热处理后的芦茎在不显著提高系统出水COD前提下,显著提高了TN和TP的去除率,相对对照组分别提高了61.14%和32.53%,达到同步强化脱氮除磷的效果。
水土保持与生态修复
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  长江深水航道整治工程生态护岸陆生植被恢复研究

  李晋鹏, 吴磊, 刘殊, 宣昊, 王学霞

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 31-37. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200778

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  为探究长江深水航道整治工程生态护岸的植被恢复效果,选取立体网状栅格护岸和格状石笼压载植生垫新型生态护岸及传统抛石护岸工程,运用数量生态学研究方法开展工程区陆生植物群落恢复及分布格局调查。研究结果表明:研究区共有植物19种,以草本植物为主,隶属于12科19属;生态护岸工程区植物种类数量高于传统抛石护岸;沿着河岸带横向梯度,立体网状栅格护岸的生物多样性增大,抛石护岸生物多样性变化较大,格状石笼压载植生垫护岸具有较高的生物多样性;生态护岸工程区植物群落的生物量高于传统抛石护岸区,且生物量和沉积物NH⁺₄-N含量显著正相关(p＜0.01);CCA分析表明沉积物中TC和NH⁺₄-N含量对植物群落及物种分布影响较大。综合来看,格状石笼压载植生垫护岸植被恢复效果最好,立体网状栅格护岸次之,传统抛石护岸相对较差;研究区生态护岸的植被恢复还处于动态演替过程,其生态效应有待于长期深入研究。
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  中国西南喀斯特石漠化治理现状及对策

  种国双, 海月, 郑华, 徐卫华, 欧阳志云

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 38-43. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210453

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  我国西南喀斯特地区石漠化问题严重,虽然通过石漠化治理措施遏制了整体扩张趋势,但是治理形势并不乐观,生态环境质量有待进一步改善。针对中国西南石漠化治理存在的治理成果难以有效维持、无法彻底消除人地矛盾、治理难度不断提高等问题,在系统梳理西南喀斯特地区的特殊性、石漠化成因、西南喀斯特地区石漠化综合治理模式的基础上,从重视区域整体治理与系统修复、探索喀斯特生态产品价值实现机制与途径、加强喀斯特地区生态补偿、探索喀斯特地区社会-生态系统的协同机制四方面,提出了面向区域整体治理与绿色发展的对策建议,为我国西南地区生态环境和社会经济协同高质量发展提供科学参考。
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  基于GRACE卫星数据的汉江流域旱情反演及影响因素定量分析

  韩昊宇, 丁文峰, 许文涛, 康靖羚

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 44-51. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200730

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  气候变化和人类活动对汉江流域旱情有重要影响。利用卫星时变重力场反演地面水储量可以弥补传统流域水储量监测的缺陷。以GRACE卫星数据为基础,采用水储量亏损方法建立模型反演汉江流域2004—2014年间干旱事件,结合多源卫星数据和居民用水量数据,定量分析了气候变化和人类活动对汉江流域干旱事件的影响。结果表明,汉江流域2006、2007、2011、2013年分别发生了干旱事件,降雨、蒸发、人类活动(水库蓄水和居民用水量)等变量与陆地水储量变化显著相关,气候变化对4场干旱事件发生的贡献率分别为0.41、0.43、0.36、0.36,人类活动对4场干旱事件发生的贡献率分别为0.59、0.57、0.65、0.64,贡献度的趋势表明人类活动对汉江流域干旱事件的影响在不断增强。
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  基于降雨-径流试验的高寒草甸产流机制研究

  魏健美, 李常斌, 谢旭红, 武磊, 吕佳南, 张媛

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 52-58. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200695

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  对黄河源区高寒草甸产流机制进行研究,为河源区生态环境保护、水资源科学规划管理提供基础水文理论认知。基于野外降雨-径流试验,通过回归分析构建考虑坡度和覆被因子的暴雨和中小雨产流计算模式,精度良好,能够反映暴雨和中小雨2种降雨模式下高寒草甸产流的一般特征。试验结果表明,因草甸土-植体系蓄容能力较强,高寒草甸区地表产流主要发生在暴雨模式下,中小雨模式下的地表产流量一般很小。模式应用表明,草甸发生退化后,暴雨和中小雨入渗均有减少,暴雨模式下退化草甸比高覆草甸入渗减少约12%,中小雨模式下减少约3%。
水灾害
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  松滋江堤防洪保护区洪水风险研究(Ⅱ)——风险分布特征

  刘亚, 姚仕明, 朱勇辉, 尹大聪

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 59-63. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200739

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  长江中下游地处冲积平原,洪水灾害较为频繁,沿江堤防是生命财产和生产设施的第一道屏障。其中荆江河段洪水峰高量大,且两岸支流众多、江湖关系复杂,防洪形势尤为严峻。以上荆江松滋江堤防洪保护区为研究对象,分析了可能产生的堤防溃口;在对复杂的荆江-洞庭湖水系进行概化的基础上,建立一二维耦合数学模型,研究了1 000 a一遇洪水条件下松滋江堤发生溃决后长江干流及防洪保护区内的洪水演进过程,并以最大淹没水深、淹没时间、最大流速、受影响人口及洪水损失为风险要素,分析了保护区内的洪水风险分布情况。文章共分为2篇,此为第二篇,旨在阐述保护区内洪水演进过程及风险分布特征。结果表明,涴市横堤发生溃决后造成的洪水损失最为严重,在实际防汛工作中需要重点关注。
工程安全与灾害防治
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  基于径向基神经网络耦合确定性指数的滑坡易发性分区研究

  张庭瑜, 毛忠安, 孙增慧

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 64-72. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200756

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  滑坡易发性分区是预测滑坡的有效方法。利用径向基神经网络模型(RBFNN模型)耦合确定性指数(CF指数)构建混合模型(RBFNN-CF模型),开展陕西省汉中市城固县滑坡易发性分区研究。首先选取坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、高程、年平均降雨量、道路缓冲区、水系缓冲区、断层缓冲区、NDVI和地层岩组作为滑坡诱发因子,计算对应的CF指数并量化诱发因子;其次将野外调查的184个滑坡数据按照7∶3的比例划分为训练数据和测试数据,分别利用RBFNN-CF和RBFNN模型绘制滑坡易发性分区图;最后利用受试者工作特征曲线(ROC曲线)下的面积评估和对比分区的结果及模型的分类能力。结果表明:RBFNN-CF模型的分类能力和泛化性均强于RBFNN模型,值得在研究区推广,得到的滑坡易发性分区图可为当地的滑坡防治工作提供参考。
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  基于动力有限元法的落石运动轨迹研究

  黄俊光, 张帅

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 73-79. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200720

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  落石运动轨迹的研究是进行落石拦截系统设计的关键,它直接关系到落石拦截系统的成败。采用落石质点模型与ANSYS/LS-DYNA有限元软件研究落石运动轨迹特征,并对2种方法在变坡点处的偏角大小进行比较分析,然后基于实际落石灾害案例对2种方法进行比较,结果表明:忽略形状和大小的质点模型运动轨迹在变坡点处,其弹跳高度与运动距离大于数值模型;以质点模型计算结果作为防护依据,工程造价过高;对于单个典型落石而言,质点模型只能大致反映落石运动趋势,而有限元计算结果能真实反映空间范围内不同形状落石在坡面微地貌影响下不同位置的运动姿态,可以提取任意时刻落石运动特征参量,更接近实际工程情况,可预测落石运动轨迹。研究成果可为落石灾害防治提供指导。
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  基于极限学习机的堤防工程多元风险指标评价方法

  张颖, 支欢乐, 蒋水华

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 80-85. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200732

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  为提高堤防工程风险评价的准确性,提出了基于极限学习机的堤防工程多元风险指标评价方法。首先,综合考虑影响堤防风险的28个评价指标,利用层次分析法从预警系统、堤防工程系统、环境系统和社会经济系统这4个方面建立了堤防工程多元风险评价指标体系。接着,基于极限学习机算法对28个指标进行标准化处理及分级标准构建,以风险指标作为输入量,分级隶属度作为输出量,划分风险等级,量化评价指标,估计多元风险评价指标值和判断风险的严重程度。最后,依托鄱阳湖重点堤防——康山大堤,构建多元风险评价指标体系,运用极限学习机算法计算多元风险评价指标值。评价结果表明:康山大堤目前处于基本安全水平,符合康山大堤经过两次加固后的工程实际情况,并与其他方法进行对比,验证了提出方法的可靠性和有效性。该方法可拓展应用到其他重要水工结构工程风险评估中。
水力学
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  液滴倾斜撞击液膜液冠演化规律

  郭平措, 何小泷, 袁浩

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 86-93. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200670

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  采用可调节表面张力的大密度比格子玻尔兹曼伪势模型模拟了液滴倾斜撞击液膜的过程,分析了不同雷诺数、韦伯数、液膜厚度和碰撞角对液冠演化的影响。结果表明: 碰撞时能量损失随着雷诺数增大而减小,但随着液膜厚度增大而增大;上下游液冠高度均随着雷诺数、韦伯数和碰撞角的增大而增大;同时上下游液冠高度随着液膜厚度的变化呈现先增大后减小的趋势,液膜厚度为0.25倍液滴半径时达到最大值。液冠延伸长度同样随着雷诺数和碰撞角增大而增大,但并不随着韦伯数的增大而变化,同时液冠延伸长度随着液膜厚度增加而减小。
岩土工程
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  基于工程类比的高地应力地下洞室高边墙围岩支护强度评价

  董家兴, 赵毅然, 徐光黎, 杨润学, 李庆, 付俊峰

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 94-101. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200804

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  高地应力地下厂房高边墙围岩支护强度的评价对于保证大型地下工程围岩稳定性具有重要意义。猴子岩水电站地下厂房地应力高、强度应力比低,施工开挖中出现喷混凝土开裂、岩锚梁错位、岩体开裂、锚墩内陷等典型的围岩变形破坏现象,对洞室安全造成严重威胁。通过多点位移计、锚杆和锚索的应力监测数据分析,将猴子岩和锦屏Ⅰ级水电站地下厂房进行比较,提出了预应力锚索和锚杆的单位面积预应力支护强度计算方法,并根据评价结果对局部洞段进行针对性的围岩补强支护设计。结果表明:猴子岩地下厂房围岩变形整体上比同期的锦屏Ⅰ级围岩变形大,而锚索应力水平比锦屏Ⅰ级小,锚杆应力水平整体相当;猴子岩地下厂房下游边墙的支护强度大于锦屏Ⅰ级下游边墙的支护强度,上游边墙的支护强度小于锦屏Ⅰ级下游边墙相应部位支护强度,猴子岩地下厂房上游边墙补强支护后的围岩变形得到有效控制,表明了补强措施的有效性。研究可为类似高地应力地下洞室围岩支护设计和支护强度评价提供参考和借鉴。
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  掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理和影响因素研究

  毛丽荣, 郑众安, 吴建勇, 吴群雄, 李晓军, 林和, 苏军峰, 邱小平, 曹夕祥, 孙义舟

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 102-107. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200743

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  针对掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理不明确的问题,基于现场试验工况,利用Plaxis3D有限元软件建立复合型基础抗拔承载模型,研究其上拔承载机理。在此基础上,研究了土体弹性模量、岩体弹性模量、土体黏聚力对复合型基础各部分的承载影响,分析了掏挖基础和岩石群锚基础的承载力发挥情况、上拔变形、塑性区开展,并给出了复合型基础的改进方案。结果表明:上拔变形刚度较大的岩锚基础对复合型基础的承载极限状态起控制作用;掏挖基础和岩石锚杆基础的上拔变形协调性是影响复合型基础承载力发挥的关键;适当增加掏挖基础嵌入岩石的深度可有效提高复合型基础的抗拔承载力。
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  高陡边坡灌浆岩体变形模量测试及评价

  陈冲, 张宜虎, 范雷, 庞正江

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 108-114. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200706

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  现场原位变形试验能准确获取岩体的变形模量,是评价岩体灌浆加固效果的有效方法。我国西南山区山高谷深、地形险要,复杂的地形和气候条件使得在边坡表面开展原位变形试验极为困难。为此提出了高陡边坡原位变形试验与测量方法,分析了应力传递深度对变形试验结果的影响和温度变化引起的变形测量误差的计算公式。以某水电站高边坡为例,选择含平行结构面的不同质量岩体,对其灌浆前、灌浆后及强化灌浆后的变形模量进行测试,得到结论如下:①固结灌浆对高质量岩体变形模量的提高效果不明显,而低质量岩体在灌浆后、强化灌浆后变形模量可分别提高22%和38%;②结构面充填胶结后,会对两侧岩块变形起到约束作用,类似增加中间主应力提高岩体变形模量的效果,沿结构面走向方向的岩体变形模量也会明显提升。
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  (NH₄)₂CO₃作用下饱和红黏土的崩解效应

  李善梅, 刘之葵, 蒙剑坪

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 115-120. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200707

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  为研究(NH₄)₂CO₃溶液对红黏土崩解性的影响,以桂林红黏土为研究对象,通过自制的崩解装置,测试不同浓度(NH₄)₂CO₃溶液作用下饱和红黏土的崩解特性。比较红黏土与(NH₄)₂CO₃作用前后溶液的pH值、土体C和N元素含量及微形貌,分析崩解的微观机理。同时,结合溶液作用下抗剪强度和渗透性探讨崩解行为。试验发现,饱和红黏土的崩解性随溶液浓度增大而增大;其崩解过程可划分为快速崩解、稳定崩解和完成3个阶段,第Ⅰ阶段持续时间较短,主要是土样从环刀脱出过程中扰动所致;第Ⅱ阶段持续时间长,为崩解的主要阶段,与结合水膜厚度、粒间作用力、胶结作用、强度和渗透性等诸多因素密切相关。
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  砂土中齿桩抗拔特性模型试验研究

  符羽佳, 杜鹏, 张仰福, 李光范, 曹志远, 刘显阳

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 121-126. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200751

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  为研究齿桩的抗拔承载特性,开展了缩尺模型试验,针对齿部结构的层数与长度变量进行了11组试验研究。结果表明:齿桩相比光面桩表现出更优异的抗拔性能,齿距、齿长与模型桩的抗拉拔承载力都呈现正相关;在一定的弹性承载阶段,模型桩的抗拔承载力随着齿层数的增加呈线性增大;齿长相比于齿层数对模型桩的抗拔承载力和抗拔侧摩阻力均具有较大的影响。试验及分析结果对小改截面桩的研究运用具有一定的借鉴意义。
水工结构与材料
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  面板堆石坝混凝土面板裂缝现状、成因与防裂技术进展

  吕兴栋, 李家正

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 127-134. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210378

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  混凝土面板作为面板堆石坝的主要防渗结构,其裂缝控制是影响大坝安全运行的关键。总结了我国部分面板堆石坝混凝土面板裂缝现状,从面板的混凝土设计、原材料及施工工艺等方面分析了裂缝产生的原因,总结了混凝土防裂技术进展。分别从裂缝走向、裂缝产生的部位、裂缝产生的面板分序和产生时间揭示了面板裂缝的特点和规律,总结了混凝土力学、抗冻设计指标、水胶比、用水量、原材料、坍落度、养护方式和垫层处理工艺等技术参数对其影响。分析了裂缝产生成因,包括:不均匀沉降和约束过大导致的结构性裂缝;收缩变形、水化温升和环境温差导致的温度裂缝,以及施工工艺不当造成混凝土质量波动和干缩裂缝等。从减少结构性裂缝、提升混凝土性能和强化保温保湿措施等方面总结了防裂技术进展。
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  新型水免疫聚脲混凝土表面防护材料研究

  韩炜, 梁慧, 李珍, 汪在芹, 肖承京, 邵晓妹

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 135-141. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210625

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  长江科学院自主研发的水免疫聚脲混凝土表面防护材料以改性聚天门冬氨酸酯和异氰酸酯为组份,通过结构调控制备得到,其不受所处环境中水的作用而产生劣化,对水具有免疫功能即水免疫性,从而降低服役环境对材料施工和性能的影响,解决了聚脲工程应用关键性问题。该材料通过近10 a来在丹江口水库、南水北调中线高填方渠道、穿黄隧洞、溪洛渡水电站以及尚家河水库等大中型重点工程中的应用,显示出优异的防护效果。在水利水电领域具有较大的开发价值与应用前景,并可向市政、交通、海洋工程等其它基础建设和国民生活领域拓展。
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  钢渣细骨料安定性测试方法适应性及评价指标研究

  陈霞, 高志扬, 彭子凌, 周显

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 142-148. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200729

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  钢渣的安定性是制约其建材资源化利用的关键技术瓶颈。围绕钢渣用作细骨料的安定性,对滚筒、热泼和热焖工艺获得的钢渣分别采用以压蒸膨胀率、压蒸粉化率、分级压蒸膨胀率及高温水养护膨胀率等作为表征的指标检验评价其安定性及差异,并进行对比分析。试验结果表明:MR-热泼渣和ER-热焖渣分别采用压蒸膨胀率与压蒸粉化率方法判定其安定性时,判定结果互相矛盾;压蒸粉化率与压蒸前后f-CaO、MgO含量变化以及MgO/Fe₂O₃的质量比之间呈良好相关性,应重视钢渣内残留f-CaO与f-MgO不均匀分布产生的危害;分级压蒸会加剧MR-滚筒渣的体积失稳,使用时应优先选择连续级配;基于测试结果敏感性及应用安全性,建议采用压蒸膨胀率法检验不同类型钢渣细骨料的安定性,结合“压蒸膨胀率”和“外观完整性”双控指标综合评价钢渣用作细骨料的安定性。
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  橡胶混凝土弯曲疲劳性能研究

  薛刚, 孙立所, 刘佳香, 董伟

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 149-156. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200716

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  为研究橡胶混凝土的弯曲疲劳性能,将粒径为0.54 mm的橡胶颗粒以不同掺量掺入混凝土中,制成橡胶混凝土试件进行轴压试验与轴拉试验,测其应力-应变曲线,计算出弹性模量和泊松比。进行四点弯曲静载试验及ABAQUS数值模拟,得到极限荷载、峰值挠度和荷载-挠度曲线,试验结果与数值模拟结果较接近,验证了数值模型的可靠性。使用疲劳软件Fe-safe分析等幅及变幅加载下橡胶混凝土弯曲疲劳寿命,结果表明:无论是普通混凝土还是橡胶混凝土,在等幅循环荷载下,应力水平越高,弯曲疲劳寿命越低;各掺量下橡胶混凝土的弯曲疲劳寿命都比普通混凝土的大,且橡胶掺量越多弯曲疲劳寿命越大;在变幅荷载作用下,随着橡胶掺量的增大,混凝土的弯曲疲劳寿命也越大;随着变幅等级增多,各掺量下橡胶混凝土的弯曲疲劳寿命均降低,且变幅等级越多,弯曲疲劳寿命越低。
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  基于废弃超细砂的细粒混凝土性能试验研究

  宋云涛, 董光辉, 徐雪鸿, 芦安平, 江朝华

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 157-161. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200692

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  以航道整治工程废弃超细砂为主要原料,通过振动成型制备新型细粒混凝土替代普通混凝土。首先在固定水泥掺量下,基于干混试样最大堆积密度方法检测粉煤灰不同掺量对干混试样密度的影响,然后以试件7、14、28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水强度为控制标准,研究粉煤灰掺量对细粒混凝土性能的影响。结果表明:水胶比为0.38、减水剂掺量为0.45%情况下,细粒混凝土最佳配合比为废弃超细砂掺量66.8%、水泥掺量16.6%、粉煤灰掺量16.6%;采用最佳配合比所制细粒混凝土的28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水强度均达到最优。XRD分析表明制备的细粒混凝土含有大量的水化硅酸钙和钙矾石等水化产物。与普通C20混凝土相比,单方超细砂细粒混凝土生产成本降低45.1%。研究成果为废弃超细砂资源化利用提供了有效途径。
信息技术应用
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  新型实时水边线测绘系统研究与开发

  冯传勇, 张振军, 郑亚慧

  长江科学院院报. 2021, 38(11): 162-166. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201090

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  针对传统人工接触式测量方式获取水边线难度大,航测方式临水作业存在风险且空域审批手续复杂,卫星遥感技术时效性差、数据处理自动化程度低等问题,提出基于民用航海雷达技术的新型水边线测绘方法。利用航海雷达、GNSS罗经集成实时水边线测绘系统,构建雷达全自动数据采集与处理理论及技术框架,完成实时水边线测绘系统的研发。典型应用结果表明,基于航海雷达的实时水边线测绘系统绝对定位误差最大值为1.19 m,中误差为0.70 m;重复测量误差最大值为0.97 m,中误差为0.59 m,精度可满足1∶5 000及以下比例尺地形图水边线测绘的要求;利用本系统可实现低成本、实时化、高效率、自动化测绘水边线,有效解决以往作业方式的不足。