2021年, 第38卷, 第4期　
刊出日期：2021-04-01

  

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  长江科学院院报. 2021, 38(4): 0-0.

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专家特约稿
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  长江流域水资源开发保护中的关键科学和技术问题

  吴志广, 陈述

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 1-6. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201240

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  为了应对长江流域水资源开发保护面临的新要求和新挑战,对所涉及的关键科学和技术问题进行了探讨。研究表明,新时期下的长江流域水资源开发保护需要具有整体性和系统性的水问题治理目标和模式,其中涉及到的关键科学与技术问题包括:气候变化和人类活动等多因素影响下四水问题耦合驱动机制、水环境与水资源开发保护及经济社会发展的相互作用关系、四水问题多维系统治理与保护技术及集成方法和协调多利益主体的水资源多目标协同保护与开发管理体制机制。对上述关键科学和技术问题进行了解析和阐释,总体而言需要从理论、技术和管理等多个层面进行解决。研究成果可为长江大保护与长江经济带绿色发展战略的实施提供理论支撑。
江湖泥沙与治理
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  长江口潮流不对称时空分布特征

  陈婷, 张蔚, 季小梅, 郁夏琰, 傅雨洁

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 7-11. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200393

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  河口地区的潮流不对称特性对近岸的泥沙输运、地貌改变有着很大的影响。但由于长期且高频的流速或流量数据较难获取,潮流不对称特性的研究较少。利用二维水动力数学模型,模拟长江大通以下感潮河段1 a的动力过程,研究长江口潮流不对称的时空分布规律。结合非稳态调和方法和偏度方法,分析长江口涨落潮流速不对称和涨落憩历时不对称趋势,并进一步分析长江口的粗、细颗粒泥沙运动趋势。研究结果表明:落憩历时更短,有利于细颗粒泥沙向陆运动;径流对落潮流流速的增强作用导致长江口落潮流速大于涨潮流速,有利于粗颗粒泥沙向海运动。研究成果对于明确长江口泥沙运动趋势及潮流不对称的影响有一定参考价值。
水资源与环境
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  长江源区水体微塑料组成及分布特征初探

  张胜, 潘雄, 林莉, 陶晶祥, 刘敏

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 12-18. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200174

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  微塑料作为一种新型污染物已在全球范围内引起高度关注。长江源是“中华水塔”,是我国最重要的生态功能区之一,但是对该区域微塑料的污染水平及分布尚不清楚。本研究调查了长江源区河流水体微塑料的污染状况,结果表明:在各采样点中均检测到微塑料,其丰度范围为247~2 686 个/m³,平均丰度为(1 823±949)个/m³;粒径<0.05 mm的微塑料占主导地位,约为总数的70%;96.2%的微塑料形状为碎片,透明色微塑料比例最高;此外,这些微塑料中最常见的聚合物类型是尼龙和聚乙烯,比例均在30%左右。研究表明长江源区正在受到不同种类微塑料的污染,在该区域的微塑料研究应该进一步深入。
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  基于生态流量保障的水库综合调度方案编制及应用

  高雪山, 刘树锋, 关帅, 陈记臣, 冯平

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 19-24. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200098

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  广东省水库工程尤其是小型水库数量众多,水库在发挥防洪、灌溉等社会效益的同时,不可避免地会对河流的生态环境产生影响。为充分保障下游河道的生态流量,选取北江流域内的茂墩水库为例,采用Tennant法计算生态流量,并依据《中华人民共和国水法》(2016年)等法律明确了茂墩水库各功能之间的优先保障次序,采用改进的水库综合调度方案编制了茂墩水库的调度图。结果表明:改进的方法可以在保障生态流量的基础上,准确地完成供水与灌溉综合调度图的编制,同时改进的方法避免了采用相对较丰来水条件库水位的下包线来调度枯水时段的不足;在计算中剔除了加大供水时段,确定的需水量更加合理;此外,还可防止限制供水线与防破坏线交叉,避免了由此造成调度图不准确的问题。研究结果提高了时历法编制综合调度方案的实用价值。
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  重庆市突发水污染事件时空分布特征

  王俭, 赵晶, 杨海蓉, 夏志雄, 何逍遥, 李永锋

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 25-29. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200175

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  为加强突发水污染事件的风险防范和应急处置,保障长江三峡库区水体环境安全,收集重庆市2009—2018年间165起突发环境事件数据,采用统计分析的方法,探讨10 a来突发水污染事件时空分布及发生特征。结果表明:突发水污染事件是重庆市突发环境事件的主要类型,占突发环境事件总数的83.6%,其数量总体呈波动下降趋势;突发水污染事件主要集中在主城九区及周边的区县,渝东南、渝东北各区县发生次数相对较少;在重庆市境内的六大水系中,长江上游干流水系、嘉陵江水系发生突发水污染事件次数占总数的84.8%;突发水污染事件的主要诱因为道路交通事故、设备故障和操作不当,其发生主要形式为有毒有害物质泄漏进入水体;突发水污染事件出现频率较高的污染物为油类、废水类、有机物、酸碱类、液氨和减水剂。研究成果可为加强突发水污染事件的风险防范和保障三峡库区的水环境安全提供参考。
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  近57年山东省降水量及雨日变化特征

  卢仲翰, 王俊杰, 曾俞

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 30-35. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191562

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  基于山东省1961—2017年21个气象站点的降水资料,采用线性回归、空间插值、滑动平均和小波分析等方法分析了57 a来山东省年、季降水量和雨日的时空变化特征。结果表明:山东省降水量和雨日整体呈现自南向北递减的纬度地带性和自东向西递减的经度地带性,高值中心都出现在泰山地区。春、夏两季的雨日和年雨日空间分布相似,冬季雨日呈“东北-西南递减型”分布;年降水量的减少速率为-16.28 mm/(10 a),年雨日以-2.16 d/(10 a)的速率显著下降(通过了0.05的信度检验),两者都存在约17 a的年代周期变化;春季降水量呈微弱增加趋势,和雨日趋势相反,其余三季的降水量和雨日都为负趋势,且夏季降水量和雨日的负趋势通过了0.05的信度检验。年尺度和季尺度下,雨日的负趋势都比降水量的负趋势强度要大,空间范围更广。研究成果可为山东地区水资源规划利用提供合理依据。
水土保持与生态修复
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  基于RS与GIS的杞麓湖流域土地利用变化分析

  白少云, 马晨燕, 刘斌, 刘雨晴, 朱小宁, 余珮珩

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 36-42. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191519

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  通过遥感(RS)技术获得的土地利用时间序列信息,分析杞麓湖流域土地利用的动态变化以及未来发展趋势。以杞麓湖流域1988年、1996年、2006年、2016年4期Landsat遥感数据为基础,在遥感与地理信息系统(GIS)技术支持下,遥感解译获取4个时段土地利用类型图,结合空间格局、转移矩阵、动态度、利用程度、空间重心,分析了该区域1988—2016年期间土地利用变化特征及其驱动机制。结果表明:空间格局上,林地变化最多,耕地次之,并且大部分耕地转化为建筑用地,其他用地不断向耕地、林地转化;土地利用重心不断向北发展,说明北部经济及其城镇化发展比南部快;方位变化表明该区域西部发展前期大于东部。最后通过驱动机制分析,发现社会经济因素是该区域土地利用变化的主要驱动因素,并且驱动作用不断扩张。研究成果可为该区土地利用可持续发展提供科学依据。
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  三峡水库蓄水前后植被覆盖对气候的响应

  田梦琦, 周建中, 张勇传, 贾本军, 陈璐

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 43-49. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200088

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  为揭示三峡水库蓄水前后区域植被覆盖对气候变化的响应规律,基于SPOT NDVI和实际观测气象数据,采用偏相关系数法分析了三峡水库蓄水前后长江上游干流区间寸滩至宜昌段及外围100 km的气象因子与植被覆盖的相关性,同时对其非线性映射关系进行了研究。结果表明:在长江上游干流区间寸滩至宜昌段及外围100 km区域内,植被覆盖对气温和降水变化的动态响应具有较强的空间异质性,且气温是植被覆盖变化的主要驱动因素;二次函数可有效刻画植被覆盖对气温的响应规律,且较好地解释了植被覆盖-气温响应关系中的物理机制;植被覆盖对气温的响应规律在一定程度上受三峡水库蓄水影响,且随着与河道距离的增加,植被覆盖对气温的响应受蓄水影响程度递减。
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  高速公路工程水土流失预测与分析实践

  於孟元, 赵忠伟

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 50-55. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200370

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  为验证《生产建设项目土壤流失量测算导则》(简称《导则》)对高速公路工程的适用性,运用《导则》对西南地区某高速公路工程建设进行水土流失预测,并与类比法测算结果进行对比。测算结果表明,路基工程区、附属设施区和弃渣场区是该项目土壤流失最多的区域,大部分土壤流失发生在施工期;采用《导则》与类比法得到的土壤流失量测算结果差异主要表现在工程开挖面区域,其余土壤流失类型下的测算结果差异较小;《导则》在线型工程水土流失预测中的运用稍显繁杂,而对于点状工程具有更强的实用性。
工程安全与灾害防治
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  基于PSO-SVM模型的滑坡易发性评价

  王念秦, 朱文博, 郭有金

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 56-62. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200074

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  滑坡易发性评价是区域滑坡预警和评估工作的前期准备。滑坡致灾因子的有效选取以及评价模型的构建成为当前滑坡预测研究中的难点问题。以府谷县作为研究区,借助多种技术手段将数字高程模型(DEM)、地质图、路网图、遥感影像图等多源数据进行融合,提取了地形地貌、地层岩性以及地表覆盖等滑坡孕灾环境因子和降雨量、人类工程活动等诱发因素的特征属性作为评价指标。在此基础上,对提取的各因子的相关性进行分析,剔除了地形起伏度因子。采用粒子群优化(PSO)算法对支持向量机(SVM)模型的参数进行优化,得到最佳参数组合为惩罚因子c=1.42,核参数σ=1.15,将最优参数组合代入支持向量机模型中,构建出粒子群优化算法-支持向量机模型(PSO-SVM),并将其用于研究区滑坡易发性定量评价中。最后分别采用ROC曲线与Kappa系数对PSO-SVM模型性能的优越性进行检验,结果表明,PSO-SVM模型成功率与预测率分别为0.931和0.917,训练集与测试集的预测精度分别为79.17%、76.67%。研究结果可以为从事滑坡预测评价工作者提供决策参考。
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  基于滑距计算与危险性评价的某平推式滑坡防治对策研究

  李嘉雨, 王崇艮, 毛邦燕, 宋浩燃, 李森

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 63-69. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200159

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  为评价兰渝铁路某隧道出口滑坡对居民区和铁路运营安全的影响,通过现场调查、井中电视、理论公式计算、数值模拟等手段,分析了兰渝铁路某隧道出口大型岩质平推式滑坡的成因机理,依据滑坡稳定性评价、滑距计算和离散元数值模拟开展了危险性分区,提出了经济合理的防治对策。研究表明:降雨入渗滑坡后缘张拉裂缝,并形成后缘静水压力和滑面扬压力,最终诱发该滑坡失稳滑动;滑坡滑动距离>0.89 m的年发生概率<4.1%,滑坡滑动距离>2.15 m的年发生概率<0.17%;滑坡滑动2.15 m后,滑坡将处于稳定状态。 滑坡滑动2.15 m后,滑坡前缘居民区处于极高危险区,隧道出口为中危险区,建议采取截排水+抗滑桩为主的工程治理措施。研究成果可在平推式滑坡的预测预警中加以应用。
水力学
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  矩形明渠消力池水跃的水头损失研究

  傅铭焕, 张志昌

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 70-74. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200070

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  为了研究沿程水头损失与局部水头损失的变化规律,根据沿程水头损失的基本定义,推求矩形明渠消力池水跃区沿程水头损失与床面阻力系数、水跃共轭水深比、跃前断面宽高比及跃前断面水深的理论关系,提出了矩形明渠水跃区沿程水头损失及其系数和局部水头损失系数的理论公式,给出了沿程水头损失系数、局部水头损失系数和总水头损失系数的简单拟合公式。研究表明:沿程水头损失随着跃前断面水深和床面阻力系数的增大而增大,随着水跃共轭水深比和跃前断面宽高比的增大而减小;局部水头损失系数随着跃前断面弗劳德数的增大而增大;水跃区局部水头损失占比随着弗劳德数的增加而增加,弗劳德数为3时的局部水头损失占比达到90%,弗劳德数为6时的局部水头损失占比已达到95%以上。研究成果可进一步完善并丰富水跃理论体系。
岩土工程
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  复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验研究

  王艳丽, 刘晶, 王永明, 潘家军, 陈云

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 75-80. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200789

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  围堰工程中常用复合土工膜连接防渗墙作为防渗体系,其连接部位的土工膜常会出现结构性破坏而造成集中渗漏现象。依据高土石围堰防渗体系中复合土工膜的受力特点,利用自主研制的低摩阻叠环式双向静动剪切试验机,考虑土工膜无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式,构建复合土工膜与防渗墙接头的结构模型,开展复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验,研究不同连接型式下复合土工膜的受力变形机理。结果表明:①无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式下,复合土工膜的应变均随着剪切位移的增大逐渐增大,随着距防渗墙距离的增大逐渐减小;②3种连接型式下模型土体的应力-应变关系变化趋势基本一致,峰值应力变化不大;③无伸缩节连接时,靠近防渗墙位置土工膜的峰值应变为4×10^-3,普通竖向伸缩节连接时,相同位置处土工膜的峰值应变为3.5×10^-3,设置U型槽伸缩节后峰值应变为6.51×10^-4,与前2种连接型式相比,U型槽伸缩节较大程度地降低了土工膜的峰值应变,可以有效解决复合土工膜在防渗墙接头处的应变集中问题。研究成果可为高土石围堰工程防渗体系的设计和施工提供依据。
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  气孔构造岩石裂隙渗透特性研究

  刘晓明, 杨本亮, 申琦瑜

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 81-87. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200046

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  岩石光滑裂隙的渗透规律可用立方定理描述,而气孔构造岩石裂隙的渗透性却因裂隙面气孔的存在表现不同渗透规律及机理,值得深入研究。首先在海口市的火山岩地区选取了4种气孔分布有显著差异的玄武岩样品,测量其气孔特征参数后进行单裂隙渗透试验,然后引入裂隙面构造影响因子λ对试验结果做变换整理,获得了气孔构造裂隙渗透规律,最后通过数值分析,在印证室内试验所得规律合理的基础上,阐述了气孔构造对裂隙渗透性影响机理。研究结果表明:气孔构造的存在对裂隙渗流有显著影响,雷诺数较低(Re<200)时,气孔构造的存在可增加裂隙渗流流量;雷诺数较高(Re>200)时,气孔构造的存在可降低渗流流量;裂隙面构造影响因子λ与渗流雷诺数Re在一定范围内呈负指数相关。研究成果可供探明气孔构造岩石地区渗透特性时参考。
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  水泥土劣化深度-时间关系预测

  刘浩, 杨俊杰, 王曼, 李斯臣, 武亚磊, 王晓倩

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 88-93. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200129

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  为研究水泥土劣化深度-时间关系,进行了水泥土室内劣化,建立了水泥土的劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度与时间的幂函数关系式。试验结果表明:水泥土初始强度对劣化水泥土贯入阻力曲线性状无明显影响;劣化水泥土是劣化程度随时间增大的非均质体,由强度几乎为0的完全劣化层、强度随深度增加的劣化过渡层以及强度可看成与同龄期标准养护水泥土相同的未劣化区共3部分组成。水泥土劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度均随水泥土初始强度增大而减小。劣化深度-时间关系预测式(幂函数)中,系数分别为90 d劣化龄期的水泥土劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度,指数A取值与劣化类型、室内劣化试验或现场劣化试验无关,均可取0.6。此时,计算结果与试验结果具有较好的一致性,可利用该式预测固化土劣化深度。
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  一种改进的滑坡涌浪动力学模型

  岳霞, 戴福初, 朱杰, 朱雨轩

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 94-101. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200056

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  滑坡涌浪是库区最常见的自然灾害之一,为了对库区滑坡涌浪的灾害范围进行更加准确、高效的模拟,基于Sassa滑坡运动模型、COMCOT海啸模型及其开源有限差分程序、流体力学建立了流动性滑坡涌浪动力学模型。为了使模型能更好地反映滑坡涌浪的实际运动,模型考虑了滑坡涌浪的强烈耦合作用力、波浪破碎等因素对滑坡涌浪运动的影响,并通过龚家方滑坡涌浪案例验证了模型的有效性。模拟结果表明:①模拟得到滑坡的运动过程、堆积体形态、涌浪的产生、传播、爬坡与野外观测情况基本吻合;②由于岸边波能集聚,涌浪的岸边爬坡波高比河道内的波高更高;③爬坡波高在沿程递减的同时也存在波动,这与观测点的具体地形条件有关。由于模拟结果与野外观测情况相符,因此可将该模型应用于类流体滑坡涌浪的模拟,该模型的模拟结果可为类流体滑坡涌浪灾害防治工作提供参考依据。
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  考虑土体非饱和特性的斜坡降雨入渗模型及边坡稳定性分析

  刘卫涛, 曹文贵, 张运强

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 102-109. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191553

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  降雨入渗是诱发滑坡的关键因素,研究斜坡降雨入渗规律对于滑坡的预测与防范具有重要意义。传统的Green-Ampt模型及改进的Green-Ampt模型均假定入渗过程为均匀饱和入渗,忽略了入渗过程中湿润锋锋面上方非饱和区的存在。针对这一不足,首先,基于达西定律分析斜坡内基质吸力的分布规律;然后,结合非饱和土VG模型得到了斜坡内湿润区含水量沿深度变化的函数关系;最后,基于改进的Green-Ampt模型推导了考虑土体非饱和特性的斜坡降雨入渗模型,并将其引入到无限斜坡稳定性分析当中。研究结果表明:与数值解和现有模型相比,考虑土体非饱和特性的降雨入渗模型能更加准确地反映降雨入渗的过程,基于改进模型计算的稳定性系数较好地揭示了恒定降雨强度下斜坡稳定性的变化规律,证明了该方法的正确性和适用性。
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  堆积体内部裂隙对降雨入渗的影响

  邱潇, 涂国祥, 赵石力, 侯孝东

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 110-117. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200035

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  降雨条件下滑坡体稳定性与裂隙诱发入渗密切相关。为了探究裂隙发育对堆积体降雨入渗的影响,以澜沧江某巨型堆积体坡表发育的裂隙现象为出发点,设计了均质堆积体和主-次裂隙堆积体2种模型。通过室内物理模拟试验及数值分析,并结合土体中的含水率、基质吸力、湿润锋迁移速度及深度的变化趋势可得出以下结论:裂隙型堆积体在降雨1 h和观测23 h的整个时间段内,其湿润锋迁移变化趋势可归纳为入渗加速→峰值→入渗减速→趋向于0;裂隙的存在为雨水入渗提供了有利的通道,雨水可到达土体深部,形成暂态饱和区,随降雨结束又逐渐消散;降雨在裂隙型发育的堆积体中的入渗过程可分为4个阶段,即前期完全入渗、裂隙下方强烈入渗、补偿加速入渗及水平侧渗。研究结果可为后续滑坡复活机理和稳定性评价提供参考。
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  基于重塑黏性土冲刷试验的冲刷模型参数研究

  樊俊杰, 王秋生

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 118-123. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200045

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  黏性土体冲蚀特性研究是预防水工建筑物破坏的关键。采用冲蚀函数测定仪(EFA)对重塑黏性土进行冲刷试验。根据试验结果,对Wilson模型和过剪应力模型中冲刷参数之间相关关系进行了研究,并分析起动切应力与含水量、干重度和黏聚力之间的关系。此外,使用决定系数R²和归一化目标函数NOF对2种模型的拟合优度进行了评价。试验结果表明:2个模型的冲刷参数之间具有较好的相关性;已知一个冲刷参数,即可通过回归方程得到其余冲刷参数;并且起动切应力与含水量、干重度和黏聚力呈线性关系。Wilson 模型的R²和NOF优于过剪应力模型,因此Wilson模型预测黏性土的合理性和准确性均高于过剪应力模型。
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  循环加卸载下黄砂岩力学特性和能量演化规律

  李旭, 张鹏超

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 124-131. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191492

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  基于三轴压缩循环加卸载试验结果,对黄砂岩峰值强度、变形特征、弹性模量、能量转化和阻尼比变化规律开展了试验研究。结果表明:随着围压的增大,黄砂岩峰值强度满足线性增长的关系;而循环荷载对黄砂岩峰值强度影响较小。通过弹塑性应变分离,发现弹塑性应变量和弹塑性应变占比在岩石破坏的循环次数里存在陡变情况;在0~20 MPa围压下,黄砂岩加卸载弹性模量随围压增大而增大,当围压>20 MPa时,围压对黄砂岩加卸载弹性模量的影响变小。利用有限差分的方法计算了黄砂岩应变能、耗散能和阻尼比,得出耗散能随着循环次数增加先增加后减小,而阻尼比随循环次数增加先减小后增大,然后不断减小,最后趋于定值。研究成果可为黄砂岩工程应用提供一定的理论依据。
水工结构与材料
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  冻融环境下钢筋与再生混凝土粘结性能及界面损伤研究

  牛建刚, 边钰, 许尧, 谢承斌

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 132-137. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191381

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  为了揭示冻融环境下钢筋与再生混凝土的粘结破坏机理及其影响因素,对冻融环境下钢筋与再生混凝土的界面粘结试验进行数据统计后,利用几何损伤理论建立粘结退化模型,引入指数函数对损伤滑移曲线进行拟合后,建立冻融环境下钢筋与再生混凝土的粘结滑移损伤本构关系;并从能量损伤的角度分析界面粘结耗能,定义粘结能量因子以量化不同冻融循环次数下界面粘结性能的变化情况。研究表明:当再生骨料取代率为0%和100%时,试件粘结能量相近,且均大于再生骨料取代率为30%和60%的试件粘结能量。在相同再生骨料取代率下,粘结能量因子随冻融循环次数的增加呈减小趋势,耗能能力明显下降;在相同冻融循环次数下,随着再生骨料取代率的增加,粘结能量因子呈先增大后减小趋势,再生骨料取代率为30%时,耗能能力最优。研究成果可进一步完善再生混凝土基本理论体系,并为再生混凝土在实际工程的应用提供参考。
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  轻骨料混凝土抗碳化性能及微结构分析

  姚韦靖, 庞建勇, 刘雨姗

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 138-143. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200066

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  为了探究轻骨料混凝土抗碳化性能及微结构,采用绝对体积法配制全轻骨料混凝土(ALWAC)和次轻骨料混凝土(SLWAC),并与普通混凝土(NC)比对,测试混凝土在各龄期下的碳化深度,通过MIP压汞测试对比研究NC和ALWAC碳化前后微细观孔结构变化。结果表明:轻骨料混凝土特有的内养护效果,轻骨料周围水泥石日趋密实,因而ALWAC和SLWAC较NC抗碳化性能优,且随碳化时间增长碳化速率显著降低;微结构分析表明经历28 d快速碳化试验后,NC和ALWAC孔隙率分别由14.36%、30.33%下降至13.53%、28.70%,定量说明了碳元素入侵造成大量孔隙被填充细化,与水泥水化产物反应生成CaCO₃,孔径减小,密实度增加。最后给出了基于陶粒掺量的轻骨料混凝土碳化深度预测模型。研究成果可为轻骨料混凝土耐久性预测提供参考。
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  自密实包浆再生混凝土早期塑性开裂试验研究

  曹鑫铖, 金宝宏, 宋牧原, 谢鑫

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 144-149. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191483

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  为了研究包浆再生粗骨料对自密实再生混凝土早期塑性开裂性能的影响,通过正交试验得出混凝土相对最优的配比方案。在此基础上,控制其他因素不变,以包浆水泥强度等级为单一变量,采用平板约束法,进行混凝土早期塑性开裂试验。结果表明:再生粗骨料经过包浆后,混凝土抗压与抗折强度均得到一定的提高;再生混凝土单位面积总开裂面积约为普通混凝土的1.5倍,经过水泥包浆后,开裂面积有了不同程度的减少,与未包浆的相比,32.5R、42.5R、52.5R水泥包浆的混凝土开裂面积分别减少了11.1%、25.1%、13.1%,其中42.5R水泥的包浆效果最好。结合微观电镜试验发现,骨料包浆可加强混凝土的界面过渡区,提高其抗开裂能力。
仪器设备与测试技术
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  基于线阵CCD和CAN总线通信的引张线仪的设计与实现

  周芳芳, 毛索颖, 黄跃文, 胡蕾

  长江科学院院报. 2021, 38(4): 150-154. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200838

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  引张线仪主要应用于大坝等水工建筑物水平位移的长期观测,目前大部分引张线仪都采用RS485的通信方式,将多个引张线仪通过RS485的方式连接,容易出现通信不稳定、易出错等情况,且现场需要通过笔记本电脑连接串口调试助手,按照引张线仪的通信协议编写通信指令才能读取采集数据,这对现场的安装及调试造成了较大不便。本研究研制的引张线仪采用微处理器及线阵CCD传感器,具有采集精度高、无电学漂移的特性;运用蓝牙通信与智能手机APP,解决了现场参数配置、采集数据实时读取不便利的问题;运用CAN总线通信组网的方式,解决了传统通信方式不稳定的问题;采用防潮外壳及驱潮措施,适应水电站等潮湿环境下长期连续工作。研制的引张线仪解决了传统引张线仪的诸多缺点,构建的自动化采集系统为大坝等工程的安全运行提供了保障。