长江科学院院报

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长江科学院院报. 2021, 38(6): 0-0.

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乌东德水电站主要水力学问题研究

黄国兵, 吴双

长江科学院院报. 2021, 38(6): 1-8. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201133

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乌东德水电站具有河谷狭窄、岸坡陡峻、泄洪流量大、水头高、河床覆盖层深厚等特点,坝址处上下游冲沟发育,泄洪建筑物布置受较大局限,其工程设计和施工过程中的水力学问题突出且技术难度大。通过系列比尺的水力学模型试验及数值分析计算等,对工程枢纽布置及泄洪消能、泄洪雾化、施工导截流、电站分层取水等几个主要方面的水力学问题进行了系统研究和攻关,解决了其存在的多个重大技术难题,为工程设计提供了重要的科技支撑。阐述的主要研究成果可供类似工程设计参考借鉴。

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基于多模式情景的长江中下游未来气象干旱时空演变特征分析

邓翠玲, 佘敦先, 邓瑶, 陈进, 张利平, 洪思

长江科学院院报. 2021, 38(6): 9-17. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200970

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为了分析未来时期(2020—2099年)长江中下游区域气象干旱演变特征,选取跨行业影响模式比较计划(ISIMIP)的4个全球气候模式,基于不同代表性浓度路径(RCP)的排放情景(RCP-2.6、RCP-6.0和RCP-8.5),分别计算了标准化降水指数(SPI)和标准化蒸散发指数(SPEI),探讨了两种指数对研究区气象干旱的刻画能力,分析了研究区未来气象干旱变化规律。研究结果表明:未来时期SPI整体呈增加趋势,汉江流域和洞庭湖水系西北区域增加幅度较大,说明该区域干旱减缓趋势明显;SPEI呈显著减小趋势,且随着排放浓度的增加,减小幅度逐渐增加,洞庭湖水系和鄱阳湖水系东南区域减小趋势较大,说明该区域未来时期干旱增加趋势明显;不同情景下SPI减小的区域SPEI也呈减小趋势且减小幅度更大;研究区SPI与SPEI的相关性从北到南、从西到东逐渐增强;SPI与SPEI的整体相关性随着排放浓度的增加逐渐减弱。研究成果有助于预估未来长江中下游区域干旱发生演变规律。

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基于SWAT的北江流域蓝绿水评估及其干旱响应

高艺桔, 周月英, 刘祖发, 符洪恩, 黄婕茵, 冯莹莹

长江科学院院报. 2021, 38(6): 18-26. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200440

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为探究北江流域的水资源状况及其在不同程度干旱下的变化特征,利用SWAT模型模拟北江流域径流过程,并在此基础上评估北江流域的蓝绿水资源时空变化及其对干旱的响应特征。研究表明:北江流域水资源以蓝水为主,多年平均蓝水量为1 149.08 mm,绿水量为981.08 mm,绿水系数为0.48; 1966—2010年间,北江流域蓝绿水无显著变化趋势,空间分布上蓝水表现为南多北少,而绿水则与之相反;蓝水对干旱的响应更敏感,重度干旱下,北江流域的蓝水量较多年平均值分别减少16.94%,流域内的水资源分配模式由以蓝水为主转变为以绿水为主,绿水系数达0.53。从蓝水和绿水的角度研究北江流域的水资源状况及其干旱响应特征,可以为流域水资源管理提供依据,增强应对干旱风险、保障流域水安全的能力。

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鄱阳湖水文情势演变原因及对策

郭振天, 黄峰, 郭利丹, 吴瑶

长江科学院院报. 2021, 38(6): 27-31. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200383

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由于气候变化以及人类活动的影响,鄱阳湖水文情势发生了一定程度的变化,需定量评估不同驱动因子对鄱阳湖水情演变的影响。采用一系列水文指标表征鄱阳湖水文情势,构建BP神经网络模型模拟鄱阳湖水位,通过情境对比分析长江干流流量、鄱阳湖子流域入湖流量以及地形变化对各水文指标变化的贡献率。结果表明:长江干流流量是鄱阳湖7—10月份月平均水位降低的主要驱动因子,贡献率为52%～67%,对年最高极值水位的拉低效应明显,对年最低极值水位起到一定的抬高作用;地形是鄱阳湖12月—翌年3月月平均水位下降的主要驱动因子,贡献率为92%～185%,对年最低极值水位的拉低效应明显。最后对鄱阳湖水资源管理和调控提出一些建议:优化三峡水库运行调度,根据实际情况将三峡水库汛末蓄水时间适当提前;加强鄱阳湖子流域水利工程建设,在三峡蓄水期间增加五河泄流;规范采砂。

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台州市安溶泾河道底泥重金属污染特征及生态风险评价

贾宝杰, 何淑芳, 黄茁, 张俊朋

长江科学院院报. 2021, 38(6): 32-36. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200442

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为顺利开展城市河道污染整治工程,有效控制河道底泥引发的二次污染,研究河道底泥污染特征并分析其生态风险具有重要意义。基于台州安溶泾河道底泥检测结果,采用单项污染指数法、潜在生态风险指数法、聚类分析法等多种方法对底泥重金属含量、污染状况、空间分布、生态风险等进行评价。结果表明:底泥中Cu、Zn、Pb、Cd这4种重金属污染严重;从流域上看,主要污染区域为安溶泾上游段、2条支流段和支流与干流交汇处;从河道纵剖面上看,随着底泥深度的增加,超标重金属浓度普遍降低;Cu和Cd的潜在生态危害较严重,且在安溶泾上游段源头、2条支流及支流与干流交汇处底泥Cd和Cu的受污染程度最为严重。研究成果可为城市河道底泥重金属污染的预防和综合整治提供依据。

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白鹤滩水电站左岸地下厂房施工期围岩稳定安全监测分析

段涛, 段杭, 任大春, 胡旭阳, 游家兴

长江科学院院报. 2021, 38(6): 37-44. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200203

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白鹤滩水电站地下洞室群规模巨大,地质条件复杂,地应力高,洞室开挖期间安全风险大,需要监测围岩稳定情况。通过分析左岸地下厂房第Ⅰ至第 Ⅳ 层开挖安全监测资料,揭示围岩变形规律、特性和原因,并给出了为稳定围岩采取的工程措施。成果表明:洞室施工期围岩变形是地质条件、地应力和开挖等因素共同作用的结果;错动带、裂隙和断层等地质构造影响洞段的顶拱围岩变形总量和变形深度均相对较大,一般洞段下游拱脚围岩变形相对大;顶拱中心和上游拱脚围岩变形大部分在深度6.5 m以内,下游拱脚部分桩号深度超过11 m的区域有一定变形,上下游岩台围岩变形深度大于顶拱;支护锚杆应力、锚索荷载在厂房内的空间分布规律和变化规律与围岩变形一致;一般洞段顶拱的锚杆和锚索受力仍有较好的余度,岩台层采取的针对性处理措施有效地提升了开挖成型效果。研究成果可为后续开挖期间围岩稳定的控制提供参考。

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青藏高原湖泊引流疏导工程多年冻土立体监测方法

郎永彪, 郑郧, 金伟, 穆彦虎, 柴明堂

长江科学院院报. 2021, 38(6): 45-51. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200214

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近年来,受气候暖湿化过程影响,青藏高原湖泊数量及面积增加趋势明显,发生了系列湖岸溃决事件。为防止此类水患威胁到人民生命财产安全和重大工程设施,可通过人工引流疏导工程将外溢湖水有序、可控引流至下游安全区域。然而,在多年冻土区实施引流疏导工程,势必显著改变区域多年冻土水、热状况空间分布,影响区域生态环境的同时严重破坏了水工构筑物自身的长期稳定性。以可可西里盐湖正在开展的引流疏导工程为例,结合现有多年冻土勘察监测技术手段,基于区域多年冻土特征和引流疏导工程构成,提出了利用InSAR、无人机航拍、气象站点观测、地温观测、地球物理勘探等手段实现区域多年冻土空间分布与水热状况的立体监测方法。通过该方法,可实现区域环境气象要素、多年冻土水热状况空间分布和工程稳定性的同步监测,为工程对区域多年冻土环境影响评估提供科学依据,同时服务于工程稳定性和服役性能的预测预警,为未来我国多年冻土区水利工程建设与维护提供重要参考。

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基于CEEMDAN-BA-SVR-Adaboost模型的白水河滑坡位移预测

李龙起, 王梦云, 赵皓璆, 王滔, 赵瑞志

长江科学院院报. 2021, 38(6): 52-59. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200389

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为提高白水河滑坡位移预测精度,提出一种新的预测模型,即基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)-蝙蝠算法(BA)-支持向量回归机(SVR)-自适应提升算法(Adaboost)的模型。以该滑坡为研究对象,利用CEEMDAN将滑坡位移分解为趋势项以及由IMF分项构成的波动项。首先采用BP神经网络对趋势项位移进行预测,随后利用CEEMDAN-BA-SVR-Adaboost模型对波动项进行预测,并将预测结果与CEEMDAN-PSO-SVR-Adaboost、CEEMDAN-BA-BP-Adaboost、CEEMADAN-BA-SVR、BA-SVR-Adaboost模型预测结果进行对比分析,验证本模型在位移预测方面的优越性。此外,利用CEEMDAN-BA-SVR-Adaboost模型对ZG118波动项位移进行预测,同时计算ZG93监测点最终累计预测位移。结果表明,对白水河滑坡位移进行预测时,CEEMDAN-BA-SVR-Adaboost模型具有较高的准确性和适用性。

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基于明满流瞬变计算方法的大型灌区输水隧洞最优泄水流量计算

张婧镁, 杜敏, 鞠小明

长江科学院院报. 2021, 38(6): 60-66. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200419

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为了明确输水隧洞内的明满流水力瞬变过程以及优化泄水闸的泄水流量,介绍了圆形输水隧洞中明满交替水流水力瞬变计算原理和方法。以某大型灌区干渠工程为例,根据窄缝法计算原理,采用显式差分中的扩散法,对圆形输水隧洞中的明满交替水流进行了水力瞬变计算研究。给出了圆形隧洞瞬变流计算的水力要素计算公式,得到了输水流量变化时隧洞不同断面的水深或压力随时间的变化曲线。结果表明:当圆形隧洞水位封顶时,隧洞中的水压力越靠近下游断面,压力突升越剧烈;明流状态下节制闸关闭时间对隧洞内最大水深影响较小,隧洞内的最大水深随着泄水闸泄水流量的增加呈线性减小的趋势,根据数值模拟计算给出了泄水闸合理的设计泄水流量。研究成果可为输水隧洞工程的设计提供借鉴和参考。

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长流道式直线型沉沙池结构优化与数值模拟

胡松可, 李文昊, 杨广, 刘宁宁, 金瑾

长江科学院院报. 2021, 38(6): 67-71. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200376

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沉沙池是保障滴灌系统正常运行的重要设施之一,但灌溉期池内水沙“固液”耦合过程比较复杂,且难以通过单一物理模型进行结构优化。为进一步提高滴灌系统沉沙效率,设计了长流道直线型沉沙池;采用物理试验与数值模拟相结合的方式,研究有无调流板和不同调流板角度对池内水沙运动规律的影响。结果表明:Fluent软件可准确模拟池内“固液”耦合过程;后池设计的调流板起到了消能、降速和提高沉沙率的作用;相较于无调流板,有调流板时后池流速可降低70%以上,沉沙率提高12%以上;且60°倾角调流板池内流速最低,沉沙率最高,出口含沙量最低为1.12 g/L,沉沙率平均可达到71.26%。研究可为优化水工结构、提高沉沙池工作效率提供一定的技术支撑。

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基于大主应力迹线的无黏性土挡墙土压力分析

李敏, 曹文贵, 王林庆, 张慧姐

长江科学院院报. 2021, 38(6): 72-78. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200326

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墙土接触面的摩擦效应是挡墙土压力分析中需考虑的重要影响因素,首先,通过研究土体应力的分布规律,提出了墙土摩擦效应下墙后土体主应力迹线的确定方法;然后,根据大主应力迹线进行曲线型薄层单元分层,在探究土体微元小主应力变化规律的基础上,结合曲线单元体的静力平衡方程,建立考虑墙土摩擦效应的挡墙主动土压力分析新方法;最后,将本文方法与试验数据和其他方法进行验证和对比分析,对主动土压力系数的影响因素进行敏感性分析。研究表明:考虑墙土摩擦引起应力偏转的分析方法更能准确反映土体应力分布规律,验证了本文方法的合理性与可行性;主动土压力系数随填土摩擦角φ的增大而减小,随墙土间摩擦角δ的增大而增大。

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基于均匀设计-响应面-有限元法的软岩隧洞围岩与衬砌结构协同承载可靠性分析

张肃, 丁秀丽, 黄书岭

长江科学院院报. 2021, 38(6): 79-85. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200404

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软岩隧洞围岩力学特性和衬砌结构受力皆具有显著的随机性、未确知性等不确定性,基于确定性分析的结构安全设计方法往往难以全面合理地反映软岩隧洞工程的复杂性;传统的可靠度计算理论则对于由围岩和支护系统构成的地下结构真实的功能函数无法从理论上给出显式表达,从而制约了可靠度计算理论在隧洞工程中的应用。在以数理统计方法为核心的可靠度计算理论基础上,结合均匀设计方法、响应面法和有限元数值模拟方法,借助于《水工隧洞设计规范》(SL 279—2016)中衬砌结构的承载力极限状态函数,构建了围岩和衬砌结构协同承载的荷载效应响应面显式表达式,由此提出了一种软岩隧洞围岩和衬砌结构协同承载的可靠性评价方法。采用该方法分析了影响联合承载特性的单因素随机变量,辨识了影响围岩和衬砌结构协同承载可靠性的主要因素,最后将该方法应用到具体工程中进行检验。通过与传统可靠度计算方法进行对比可知,该方法满足了精度,简化了流程,提高了效率,表明其具有很好的适应性和可行性。

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基于亚塑性本构模型的碎石路基渗透变形研究

孙子元, 唐扬, 赵建永, 樊璇

长江科学院院报. 2021, 38(6): 86-92. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200297

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准确分析渗透作用下路基碎石填料内部结构及相关参数的变化情况是评价路基稳定性的重要前提。以水布垭灰岩破碎料为母料,通过筛分试验和击实试验制备了3种不同压实度的样品。采用渗透变形试验,探明渗透作用对碎石土中细颗粒流失的影响,以及渗透变形情况。采用大型三轴试验,获取极端渗透作用前后碎石土体强度和变形参数的变化情况。将亚塑性本构模型嵌入ABAQUS软件中,描述了碎石填料颗粒流失前后碎石土体的应力-应变关系,计算了碎石路基颗粒流失前后的沉降变形。研究结果可以为碎石路基的工程设计及渗透变形计算提供参考。

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竖向循环荷载下钙质砂单桩沉降特性模型试验研究

王帅, 雷学文, 孟庆山, 许洁丽, 王明昭, 郭威

长江科学院院报. 2021, 38(6): 93-101. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200205

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钙质砂中的桩基础时常需要承受构筑物上的竖向循环荷载。研制了新型循环加载桩基模型试验系统,通过电位移计、微型土压力盒等传感器,研究了加载次数、循环荷载幅值对桩顶累计沉降、沉降速率、桩端和桩侧阻力变化的影响,分析了循环荷载对钙质砂单桩沉降规律和机理。试验结果表明:①桩顶循环累计沉降随循环次数增加而增大,二者满足对数函数关系;在不同动荷载比(动荷载幅值与桩基极限承载力比值)下,可分为稳定型、渐进型、破坏型3种沉降形式,有着显著的“门槛效应”。②动荷载比越大,桩顶循环累计沉降终值越大,存在一个临界循环次数,达到临界循环次数后,桩顶循环沉降速率(沉降量增量与循环次数比)随循环次数的增加而减小。③循环加载时,桩端和桩侧分担上部荷载比例不断变化,循环桩侧平均摩阻力随循环次数增加逐渐减小,存在“累积损伤”现象,致使循环桩端平均阻力增大,循环荷载加剧桩端钙质砂颗粒破碎和密实,对桩顶累计沉降增加有弱化趋势,动荷载比与桩侧平均摩阻力弱化系数满足Logistic函数关系。研究成果对钙质砂桩基工程设计、施工具有指导意义。

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减压井超声波解堵试验初步研究

田密, 盛小涛

长江科学院院报. 2021, 38(6): 102-107. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200946

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借鉴在石油工业中得到有效应用的超声波技术,自主研制了适用于砂土地基堤防减压井的超声波解堵系统。在室内大型渗透仪中模拟了减压井倒灌淤堵过程,采用自制超声波设备进行了解堵试验,并通过常水头渗透试验分析了超声波技术作用效果,研究了试验砂样装样密度和驱动水力比降对超声波解堵效果的影响。试验结果表明:倒灌悬浊液使得试样含水层发生了堵塞,井管排水能力减弱,承压水头增加;经超声波解堵后,减压井及其周边含水层综合渗透性得到提升,出水口流量增加,减压能力增强,超声波解堵效果明显,可使淤堵减压井恢复60%以上。减小装样密度使得砂样孔隙率增加,可提高淤堵前排水减压能力,但发生倒灌淤堵程度增加。装样密度对超声波解堵程度影响不显著,但在较小的装样密度下,超声波能在较短的时间内达到同等解堵效果。提高超声波解堵过程中驱动水力比降,更易于带动剥离的淤堵细颗粒从含水层孔隙中析出,能增加超声波解堵效果。

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水盐运移对硫酸盐渍土盐-冻胀规律的影响

王景辉, 张卫兵, 唐莲, 赵文娟

长江科学院院报. 2021, 38(6): 108-115. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201045

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为研究水盐运移情况下硫酸盐渍土盐-冻胀规律,采用室内土柱冻融试验,利用teros-12传感器及位移计测定冻融循环过程中土体含水率、电导率、温度和位移的变化,分析了水盐运移规律及其对土体盐-冻胀变形的影响。试验结果表明:在自上而下的冻结方式中,土体底部水分向冻结锋面移动,带动盐分向上聚积,同时土体体积含水率和电导率随温度的升降循环存在明显“滞回”现象。冻结阶段土体发生膨胀,竖向变形可分为3个阶段:①调整阶段,由生成芒硝引起;②快速变形阶段,由生成芒硝与冰晶共同作用所致;③缓慢变形阶段,由生成少量冰晶所致。融化阶段土体竖向变形以一定融陷速率发生快速融沉。含硫酸钠盐渍土冻融循环过程中,竖向变形随时间的变化关系呈现“桃尖型”趋势,且每次冻融土体竖向变形速率基本一致。随冻融次数的增加,盐-冻胀率也不断增加。土体含盐量越高对土体竖向变形的影响越显著。本研究可为揭示含硫酸盐渍土盐分和水分随温度变化的“滞回”现象以及水-盐-热-力耦合模型的建立提供数据支撑。

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硫酸盐渍土降温过程中的盐胀与冻胀特性

应赛, 周凤玺, 文桃, 汪时机, 曹亚鹏

长江科学院院报. 2021, 38(6): 116-122. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200358

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为研究降温过程中硫酸盐渍土盐胀与冻胀的内在联系,以冻结温度作为土体盐胀与冻胀的分界点,通过改变降温过程中盐渍土的水盐含量,控制盐胀与冻胀变形相对大小,开展了一系列盐渍土冻结变形试验,分析了水盐变化过程中,土体盐胀与冻胀的变化规律。结果表明降温过程中的盐胀与冻胀存在叠加效应,即总变形与总结晶体积之间不满足正相关关系,总变形受盐胀与冻胀强弱关系的影响,满足盐胀与冻胀的均势规律,即在盐胀变形与冻胀变形相等时,盐、冻胀总变形最小,总变形与盐胀比之间满足“M”形变化规律。研究结果对深入理解盐、冻胀变形的机理,建立盐、冻胀变形计算模型,以及开展盐、冻胀变形病害防治具有积极意义。

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埋藏式月牙肋岔管内压分担比研究

汪碧飞, 李勇泉, 陈美娟, 熊绍钧

长江科学院院报. 2021, 38(6): 123-127. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200306

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采用三维有限元模拟了岔管、回填混凝土与围岩的联合承载体,分析了回填混凝土的塑性性质、岔管与回填混凝土之间的缝隙及围岩力学性能等重要因素对联合承载体的影响。结果表明:考虑回填混凝土的塑性性质后,围岩分担率下降;缝隙宽度超过一定值后,回填混凝土与围岩对岔管约束急剧下降,围岩分担率接近0;围岩力学性能越好,围岩分担率越高;考虑联合承载后,水压试验时岔管可能不足以承担1.25倍的设计压力,应根据岔管钢材允许应力研究水压试验值。研究成果为钢岔管与围岩共同分担内水压力的埋藏式月牙肋岔管的设计提供了参考。

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基于国产卫星多光谱影像的河流水体浊度遥感联合反演研究

肖潇, 徐坚, 赵登忠, 赵保成, 徐健, 程学军, 李国忠

长江科学院院报. 2021, 38(6): 128-136. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200337

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基于集合建模思想,在水体光谱特征分析与敏感波段选择基础上,集成多种遥感反演模型优势,构建了河流水体浊度多光谱遥感联合反演模型(Combined Model-BP,CM-BP)。选择汉江中下游典型河段为研究区,利用2012—2013年原位观测数据,以具有较高时间分辨率和空间分辨率的国产卫星数据作为多光谱遥感数据源,测试评估了CM-BP浊度遥感反演模型适用性,并与传统波段组合模型进行精度比较,基于反演结果分析了研究区浊度时空分布特征。结果表明:基于集合建模思想构建的CM-BP模型的反演精度、适应性及稳定性均高于波段组合模型;从光谱分辨率、时空分辨率等角度考虑,环境与灾害监测预报小卫星星座系统、高分一号卫星、资源三号等国产卫星多光谱遥感数据是河流水体水质反演优选数据源;国产卫星遥感数据可以满足河流水体水质高精度、实时性与大尺度等遥感反演需要,为河流水环境监测研究提供数据基础。

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鄱阳湖五河及湖区生态岸坡及滨水带综合治理关键技术体系初探

栾华龙, 刘同宦, 杨文俊, 朱孔贤, 郭伟杰, 渠庚

长江科学院院报. 2021, 38(6): 137-142. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210096

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鄱阳湖流域是长江生态系统的关键支点,在长江经济带发展中占有重要地位。面向鄱阳湖五河及湖区分布广泛的岸坡及滨水带区域,辨析了滨水带纵横向上的空间差异与存在的主要问题,提出生态防洪堤岸、生态水利血防、生态岸坡净化等单项关键技术的思路。通过分析单项技术的功能属性及其适用范围,明确了不同区域相协调的关键技术总体布局,初步构建了包括对象层、功能层、技术层、效果层和应用层的河湖生态岸坡及滨水带综合治理关键技术体系,为在鄱阳湖五河及湖区典型区域开展技术应用试验打下了基础。研究成果对其他类似河湖水系综合治理具有参考价值。

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长江流域水体微塑料污染现状及防控措施

李天翠, 黄小龙, 吴辰熙, 郭文思

长江科学院院报. 2021, 38(6): 143-150. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210057

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微塑料污染在全球范围内受到广泛关注。综述了长江流域水体中微塑料污染的已有报道,分析了长江流域水体微塑料的空间分布和污染特征,探讨了长江流域微塑料污染的危害,并提出了相应的防控措施。结果表明:长江水体微塑料污染具有较高的空间异质性,表层水微塑料丰度在几十到几万个/m³之间,沉积物中丰度在几十到几千个/kg之间;与国内外其他流域相比,长江流域水体微塑料污染处于中等偏低的水平,湖泊和水库的微塑料丰度普遍高于河流型水体;长江流域水体微塑料以聚酯类、聚乙烯和聚丙烯为主,形态多为纤维状、碎片和薄膜状;长江流域从上游至下游水体微塑料丰度逐渐升高,且多数水体微塑料丰度呈沿岸高、中心低的分布特征。控制长江流域水体微塑料污染,需完善相关法律法规、提高污水处理能力和塑料废物的管理处置能力。

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长江中游岸线水域典型污染物种类与来源解析

唐海滨, 代嫣然, 范垚城, 雷磊, 宋晓勇, 寸得寿, 韩建, 梁威

长江科学院院报. 2021, 38(6): 151-159. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210067

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以长江中游宜昌段、武汉段和黄石段3个监测断面为研究对象,选取农业渔业、工业生产、港口物流、过江交通和城镇生活共5种典型开发类型岸线,鉴别了不同开发类型岸线水域主要污染物种类,同时解析了其时空分布状况。结果表明,依据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),3个监测断面不同类型岸线水域污染物主要包括常规污染物总氮、总磷、氨氮以及重金属铁、锰。不同污染物呈现一致的空间特征,3个断面中宜昌段水质最差,武汉段最好。而季节规律存在一定差异,3个断面常规污染物平均浓度秋季最高夏季最低,重金属则为秋冬季较高春季较低。5种岸线开发类型中,城镇生活岸线污染最为突出,总氮、总磷、氨氮、铁和锰平均浓度分别为11.58、0.83、5.85 mg/L,351.67、147.66 μg/L,超标倍数分别为11.58、4.15、5.85、1.17、1.48倍。3个断面农业渔业岸线,水体中共检出8种拟除虫菊酯类农药、33类有机磷农药和12种有机氯类农药,化工企业岸线上检出13种多环芳烃,其含量最高的分别为胺菊酯、特普、4.4′-滴滴涕和茚并(1,2,3-cd)芘,但均低于标准限值。依据比值法分析的源解析结果,多环芳烃主要来源为木材、煤以及少量油类。研究结果可为长江岸线的合理开发和结构优化以及长江大保护提供一定的数据支持。

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水生态文明建设背景下长江经济带水足迹变化研究

朱振亚, 潘婷婷, 杨梦斐, 朱秀迪, 李志军, 李红清

长江科学院院报. 2021, 38(6): 160-166. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210025

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水生态文明是生态文明的重要组成和基础保障。在水生态文明建设背景下,调查2007年、2012年和2017年长江经济带各省市生产、生活、生态用水量和进出口贸易等数据,核算区域水足迹总量构成及变化,分析区域水足迹供需结构演变,评价区域水资源压力和用水效率。结果表明,水生态文明建设后,长江经济带水足迹增速下降明显,水足迹总量得到了有效控制,其中中部三省的节水效果最为明显。水足迹存在明显的人口和经济规模效应。农业用水是水足迹的主体部分,生态用水所占比重较小,虚拟水贸易的消减效应逐渐减弱。工业用水的节水效应较为明显,而农业和生活用水的效率需进一步提高。区域水资源以自给为主,东部省市水资源进口依赖度高于西部和中部省市。区域水资源需求量稳中有升,需求结构保持相对平稳。区域水资源压力总体较小,水资源承压情况由西向东逐渐增加。区域用水效率逐步提升,中部和西部省市用水效率明显改善。该研究能够作为最严格水资源管理制度“三条红线”的补充,为长江经济带水资源开发利用和保护提供参照。

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2021年, 第38卷, 第6期　
刊出日期：2021-06-01

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