长江科学院院报

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封面与目次

长江科学院院报. 2022, 39(11): 0-0.

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流域生态修复科学性思考

张莉, 明卉

长江科学院院报. 2022, 39(11): 1-8. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202203712022

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流域生态系统规划已经成为流域相关研究中的重点内容,科学的流域生态系统规划理论和方法为流域的健康和可持续发展提供了丰富的研究途径和思路。基于生态学理论,强调了非生物要素作为生物要素的基础,阐述了水文、地形、土壤等对生态修复的作用。倡导基于自然解决方案的流域生态修复,强烈主张以水文修复作为生态修复的基础,以流域水文规划为主导的多专业协同的流域生态保护及修复方法。建议生态修复首先要理解自然生态要素之间的关系,然后统筹规划流域范围内的生物和非生物要素,并协调人类生活和生态系统保护之间的关系,为流域生态系统的健康、稳定和可持续发展提供科学性解决方案。

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长江经济带国家级自然保护地空间可达性及影响因素

何小芊, 刘策

长江科学院院报. 2022, 39(11): 9-16. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202111682022

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分析自然保护地的空间可达性,可为区域自然保护地体系建设与综合开发提供理论依据。以长江经济带1 624处国家级自然保护地为研究对象,采用ArcGIS空间分析方法测算空间可达性,运用GWR回归模型剖析其影响因素。结果表明:长江经济带国家级自然保护地的距离可达性和时间可达性优良,90.14%的国家级自然保护地分布在距离地级行政中心100 km的范围内,平均可达时间为24.23 min;县域可达性呈强集聚格局,以“成都—昆明”线为界,呈现出东高、西低的空间格局。区域海拔高程与国家级自然保护地可达性呈负相关,保护地丰度、路网密度与可达性呈正相关;对可达性影响程度最大的是路网密度,其次是保护地丰度、海拔高程,区域人均GDP对可达性没有明显的影响。贵中南、滇东南、湘赣南部及苏北沿海地区国家级自然保护地可达性对海拔高程的敏感度较低,长江上游地区国家级自然保护地可达性对路网密度的敏感度高,“成都—昆明”线以西地区国家级自然保护可达性对保护地丰度的敏感程度明显高于东部地区。

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中国主要湖泊演变趋势及成因分析

刘震, 赵钟楠, 张越, 李原园, 张海滨

长江科学院院报. 2022, 39(11): 17-20. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202107532022

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湖泊是淡水生态系统的主要组成,系统全面地摸清我国湖泊演变情况,对于动态掌握湖泊资源本底台账,科学有序推进湖泊治理修复,具有重要意义。结合最新有关基础调查工作,对近60 a来中国主要湖泊分布特征、演变趋势及成因进行系统分析。结果表明:近60 a来,我国主要湖泊演变趋势发生较大变化。1956—1979年时段至1980—2000年时段,湖泊萎缩趋势比较明显;1980—2000年时段至2001—2016年时段,萎缩趋势得到逐步扭转;以2000年为分界点,湖泊萎缩态势由部分湖泊大面积萎缩向众多中小湖泊小面积萎缩转变,面积增加湖泊分布从以东北地区为主逐渐向西南和东部地区为主转变。泥沙淤积、围湖造田等是导致湖泊萎缩的主要影响因素;天然来水增加、生态补水实施、生态空间恢复等是2000年之后湖泊空间恢复的主要原因。

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淮河流域大气降水氢氧稳定同位素变化规律及其气候意义

张文杰, 聂文婷, 刘纪根, 许文盛, 韩素军, 黄金权

长江科学院院报. 2022, 39(11): 21-28. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202106682022

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淮河流域位于我国南北气候过渡带,其复杂多变的降水过程及水汽来源是导致流域洪旱灾害易发、多发的重要因素。以全球降水同位素监测网络(Global Network of Isotope in Precipitation,GNIP)监测的多年降水氢氧稳定同位素数据为基础,探讨了淮河流域大气降水氢氧稳定同位素组成时空变化的驱动因素及其气候指示意义;通过分析氢氧稳定同位素组成(δ¹⁸O、δ²H、氘盈余)、大气降水线特征与流域气温、降水量的响应关系,解析流域不同季节大气降水水汽来源及气团移动路径。结果表明:①淮河流域大气降水氢氧稳定同位素组成能够指示南北气候过渡带特征;②同位素时空变化及异常低的大气降水线斜率、截距与局地降水环境关系不大,主要是由水汽来源差异及降水气团在移动过程中同位素分馏造成的。氘盈余示踪和HYSPLIT模型模拟结果进一步表明流域降水水汽来源及变化受季风活动的控制,冬季风和夏季风的交替进退使得淮河流域的降水氘盈余变化具有明显的“V”型特征。研究成果可为水资源调度管理、极端气候应对决策等提供科学依据。

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辽宁省水资源生态足迹时空特征及其影响因素分析

朱正如, 湛雅琪, 曹永强, 姜俊超

长江科学院院报. 2022, 39(11): 29-34. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202106902022

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基于水资源生态足迹模型,结合水资源生态承载力和生态盈亏指数,讨论了辽宁省人均水资源生态足迹的时空特征,并采用 LMDI模型对辽宁省2010—2019年水资源生态足迹变化的影响因素进行分析。结果表明:①辽宁省人均水资源生态足迹在时间变化上较稳定,各用水账户占比大小依次为农业、工业、生活和生态环境用水;在空间分布上呈现出较大差异,仅丹东市、铁岭市、鞍山市、本溪市和葫芦岛市为生态盈余状态,其他行政区均出现不同程度的生态赤字,盘锦市最为严重,水资源生态状况也较差;②在辽宁省及各行政区人均水资源生态足迹的构成上,除本溪市为工业用水占比最高以外,辽宁省与其他各市都以农业用水为主,其次为工业用水,生活用水和生态环境用水占比较低但均有小幅提升;③通过因素分解得出经济因素是推进水资源生态足迹增长的主导因素,结构因素和人口因素对生态足迹变化的影响比较小,技术因素有效抑制了水资源生态足迹的快速增长。

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马尔康市1954—2019年降水与旱涝灾害变化

侯雨乐, 赵景波

长江科学院院报. 2022, 39(11): 35-40. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202106992022

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利用马尔康市1954—2019年逐月气温、降水量实测资料,基于气候倾向率、突变检验、信噪比检验、周期估算等方法对本区气候变化、旱涝灾害演变特征进行分析,并借助ADF检验、Granger因果关系分析来验证旱涝灾害的驱动因子。结果显示:马尔康市年均气温、年降水量均呈显著上升趋势,气候有暖湿化倾向;多年平均降水量以16.29 mm/(10 a)的速率增加,以夏季、秋季增多明显,春季增幅最小;2001年为本区气候突变点,气温突变后的旱涝灾害呈增多态势,极端洪涝事件更为频繁,2015—2019年是一次重大洪涝事件;太阳黑子活动与ENSO事件皆为降水量变化的Granger原因。厄尔尼诺与南方涛动事件(ENSO)事件与马尔康地区的旱涝灾害在6.6 a上有较同步的共振周期,滞后期为2 a的ENSO事件是旱涝变化的主要诱因之一。ENSO事件在年尺度上为区域旱涝预警提供了重要理论支撑。

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GCMs降尺度及其在讨赖河上游径流预报中的应用

武磊, 李奋华, 李常斌, 武建, 吕佳南, 谢旭红, 魏健美, 周璇

长江科学院院报. 2022, 39(11): 41-49. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202108022022

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在气候变化和人类活动影响下,内陆河流域出山径流变异程度提升,研究径流预测及其对气候变化响应具有理论和实践的双重意义。以讨赖河流域上游为研究区,采用Delta降尺度及权重集成方法对14种GCMs在3种RCP情景下的气温和降水进行优化,预测分析了该区未来径流变化和水资源供需平衡。结果表明:由气候-生态联合驱动的径流预测模式在讨赖河流域适用性良好,气温对出山径流总体呈负减效应,降水和NDVI表现为正增效应。未来气温和降水呈增加趋势,增温主要发生在河谷地带,降水增加在分水岭周边更为显著。流域出山径流总体增加,不同子区径流变幅从小到大依次为OL06＜OL04＜OL05＜OL01＜OL03＜OL02。尽管未来出山径流有所增加,但从水资源满足度来看,平、枯水年讨赖河流域仍存在水资源短缺问题。

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三峡坝址来水变化及水利工程对其影响分析

庞树森, 谢志刚, 徐涛, 胡翔, 吕祥熙

长江科学院院报. 2022, 39(11): 50-54. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202107812022

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气候变化和人类活动导致长江流域水资源年际、年内均发生变化。利用不同趋势分析和突变分析法,选取1890—2020年三峡坝址来水资料分析来水变化趋势以及溪洛渡、向家坝、三峡水库建库前后三峡坝址处年均、消落期、汛期、蓄水期来水变化。结果表明:三峡坝址在年均、汛期、蓄水期来水减小趋势显著,消落期减小趋势不显著,三峡坝址来水变化趋势突变时间在1960年左右。溪洛渡和向家坝水库在枯水期向下游补水导致三峡坝址来水增加,造成溪洛渡、向家坝建库后三峡消落期来水比历史反向增大,说明巨型水库对长江上游及金沙江流域水资源时空分布影响较大。

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深圳市地表水质对植被覆盖的响应

童晓霞, 王家乐, 蒲坚, 张文杰, 黄金权, 许文盛, 王志刚

长江科学院院报. 2022, 39(11): 55-60. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202109902022

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探讨植被覆盖与地表水质的关系,可为有效防控非点源污染和改善地表水质提供技术依据。基于实测地表水质数据和遥感解译植被覆盖情况,通过内梅罗综合污染指数评价地表水质,并建立其与植被覆盖度及空间分布格局的关系,对深圳市地表水质对植被覆盖的响应关系进行了深入分析。结果表明,地表水质对植被覆盖度的响应显著,地表水质内梅罗污染指数、总氮、总磷浓度均随上游汇水区内植被覆盖度的增加而降低,减少速率呈现出由快变慢的整体趋势;当植被覆盖度<30%时降低速率较快,当植被覆盖度>30%时降低速率减缓。可以认为植被覆盖度对地表水质的净化存在一个临界点,即植被覆盖度率达到30%时,地表水质会有显著的改善。植被空间格局对水质也有一定影响,当植被分布在汇水区下游,特别是滨水区时,对地表水质的净化作用更显著。根据以上研究结果,建议在城市空间规划和生产建设项目水土流失防治中宜将绿地率和林草覆盖率设置在30%左右,并优先布置在汇水区下游,特别是濒临河流、水库的区域。

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阿克苏河流域自然植被时空变化及对生态输水的响应

聂艳, 何新莹, 谭盈, 蒋军新, 刘新华

长江科学院院报. 2022, 39(11): 61-67. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202108162022

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为掌握干旱半干旱区自然植被的变化趋势及对生态输水过程的响应过程,结合新疆阿克苏河流域高分影像和生态输水监测数据,对流域自然植被的时空变化特征及对生态输水的响应进行了研究。结果表明:2015—2020年流域内自然植被逐步增加,胡杨林和灌木的面积分别增加237.65 km²和784.36 km²,逐年转移矩阵结果显示稳定胡杨林和灌木面积也逐步增加,自然植被生态系统存在稳定态势;2015—2020年4个自然植被重点区域的年植被指数增长明显,尤其是艾希曼湖区和第一师边缘区,增加0.12~0.15左右,生态输水效果初步显现。自然植被面积和植被指数的季节变化显示自然植被对生态输水响应的滞后时间为1个月左右,不同的自然植被对生态输水的响应存在年际、季节以及空间的差异,胡杨林对生态输水的响应明显,响应滞后时间也最短。研究结果对阿克苏河流域天然植被恢复、区域水资源调配、生态需水调度等具有重要的指导价值。

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西平县小洪河2020年7·22洪水分析

张鸿, 马涛, 宋良军, 王卫东

长江科学院院报. 2022, 39(11): 68-72. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202112622022

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小洪河与上中游水库群、西平县杨庄滞洪区、西平县老王坡滞洪区是淮河防洪体系重要组成部分,小洪河防洪工程联合运用承担了豫南防汛工作中重点防洪任务,自2008年来未发生洪水过程,西平县小洪河城区段通过城市水系治理工程,行洪能力有了很大提高;对2020年7月21日至23日发生在小洪河流域大到暴雨产生的小洪河洪水,进行降雨、洪水过程、洪水量级、洪水传播时间、工程防洪调度等方面分析;发现上游水库调度对7·22洪水产生很大影响,7·22洪水中小洪河桂李站实测最高水位和最大流量与保证水位、流量关系存在异常现象;提出水库工程防洪调度运用防洪库容全部拦蓄原则,建议调整小洪河桂李站防汛特征水位,为小洪河流域洪水精准调度提供基本依据。

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公元前887年—公元1911年长江流域水、疫灾害时空分布特征

胡兴涛, 杨广斌, 石秀雄, 崔瀚文, 李蔓

长江科学院院报. 2022, 39(11): 73-81. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202107132022

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水灾和疫灾均是对人类生命健康造成巨大威胁的灾害。采用空间自相关、热点分析和空间统计分析等方法,建立先秦至清代时期(公元前887年—公元1911年)水、疫灾害序列,研究了这一时期的长江流域水、疫灾害时空分布特征。研究结果表明:①长江流域水、疫灾害在先秦至清末2 798 a中至少有789个水灾年、201个疫灾年,灾害年数总体呈波动上升趋势,水、疫灾害在元朝至清末时期的发生年数为先秦至元朝时期的两倍;在10 a尺度和世纪尺度下二者具有相同的波动趋势,同时期下水灾发生频率高于疫灾。②长江流域水灾和疫灾的季节性变化为:进入防汛期的夏秋季节,是水灾的高发期,而进入冬春季节,为水灾低发期。疫灾高发期主要在春夏季节,秋冬季节属于疫灾低发时期。③从灾害广度上看,各历史时期水灾以大型灾害为主,疫灾以小微型灾害为主,不完善的救灾机制是导致灾害损失延续的重要原因。④水灾和疫灾的总体空间分布特征为受灾市域间具有较强的相互影响性;随着时代的发展,在空间格局变化上具有相似的迁移扩展趋势;同时期的水、疫灾害热点显著区也具有较高的重合度。

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基于RFM模型的大坝实测性态自适应综合评价方法

何思平, 苏怀智, 姚可夫

长江科学院院报. 2022, 39(11): 82-88. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202204182022

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针对当前大坝安全监控连续时空监测能力弱、单测点馈控范围小的不足,在充分挖掘大坝原型监测数据的基础上,发展了一种弱化主观干扰的RFM(Recency Frequency Magnitude)自适应大坝性态评价模型。首先,模型结合大坝行为的强周期性时序特征,提出“中层型”和“底层型”监测序列的概念;其次,引入K-means聚类算法实现自适应划分监测序列类别;最后,基于RFM指标评分体系,明确各类别所表征的工程健康状态,建立大坝性态的安全评价体系。以某大坝水平位移监测资料为例,详细展示了所提出的大坝运行性态评价模型的应用流程。工程实例表明,该模型评价合理,客观反映了大坝服役状态,有效减少了评价过程中的经验性活动。

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三峡电站日调度驱动的支流振荡对支流水温垂向结构的影响

闫金波, 纪道斌, 杨忠勇, 陶冶, 和玉芳, 崔玉洁

长江科学院院报. 2022, 39(11): 89-93. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202205102022

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三峡电站日调度驱动的重力波对其支流动力过程造成显著影响,其中的高频水流波动会显著影响支流库湾的物质、能量等垂向扩散和输运过程,进而影响水华暴发等环境问题。基于三峡水库香溪河支流2021年蓄水期末的水动力及水温垂向结构监测数据,分析了三峡电站日调度驱动的支流库湾高频振荡对水温结构的影响。研究发现,三峡出库流量日波动驱动支流水位也呈日波动和高频波动特征,其中水位日波动振幅约0.3~0.5 m,高频水位波幅约0.04 m。库湾底层水温高频波动比中上层更加明显,与香溪河库湾水深从河口向上游逐渐变浅有关系。支流近底水温波动功率谱分析显示,香溪河湍流耗散速率(6.5×10^-7 W/kg)明显高出一般水库的近底耗散率,表明水库调度驱动的水体高频波动导致较强的湍流发育和耗散。

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考虑尺寸效应和加载方式的砂岩抗拉强度统计模型

杨立云, 王志斌, 张鹏, 钱桂安, 张东宾, 林长宇

长江科学院院报. 2022, 39(11): 94-101. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202107902022

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针对岩石抗拉强度测试过程中的的尺寸效应问题,设计了3组不同直径(50、75、100 mm)的灰砂岩劈裂试验和一组三点弯试验。基于广义最弱链累积失效概率理论,研究了灰砂岩劈裂抗拉强度在几何相似和非几何相似条件下所测抗拉强度相互转换问题。研究结果表明:①当圆盘试样直径从50 mm增大到100 mm时,对应的劈裂抗拉强度均值逐渐减小,呈现先陡后缓的变化趋势,三点弯法所测抗拉强度均值约为劈裂抗拉度均值的1.18~1.4倍;②使用尺寸效应统计方法建立的灰砂岩试样尺寸效应统计模型,能够在给定失效概率前提下得到不同尺寸下的灰砂岩劈裂抗拉强度。通过近似积分方法计算了劈裂加载方式下的等效强度系数,得到了该加载方式下的等效强度系数计算公式,结合三点弯加载方式下等效强度系数的计算方法,实现了巴西劈裂和三点弯加载方式所测抗拉强度的转换。

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冻融黏土动态回弹模量演变规律及预估模型

魏密, 李雪芹, 余承喜

长江科学院院报. 2022, 39(11): 102-106. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202106912022

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为研究冻融循环影响下路基黏土动态回弹模量的变化规律,开展了不同初始含水率、压实度、冻融循环次数、偏应力及围压条件下的动三轴试验。结果表明:路基黏土的动态回弹模量随初始含水率和偏应力的增加而减小,而与压实度及围压均呈正相关关系;冻融作用导致动态回弹模量发生衰减,而经历5次冻融循环后其值基本稳定。基于此,建立了全面考虑冻融循环影响、物理状态及应力条件的路基黏土动态回弹模量回归模型,预测效果较好。

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水位降落时土坝坝体渗流特性的交互式有限元模型

臧育樱, 田淳, 赵燕兵

长江科学院院报. 2022, 39(11): 107-112. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202107872022

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利用Fortran和Python语言联合开发ABAQUS有限元软件用户子程序,建立土坝非稳定渗流的交互式有限元分析模型。模型利用Fortran语言编写用户子程序,实现了坝体和坝基表面非线性动态荷载的施加功能,同时采用Python语言对子程序进行可视化处理,以交互的方式处理库水位降落参数实现降水过程。该模型利用流固耦合原理和强度折减法,对均质土坝库水位降落过程中的渗流场和应力场进行计算,通过与已有研究成果对比水位下降过程中浸润线最高点高程、坝体瞬态安全系数,并结合十里河水库大坝水位降落具体工程,验证模型的合理性。该研究成果可为库水位变动下的土坝渗流特性和稳定性计算提供方法,以及为中小型土石坝遭遇极端情况的风险分析和应急管理提供参考。

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非标准条件下刚性承压板试验变形参数的确定

王中豪, 李家龙, 郭喜峰, 王帅

长江科学院院报. 2022, 39(11): 113-118. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202107972022

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为确定试点边缘到试验洞侧壁距离和试点中心到测量支架支点距离达不到刚性承压板试验规范要求条件下的变形模量,在利用FLAC3D数值模拟探究了两者对试验结果的影响规律之后,基于FLAC3D数值模拟获得的变形模量与位移关系学习样本,利用PSO-LSSVM模型的学习和预测能力,发展了一种非标准条件下获得变形模量的反演分析方法,并将其应用于某工程实例中,结果表明:试点边缘到试验洞侧壁距离和试点中心到测量支架支点距离都会引起试验的变形误差,且两者的误差随距离的增大以不同速率减小。优化反演确定的岩体变形模量为 GPa,平均值2.30 GPa,其对应的变形误差平均为0.1%,表明该结果是准确合理的,该方法为解决特殊条件下的承压板变形试验成果计算提供了一种新的思路。

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碎石土斜坡水平受荷桩m取值研究

徐显涛, 杨洵, 徐久燕, 陈继彬, 赵其华

长江科学院院报. 2022, 39(11): 119-125. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202106702022

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西南地区大量输电线路在崇山峻岭中走线,塔位多位于碎石土及破碎(或极破碎)基岩斜坡场地,该类场地中水平受荷桩m取值问题仍是工程界的一大难题。基于此,开展了4种坡度下水平受荷桩模型试验,分析不同斜坡坡度条件下碎石土场地桩身位移随水平荷载的变化、桩侧土体水平抗力沿深度的变化特点,从而确定了m与泥面位移的幂函数衰减关系式;进一步参考坡度对桩侧土体抗力变化规律的影响,给出了m计算关系式中各计算参数的确定方法。经现场载荷试验证明该方法具有较强的适用性,对提高斜坡场地结构水平抗力计算的精度具有一定的工程意义。

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浅埋小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案研究

闫振虎, 王凯, 唐坤, 梁斌, 李文杰

长江科学院院报. 2022, 39(11): 126-134. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202107342022

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为了探究小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案,以四川德阳白竹山1号隧道为背景,基于普氏平衡拱理论,提出小净距隧道中夹岩柱上覆围岩压力计算公式,研究了小净距隧道上覆围岩压力影响因素。运用有限元软件MIDAS GTS NX建立浅埋小净距隧道三维模型,分析了在不同隧道净距工况下的围岩位移、塑性区分布以及中夹岩柱竖向应力分布情况,确定了合理净距。对中夹岩柱进行区域划分并对不同组合方式进行注浆加固,研究了不同加固方案对围岩变形的控制效果。研究结果表明:小净距隧道开挖方式、中夹岩柱加固措施和隧道净距直接影响平衡拱的形成以及上覆围岩压力的大小;白竹山1号隧道进口小净距段设计净距13.94 m是合理的;对中夹岩柱中岩盘采用小导管注浆加固极大地提高了中夹岩柱整体性和稳定性,限制了围岩变形。研究成果可为类似小净距隧道中夹岩柱最小安全净距及加固设计和施工提供参考。

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基于摄影成像的景观平衡石调查及稳定性分析

项荣华, 王圣腾, 张帅, 汪晓峰, 胡伟

长江科学院院报. 2022, 39(11): 135-140. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202107522022

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平衡石在自然状态下大多处于基本稳定或极限平衡状态,在外界扰动下易失稳。为了开展缙云抽蓄工程区典型景观平衡石在爆破荷载下的保护工作,采用无人机航拍和手持相机摄影相结合的摄影测量方法,获得了典型景观平衡石精细三维数字模型;基于数字模型获得了平衡石的几何信息及接触状态,对平衡石的静力平衡状态及静力稳定性开展了分析,获得了滑移失稳和倾倒失稳模型下的安全系数;采用非连续变形分析(DDA)方法,对极限平衡状态下的平衡石开展了动荷载稳定分析,采用大刚度法在模型底部输入速度时程,模拟平衡石基座实测的振动曲线,通过放大输入荷载得到平衡石失稳时基座水平振动速度允许值,并结合爆破安全规程提出了景观平衡石基座的爆破振动安全允许振动速度为0.20~0.40 cm/s。

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回收钢纤维对超高性能混凝土和易性和力学性能的影响

南雪丽, 陈浩, 姬建瑞, 王毅, 陈广钊, 李梅, 唐维斌

长江科学院院报. 2022, 39(11): 141-148. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202107622022

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为了探究回收钢纤维(RSF)在超高性能混凝土(UHPC)中替代工业钢纤维(SF)的可行性,以SF作为对比,采取流动度试验、流变试验及钢纤维分散度试验,分析了RSF对新拌超高性能混凝土和易性的影响,并通过抗折抗压试验,研究了RSF对硬化超高性能混凝土力学性能的影响。结果表明:新拌回收钢纤维超高性能混凝土(RSFUHPC)与工业钢纤维超高性能混凝土(SFUHPC)流动性经过统计学分析无明显差异,由于RSF长径比不均,RSFUHPC屈服应力及塑性黏度均大于SFUHPC,但RSFUHPC剪切增稠程度明显降低,同时RSF在新拌及硬化UHPC中的分散度均明显大于SF;当钢纤维掺量一定时,统计学假设检验P值(P-value)＞0.05,表明相比于SF,掺入RSF对UHPC荷载-位移曲线、抗折强度以及抗压强度没有显著影响。因此,掺入RSF可以在保证UHPC力学性能的同时,显著增强其在UHPC中的分散性,降低实际工程中人工振捣的施工难度,提高施工质量。

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人工砂中的石粉含量对抗冲磨混凝土性能的影响

张岩, 陈云, 胡志刚, 陈雪松, 翟红涛

长江科学院院报. 2022, 39(11): 149-153. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202203882022

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为了解决双江口水电站泄洪系统工程抗冲耐磨混凝土施工性能差、稠度大、不易排气等问题,以泄洪系统工程C₉₀50抗冲耐磨混凝土配合比设计及试验为基础,针对双江口水电站的原材料体系,开展人工砂中的石粉含量对抗冲耐磨混凝土性能的影响研究。对人工砂8%、10%、12%、14%不同石粉含量对抗冲耐磨混凝土拌和物坍落度和含气量的影响,以及不同石粉含量对混凝土抗压强度、劈拉强度、轴心抗拉强度、极限拉伸值等性能的影响进行研究分析。研究成果表明:人工砂石粉含量在10%左右时,抗冲耐磨混凝土综合性能最优,综合考虑各方面的因素,推荐人工砂石粉含量控制在11%~13%范围内,为后续抗冲耐磨混凝土配合比设计及试验工作奠定了基础,也为双江口水电站人工砂的生产提供了技术指导。

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基于多向场指纹法的金属管道裂纹检测

何晓明, 周永杰, 刘润, 甘芳吉

长江科学院院报. 2022, 39(11): 154-156. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202106512022

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场指纹技术(Field Signature Method,FSM)是一种广泛应用于金属管道缺陷检测的无损检测技术,能够高精度检测腐蚀缺陷,但对于危险系数更高的裂纹缺陷则检测能力不足。提出了一种多向场指纹法(Multi-direction Field Signature Method,MDFSM),通过向被测管道施加3个方向的激励,可以保证更多角度的裂纹缺陷能被有效检测到,比对后选取最强的1组信号求解裂纹深度。仿真和实验结果表明,所提出的MDFSM能够显著提升裂纹深度的检测精度。

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基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿

张兰兰, 包腾飞, 王一兵, 李涧鸣

长江科学院院报. 2022, 39(11): 157-162. https://doi.org/10.11988/ckyyb.202202302022

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布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA) 利用了布里渊受激放大特性,在测量精度和空间分辨率等方面有独特的优势。在应用基于BOTDA的分布式光纤传感技术对结构应变进行监测时,存在布里渊频移对应变和温度交叉敏感的问题。为了消除温度对应变监测的影响,基于BOTDA原理提出了一种温度补偿方法。结果表明该方法可通过附着成一体的应变和温度传感光纤的换算得到消除温度影响后的应变,无需得到待测物温度场,布设安装和数据处理均较方便,温度信息同步性和环境适应性较佳,且成本低廉,与现有温度补偿方法相比具有显著优势。通过对比室内水浴试验和某排水泵站现场试验的结果,可知基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿方法是有效的。

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2022年, 第39卷, 第11期　
刊出日期：2022-11-01

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