长江科学院院报

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长江科学院院报. 2022, 39(8): 0-0.

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“十三五”时期长江流域总磷浓度变化特征

嵇晓燕, 彭丹

长江科学院院报. 2022, 39(8): 1-9. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220083

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为了探究“十三五”时期长江流域总磷浓度变化,采用“十三五”时期长江流域国家地表水环境质量监测网开展连续监测的590个河流断面和116个湖库点位的总磷数据,分析浓度时空变化特征。结果表明:“十三五”时期长江流域总磷浓度随着时间变化呈下降趋势,年平均浓度由2016年的0.106 mg/L下降至2020年的0.072 mg/L;长江干流93.2%的断面总磷浓度有所下降,年平均浓度由2016年的0.092 mg/L下降至2020年的0.059 mg/L。岷江、沱江和乌江总磷浓度明显下降,降幅超过50%;岷江、沱江、乌江和汉江等主要支流汇入后导致干流沿程总磷浓度有所升高。62.9%的湖库点位总磷浓度较2016年有所下降,太湖和巢湖秋季总磷浓度较高,洞庭湖、鄱阳湖和丹江口水库冬季总磷浓度较高,滇池夏季总磷浓度较高。研究成果一方面反映水污染防治的积极成效,另一方面可为总磷污染深入治理提供参考。

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三峡建库前后长江中游河道输沙率变化分析

姚仕明, 邢国栋, 陈栋

长江科学院院报. 2022, 39(8): 10-16. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20211393

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三峡建库后,水库下游河道含沙水流长期处于严重次饱和状态,输沙由相对平衡状态转变为不平衡状态,输沙强度较自然条件下发生显著变化。根据三峡水库蓄水运用前后(1992—2017年)长江中游主要水文站断面、床沙与水文资料,从输沙率变化、床沙粒径变化、平滩流量等角度研究长江中游河道复式断面输沙强度问题,得出以下结论:三峡水库蓄水运用后,进入下游河道的泥沙大幅度较少,长江中游沿程水文站同流量级输沙率明显减少;床沙粒径沿程出现不同程度的粗化,其中荆江河段粗化最为明显,螺山至武汉河段略有粗化;螺山站和汉口站在自然条件下平滩流量附近输沙强度出现峰值,对应的水流挟沙能力为极大值。

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金沙江上游河段水温变化规律及其影响因素探讨

邵骏, 杜涛, 郭卫, 欧阳硕, 王琨

长江科学院院报. 2022, 39(8): 17-22. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210380

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金沙江上游作为长江的源头地区,具有特殊的生态环境功能,河流水温对水生生物的生长及周边生态环境具有重要意义。采用金沙江上游干流岗拖、巴塘、石鼓水文站实测水温数据,以河段天然水温作为研究对象,对其年内、年际变化及沿程分布规律进行了研究,并探讨了影响水温的主要水文、气象因素。结果表明,金沙江上游岗拖、巴塘、石鼓3个水文站月均水温最高值一般出现在7—8月份,最低值一般出现在1月份。1961—2018年3个水文站年水温总体上呈现出显著的上升趋势,并分别于1998年、1992年、2003年出现突变点。气温对3站月平均水温的影响最为紧密,其次是降水和径流,相对湿度、蒸发和风速也对该河段水温变化产生一定影响,日照与水温之间的关系最弱。从水温变化的沿程分布来看,从上游至下游,水温与径流、风速、水面蒸发相关系数沿程减小,与降水、气温、相对湿度相关系数沿程增加,其主要原因与金沙江上游流域水文气象特征关系密切。同时通过主成分分析,进一步验证了影响水温的主要因素。

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基于长期与中长期嵌套的水库优化调度

孙桂凯, 石锐, 刘思怡, 王国帅, 赵荣娜, 莫崇勋

长江科学院院报. 2022, 39(8): 23-28. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210289

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为解决水库优化调度过程中时间尺度不同而导致的水库综合效益不高的问题,以防洪与兴利为目标,将水库长期优化调度与中长期优化调度进行嵌套,建立水库多目标优化调度嵌套模型。其中,多目标问题通过约束法将防洪目标转换为硬性约束后,再转化为求解发电量最大值的单目标问题。算法方面,综合对比后确定长期优化调度采用动态规划算法求解、中长期优化调度采用遗传算法求解。为验证嵌套模型的优化效果,以澄碧河水库为例,进行水库优化模拟调度。结果表明:在满足防洪目标的前提下,嵌套模型优化调度方案相较于长期优化调度方案和实际调度方案效益均更高,验证了嵌套模型在水库优化调度问题中的优越性。

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基于元素特征分析的东川小江河谷Cd污染源诊断

刘艳, 苏怀, 李伟康, 董铭

长江科学院院报. 2022, 39(8): 29-33. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210487

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云南东川小江河谷Cd污染是源自铜矿开采还是农业污染目前尚无定论,这严重制约了当地重金属污染的高效防治。通过Cd元素在河谷的空间分布调查入手,结合铜矿开采污染物及当地施用化肥的Cd含量分析,对小江河谷Cd污染源进行综合研判。通过元素特征分析发现:①铜矿开采的主要污染物是铜矿石和尾矿渣,其Cd含量平均值仅为0.30 mg/kg,远低于受Cd污染的耕地(平均值4.60 mg/kg)和河漫滩(平均值2.53 mg/kg),它们不具备构成流域Cd主要污染源的能力;②当地常用磷肥Cd含量平均高达83.45 mg/kg,高出受Cd污染耕地Cd含量的18倍,相比采矿污染物,磷肥更有可能成为流域Cd的主要污染源;③河漫滩Cd含量的空间分布没有表现出从采矿活动区向下游持续衰减的趋势,不支持Cd污染源自铜矿开采的污染物扩散模式;④耕地的Cd含量普遍高于河漫滩,说明耕地更接近污染源,符合农业活动的污染物扩散模式;⑤耕地、河漫滩Cd与速效磷(AP)的相关性远高于代表铜矿开采的Cu元素,表明Cd污染与磷肥的施用比铜矿开采关系更为紧密。基于上述结果,认为农业活动中磷肥施用对Cd污染的贡献可能远大于铜矿开采。

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漓江大型底栖动物空间分布及水力驱动因子

刘睿, 李若男

长江科学院院报. 2022, 39(8): 34-40. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210409

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大型底栖动物群落结构及其分布是评价河流生态健康的重要指标。基于典型水文年丰、枯两季调查,分析了漓江流域中、下游典型河段底栖动物群落结构空间分布格局、摄食类群及其与水力要素的响应关系。结果表明:①典型河段群落结构中腹足纲个体占优,优势物种为中华圆田螺和短沟蜷;丰水期底栖动物密度为829 ind/m²,枯水期为264 ind/m²;②摄食类群中刮食者占优势,且滤食者、收集者和捕食者枯水期的相对丰度高于丰水期,刮食者枯水期的相对丰度低于丰水期,摄食类群中游的相对丰度大于下游;③典型河段生物多样性呈现空间异质性,且中游明显低于下游;④流速、底部剪切力及底质粒径是影响漓江底栖生物枯水期分布的主要因素,水深和层流层厚度则是影响丰水期分布的主要因素,分选系数、层流层厚度是底栖生物多样性最主要的影响因素。研究成果可为变化水力条件下漓江水生态修复提供支持。

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青藏高原土地利用/覆被时空变化特征

彭海月, 任燕, 李琼, 魏加华

长江科学院院报. 2022, 39(8): 41-49. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210470

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在对公开的土地利用数据集精度评价的基础上,选用较高精度的青藏高原科学研究所300 m土地利用数据(简称TPDC_LUCC),采用土地利用时空分布和变化率等指标,分析青藏高原1992—2015年土地利用变化特征,并结合气候数据集及社会经济数据对土地利用变化归因进行了分析。结果表明:①公开数据集中,TPDC_LUCC数据集序列最长,精度最高,尤其是对耕地、城镇用地及水体分类精度较好;欧洲航天局300 m 土地利用数据(ESA_LUCC)对草地的分类精度最高,耕地精度最差;中国科学院空天信息创新研究院30 m土地利用数据(CASearth_LUCC)对冰川和城镇用地的分类较准确,未利用土地误差较大;②青藏高原草地分布最广,多年平均占比约70.02%,其次是沙地、裸地等未利用土地,约占15.81%;城镇用地扩张较快,1992—2005年、2005—2015年两期增长率分别是2.34%、4.69%;1992—2015年,青藏高原未利用土地的9.14%转为草地,灌丛和耕地的3.27%转为林地,冰川的5.5%转为水体;③1992—2018年,青藏高原平均气温上升了1.17 ℃,降水和气温增加,是东部区域草地、灌丛、林地增加的主要驱动因素,气温明显上升致使西北部冰川融化,城市化促使城镇用地增加、耕地减少,实施生态保护政策对青藏高原草地、林地的恢复有显著推动作用。

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土壤侵蚀时空分布规律及侵蚀热点分析——以陕西省王益区为例

陈四宾, 霍艾迪, 陈思名, 赵志欣, 陈建

长江科学院院报. 2022, 39(8): 50-57. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210394

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为了评价王益区固沟保塬等水土保持措施实施后的土壤侵蚀变化状况,基于地理信息系统(GIS)技术和探索性空间数据分析(ESDA-GIS)方法,利用像元二分模型估算植被覆盖度,分析了2000年和2019年的土壤侵蚀强度分布规律,揭示了土壤侵蚀强度的空间聚集演化特征。结果表明:①王益区林草地面积大幅增加,高覆盖度(＞75%)面积增加了16.51 km²。②王益区土壤侵蚀状况明显好转。2000年和2019年土壤侵蚀面积分别高达全区面积的70.92%和55.84%;土壤侵蚀强度结构由中度侵蚀＞强烈侵蚀＞轻度侵蚀＞极强烈侵蚀转化为轻度侵蚀＞中度侵蚀＞强烈侵蚀＞极强烈侵蚀。③土壤侵蚀强度分布具有明显的空间聚集特征。全局Moran’ I指数在0.5左右,侵蚀热点区的分布由大片连续分布转化为局部集中的零散分布;侵蚀热点主要分布在(15°,25°]坡度区间,西南和东南部地区尤为明显。研究成果可为王益区水土保持规划、设计及治理提供数据支撑。

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基于关联规则的库岸边坡监测数据挖掘方法

陈波, 詹明强, 黄梓莘

长江科学院院报. 2022, 39(8): 58-64. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210457

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库岸边坡失稳灾害会对工程自身效益和周边生命财产安全造成巨大损失,而边坡运行监测资料记录了失稳灾害孕育的全过程信息。针对库岸边坡监测数据库的数据挖掘方法运行速度慢的问题,将FP-Growth关联规则算法引入到边坡安全监测数据挖掘中,通过FP-Growth关联规则算法开展边坡监测数据中的因果关联规则和空间关联规则挖掘工作,分别挖掘了边坡监测环境量和效应量之间的因果性、多测点效应量之间的关联性,从包含多测点多项目的边坡时空监测数据中提取了反映边坡运行性状的有效信息,并提供有效知识帮助。计算实例表明,FP-Growth关联规则算法实现过程简单,挖掘结果可靠,为类似库岸边坡的监测数据挖掘提供了一条良好的思路。

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二维水流数学模型在多分汊河道鱼类栖息地设计中的应用

杨彦龙, 程开宇, 施家月, 盛晟

长江科学院院报. 2022, 39(8): 65-70. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210465

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多分汊河道汇合或分流口水流流态复杂,常常存在河口滩及深槽,复杂多样的水文水力条件为鱼类提供了良好的进食及休憩场所。针对多分汊河道边界复杂的特点,建立了基于一般曲线坐标系下的平面二维水流数学模型。将所建立的数学模型应用于大渡河乐山段安谷水电站左岸生态河网建设和鱼类栖息地设计,对工程投运前后河段的水深、流速、流场、分流比进行模拟和对比分析,设置生态工程措施,使得鱼类产卵场河段水流特性仍满足鱼类栖息地要求。从安谷水电站运行效果看,设计的生态措施对河道鱼类栖息改善取得了较好的实践效果。

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水电工程边坡炮孔近区岩体爆破损伤特性

梁瑞, 包娟, 周文海

长江科学院院报. 2022, 39(8): 71-76. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210269

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为研究水电工程边坡炮孔近区不同损伤模型下岩体爆破时的动力响应,选用HJC模型和RHT模型分别建立岩石单孔爆破损伤模型。基于岩体损伤模拟结果和计算分析,探究了两种损伤模型对岩石爆破损伤分布、地震波能量特性及损伤质点峰值振动速度(PPV)阈值变化规律的影响,结果表明同种工况下RHT模型最终爆破开裂面积近似为HJC模型的一倍;损伤范围越小,炸药冲击波转化为弹性振动波的比例越大;通过拟合损伤度和PPV之间的关系,HJC模型和RHT模型的损伤PPV阈值分别为13.09 cm/s和27.29 cm/s。RHT模型能够更加准确地反映实际边坡近区岩体爆破损伤效应。

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饱和软黏土应变累积特性及经验模型

孙磊

长江科学院院报. 2022, 39(8): 77-85. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210299

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为了更加真实地描述地基饱和软黏土在长期交通循环荷载作用下的永久变形特性,借助GDS变围压动三轴试验系统对温州饱和软黏土开展了一系列恒定围压应力路径(CCP)以及变围压应力路径(VCP)下的部分排水循环加载试验,重点分析了循环动应力比(CSR)、应力路径(α)及其长度(L)对饱和软黏土永久轴向应变的影响。试验结果表明:在给定的循环次数(N)下,永久轴向应变随着CSR的增大和α的减小而增大,可分别采用指数函数和对数函数描述永久轴向应变与CSR和α之间的关系。基于试样经历10 000次循环后的永久轴向应变,通过归一化处理发现归一化永久轴向应变(ε^p_{a,10 000}/ε^p,CCP_{a,10 000})与归一化应力路径长度(L/L_CCP)和归一化平均主应力幅值(p^ampl/p^ampl_CCP)之间分别呈对数和线性关系且与CSR无关。进一步构建了考虑CSR、α以及N综合影响的对数型经验模型并对不同应力路径下的永久轴向应变进行了预测,预测结果与实测值呈现出较好的一致性。

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含石率对断层土石混合体渗流特性的影响

谭文辉, 董锋鑫, 马学文, 王鹏飞

长江科学院院报. 2022, 39(8): 86-92. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210392

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断层破碎带是矿山突水的重要通道,大多数破碎带由土石混合体组成,其渗流特性对矿山突水的预测和防治具有重要影响。为了研究含石率对断层破碎带土石混合体渗流特性的影响,采用现场取样、实验室重塑的方法,应用 GDS 三轴试验系统研究了不同含石率土石混合体试样在不同围压和轴向压力作用下的渗透特性,并分析了渗透系数对含石率变化的敏感性;采用RFPA数值模拟方法,研究了不同含石率土石混合体试样的渗流特性和开裂破坏演化规律。研究表明:含石率越高,初始渗透系数越高,土石混合体强度也越高;土石混合体的渗透系数随围压的增大而减小,与轴压的关系可以用指数函数来描述;含石率为40%和60%时,含石率对渗透系数影响的程度最大;土石混合体渗透破坏时裂纹的扩展主要出现在块石之间的土体内,渗透系数的突变点与试样峰值强度破坏点及声发射次数最高点存在一致性。对断层破碎带土石混合体渗流特性的研究可为防治不同含石率断层区工程突水等地质灾害提供参考。

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砂卵石土强度变形特性综合试验及力学模型参数研究

王亚平, 卢一为, 张二帅, 彭元诚, 左永振, 李浩民

长江科学院院报. 2022, 39(8): 93-98. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210390

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砂卵石土是一种特殊性质粗粒土,其强度变形特性是工程界重点关注的问题之一。针对某工程砂卵石土地基系统开展三轴剪切试验、界面剪切试验及流变试验等综合研究其强度变形特性,选取合适的力学模型描述砂卵石土的应力-应变关系并整理相应模型参数。试验结果表明:砂卵石土非饱和样的抗剪强度指标明显大于饱和样,在低围压下砂卵石土饱和样和非饱和样分别呈现出剪缩特性和剪胀特性,而在高围压下则均表现出明显的剪缩特性;砂卵石土与混凝土面板间的接触面剪应力与剪切位移基本呈双曲线关系,抗剪强度随法向应力的增大线性增大;在双对数坐标系下砂卵石土流变变形随着时间线性增长,基于试验规律提出了砂卵石土11参数流变模型,该模型可较好地反映砂卵石土的流变特性。研究成果为砂卵石土强度变形特性研究及地基沉降分析提供理论支撑。

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RVE孔隙模型细观结构特征分析与对比

杨鹏飞, 李显, 阙云, 蔡沛辰

长江科学院院报. 2022, 39(8): 99-104. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210341

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为揭示三维层面花岗岩残积土内大孔隙分布特征,选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,采用计算机断层扫描(CT)技术得到CT扫描图像,并进行三维重构,提取了土壤内相关大孔隙参数,选取代表性体积单元(RVE)对大孔隙特征进行定量表征分析。结果表明:花岗岩残积土中不同试样的连通孔隙数量差异性较大,但由于孔隙形成原因类似,孔隙结构之间差异性较小,且孔隙半径多介于1～4 mm之间;不同位置的土壤内部孔隙拓扑空间结构差异性较大,部分孔隙的配位数可达40以上,但深度对其影响较小;对比不同处理方法可知,二维图像处理得到的孔隙平均直径最小,孔隙差异性较大,孔隙网络模型处理得到的孔隙平均直径最大,孔隙分布较为均匀;而三维重构处理和孔隙网络模型处理平均孔隙体积相差5倍以上。

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地震作用下反倾向层状岩质边坡弯曲倾倒稳定性分析

屈新, 苏立君, 徐兴倩, 吕谦, 娄高中

长江科学院院报. 2022, 39(8): 105-112. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210395

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当前关于弯曲倾倒破坏的研究鲜有涉及到地震荷载,地震荷载对反倾向边坡弯曲倾倒稳定性的影响规律尚不清楚。为了解决上述问题,提出一种分析地震作用下反倾向层状边坡弯曲倾倒稳定性的极限平衡方法,该方法认为边坡发生破坏时,坡体内部应力达到极限平衡状态,即基于边坡破坏面计算得到的坡脚岩层剩余下滑力(倾倒力)为0。基于静力等效替代思想推导了推力线高度的计算公式;通过严格的力学推导确定岩层的稳定区域、破坏区域及破坏区岩层的破坏模式,并通过逐步迭代的方式计算坡脚剩余下滑力(倾倒力)。选用皖南板岩边坡作为工程实例,计算结果表明采用本文方法得到的边坡破坏面和稳定系数是合理可信的。通过地震影响系数的敏感性分析发现,随着地震影响系数的增大,坡脚剩余下滑力(倾倒力)增大,而边坡稳定系数减小,边坡更容易发生浅层破坏,变得愈发不稳定。

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落石冲击荷载作用下埋地PCCP应力应变响应

毛昊然, 程琳, 杨杰, 马春辉, 袁兴国

长江科学院院报. 2022, 39(8): 113-119. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210345

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针对影响预应力钢筒混凝土管(PCCP)安全运行的落石冲击问题,以实际工程为原型,利用有限元理论建立了球形落石冲击埋地PCCP的“石-土-管”模型,在完成静力荷载工况计算的基础上,模拟落石冲击埋地PCCP的过程。通过改变落石半径、落石高度,分析不同落石冲击荷载作用下管道的应力和塑性应变规律。研究结果表明:落石冲击对PCCP的破坏主要为环向受拉塑性破坏;相比于落石高度,落石半径的改变对PCCP的影响更大;10 m的悬空高度下,半径超过1.4 m的落石将会使混凝土管芯产生超过16.0×10^-4的塑性应变,砂浆产生超过9.1×10^-4的塑性应变,导致材料出现可见裂缝;冲击荷载对PCCP各部件的破坏顺序是混凝土管芯、砂浆、钢筒和预应力钢丝,且在混凝土管芯开裂后,钢筒和预应力钢丝的Mises应力将会迅速增大并屈服破坏。

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变幅循环加卸载下硫酸盐侵蚀混凝土力学与变形性能

薛维培, 徐威, 刘晓媛, 张瀚文

长江科学院院报. 2022, 39(8): 120-125. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210412

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变幅循环加卸载下的力学及变形性能对硫酸盐服役地区混凝土结构至关重要。将混凝土试件提前浸泡于10%、15%、20%硫酸钠溶液5、7个月形成化学侵蚀损伤,再开展单轴压缩变幅循环加卸载试验,分析该过程中试件力学性能、变形性能以及耗散能演化规律。结果表明随着硫酸钠浓度和侵蚀时间增加,试件强度降低、破坏时完成的变幅循环次数减少。累积残余应变随着加载应变增大呈上升趋势,变化速率不断提高;加载应变差始终大于累积残余应变差,随着循环次数增加逐步接近;动弹性模量和塑性变形率随着循环次数增加整体呈提高趋势;耗散能随着循环次数增加而增大,尤其是在后期耗散能变化速率增快。

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盐湖流域空-天-地立体监测系统结合VIC模型径流模拟初探

李琳, 文雄飞, 谭德宝, 王莹, 刘希胜, 王岗

长江科学院院报. 2022, 39(8): 126-132. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210354

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盐湖流域属于无资料地区且基础资料稀缺,使用传统方法开展水文模拟存在困难。为了研究盐湖流域生态环境、水文气象等变化,综合利用卫星遥感、无人船等技术,建立盐湖流域空-天-地立体监测系统,构建盐湖水位-面积-容积关系曲线,并通过月尺度遥感数据解译了盐湖月尺度湖泊面积,推算了盐湖蓄变量和盐湖入湖月尺度径流量。通过收集并整理中国区域地面气象要素驱动数据集CMFD和MODIS LAI叶面积指数等数据,构建了基于多源数据的VIC模型,开展盐湖流域湖泊径流模拟研究。结果表明,盐湖流域径流模拟纳什系数NSE和相对误差分别为 0.87和11.81%,表现出实际径流的丰枯变化情况。盐湖流域空-天-地立体监测系统结合VIC模型能够模拟盐湖流域的月尺度径流变化过程,对无资料区域河湖水文模拟具有一定参考意义。

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基于GIM的水利水电灌浆工程三维可视化分析方法与应用

施炎, 黄灿新, 王团乐, 施华堂, 孙云山

长江科学院院报. 2022, 39(8): 133-139. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210180

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水利水电灌浆工程具有“作业隐蔽、数据量大、经验性强”等特点,长期以来其质量控制成为行业面临的难题。以建筑信息模型(BIM)核心价值理念为导向,以提高灌浆分析效率与效果为目标,遵循全过程“实时监控、快速分析、动态反馈”的思路,研究了基于地质信息模型(GIM)的灌浆工程三维可视化分析方法,包括GIM模型的构建与分析方法、灌浆工程参数化与可视化技术、灌浆过程实时监控与可视化技术等,并在此基础上研发了基于GIM的灌浆工程三维可视化分析系统。工程实践表明,该方法可实现事前灌浆孔地质条件的预测预判、事中灌浆过程的实时监控与异常诊断、事后成果数据的快速分析与评价,为隐蔽灌浆工程的质量控制与管理提供了可靠技术支撑。

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高浓度含砂废水旋流器分离效果试验研究

张俊鹏, 黄卫, 董亚康, 朱亚鹏, 陈雯

长江科学院院报. 2022, 39(8): 140-144. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210400

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水力旋流器是砂石加工废水预处理环节的重要设备,其性能直接关系到整个废水处理系统的成败。目前,水力旋流器的运行管理主要是经验性的。为揭示进口压力、进料浓度等操作参数和旋流器规格等关键因素对预处理效果的定量影响,以直径250 mm和150 mm 2种原型规格水力旋流器为对象,开展不同影响参数下砂石废水分离效果试验研究。结果表明:进口压力达到约 0.10 MPa后,进一步增加进口压力,底流产率增加缓慢;进口浓度增加,底流产率反而下降;直径250 mm底流产率低于通常设计值,是部分废水处理工艺运行不畅的原因;直径150 mm旋流器浓缩效果较差,底流浓度低于后续高频脱水筛的入筛浓度要求,这2种直径的旋流器均不推荐单独采用。采用直径200 mm旋流器或将直径250 mm与150 mm并联运行的方式可以解决现有砂石废水预处理环节中存在的问题。研究成果可为砂石加工废水处理工艺预处理环节的设计和运行提供借鉴。

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长江中下游地下水资源战略储备选址适宜性评价指标体系

吴庆华, 汪啸, 范越

长江科学院院报. 2022, 39(8): 145-151. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220060

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长江中下游地表水与地下水资源丰富,但遭受突发事件或区域性极端干旱时,城镇因地表水资源枯竭或供水能力不足而面临水资源安全危急。可利用相对安全的含水层,建立地下水战略储备(GSR)以应对水资源安全问题。基于此,针对地下水战略储备如何选址,从水资源利用与安全角度提出了地下水资源战略储备选址原则,并采用专家咨询与层次分析方法,从地下水储备区供水能力、应急利用影响、社会经济发展、环境灾害影响等方面识别了16个影响因子,确定了影响因子权重(含水层储水能力和应急供水时间权重最大,分别为0.213 8和0.153 0,应急供水经济成本权重最小,为0.005 7),建立了地下水资源战略储备选址适宜性评价指标体系。研究成果可为长江中下游地下水战略储备布局及应急利用提供技术支撑。

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地下水资源战略储备评价与应急利用——以武汉市为例

吴庆华, 汪啸, 崔皓东, 范越, 张伟, 王金龙, 肖利

长江科学院院报. 2022, 39(8): 152-158. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20211187

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当城市遭受突发事件或极端气候时,单一的地表水资源存在明显的供水安全隐患,严重影响城市正常运行。在地下水资源相对丰富的地方,可建立地下水战略储备应对突发事件出现的水资源短缺问题,但目前缺乏地下水资源战略储备选址的评价依据。为此,从地下水储备区供水能力、应急利用影响、社会经济发展、环境灾害影响等方面,采用层次分析法建立了地下水资源战略储备选址适宜性评价指标体系。同时,以长江流域中下游典型城市——武汉市为例,考虑供水规模和含水层富水性,对圈定的5个靶区开展了地下水资源战略储备区选址评价,其结果均为适宜性较强。在此基础上,采用Feflow从开采井布置方案和应急时间等角度,对地下水资源战略储备区应急利用方案进行评价,结果表明:应急时间较短时,抽水井布井方案对地下水动态影响较小;随应急时间增加,抽水方案对地下水动态影响越显著,但影响程度随抽水井间距增加而减小。研究成果可为长江流域中下游地下水战略储备布局及应急利用提供参考。

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中国地下水供水量与经济发展的脱钩趋势及空间聚集性研究

封丽, 吴光东, 赵又霖

长江科学院院报. 2022, 39(8): 159-166. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220065

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研究全国各省区地下水供水量与地区生产总值的脱钩关系,对于今后优化调整供水结构,强化地下水资源的保护与修复具有重要意义。采用2000—2020年全国31个省区供水量、地区生产总值和人口数量资料,运用脱钩分析、驱动效应分析和空间相关分析方法,对全国近20 a来地下水供水与地区生产总值之间的脱钩状态和主要驱动因素进行研究,并探讨各驱动因素在省区尺度的空间聚集特征。结果表明:我国地下水供水量与经济发展的脱钩状态总体上由弱脱钩逐渐演变为强脱钩,2013年是由弱脱钩转变为强脱钩的分界点;用水效率提升是驱动地下水供水减少的主要因素,人均GDP增长是导致地下水供水增加的主要因素;“十五”至“十一五”期间,各省区以弱脱钩为主,“十二五”至“十三五”期间,强脱钩省区处于主导地位;“十五”至“十三五”期间,影响脱钩状态的主要因素从经济水平逐渐演变为用水效率和供水结构;“十三五”末期,各驱动效应贡献率均呈现H-H聚集或者L-L聚集特征。

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2022年, 第39卷, 第8期　
刊出日期：2022-08-01

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