2023年, 第40卷, 第1期　
刊出日期：2023-01-01

  

• 全选
  |

封面与目次
• Select
  封面与目次

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 0-0.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
专家特约稿
• Select
  数字孪生江垭皂市工程建设方案研究

  卢金友, 王志宏

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 1-9. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221146

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  智慧水利建设是新阶段水利高质量发展的最显著标志之一。近年来,江垭皂市工程已初步形成了信息化支撑的业务平台体系,但仍存在监测感知能力不足、数据资源整合共享困难、业务应用智能化不高等短板。梳理了江垭皂市工程已有系统建设情况,对表对标数字孪生工程建设技术要求,提出了数字孪生江垭皂市工程建设方案,包含数字孪生平台、信息化基础设施、智能业务应用、网络安全体系和共建共享等内容,探索了数字孪生水利工程建设模式。研究成果可为长江流域数字孪生工程建设起到典型示范作用,为推进智慧水利建设提供参考依据。
河湖保护与治理
• Select
  鱼鳞状床面粗糙特性

  潘云文, 刘欣, 杨克君

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 10-17. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210878

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探讨颗粒排列的空间趋向对床面结构的影响,人工铺制了12组鱼鳞状床面,依托激光扫描技术获得其精确数字高程,基于统计学理论与分形理论对所铺床面的粗糙特性进行分析。结果发现:鱼鳞状床面相对高程频率分布具有负偏双峰特征,主峰近似正态且较为“高大”,次峰却极为“矮小”;卵石粒径增大,各床面高程变异函数的基台值与变程均增大;床面高程方差与变异函数基台值在量化鱼鳞状床面粗糙特性方面是基本等价的;卵石粒径越大,床面高程方差越大,变异函数基台值越大,床面越粗糙,反之亦然;鱼鳞状床面二维特征方向无标度区上限随卵石粒径的增大而单调增大,其值可近似取为0.5d₅₀(d₅₀为中值粒径),然而同一床面各二维特征方向上的无标度区上限是大致相同的;就同一二维特征方向而言,随着卵石粒径的增大,床面分形维数基本减小,床面结构复杂性减弱;鱼鳞状床面粗糙特性具有明显的方向性,尤其是在与水流方向的角度成0、π/4与π/2的3个方向上,其粗糙特性明显不同。
• Select
  梯级水库建设背景下金沙江上游水沙变化特性

  王远龙, 李圣伟, 朱玲玲

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 18-23. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220177

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  金沙江上游水能资源丰富,规划开发13个梯级电站,河道水文泥沙情势及其变化对电站建设、调度运行有重要的影响。以金沙江上游岗拖、巴塘和石鼓水文站1971—2020年实测水文泥沙资料为基础,分析了近50 a金沙江上游水沙变化特性。结果表明:金沙江上游年际径流量和输沙量均呈现一定的增加趋势,且输沙量增幅较径流量明显偏大,水沙相关关系和双累积曲线关系都在发生变化;年内汛期径流量占比较为稳定,输沙汛期集中的现象更为明显,受2018年白格大型滑坡事件的影响,2011—2020年的10、11月份输沙量占比较以往有所提高;导致金沙江上游水沙变化的主要因素有降雨变化、大型滑坡事件和人类活动等,2018年的白格滑坡和堰塞湖事件导致该年和2020大水年输沙量较近50 a均值偏大91.7%~148%。
• Select
  三峡水库坝前深水清淤疏浚技术研究

  任实, 胡兴娥, 邢龙, 吕超楠, 高宇

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 24-28. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210935

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  水库泥沙淤积问题普遍存在于全球水库中,影响防洪、发电、航运、水资源利用等水库功能的正常发挥,尤其是坝前泥沙淤积,可能会堵塞电站进水口和泄流底孔,严重影响水库发电效益和泄洪安全。对于大型水库而言,坝前水深一般在100 m以上,高效安全地进行坝前深水清淤疏浚是有效控制水库泥沙淤积、保持水资源可持续利用的一种重要途径。研究了气动力式深水清淤技术,并在三峡水库坝前深水环境进行了清淤试验。研究结果表明气动力式清淤技术可在百米级的深水环境中安全高效运行,清淤成本可控。研究成果可为大型水库清淤疏浚提供技术参考。
• Select
  基于多目标-理想点法的洞庭湖淤泥制备轻质骨料最优烧结条件

  陈星佑, 张聪, 何怀光, 周双, 刘旭, 谢梦珊, 谢忠球

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 29-36. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210852

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了解决洞庭湖淤泥产量大、绿色处置技术落后、费用高等难题,从宏微观角度分析了淤泥的物理、化学性能和淤泥的可烧结性;开展正交试验研究了烧结条件与优质轻质骨料性能的关系,构建了多目标-理想点法优化模型,并提出一种可快速获取不同区域淤泥烧结最优条件的方法。研究结果表明:洞庭湖淤泥是一种典型的烧结易膨胀土体,三相图位于Riley三相图所规定的易于膨胀区间,具有烧结制备优质轻质骨料的可行性;洞庭湖淤泥制备轻质骨料的最优烧结条件为预热时间20 min、预热温度410 ℃、烧结时间5 min以及烧结温度1 112 ℃,烧结获取的轻质骨料孔隙率为23.31%、收缩率为5.75%、体积密度为1.28 g/cm³、抗压强度为20.35 MPa、1 h吸水率为14.33%。研究成果可解决洞庭湖淤泥处置难题,也可为其他湖泊淤泥的资源化利用提供新思路。
水资源
• Select
  基于IHA-RAV法的长江源区生态水文情势变化

  李光录, 樊立娟

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 37-42. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220824

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为评估长江源区河流水文情势变化及其生态效应,选用长江源区直门达水文站1957—2021年逐日流量资料,使用贝叶斯变点检验方法分析直门达水文站年平均流量突变发生时间,采用水文改变指标变化范围法(IHA-RVA)综合评价直门达水文站在突变点前后改变程度,使用趋势坡度、Kendall趋势检验以及去趋势波动分析法评价月均流量、年极值流量时间序列变化情况。结果表明:①长江源区直门达水文站年平均流量在2004年发生变异。②2004年前后直门达水文站水文综合改变度为37.2%,属于中度改变。③月均流量综合为中度改变,各月流量均有不同程度的增加,增大了河道内水生生物栖息所需水量。④流量极值综合改变度为低度改变,表明极端流量事件处于一个稳定的范围,在一定程度上维持了长江源区生态系统的稳定性;最小流量的增加更好地保障了流域生态流量。⑤极端值出现时间为低改变度,对水生生物栖息地以及鱼类洄游影响较小。⑥高、低流量脉冲频次均为低度改变,反映出长江源区干旱和洪涝发生次数减少,使得长江源区河道、河滩的受水情况趋于稳定;高、低脉冲历时变化又给源区河道及沿岸生态环境带来不确定的影响。⑦流量上升率、下降率及逆转率均为低改变度,反映出长江源区流量改变程度较低,维持在生态系统相对稳定的状态。总体而言,长江源区河道生态环境有转好的趋势,增加的生态流量有利于维持长江源区生物多样性和生态系统的健康可持续发展。
• Select
  水风光打捆模式下新能源占比对水电机组效率的影响

  齐帅, 王现勋, 曾坤, 汤正阳, 姚华明

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 43-50. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210947

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  水风光打捆可为新能源大规模高效、安全并网提供重要保障,有助于提高清洁能源利用效率,进而早日实现“双碳愿景目标”,但也将加剧对水电机组运行效率的影响。重点探讨了水风光打捆模式下不同新能源占比对水电机组效率的影响以及规律。首先,构建了水风光打捆送出模式下的日调度模型,然后以乌东德水电站及其附近的虚拟风、光电场为研究对象开展了算例研究。结果表明:随着新能源占比的增加,在枯期水电机组的运行效率会下降,而在汛期则呈现先升后降的规律;对比发现,在相同装机条件下,汛期水电机组效率的日内波动性较枯期小,汛期进行水风光打捆更有利于提高水电机组的运行效率。研究成果可为新能源大规模消纳背景下的装机容量优化配置和水电机组优化运行提供参考依据。
• Select
  金沙江流域石鼓断面上游水汽含量与降水量特征

  谭楠囡, 马晓青, 沈春颖, 何士华, 程乖梅

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 51-59. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210985

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在流域尺度上研究水文循环过程中的水汽含量和降水量,为流域综合治理和水资源开发利用提供依据。基于ASTER GDEM V2地形数据、ERA-Interim逐月再分析资料及降水资料,研究金沙江流域石鼓断面上游上空水汽含量和降水量的时空分布特征,并讨论两者的相关性。研究表明:研究区上空水汽含量由南向北、由东向西呈递减趋势,西南部呈斜倒“U”型,东南部呈正“U”型;多年平均降水量自西北向东南逐渐增加;年平均水汽含量和降水量呈现上升趋势,四季水汽含量和降水量从大到小均依次为“夏、秋、春、冬”,多年平均月水汽含量和降水量为单峰型分布;年平均水汽含量同降水量之间为弱相关关系,各季节相关性差异显著,逐月相关性更具有指导意义。
水环境与水生态
• Select
  澜沧江真核浮游生物的空间格局及其多样性

  胡愈炘, 金磊, 刘威, 谭庆军, 梅增荣, 胡圣, 王英才, 熊少凯, 邓玥

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 60-66. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210872

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目前关于澜沧江浮游生物的研究多局限于浮游植物,缺乏从整个真核生物群落的角度进行探讨的研究。为填补相关方面的研究空白,于2020年10月在澜沧江近2 000 km的区域布设了36个样点进行样品采集,基于18S rRNA宏条形码技术探究了真核浮游生物群落的空间分布差异及其对环境因子的响应。测序共得到1 269个OTU,涵盖了45门284属,测序深度足够反映物种多样性。NMDS和ANOSIM分析显示澜沧江真核浮游生物群落依据地理空间分布可划分为3个分组:上游的自然河道段、中游的乌弄龙电站和功果桥电站之间区域、下游的功果桥电站以下区域。根据多样性及群落组成数据发现:属于自然河道段的上游群落组成最为均匀,金藻门和硅藻门广泛分布于该区域;属于水库段的中游和下游多样性类似且均低于上游,隐藻门广泛分布于该区域。影响澜沧江真核浮游生物群落结构变化的环境因子主要为水温和碱度。上、中、下游的环境驱动因子有所不同,电导率是影响上游真核浮游生物群落结构的关键环境因子,水温是影响中游的关键环境因子,而下游则主要受总磷的影响。
• Select
  基于GIS的青海湖流域水生态功能分区

  陈治荣, 曹广超, 陈克龙, 马元希, 王欣烨

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 67-72. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210893

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  湖泊型水生态功能分区是以流域数字高程模型(DEM)为底图,通过水文分析划分出目标流域的自然水文单元和水系,借助流域综合调查资料确定水生态功能分区,也是地学分区面向生态环境领域的发展和应用。基于GIS技术,将研究区7大主要河流水系图、DEM、生态系统服务价值总量图、归一化植被指数(NDVI)图、土地利用类型图等进行统一处理为栅格单元相同的栅格图,使用GS+软件计算各指标要素的空间自相关距离,从而得到各因子之间的空间自相关距离,确定青海湖流域水生态功能一二级分区主导指标和影响指标,运用ArcGIS 10.0软件中的空间叠加法对选定的指标栅格图进行模糊叠加,修正分区边界,确定青海湖流域水生态功能一级分区为8个。以青海湖流域水生态功能一级分区图为底图,在一级分区的基础上确定青海湖流域水生态功能二级分区为27个。青海湖流域水生态功能一、二级分区有助于丰富青海湖流域分异规律研究,为青海湖国家公园的建设提供理论与方法指导。
水土保持与生态修复
• Select
  天然林资源保护工程区生态效应评估

  吴丹, 曹巍, 黄麟, 呼和涛力

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 73-80. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210920

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  科学评估生态工程的生态效应具有重要意义。基于长时间序列遥感数据分析了天保工程区2000—2015年生态系统格局、质量、主要生态系统服务的时空变化特征及其驱动因素。结果表明:①近15 a,天保工程区森林、水体与湿地、聚落生态系统面积增加,草地生态系统面积减少;②天保工程区植被覆盖度与净初级生产力均呈现好转态势,增加速率分别为0.27%/a、3.82 g/(m²·a);③除生态系统水源涵养服务基本稳定外,土壤保持、防风固沙服务均有所提升,变化斜率分别为1.00 t/(hm²·a)和1.25 t /(hm²·a);④区域气候呈现暖湿变化趋势,对植被恢复起到促进作用;人口密度与人类扰动指数均有所增加。天保工程区生态环境总体改善,后续生态工程的实施应注重差异化的生态恢复与管理手段。
工程安全与灾害防治
• Select
  金沙江上游旭龙水电站库区滑坡堵江及涌浪风险研究

  王周萼, 蔡耀军

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 81-86. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220981

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  旭龙水电站库区岸坡陡峻,不良地质体发育,为确保水电站正常运行,准确评价不良地质体稳定性和滑坡堵江及涌浪风险至关重要。经工程地质测绘确定库区分布18处不良地质体,均为第四系堆积体,蓄水前稳定,不存在堵江风险。蓄水后有8处堆积体可能存在变形破坏,其中7处堆积体可能发生塌岸,规模小,不会堵江;16^#堆积体可能发生滑坡,规模较大,可能堵江和产生涌浪。利用GeoStudio软件对16^#堆积体进行了稳定性分析,采用分析模拟法和潘家铮法对滑坡堵江风险进行了预测,并利用滑坡涌浪经验公式分析了涌浪对滑坡区、水库上下游岸坡和大坝的影响。结果表明,16^#堆积体失稳不会造成堵江,滑坡涌浪不会影响大坝安全。研究思路与方法可为金沙江上游相关工程的风险预测提供借鉴。
• Select
  考虑谷幅收缩变形的高拱坝多源信息融合安全评判

  周心怡, 胡蕾, 张启灵

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 87-93. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210829

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  水库蓄水过程中诱发的谷幅收缩变形对高拱坝结构的安全性有直接影响。为了评判谷幅收缩变形条件下的拱坝安全状态,以我国西南地区某高拱坝为例,首先,建立坝体变形监控模型,研究坝体变形与谷幅收缩变形的联系;在此基础上,融合大坝安全监测多源信息,构建了考虑谷幅收缩变形指标的大坝安全多源信息融合评判模型,采用云模型与D-S证据理论相结合的方法来评判大坝的安全性。基于监测数据由云模型求得的隶属度来确定大坝安全评价指标基本概率分配的方法,克服了传统方法主观性较强的缺点,结合D-S证据理论融合各监测指标基本可信度对大坝安全进行综合评判。结果表明,谷幅收缩变形可能是坝体倾向上游变形的主要原因,模型评判结果为大坝处于“基本正常”状态,与该高拱坝的实际情况基本相符,说明采用云模型求得的隶属度来确定大坝安全评价指标基本可信度分配的方法合理可行。
• Select
  北京山区泥石流的单沟预报

  陈文鸿, 余斌, 柳清文, 路璐, 马超, 孙帅, 师春香

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 94-100. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210760

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为给北京山区单沟泥石流灾害预警预报提供理论依据,基于近十几年北京山区单沟泥石流文献资料,从泥石流灾害形成机理出发,结合目前降雨站点数据,分析诱发泥石流的地形、地质和降雨等相关因素,采用适用于北京山区泥石流预报模型P=RT^0.2/G^0.5 ,得出适用于北京山区单沟泥石流蓝、黄、橙、红Ⅳ级预警模型和相应临界值。研究得出的北京山区泥石流单沟Ⅳ级预警模型能很好地预报短期灾害发生,在龙潭沟等流域的验证中,可以较好地根据降雨的变化情况得出泥石流沟道不同时间段的泥石流易发程度,该模型为该区泥石流易发等级的快速识别提供了科学有效的方法。
水力学
• Select
  基于变折射率透镜原理的水波控制方法

  王思莹, 丁宁, 宋志伟, 石小涛

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 101-106. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210848

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过理论推导和数值模拟验证,对基于变折射率光学透镜原理设计特殊变密度流体域来控导水面波的机理开展了研究。 研究结果表明,依据让光线转向的Eaton透镜设计的变密度流体域可以让平行入射的水面波转向传播,使得下游区域的波浪强度明显减弱,从而减轻涉水工程受到波浪影响;而依据让光线聚焦的Luneburg透镜设计的变密度流体域可以让平行入射的水面波聚焦于一点,使得该点波浪强度显著增强,进而利于波浪能的收集利用。进一步分析表明,根据具体工程需求和现场条件,设计和布置不同大小和功能的变密度流体区域,从而实现对水面波的调控是具可行性的。该理论和方法可为水利和海洋工程中制定波浪的防范和利用措施提供新的思路。
• Select
  低弗劳德数梯形墩-悬栅消力池水力特性

  俞晓伟, 牧振伟, 高尚

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 107-115. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210823

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对大单宽流量、低弗劳德数消力池内消能问题,通过物理模型试验方法,对比分析消力池内加设梯形墩和悬栅消能工后水力特性和消能效果,优化梯形墩-悬栅消力池布置形式。结果表明:在低弗劳德数水流条件下,梯形墩-悬栅联合消能工断面水深分布均匀,消力池底板沿程压力分布梯度和时均压力分布系数波动幅度较小,整体稳定性较优;动能修正系数基本保持在1＜α＜2的范围内,可有效改善入池断面流速分布;消能率由传统消力池的52.25%、70.37%、75.89%分别提升至56.74%、75.95%、79.22%;梯形墩-悬栅消力池内悬栅单排等间距、高度与尾坎同高布置时,梯形墩呈双排交错形式布置在距池首0.35L左右处对于整体流态改善明显,消力池出口流速可降至0.4 m/s,消能率提高至59.63%、76.12%、79.37%,研究结果可为同类工程的底流消能问题提供一种新思路。
岩土工程
• Select
  基于墙后填土各向异性强度的土压力计算方法

  刘洋, 王怡萱, 杨光昌

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 116-122. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210934

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于散体介质宏微观力学分析,通过引入平均投影固体路径和真应力两个物理量,建立了砂土原生各向异性强度准则。当应力主方向和组构主方向重合或接近时,砂土强度显著提高。在此基础上,推导了具有原生各向异性的地层的土压力计算公式,并对朗肯土压力系数进行了修正。分析了原生各向异性和内摩擦角对墙后土压力的影响。理论预测结果与试验数据对比分析表明:原生各向异性的大小和方向均对土压力产生影响,当各向异性方向改变时土压力的变化规律不同;随着内摩擦角的增大,各向异性和各向同性条件下的主动土压力强度都逐渐减小,当原生各向异性方向改变时,这一规律同样适用。文中建立的土压力计算方法考虑了地层的各向异性影响且形式简洁,便于工程应用。
• Select
  基于GRU算法的盾构掘进参数预测——以成都地铁19号线为例

  肖浩汉, 陈祖煜, 徐国鑫, 蒋宗全, 苏岩, 曹瑞琅, 刘诗洋

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 123-131. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210916

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  刀盘扭矩和刀盘推力是保障盾构机正常掘进的关键参数,对其准确预测可有效指导设备运行。本项研究的数据来源于成都地铁19号线土压平衡(EPB)盾构机的掘进数据。深入剖析了EPB盾构掘进数据的特点,提出了一种包含数据分割、异常值处理、数据降噪和数据编译4个阶段的标准数据预处理算法。在Butterworth滤波器基础上,利用门控循环单元(GRU)建立了盾构掘进参数预测模型,基于RMSE和MAE指标综合评估预测模型的预测效果。结果表明:预测模型对不同地质条件下的刀盘扭矩和刀盘推力掘进参数均能实现良好预测;经过Butterworth滤波,预测模型的预测精度提高显著;砂岩地层中,预测模型对刀盘扭矩的预测误差最小,RMSE和MAE分别为4.91和3.86。基于GRU算法的掘进参数预测,可提高盾构机掘进状态的判断水平,利于施工参数优化调整。
• Select
  GCL复合垂直防渗墙中污染物运移的一维解析解

  肖成志, 陶子琪, 张金利, 谢世平, 何顺辉, 吴东彪

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 132-139. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210854

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究膨润土防水毯(GCL)和水泥-膨润土防渗墙组成的新型复合垂直防渗墙中有机污染物的运移机理,分别考虑水泥-膨润土防渗墙和GCL作用,以及污染物击穿GCL复合垂直防渗墙迁移到零浓度的潜水层中,建立了污染物在GCL复合垂直防渗墙中的一维运移模型,并给出了出口边界采用混合边界条件时的一维解析解,所得结果与GeoStudio软件数值模拟结果高度吻合,由此验证了解析解的正确性,进而采用一维解析解开展了参数分析。研究结果表明:GCL层可以进一步提高垂直防渗墙的防污效果;有机污染物的半衰期主要影响水泥-膨润土防渗墙中的浓度分布,水泥-膨润土防渗墙的墙厚与渗透系数对墙体内部的污染物浓度分布和出口边界的污染物通量的影响较大。
• Select
  深厚软土区深大异形基坑开挖对临近建构筑物的影响

  李琳, 李彬, 刘东, 韩笑

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 140-145. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220696

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  武汉轨道交通8号线田田绿化广场工程场址下伏深厚软土,深大异形基坑开挖对周边京广铁路、城市高架等重要建构筑物的影响需开展专题研究。基于基坑支护设计方案,通过三维有限元动态过程数值模拟,研究了基坑开挖对周边既有建构筑物的影响,得到以下主要结论:结合支护结构及周边计算成果,经与相关规范中既有建构筑物变形允许值的比较,有针对性地提出了重点区域的加固方案;对基坑工程实际开挖支护过程进行了持续监测,结果表明临近建构筑物变形在基坑开挖至底标高时快速达到最大并趋于稳定,专项加固方案可有效控制重点部位建构筑物变形指标,验证了基坑支护及专项加固方案的有效性,保障了该深厚软基区深基坑施工顺利进行。精细化数值模拟可有效克服现有规范在评估新建和既有工程相互复杂影响时的局限性,有助于为优化工程方案提供必要的技术支撑。
• Select
  筑坝粗粒料单线法湿化变形模型比较

  孙向军, 潘家军, 周跃峰, 左永振

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 146-152. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210869

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  粗粒土的湿化变形是一种普遍现象,对土石坝长期安全运行至关重要。针对已有多种经验公式拟合精度未知问题,对搜集的试验数据进行验证研究。结果表明:①各向等压湿化体变与围压用幂函数拟合效果较好;②湿化轴向应变与应力水平用指数函数拟合效果较好,指数函数参数与围压呈良好的线性关系;③湿化体变采用双线性模型,形式简单且拟合精度较幂线型及六参数型高;④湿化剪应变与应力水平呈良好的双曲线关系,与围压相关性较弱。最后,分析了湿化应变与不同应力水平的相关程度,建立了基于改进相对湿化应力水平的湿化应变经验公式。
• Select
  干湿循环下花岗岩残积土的崩解试验与微观机理研究

  周宇, 陈东霞, 于佳静, 李齐

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 153-160. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210902

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对花岗岩残积土遇水易软化、崩解的特性,通过干湿循环下花岗岩残积土的崩解试验,研究了花岗岩残积土的压实度和干湿循环次数对其崩解特性和崩解参数指标的影响。得到以下结论:花岗岩残积土的压实度越小、经历的干湿循环次数越多,崩解速率越快,试样完全崩解所需的时间越短;拟合了平均崩解速率与干湿循环次数、压实度之间的函数关系式。利用电镜扫描试验,分析干湿循环作用下花岗岩残积土的微观结构变化,解释了崩解机理:随着干湿循环次数增加,片状颗粒间的层叠结构遭到破坏,颗粒的团聚性减弱,平面孔隙率增大,结构趋向疏松,加速了花岗岩残积土的崩解。
• Select
  多花木蓝和双荚决明根-土界面摩擦特性

  张乔艳, 唐丽霞, 冉洁, 谭玮颐

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 161-164. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210822

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  多花木蓝和双荚决明在稳定边坡和生态修复上具有积极作用,为研究其边坡防护机理,以4 a生多花木蓝和双荚决明根-土界面摩擦为切入点,探讨根系表观形貌、凹凸度对根-土界面摩擦强度的影响。结果表明:①多花木蓝根皮以沟壑型为主,而双荚决明则以栅格型为主,且随根径的增大,这一现象越趋明显;②根皮凹凸度随根径的增加而增大,根径由1 mm增加到5 mm时,多花木蓝根皮凹凸度从0.26增加到0.48,双荚决明从0.24增加到0.66;③根表皮呈格栅型的根-土摩擦强度较优,且凹凸度越大,根-土摩擦强度越大。研究围绕根皮微观形貌-凹凸度定量-试验验证来探讨根-土界面摩擦特性,建立根皮微观结构与根皮宏观摩擦剪切的关系,对于根系固土护坡力学特性的研究具有重要意义。
• Select
  西双版纳隧道爆破开挖动力学特征及损伤效应

  王永伟, 李冠中

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 165-170. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210831

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究高地应力作用下软岩隧道的围岩稳定性,以实际工程案例为背景,并采用有限元数值模拟软件ANSYS/LSDYNA和实际监测数据结果,分析了隧道爆破近区距掌子面不同距离处,隧道轮廓面的振动速度分布规律,并结合现场声波测试数据,研究了不同爆破次数作用下,围岩深部不同位置的爆破损伤效应。研究结果表明:①在隧道爆破近区,隧道内质点的垂直方向振动速度峰值大于隧道径向方向振动速度峰值大于隧道轴向方向振动速度峰值,并且在隧道质点垂直方向,隧道底板和隧道边墙的振动速度较大,而隧道顶部的振动速度次之,隧道拱肩和拱脚处最小;②隧道合振动速度峰值出现在隧道未开挖区,同时隧道未开挖区的质点振动速度衰减较慢;③随着爆破次数的增加,围岩不同深度处的声波速度呈逐渐衰减的变化趋势,但爆破振动对于围岩损伤范围有限。
水工结构与材料
• Select
  纳米SiO₂和碳酸钙晶须制备水泥基材料性能试验

  黄伟, 张阳阳, 葛进进, 方张平

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 171-175. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210825

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用纳米SiO₂和碳酸钙晶须制备水泥基材料,利用SEM、XRD和TG-DSC等技术手段对水泥基材料的水化产物、微观结构和热稳定性等进行有效表征,并试验研究了双掺0%、1%、2%、3%、5%、10%的碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂保温水泥砂浆的力学性能和导热性能。研究结果表明:纳米-毫米两种尺度材料掺入水泥浆内部后,纳米SiO₂与水泥水化产物Ca(OH)₂晶体发生二次水化反应,生成C-S-H凝胶体,有效地填充水泥基体孔隙、细化水泥基内部孔径尺寸,碳酸钙晶须具备纤维和微粒双重作用,可以在水泥基中产生纤维的桥联效应,两者材料结合起来,可在水泥基内部形成密实网状絮凝结构;纳米SiO₂和碳酸钙晶须掺入后可以提高砂浆的强度,3%碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂配制的保温水泥砂浆抗压和抗折强度分别为25.6 MPa和6.19 MPa,导热系数为0.456 7 W/(m·K),强度和导热性能兼顾。
• Select
  基于细观层次的轻骨料混凝土压缩破坏及端面效应数值模拟

  张登祥, 李金朋, 刘智光

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 176-183. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210812

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探索轻骨料混凝土力学性能及破坏规律,采用细观数值模拟方法,将轻骨料混凝土看作由球形轻骨料颗粒与砂浆基质组成的两相非均质复合材料,建立三维随机骨料模型,模拟轻骨料混凝土单轴抗压破坏过程,研究分析加载端面约束效应对其裂纹扩展及材料力学性能的影响。研究结果表明:①与普通混凝土相比,轻骨料混凝土压缩破坏时,裂纹最先发生在轻骨料处,且裂纹会直接贯穿轻骨料进行延伸;②加载端面无约束试件最终形成轴向劈裂破坏,有约束试件最终形成倒锥形破坏;③加载端面无约束试件的抗压强度与峰值应变相对于有约束试件分别降低了29.6%、45.5%。该模型及模拟结果为传统宏观试验的不足提供了有效补充。
水利信息化
• Select
  基于高光谱数据和雷达融合的滑坡信息提取

  李小来, 李海涛, 杨世强, 徐海章, 王庆

  长江科学院院报. 2023, 40(1): 184-190. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20210729

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了改进微地形滑坡遥感影像分类技术,从而提高微地形滑坡遥感信息提取的精度,采用湖北宜昌部分地区的无人机航拍高光谱影像(HSI)和激光雷达(LiDAR)数据作为研究数据源,并对高光谱和LiDAR数据进行融合,最后采用结合注意力模块(CBAM)的卷积神经网络(CNN)方法,对融合后的数据进行滑坡信息提取。研究表明,利用高光谱和雷达数据的优势,可以更准确地提取滑坡信息。