2024年, 第41卷, 第1期　
刊出日期：2024-01-01

  

• 全选
  |

封面与目次
• Select
  第41卷第1期封面与目次

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 0-0.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
流域综合管理
• Select
  金沙江下游梯级水库提前蓄水策略

  龚文婷, 曹瑞, 谭政宇, 邢龙, 王玮玉, 朱文丽, 李帅

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 1-8. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221693

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着长江上游水库群汛末集中蓄水问题日益突出,在确保防洪安全的前提下,提前抬升水库运行水位,有序衔接防洪与蓄水调度显得尤为重要。以金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库为研究对象,选取发电量和水资源利用率为评价指标,探究汛期7—8月份梯级水库提前蓄水策略。研究结果表明:①平水(50%频率)、枯水(75%频率)和特枯(90%频率)来水条件下,乌东德、白鹤滩梯级水库应尽可能提前抬升运行水位,且优先抬升乌东德库水位。②7月份平水、8月份平水或枯水条件下,应优先将乌东德库水位抬升至960 m以上;7月份枯水、8月份平水或枯水条件下,应优先将乌东德库水位抬升至954 m以上。③不同来水条件下,溪洛渡水库应尽可能抬升库水位,但最高不超过585 m。
• Select
  基于系统协调度模型的汛限水位分期控制

  冯佳宁, 李晓英, 张琰, 张梦仙

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 9-17. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221124

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为协调防洪与兴利的矛盾,提高洪水资源化利用效益,基于改进模糊集方法进行汛期分期,建立系统协调度模型并计算得到汛限水位的动态控制域。以思林水库为例,前、后汛期的汛限水位与发电效益协同贡献度成正比,与防洪风险协同贡献度成反比;为实现系统协调度最大,前、后汛期的汛限水位动态控制域应分别为[435,437] m和[435,438] m,前、后汛期可分别增发电量2 169.907×10⁴、6 509.722×10⁴ kW·h,水资源利用量可分别提高0.716×10⁸ 、1.079×10⁸ m³。研究成果可提高洪水资源利用效率,为水库安全合理运行提供参考。
河湖保护与治理
• Select
  库区洲滩生境改造方案优选——以王甫洲水库为例

  单敏尔, 周银军, 郭超, 刘鑫, 孙贵洲, 李志晶

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 18-25. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221186

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  低水头梯级水库中流速较缓且水深较小而导致水草灾害发生是近些年水库管理中出现的新问题。为在发生伊乐藻灾害的王甫洲库区通过实施局部地形改造而塑造不利于伊乐藻生长的水文环境,并能对每一改造方案实施前后水动力强度的变化进行定量评价,同时综合考虑各改造方案在每一区域的水动力提升效果、对环境的影响和改造效益,选取各区域最优改造方案,提出了水动力提升率概念用以描述改造前后水动力强度的变化,并建立了基于熵权-TOPSIS的地形改造方案优选模型对各区域的每一方案进行评价优选,取得的主要结论如下:①在周期流量下,在区域A改造方案1水动力提升率仅为5.16%,远不及方案2和方案3的59.15%和63.62%;在区域B和区域C,方案1水动力强度出现减弱,方案2和方案3对区域B的水动力提升率分别为16.02%和20.19%,对区域C的水动力提升率分别为45.47%和51.99%,均较为接近。②熵权法得到3个区域各指标的权重均为改造效益>平均改造深度>水动力提升率。若综合考虑水动力提升率、对环境的影响和改造效益,TOPSIS模型计算的综合评价指数均为方案3>方案2>方案1,方案3均是每一区域综合评价下的最优改造方案。
水资源
• Select
  基于陆气耦合模式的降雨径流模拟研究进展

  王永强, 刘万, 黎晓东, 许继军

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 26-35. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221195

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于陆气耦合模式的降雨径流模拟是变化环境下水文循环过程研究的重要内容之一。围绕陆气耦合降雨径流模拟,分析基于陆气耦合模式的降雨径流模拟框架,对比基础输入资料、天气模式和陆面水文模型各方面的优缺点,回顾基于该框架的发展历程,从集合预报、数据驱动、陆面水文模型与天气模式3个方面介绍了陆气耦合降雨径流模拟技术的发展,提出多尺度转换、双向耦合、不确定性问题及误差修正4个热点关键技术问题,并对未来研究进行展望,以期为推进基于陆气耦合模式的降雨径流模拟研究提供参考。
• Select
  基于CanESM5模式的长江流域未来降雨变化趋势分析

  欧阳硕, 胡智丹, 邵骏, 龚莉, 杜涛

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 36-43. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221144

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  长江流域位于我国东部季风区,受气候变化影响明显,频繁而严重的洪旱灾害问题突出,急需开展水文气象要素未来时空变化趋势分析。引入CMIP6发布的CanESM5模式低、中、高强迫(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5)3种不同情景降雨量预估成果,采用基于分位数的日尺度偏差校正统计降尺度方法,研究了未来40 a降雨量时空演变趋势。空间上长江流域多年平均降雨量维持从西北至东南逐渐增加的空间分布格局不变,时间上以关键控制断面屏山、宜昌未来40 a成果为代表,未来屏山、宜昌以上流域的年降雨量均值及极值较历史时期相比明显增大,且高强迫情景下的年降雨量明显大于低强迫情景和中强迫情景;对于低强迫情景和高强迫情景,屏山断面以上流域年降雨量随时间的线性变化显著,而宜昌断面以上流域年降雨量随时间的线性变化不显著;在中强迫情景下,2个断面以上流域年降雨量随时间的线性变化显著。
• Select
  近40 a昆仑山北麓典型河流生态基流时空特征

  胡可可, 何建村, 赵健, 塔依尔, 苏里坦

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 44-51. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221143

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  生态基流是河流生态系统健康稳定的关键,对于水资源缺乏的干旱区内陆河流尤为重要。以昆仑山北麓克里雅河、尼雅河与车尔臣河3条典型季节性内陆河为研究对象,选取1978—2014年流域水文数据,利用QP法、Tennant法、近10 a最枯月平均流量法和Texas法4种水文学方法,计算确定河流生态基流并据此分析其时空分异特征与影响因素。结果表明:Tennant法更适合昆仑山北麓河流生态基流计算。从时间变化来看,3条河生态基流年内最大值均出现在7月份,最小值均出现在1月份;年生态基流最大值均出现在2010年左右,最小值在1980年前后,分别以1.378、0.653、3.066 m³/s·(10 a)^-1的速度增加。3条河流生态基流空间分布,春季表现为车尔臣河>克里雅河>尼雅河,夏季和秋季均表现为克里雅河>车尔臣河>尼雅河,且同一河流波动变化明显,不同河流之间变化差异不显著(p>0.05)。影响生态基流年内时空差异的主要因素分别是气温、降水和人类活动,其中以车尔臣河流域气温、降水与生态基流的相关性最强,相关系数r分别为0.876、0.917。考虑生态基流时空分布与流域气候变化特征,综合提出3条河流年内各月生态基流管控目标。研究结果可为昆仑山北麓河流生态保护与水资源管理调度提供参考。
水环境与水生态
• Select
  汛期水库调度对小江水华的影响

  黄宇波, 曹光荣, 范向军, 杨霞, 舒卫民, 毕永红

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 52-58. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221549

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究三峡水库汛期调度对支流水华的抑制效果,于2022年6月24日—7月3日,跟踪监测三峡水库调度前期、调度期、调度后期代表性支流小江的藻类群落结构与水体理化因子,采用Kruskal-Wallis秩检验分析调度前后的水环境变化,采用Pearson相关分析和逐步回归分析探究藻类与环境因子的关系,采用RDA分析探究不同环境因子对藻类群落结构变化的贡献度,构建结构方程模型解析水库调度对水华的影响。结果显示,调度前期小江常年回水区发生蓝藻水华,以叶绿素a浓度表征的藻类生物量最高达到58.33 μg/L;通过调度水位抬升后,藻类生物量降至6.41 μg/L。回水区水温、pH值、总氮(TN)浓度降低,总磷(TP)浓度、硝酸盐(NO^-₃-N)浓度升高(p<0.01);逐步回归分析结果表明藻类生物量受水位变化过程中的TN、NO^-₃-N、磷酸盐(PO^3-₄-P)、水温、电导率(Cond)和化学需氧量(COD)的影响,共解释了79%的生物量变化。结构方程模型表明,水位抬升能降低COD浓度,显著降低支流水体的叶绿素a含量。研究结果表明通过适当的水库调度能够有效抑制三峡支流水华,这可为水库生态环境管理和保护提供依据和新的解决方案。
• Select
  都柳江上游水体中锑的矿山源贡献与健康风险评估

  刘凤竹, 张翅鹏, 杨泽延, 罗欢, 罗江兰

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 59-65. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220852

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以受锑矿开采污染的都柳江为研究对象,在上游河段采集水样和悬浮颗粒物样,利用切向超滤技术、S同位素技术及离子色谱法等获取相关理化数据,探究矿山活动对河流中锑(Sb)浓度的影响,以及不同水文条件下Sb形态转化与净化机制。研究表明:从上游初始污染点至三都县城段溶解态Sb浓度可由148.77 μg/L降至49.98 μg/L;受锑矿山影响干流 δ³⁴S值升高,介于-0.58‰~1.21‰,且与Sb浓度呈显著正相关关系(r=0.71,p<0.05);生产和闭矿的两座矿山溪流下游混合后对干流水体Sb浓度贡献比为1.3:1;水体中溶解态Sb浓度包含真溶解态和胶体态,约为颗粒态Sb含量的170倍;真溶解态Sb占比80%以上,主要以迁移性较强的SbO^-₃形态存在;大坝拦截作用下水库中悬浮颗粒物浓度相对其他2个河段较低,但其Sb含量较高;水体中的Sb向胶体及颗粒态转化较少,不易被吸附团聚去除;3个河段Sb的健康风险评价结果显示HI和CR分别介于3.59~10.77和2.52×10^-3~7.55×10^-3,可能对人体产生致癌风险;真溶解态Sb是Sb污染水体中影响人体健康的主要形态。研究结果可为流域水环境Sb污染治理及生态保护提供科学依据。
• Select
  鄱阳湖季节性氨氮水生生物生态风险评估

  马翔宇, 闫峰

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 66-74. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220831

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于生态环境部颁布的《淡水水生生物水质基准—氨氮》提供的有限离散基准值,对鄱阳湖内6个测站在2018年的氨氮水生生物生态风险(RQ)进行量化评估,进一步讨论了水温和pH值对氨氮水生生物毒性的影响,提出了一种《淡水水生生物水质基准—氨氮》的运用思路,对鄱阳湖地区氨氮的治理提供了数据支撑和经验借鉴。结果表明:氨氮平均浓度最高出现在冬季,平均浓度最低出现在秋季;鄱阳湖夏季的短期水生生物水质基准(SWQC)和长期水生生物水质基准(LWQC)最低,春季的SWQC和LWQC最高;鄱阳湖夏季的长期水生生物生态风险LRQ>1,表明在夏季鄱阳湖的氨氮长期水生生物生态风险超过环境容许值;鄱阳湖夏季存在因水温和pH值的升高导致SWQC和LWQC降低,进而引发水生生物生态风险提高的问题。加强对鄱阳湖的pH值监控和预警应作为水资源管理的重点。
• Select
  滇池pH值异常升高的主要影响因素识别及其驱动机理

  杨凡, 马巍, 陈欣, 王云飞, 王军亮

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 75-82. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221294

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  pH值异常升高(pH值＞9)正日益成为滇池及其他高原湖库的主要水环境问题之一。为了探索近年来滇池为何频频出现pH值异常升高的现象,并识别分析其主要的驱动因素,采用相关分析和多元线性回归对滇池外海2016—2019年期间8个监测点的7个水质指标进行了系统性研究,结果表明:滇池pH值异常升高的现象主要出现在夏、秋、冬三季,其中夏、秋两季无水质指标与pH值呈显著正相关,冬季pH值与DO浓度、叶绿素a浓度存在显著的正相关关系。夏、秋、冬三季叶绿素a浓度对pH值异常升高都有较大的贡献,它们的标准化系数分别为0.260、0.231、0.444,且这种贡献在秋冬季都要高于其他理化因子并具有显著性。夏、秋、冬三季的多元线性回归模型均具有统计学意义,且变量共线性和回归残差偏态均不严重,明确指出了滇池pH值异常升高的主要原因是浮游植物异常增殖。研究成果可为高原湖泊及水库pH值异常升高成因识别与科学施治提供方向。
水灾害
• Select
  基于复合模型沙的大比尺尾矿库漫顶溃决模型试验

  易富, 陶晗, 杜常博, 戚旭鹏, 翟巍昆, 徐展

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 83-89. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221207

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  尾矿库是重大危险源且存在溃坝危险,为了更真实地预测尾矿库溃坝造成的影响,定量掌握尾矿库的溃坝过程及其对下游的影响程度,利用细粒尾砂与膨胀珍珠岩按照体积比尺1.5:1进行混合制作复合模型沙,通过室内试验和水下休止角试验确定复合模型沙的基本可行性;并在满足相似条件的基础上,开展极端状态下的复合模型沙大比尺尾矿库漫顶溃坝试验,分析其溃坝过程、流量过程、断面形态演变过程、浸润线、淹没高程和范围等变化规律。试验结果表明:物理模型试验历时140 min,复合模型沙下泄量占总库容的10.76%,下游区域淤积量占下泄量的95.21%,基本符合漫顶溃坝的实际情况,设计选配的复合模型沙合理,说明该复合模型沙能够更真实有效地还原尾矿库溃坝过程。研究结果为尾矿库漫顶溃坝试验中模型沙的选择提供了新思路。
• Select
  城市地下空间水灾害防治若干科技问题研究展望

  陈峰, 刘曙光

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 90-97. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221200

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在综述国内外城市地下空间水灾害状况和防灾研究现状的基础上,梳理了研究成果及案例分析,将城市地下空间遭受的水灾害性状归纳为两大类型问题:一类为地表洪涝灾害导致的地下空间水淹灾害,另一类为工程活动或周边水环境特征变化导致的水灾害。解析了城市地下空间内、外部水灾害环境关联响应关系。基于城市地下空间水灾害分布的复杂性,从灾害成因的关键要素和耦合响应关系入手,总结了当前国内城市地下空间水灾害防治存在的一些共性科学难题和技术瓶颈,多目标多层面分解地下空间水灾害防治科学问题和关键技术路线,系统性提出了应该重视和加强研究的若干科技问题及解决路径。并从科学问题、关键技术和解决措施三方面展望城市地下空间水灾害防治领域的科技发展。
岩土工程
• Select
  隧道突涌水灾害缩尺物理模型试验研究综述

  朱杰兵, 吕思清, 汪斌, 祝永锁

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 98-106. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220952

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着我国经济的快速发展,隧道工程建设越来越多地面临着大埋深、高地应力、高地温、高渗透压力等复杂地质环境,运用物理模型试验开展复杂环境下隧道突涌水灾变机理与安全防控研究已成为岩石力学的热点问题。结合近年来国内外针对隧道突涌水灾变缩尺物理模型试验开展的研究工作,重点对该类物理模型的流固耦合相似理论、相似材料研制、渗透压加载方法等内容进行了系统梳理,并对下一步的可能发展方向进行展望。参考部分文献和突水典型案例后,总结了流固耦合相似准则和高地应力下的相似准则、相似材料选用方案及材料配比、试验中的水压加载方案,认为未来关注的重点包括考虑温度场的物理模型试验相似准则的研究和涌水涌泥与突水突泥间渐变过程的研究2个方面。
• Select
  聚氨酯固化钙质砂物理力学特性

  王智超, 彭柱, 彭峰, 闫实

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 107-113. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  聚氨酯加固是一种新型环保快速的土质改良方法。针对南海钙质砂采用聚氨酯快速改良,并通过室内试验验证该处置方法的有效性和适用性。通过对聚氨酯固化钙质砂试样开展无侧限抗压强度试验、静力荷载和循环荷载下的三轴试验以及渗透试验,研究聚氨酯固化钙质砂的最佳凝胶时间,静、动强度特性及渗透特性。试验结果表明:固化试样的最佳凝胶时间为6.5 h;随着掺量的增加,固化钙质砂黏聚力得到显著提高,内摩擦角基本保持不变,在海水环境养护下的聚氨酯钙质砂仍然保持了较高的强度;随着掺量的增加,聚氨酯钙质砂的初始动剪切模量增加,最大阻尼比降低;钙质素砂渗透系数的数量级为10^-6,掺入2%~10%聚氨酯后数量级降至10^-8~10^-7,聚氨酯补漏效果较好。
• Select
  水泥-石灰-磷石膏固化赤泥的路用基层性能

  石名磊, 田新涛, 王华进, 余昌运, 杜旭阳, 张瑞坤

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 114-120. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220847

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于磷石膏硫激发作用水泥-石灰固化赤泥,开展了固化赤泥无侧限抗压强度、抗劈裂、抗回弹力学性能和干湿、冻融耐久性能等路用性能的室内试验,探究了该固化赤泥应用道路基层的可行性。试验结果表明:采用固化剂配比m_水泥:m_石灰:m_磷石膏=8:2:2的固化赤泥路用基层性能最佳,7 d无侧限抗压强度为4.18 MPa,满足基层强度要求;28 d劈裂强度和回弹模量分别为0.256、1 020 MPa;五级干湿和冻融循环后,质量变化率<2%,强度损失指标BDR均在80%以上。压汞试验从微观揭示了磷石膏反应产生的钙矾石,通过填充孔隙(0.1~1 μm),增强固化赤泥强度;过量钙矾石使得固化赤泥体积膨胀,产生微裂缝孔隙(1~10 μm),强度性能劣化。综合固化赤泥性能试验结果,使用m_赤泥:m_水泥:m_石灰:m_磷石膏=100:8:2:2配合比制备的固化赤泥替代传统路面基层材料是可行的,拓宽了赤泥综合利用的途径。
• Select
  工业废渣协同水泥固化淤泥压缩特性

  仲维华

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 121-127. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220891

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为实现绿色环保宗旨,推动工业废渣利用,通过高炉矿渣、粉煤灰和电石渣等工业废渣协同水泥固化淤泥的一维固结和扫描电镜试验,研究了工业废渣种类、掺量和养护龄期对压缩特性的影响,探讨了微观作用机制。结果表明:工业废渣协同水泥固化淤泥对压缩性能提升作用明显。随工业废渣掺量增加,固化土孔隙比和压缩量逐渐减小,屈服应力逐渐增大;电石渣协同水泥固化土压缩性能逐渐增大,粉煤灰和高炉矿渣协同水泥固化土表现出先增加后减小的规律,最佳掺量与工业废渣种类有关;扫描电镜试验表明胶结和填充作用是改善压缩性能的主要原因;最后,基于有界函数建立了固化淤泥的压缩量预测模型,拟合效果优异,可为后续施工和研究提供参考。
• Select
  秸秆纤维加筋固化土物理力学特性与抗冻融性能试验研究

  李骞, 罗璟, 裴向军, 曾坤翔, 单诗涵, 江荣昊

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 128-135. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220810

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为有效解决高寒地区开挖边坡冻融侵蚀严重、生态修复等难题,结合多雄拉工业广场开挖边坡气候特征,在传统改性材料固化砂土的基础上,通过掺入不同比例的秸秆纤维,对秸秆纤维加筋固化土的渗透性、抗剪强度和抗冻融性能进行测试,分析加筋固化效果,探寻最优配比,并揭示加固机理。结果表明:与纯砂土相比,加入改性材料和秸秆纤维后,降低了土体渗透性,增加了土体的黏聚力,内摩擦角基本保持不变;含水率是土体渗透性能的主要影响因素,秸秆纤维是土体黏聚力的主要影响因素;此外,加固土抗冻融性能明显优于纯土,当改性材料、水、秸秆纤维分别占砂土质量0.234%、15%和0.3%时,秸秆纤维加筋固化土的抗冻融性能最佳。研究成果对于明确秸秆纤维加筋固化土的内在机制有参考价值。
• Select
  秸秆纤维加筋黄土三轴剪切特性试验

  张琬, 丁九龙, 李波, 陈泽一, 薛一峰, 赵玮

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 136-142. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230084

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了探明秸秆纤维加筋黄土的剪切力学特性,开展三轴剪切试验和电镜扫描试验,研究纤维掺量、纤维长度和土体含水率对秸秆纤维加筋黄土应力-应变特性和抗剪强度的影响,并分析加筋机理。结果表明:加入秸秆纤维主要通过增加土体黏聚力以有效提升黄土的抗剪强度,但不会改变黄土偏应力-应变曲线的类型及特征,仍表现为应变硬化型;秸秆纤维的最佳掺量和长度分别为0.3%和10 mm,当纤维掺量和长度超过最佳值时,土体中存在过多的软弱结构面会削弱加筋土体的整体性,筋土间黏结和摩擦作用降低,土体抗剪强度减小;加筋黄土的最佳含水率为素黄土的最优含水率,含水率超过最佳值后,筋土表面结合水膜增厚,筋土间润滑作用增强、摩擦力减弱,土体抗剪强度降低。
• Select
  干湿循环作用下原状黄土渗透性及其对土-水特征曲线的影响

  常洲, 晏长根, 安宁, 兰恒星, 石玉玲, 包含, 许江波

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 143-150. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220826

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为评估干湿循环作用对原状黄土水力特性的劣化效应,对甘肃Q₃黄土进行了4组不同干湿循环路径下的饱和渗透试验与土-水特征测试,分析土体饱和渗透系数和土-水特征曲线随干湿循环次数、循环幅度和下限含水率的变化规律。结果表明:原状黄土饱和渗透系数劣化度与干湿循环次数间关系可采用双曲线函数进行描述,6次循环后劣化度变化趋于稳定;土体饱和渗透系数劣化度随循环幅度增大而线性增大,随下限含水率增大而线性减小。V-G模型对干湿循环下黄土的土-水特征曲线拟合效果良好,模型参数θ_s、α、n变化幅度较小,而参数θ_r随循环次数增加呈指数下降趋势。依据试验结果建立了考虑干湿循环3参数的饱和渗透系数劣化模型与土-水特征曲线模型,并对土体非饱和渗透系数进行了预测分析。
• Select
  渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场影响的数值模拟

  任继勋, 佳琳, 阳建新, 胡俊, 林小淇, 曾东灵

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 151-158. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220792

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  地下水含盐量不同会影响土体的热力学性质,探究渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响,可为市政地下工程、矿井工程、海底隧道建设等提供科学依据。运用COMSOL水热耦合模块对含盐量不同的地下水基坑坑底冻结温度场发展规律进行研究,通过对比冻结壁的厚度和路径分析得到渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响规律。研究结果表明:当地下水含盐量>3%时,渗流对基坑坑底冻结帷幕的形成影响较大,相较于上游,下游区域受到的影响更明显;随着地下水含盐量的增加,积极冻结40 d后冻结帷幕温度逐渐升高,降温速率逐渐减慢,形成的冻结帷幕厚度也逐渐变薄,含盐量越高,冻结效果越差,降温速率越慢。
• Select
  如美水电站坝址区碎裂松动岩体成因机制

  方强, 张奇华, 朱焕春, 李杨, 吴述彧

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 159-166. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220863

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以澜沧江如美水电站坝址区为研究对象,在工程地质定性分析碎裂松动岩体成因机制的基础上,运用离散元UDEC软件,建立了地质概化模型,模拟了岸坡在自重应力场和构造应力场共同作用下的河谷下切和碎裂松动岩体的形成过程,综合分析了碎裂松动岩体的成因机制。研究结果表明:坝址区岸坡岩体卸荷形式多样,其中以“推移-错动”型卸荷影响范围最大,卸荷机制最为复杂;随着河谷的下切,岸坡岩体地应力发生重分布,主应力减小,剪应力增大,近坡表岩体应力出现明显松弛卸荷现象,岸坡沿上部顺坡向中倾结构面产生较大变形,且对下部尖灭部位岩体产生了较大的推力,岩体沿反坡向陡倾节理出现反向错动,并在坡表形成外高内低的错台现象,岸坡岩体出现明显的倾倒变形特征,形成典型的“推移-错动”型卸荷模式,并叠加强烈的风化作用,最终形成碎裂松动岩体。
• Select
  软土路基施工对邻近管线的影响及保护措施

  李文强, 吴燕开, 朱家毅, 张通, 马艳慧

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 167-174. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220843

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  某软土地基采用塑料排水板和水泥土搅拌桩处治后进行路基堆载,施工对邻近管线产生不利影响。利用ABAQUS有限元软件模拟施工过程,分析施工对管线造成的影响,提出对管线的保护措施,实测证明措施可行;同时分析了距坡脚不同距离处管线的变形及可行的保护措施。结果表明:软土处治后进行路基施工影响范围达到40 m;防护桩应选取靠近管线的位置埋置,同时需考虑桩施工影响;当5 m≤L(管线离坡脚距离)＜10 m时,在距坡脚2 m处使用变截面素混凝土桩保护;当10 m≤L＜15 m,在距坡脚6 m处使用素混凝土长桩保护;当15 m≤L＜20 m,在距坡脚12 m处使用素混凝土长桩保护;当20 m≤L＜25 m,在距坡脚16 m处使用变截面水泥土桩保护;当25 m≤L＜30 m,在距坡脚22 m处使用水泥土长桩保护;当30 m≤L＜35 m,在距坡脚27 m处使用水泥土长桩保护;当35 m≤L＜40 m,使用反压护道措施,应与路基堆载同时施工;当L≥40 m,管线处于安全状态,只需加强监测即可。
水工结构与材料
• Select
  基于DIC与AE技术的湿筛混凝土轴拉试验研究

  石振祥, 陈徐东, 张忠诚, 郭玉柱, 赵威中, 孙成飞

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 175-182. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220818

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探究不同加载速率(1×10^-6、5×10^-6、25×10^-6 s^-1)下湿筛混凝土的单轴拉伸试验裂缝扩展规律,结合声发射(AE)技术和数字图像相关(DIC)技术对湿筛混凝土试件进行实时监测,从而获得不同加载速率下试件位移-荷载曲线、声发射信号及裂缝扩展位置。结果表明:在轴向拉伸过程中,加载速率越快,试件损伤指数逐渐向线性发展;同时,混凝土试件的断裂主要是粗骨料与胶凝材料的胶结面破坏,并伴有少量粗骨料被拉断,骨料断裂位置与声发射能量信号反映匹配度较高;随着加载速率增加,试件主裂缝位移占轴向位移的比例显著增加,说明加载速率越快,试件内部应变集中越严重,从而加重试件破坏程度。研究成果对于湿筛混凝土断裂性能的研究具有一定的参考价值。
• Select
  葡萄糖酸钠对大掺量石灰石粉水泥浆体水化行为的影响

  朱鹏飞, 余熠, 石研然, 蒋林华, 储洪强, 徐菲, 徐宁

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 183-189. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221296

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究葡萄糖酸钠对大掺量石灰石粉水泥浆体水化行为的影响,采用等温量热测试、X射线衍射测试、热重测试研究了胶凝材料体系的水化进程、水化产物种类与含量的变化;并采用相边界成核与生长模型探究了葡萄糖酸钠作用下大掺量石灰石粉水泥水化产物成核与生长机制。结果表明:葡萄糖酸钠能够延缓大掺量石灰石粉水泥的水化,减少水化产物的生成,从而降低其水化程度;另外,葡萄糖酸钠能够降低水化产物早期成核与生长的速率,减小水化产物早期在相边界成核与生长的面积。
• Select
  温度对水工沥青混凝土强度及剪胀特性的影响试验研究

  次仁云旦, 王柳江, 扎西顿珠, 毛航宇, 李瑞平

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 190-195. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20220845

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了解温度变化对沥青混凝土强度及剪胀特性的影响,开展了-1、5、10、15 ℃下的沥青混凝土三轴剪切试验。试验结果表明:沥青混凝土的强度变形特性与温度有密切关系,负温时,表现出明显的应变软化和剪胀性,随着温度的升高,应力-应变曲线转变为应变硬化型,且剪胀性减弱;沥青混凝土抗剪强度随温度升高而减小,且黏聚力的降低幅度明显大于内摩擦角,当温度从-1 ℃升高到15 ℃时,内摩擦角减小了4.7°,而黏聚力由1.11 MPa减小到0.28 MPa;沥青混凝土剪胀角随轴向应变增大而增大,并趋于稳定,两者关系可采用双曲线函数进行拟合;双曲线模型参数与温度有较好的相关性,可进一步考虑剪胀角随温度的变化情况。研究成果可为沥青混凝土的热-力耦合本构模型建立提供参考。
水利信息化
• Select
  一种大体积混凝土自动化通水温控方法

  王明涛, 周骅, 赵麒

  长江科学院院报. 2024, 41(1): 196-202. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20221106

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了实现施工期大体积混凝土通水温控的自动化,根据《大体积混凝土温度测控技术规范》(GB/T 51028—2015),创新性地设计了一种基于自适应级联模糊控制算法的工业控制平台。硬件平台由控制柜、混水装置、温度采集网络组成,分别完成计算、执行、采集的工作;首次将自适应模糊控制应用到大体积混凝土温度控制中,将混凝土里表温差、温度变化率、进水温度3个关键参数综合考虑、复合计算,进行两级模糊推理,然后将推理结果作用到2个流量阀门,分别控制回水与冷水的混合比,得到满足温度标准的混合水,压入提前铺设好的混凝土冷却管道中,以此实时控制混凝土温度。通过建模仿真与工程实践验证了该控制策略能保持混凝土内部温度与进水温度差＜25 ℃,在此基础上抑制混凝土温升,仿真的混凝土降温速度为1.69 ℃/d,实际工程应用的混凝土降温速度分别为1.59、1.56 ℃/d,均低于上限警告阈值2 ℃/d;仿真与实际工程数据均验证了该控制平台的有效性。