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2025年, 第42卷, 第1期 
刊出日期:2025-01-01
  

  • 全选
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    封面与目次
  • 长江科学院院报. 2025, 42(1): 0-0.
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  • 专家特约稿
  • 姚仕明, 何子灿
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 1-10. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20240655
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    受强人类活动和极端洪旱气候等因素综合影响,长江中下游江湖水沙情势、冲淤分布及江湖关系等均发生改变。三峡水库蓄水后,长江中下游干流年均输沙量大幅减少,减幅达70%~93%,年内流量过程总体有所坦化,但汛后因水库群蓄水而退水速率加快;洞庭湖四水及荆江三口年均入湖径流量无明显变化,入湖沙量呈减少趋势,入湖年均水、沙量分别减少了9%和38%;鄱阳湖五河年均入湖水、沙量分别减少了2%和57%,出湖年均水、沙量分别增多了1%和5%。水沙过程的改变引起长江中下游冲淤格局变化,2003—2021年长江中下游河段累计冲刷50.3亿m3,年均冲刷量2.65亿m3;洞庭湖区由淤积转为微冲,荆江三口洪道以冲刷为主;鄱阳湖区总体上由淤转冲,入江水道冲刷下切明显。未来30 a长江中下游干流河道仍将保持冲刷态势,至2050年末宜昌至大通河段、荆江三口洪道累计冲刷量分别为35.8亿m3和1.17亿m3,洞庭湖区呈微淤状态,鄱阳湖区呈微冲状态。基于长江中下游江湖冲淤新格局,从防洪、供水、航运、生态及涉水建筑物安全等5个方面,较为系统地阐述了江湖演变的影响效应,并针对性地提出了若干对策和建议。

  • 河湖保护与治理
  • 李典, 彭振阳, 刘国强, 魏辰宇, 李迎喜
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 11-19. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20231083
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    河流交汇区是河网系统中水、沙、污染物、生物等环境要素的突变点,也是河网行洪与污染物输移扩散的关键控制节点。从野外测量、室内试验与数值模拟方面,总结分析了河流交汇区水流结构与污染物输移的基本特征及其在不同交汇条件作用下的响应规律,以及复杂水流结构与生境对于河流交汇区水安全的重要影响。展望了未来研究重点,建议加强非恒定流条件下的交汇区水力学特性研究,进一步揭示交汇区污染物掺混输移特征与水动力条件之间的响应机制,研究通过工程布局与水力优化调控相结合的措施系统提升了交汇区防洪安全与水生态环境质量。

  • 渠庚, 陈栋, 姚仕明, 王洪杨
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 20-27. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20231243
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    弯曲型河道作为一种重要的河流形态,在长江中下游广泛存在,弯曲河道演变复杂,其治理一直是水利、交通等部门关注的热点和难点。在总结三峡水库建库前后长江中下游弯曲河道演变规律、弯曲河道整治理论与治理技术等成果的基础上,提出长江中下游弯曲河道治理应基于河势演变规律和趋势,稳定有利河势、改善不利河势;探讨了未来长江中下游弯曲河道治理的方向,包括少沙背景下弯曲河道长期演化趋向及多目标治理需求,近岸河床长期冲刷下崩岸风险与河道监测预警,防洪-通航等协同综合治理技术及整治新材料应用。

  • 水资源
  • 谢帅, 张森, 王永强, 刘杨合
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 28-34. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230976
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    在气候变化条件下,季节降水预报对于中长期的水资源配置和综合利用具有重要的作用。不同的季节降水预报产品各有优劣,为了从中选择最合适的预报产品,基于8种降水预报模型在三峡水库上游流域的1~6个月预见期的预报结果,对比分析了其在不同子流域的确定性预报和集合预报效果,筛选了不同子流域的最优预报模型。结果表明:不同预见期下、不同子流域的最优预报模型均有所差异;整体来看ECCC3、ECMWF、CMCC预测模型的预报效果较好;在整个三峡水库上游流域,预见期为1个月、2~6个月预见期时预报效果表现最好的分别为ECCC3模型、ECMWF模型;在金沙江上游、乌东德上游,ECCC3模型较好,在金沙江下游、乌江、向家坝—寸滩、寸滩—三峡,CMCC模型较好,在岷江,ECMWF模型较好,在沱江,MF模型较好。通过选取各个子流域的最优预报模型,可以组合得到三峡水库上游流域的整体预报结果,相比于单一模型的预报,组合后的预报误差降低9.33%~17.86%。

  • 张攀全, 管镇, 李红刚, 杨庆
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 35-43. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230942
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    变化环境下湄公河径流正在改变,科学认识澜湄流域干旱和澜沧江梯级水库调度的作用,有利于跨境水资源的管理和澜湄合作的开展。为了探究澜沧江梯级电站运行对湄公河枯水期的影响,基于景洪电站出库流量和湄公河4个水文站实测流量,以及SPEI指数、气温、降水资料,进行统计分析。结果表明,近40 a来,湄公河发生气象干旱的频率为25.6%,其中枯水期干旱频率为21.4%,丰水期干旱频率高达35.7%,SPEI下降趋势0.14/(10 a);2000年后持续升温和降水的年际不稳定易导致湄公河气象干旱频发。2010年以来经过澜沧江梯级电站调节,景洪电站枯水期平均出库较多年平均增加92.9%,景洪出库流量在清盛、万象、巴色、桔井4个水文站中占比分别为83.5%、68.1%、37.3%和35.0%,流量最小的3—4月份对下游桔井站的补水占比还可达45%左右;特别是在澜湄流域遭遇干旱期间,通过对下游补水,可有效缓解干旱期间用水需求。澜沧江梯级电站运行对枯水期湄公河的补水效果非常显著,充分体现出电站巨大的调节作用和对下游的积极影响。

  • 童锦施, 周向阳, 任东兴, 赵珊珊
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 44-56. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230802
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    大型水库建设将改变区域降水的时空分布特征。以喀斯特区域建成的大型水库万峰湖为对象,基于高分辨率降水产品,分析水库建设前后区域平均降水量的年、季变化特征,对比建库前后降水空间分布格局,分析水汽输送通量及路径、水库建设、地形特征因子对降水的影响。结果表明万峰湖建设后局地降水空间分布格局发生明显改变,降水量的改变在不同季节也有所差异:夏秋季降水表现为减小、而春冬季表现为增加的特征;基于随机森林算法的贡献度分析表明水汽输送通量及路径方向是影响该区域降水的主导因子,建库后相对水库距离对研究区降水的重要性略有增强,反映出来自水库的陆源水汽贡献度有所增加。研究结果对于水库区域的水资源可持续利用和洪旱灾害防治具有重要的参考意义。

  • 胡文斌, 陈治霖, 刘建成, 刘欢, 唐亚
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 57-63. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230949
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    掌握岷江源区汛期降水的气候特征对补充长江上游流域气象水文研究和服务当地生态环境建设有重要意义。基于岷江源区的四川省松潘县降水数据,利用树轮气候学和气候统计学方法分析了该区域1901—2014年汛期(5—9月份)降水的变化特征。结果表明:① 树木径向生长和CRU数据均与松潘气象站汛期降水量显著相关,树木年轮数据能较好提升CRU数据质量,以这两种数据建立多元回归方程可以较好地重建过去百年来的汛期降水量;②汛期降水贡献了当地年降水量的72%,百年来气候倾向率为-10.7 mm/(100 a),无明显减少趋势;③汛期降水变化稳定,无显著性突变发生,存在35~37、15~20、10~11 a的周期性,有利于降水的长期气候预测。研究成果补充了岷江源区的气象水文数据并为流域生态环境研究提供了有价值的科学数据。

  • 水土保持与生态修复
  • 陈霞, 周显, 邓闪闪, 彭子凌, 范泽宇, 高卓凡, 鲁麒
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 64-73. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20231092
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    磷矿固废堆场的渗滤液是污染物释放的主要来源,结合我国存量与增量磷矿固废堆存现状及环境影响特点,从磷矿固废渗滤液组成、扩散与迁移等方面,阐述了我国磷矿固废的污染物释放与扩散研究现状。磷矿固废渗滤液污染物含量高、磷石膏pH值较低、荷载高等因素可能导致防渗材料的渗透系数增加,应履行更加严格的污染物浸出试验和防渗层设置要求。现阶段有关磷矿固体废弃物渗滤液和扩散的研究与堆场所处真实环境条件存在差异,后续研究应结合磷矿固废堆场真实环境及渗滤液特点,建议综合考虑堆场自身及环境温度、降雨入渗及上部盖重产生的有效应力等的影响,结合热-湿-力(THM)淋滤试验装置开展多场耦合条件下磷矿固废渗滤液污染物的释放与扩散机理研究,为磷矿固废堆场渗滤液的预防与控制奠定理论基础。

  • 冯淦, 王玉杰, 王涛, 王珊珊, 杨东
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 74-81. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230902
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    为探究水热条件对西北“水三线”地区植被净初级生产力(NPP)的影响,基于遥感和气象数据,采用改进的CASA模型估算研究区植被NPP,并利用回归分析、相关分析等方法分析植被NPP时空变化及其对水热条件的响应。研究表明:①2001—2020年研究区植被NPP整体呈波动上升趋势,增速为1.54 gC/(m2·a)。不同分区中,区域Ⅲ(奇策线以西)增速最快,为2.39 gC/(m2·a)。②空间上,研究区植被NPP整体呈增加趋势,其中显著增加的区域占47.27%,主要分布在区域Ⅰ(阳关线以东)中部和南部地区及区域Ⅲ西南部,呈显著减少的区域仅占0.79%。③研究区植被NPP受降水主导的区域占31.53%,要高于气温主导的区域(9.58%)。研究认为气温和降水对西北“水三线”地区植被NPP变化起积极作用,其中降水作用更为显著。

  • 张露, 黄金权, 刘纪根, 潘红忠, 齐瑜洁, 李威闻, 刘小岚
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 82-89. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230846
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    增温对土壤呼吸的影响在全球碳循环中具有至关重要的作用。为了探究全球气候变暖对土壤呼吸的影响,基于Meta分析方法,定量分析增温条件下土壤呼吸速率的变化。分析国内外相关研究得到的160组有效数据,探索土壤呼吸对增温的响应特征。结果表明:与未增温相比,增温显著提高了土壤呼吸速率(提升12.4%,P<0.05);增温条件下土壤呼吸在不同因素下的响应程度为:增温幅度(提升22.9%)>年均气温(提升14.4%)>年均降雨量(提升12.4%)>气候类型(提升11.8%)>土壤类型(提升11.1%);主成分分析显示,年均气温是影响增温作用于土壤呼吸最主要的影响因子。基于统计学方法深入探讨了增温对土壤呼吸的影响,研究结果有助于丰富变化环境下的生态系统碳循环理论,为国家“双碳”战略实施提供科学依据。

  • 水灾害
  • 兰林, 毛媛媛, 朱大伟, 卢知是
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 90-97. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230764
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    为优化里下河水网区的排涝工程布局,需考虑腹部洼地与关联涝区的暴雨遭遇关系。基于Copula函数构建不同涝区间的降雨频率的联合分布,计算分析暴雨遭遇概率。结果表明,构造腹部区和斗北区降雨频率的皮尔逊Ⅲ型边缘分布,采用Frank Copula函数拟合建立其二维联合分布,能方便地计算指定历时和重现期暴雨的遭遇概率;结合实况降雨的时程和频率分析,表明2个涝区发生超设计标准暴雨的风险很小,当腹部区发生超设计排涝标准暴雨时,斗北区遭遇超设计防洪标准暴雨的概率仍较低。研究结果表明在斗北区新辟排涝通道方案是可行的。

  • 黄筱云, 刘子亮, 黄瑞启, 程永舟
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 98-105. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230904
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    为深入了解冲击滑坡涌浪近场传播的规律,运用FLOW-3D软件建立三维滑坡涌浪数值模型,模拟滑坡体入水产生涌浪以及涌浪近场传播过程,并通过小波变换对三维涌浪近场历时变化进行时频分析。结果表明:三维滑坡涌浪的能量从主径向朝两侧逐渐传递;至入水点2倍水深距离以外,其他径向上涌浪能谱演化特征趋向与主径向一致,所有径向上涌浪局部波能沿程衰减率接近,主频附近的组成波的波能传递速度不随径向角变化。基于此,进一步提出近场特征波能峰值与近场特征波能传递速度的概念与估算公式,为滑坡涌浪灾害评估提供参考。

  • 楚栋栋, 李梦雨, 朱勇辉, 元媛, 何子灿, 车助镁, 张继才
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 106-114. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230925
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    基于FVCOM水动力模式和FVCOM-SWAVE海浪模式,构建了1509号台风“灿鸿”过境期间的波流耦合风暴潮模式;在对风暴潮增水和有效波高验证良好的基础上,开展了波流相互作用对增水的影响及风暴潮增水动力要素量化分析。研究发现:在近岸浅水海域,波流耦合作用对水位影响显著,在风暴潮增水极值时刻,其对水位的贡献率达14%左右,并且高潮位时刻波流耦合作用倾向于引起减水,低潮位时刻波流相互作用倾向于引起增水;考虑波流耦合后,有效波高模拟结果与实测数据更加吻合;风场对风暴潮增水起主导作用,影响范围集中在浙江近岸海域和杭州湾海域,最大风暴潮增水可达2 m;在开阔海域,气压对台风中心范围风暴潮增水作用显著,而在近岸海域特别是杭州湾湾顶,天文潮-风暴潮非线性相互作用和波流相互作用对风暴潮增水的作用增强,最大增水分别可达1.2 m和0.5 m。相关研究结果可为海岸防灾减灾提供参考。

  • 水力学
  • 胡晗, 耿峻, 童广勤, 丁宇
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 115-119. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20231025
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    三峡大坝自2003年建库蓄水以来,泄洪消能建筑物经历了多场大洪水考验。为进一步总结三峡泄洪消能建筑物设计及实际运行情况,在三峡水利枢纽大坝安全首次定期检查期间,对三峡工程的泄流能力进行了全面复核。通过黄陵庙水文站实测数据复核了电站机组过机流量曲线,实测电站出流数据表明,水轮机出力曲线计算得出的左岸电站、右岸电站和地下电站机组流量均能准确反映真实的电站过机流量。复核了深孔和表孔的实际泄流能力,并和设计值与模型试验值进行了对比,通过对比可知,深孔实测泄流能力和设计值相当;表孔实测泄流能力,较设计值略微偏大;深孔和表孔实测联合泄流能力和设计值基本一致。

  • 赵乾, 牧振伟, 周凯, 高尚, 张红红
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 120-128. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230934
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    针对原消力池流态紊乱、水面波动大,形成的远驱式水跃对护坦造成冲刷破坏等问题,采取趾墩-梯形墩联合消能的方式,对水力特性展开研究。通过模型试验结合数值模拟方法,研究了不同流量下的消能变化规律,分析了水流能量转化过程,计算了流速减速比。结果表明:趾墩-梯形墩联合消能工,当双排梯形墩交错布置时,在3种流量工况下,减速比分别为60.00%、75.34%、73.75%,相较原消力池,跃长依次缩减11.29%、14.17%、10.22%。按照消能方式可分为4个区域:收缩分流区、水跃旋滚区、两侧漩涡区和跃后主流区。该研究可为联合消能工设计及消力池体型优化提供参考依据。

  • 岩土工程
  • 姜景山, 左永振, 程展林, 黄鑫, 张超, 王志华
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 129-135. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230974
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    土石坝填料一般处于平面应变状态,目前填料力学特性研究基本采用大型三轴试验。由于三轴应力状态下中主应力等于小主应力,平面应变状态下大坝填料的力学性能会被低估。为充分认识填料潜能,科学设计和合理评估土石坝,有必要对填料开展平面应变试验研究。应用大型真三轴仪对填料进行了大型平面应变试验,共开展了4种不同初始干密度的粗粒土平面应变各向等压固结排水剪切试验。结果表明:应力-应变关系主要为应变硬化型,应力曲线呈爬升型,体变表现为剪缩。某一小主应力下,大小主应力之差的最大值随初始干密度的增大呈线性增大;初始干密度一定时,大小主应力之差的最大值与小主应力呈线性关系增大。初始剪切阶段,小主应力一定时,偏应力与球应力之比曲线斜率随初始干密度的增大而增大,随剪切变形的发展,不同初始干密度的应力比曲线逐渐趋于接近。偏应力随球应力的增大单调增加则对应应变硬化型,若偏应力随球应力的增大先增加后减小则对应应变软化型。相同小主应力时,初始弹性模量随初始干密度的增大而增大,近似呈线性关系;某一初始干密度下,初始弹性模量随小主应力的增大基本呈线性关系增大。中主应力系数随大主应力方向应变的增大而增大,曲线形态呈三折线形,初始剪切阶段增长较为缓慢,随剪切变形的增大增长相对加快并呈线性关系增大,如曲线末端下弯为应变硬化型,曲线末端上翘为应变软化型。

  • 叶红, 陶廷权, 李艳, 陈燕平
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 136-143. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230906
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    为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,考虑平面应力状态的应力分析,基于明德林(Mindlin)理论解推导了压力型锚索锚固段注浆体所受压应力的近似理论解和锚固体与岩土层间剪应力的近似理论解,并进行了算例分析。研究结果表明:锚索倾角与压力型锚索锚固段注浆体应力分布曲线之间存在负相关关系,锚索倾角与锚固段注浆体应力峰值之间存在幂函数关系,且锚索倾角对锚固段注浆体所受压应力和锚固体与岩土层间剪应力的影响较大。所得研究结果进一步丰富了压力型锚索锚固技术的理论研究内容,可为新型锚固技术的开发应用提供一定的参考,也为压力型锚索加固岩土体设计提供理论支撑。

  • 刘鑫, 许伟能, 黄光靖, 兰恒星
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 144-151. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230841
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    为研究聚丙烯纤维掺入长度、含量以及分布形式对黄土加固效果的影响,通过均匀和不均匀加筋方案的室内大型直剪试验(其中,不均匀加筋分三层夯入加筋土,通过改变剪切盒两侧的加筋含量实现),得到加筋黄土的抗剪强度-剪切应变曲线及其抗剪强度指标。研究结果表明:①聚丙烯纤维的掺入能有效提高黄土抗剪强度,加固效果受到纤维长度、掺量以及法向应力耦合影响;②在均匀加筋方案中,纤维长度12 mm、掺量0.5%的加固效果最佳;在不均匀加筋方案中,当法向应力为50 kPa,剪切面影响范围<15 mm,当法向应力为100 kPa,剪切面影响范围略>35 mm,当法向应力为200 kPa,剪切面影响范围进一步增大;③纤维的分布形式对加固效果具有明显影响,相比于整体0.8%含量加筋组,将两侧加筋含量降低为0.5%后的不均匀加筋加固效果更好,因为避免了高含量纤维导致的成团现象,从而保证土颗粒和纤维间的粘结。研究成果有望为黄土纤维加筋优化布筋方式提供参考。

  • 张国强, 崔臻, 颜天佑, 张茂础, 李建贺
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 152-161. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230935
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    引江补汉工程深埋长大隧洞穿越通城河活动断裂,在活动断裂处隧洞的安全性是工程的关键问题之一。在地应力场分析基础上,采用数值模拟方法,分析了在不采用适应性结构时衬砌的响应,并估算了铰接设计参数,最终验算了建议铰接设计参数下衬砌的响应特征。结果表明:①水平大主应力与隧洞轴线夹角为35°,隧洞轴线方向水平应力分量约为20 MPa,垂直隧洞轴线方向水平应力分量约为21 MPa,竖直向应力分量约为18 MPa;②当无抗错断措施时,隧洞的相对变形主要表现为拱顶-底板的相对收敛,相对收敛在断层带部位最大,拱顶、底板部位的最大主应力量值出现在断层带及影响带部位,断裂带部位与影响带部位的衬砌大部分处于损伤状态;③基于提出的隧洞铰接设计参数的估算方法,给出了设防节段长度为6 m,铰节段宽度为2~4 cm作为初步的设计参数,进一步考虑参数敏感性分析后,合建议按照设防节段长度为6 m,铰节段宽度为5 cm考虑。④隧洞按照所建议参数进行铰接结构设防后,铰接结构设计有效降低了断层带内部衬砌整体所受到的拉力,铰接设计条件下,衬砌因错断产生的相对变形、应力、衬砌损伤均有较大程度减少。上述研究结果证实了铰接结构设计有助于提高隧洞抗错断性能。

  • 侯福昌, 贾尚达, 李结全, 曾祥兴, 张璐
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 162-168. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230967
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    针对评估二级边坡稳定性问题,相较于迭代求解法,边坡稳定性图表提供了一个快速且便捷的方式。基于极限分析上限定理,构建二级边坡整体和局部破坏机构,引入孔隙水压力系数ru,推导了破坏机构内外功率表达式,求解出二级边坡处于极限平衡状态下c/(γH)和tanφ关系曲线,即极限状态曲线(g-line)。根据g-line图表法,绘制出一系列二级边坡稳定性图表。通过对比验证了稳定性图表的有效性,探讨了边坡孔隙水压力、边坡几何形状及内摩擦角对边坡稳定性及其破坏模式的影响规律。结果表明:孔隙水压力会导致极限状态曲线向外移动,降低边坡稳定性;边坡破坏模式受边坡几何形状影响,凸形边坡及凹形边坡易发生局部破坏,孔隙水压力作用下局部破坏范围扩大;随着土体内摩擦角增大,临界滑动面向坡面移动,整体破坏逐渐转变为局部破坏。利用所建立的边坡稳定性图表可以简单快速得到边坡稳定安全系数及相应的破坏模式,为类似边坡工程稳定性的评估提供一定的参考。

  • 何志磊
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 169-176. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230863
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    为研究环向控制速率对砂岩力学特性的影响,利用MTS刚性试验机开展了不同环向控制速率下砂岩的单轴压缩变形试验,分析了环向控制速率对砂岩应力-应变曲线、特征应力、脆性特征和破坏模式的影响,探讨了不同环向控制速率作用下岩石破坏过程中能量演化规律。试验结果表明:环向控制速率对峰前的变形规律和峰值强度影响较小,但在峰后出现应力和应变同时减小的变化特征,并且随着环向控制速率的减小,峰后的应力-应变曲线出现应力反复下降、升高的现象,体积应变在峰后也表现出同样的变化规律;环向控制速率对岩石的脆性基本没有影响,但随着环向控制速率的减小,岩石破坏所需的时间急剧增大;与轴向控制的结果相比较,环向控制下岩石破坏以剪切为主,峰前的总的耗散能比轴向控制的要小,但在峰后随着控制速率的减小,岩石变形中的耗散能逐渐增多,减弱了峰后破坏的剧烈程度,使得峰后破坏变得可控,为获取完整的应力-应变曲线提供有利条件,而轴向控制作用下岩石破坏以轴向劈裂为主,峰后侧向应变急剧增大,破坏速度快且剧烈。研究成果可作为岩石速率效应问题的有效补充,也可为脆性岩石在环向控制下的变形规律研究提供一定参考。

  • 侯召旭, 刘先峰, 王通, 张俊, 袁胜洋, 胡金山
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 177-185. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20231018
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    西南艰险山区分布有大量岩质边坡,长期冻融作用引起岩体力学性能发生劣化,进一步导致边坡稳定性降低。为研究岩体在冻融作用下的损伤劣化规律,选取某高陡边坡工程的低孔隙率石英岩进行不同冻融循环次数条件下的单轴压缩试验,分析其力学劣化和能量演化规律,并基于能量演化规律提出岩石完全压密点的确定方法,以完全压密点为分段点建立考虑压密段的岩石分段损伤本构模型。研究结果表明:前期冻融循环作用对石英岩的影响较小,当冻融循环次数>40时,石英岩的力学性能出现明显劣化,破坏模式由剪切破坏逐渐向拉-剪复合破坏转变;确定弹性能耗比K(耗散能/弹性应变能)为1.2对应的点为完全压密点,压密应变随冻融循环次数的增加呈线性增大;考虑压密段的岩石分段损伤本构模型与试验数据的匹配度较好,可更准确地描述冻融损伤石英岩的变形破坏特性。

  • 邱松楠, 黎晓冬, 周鹏展
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 186-193. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230931
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    由于发展过程的隐蔽性和破坏后果的严重性,渗透破坏问题往往对涉水工程具有较大威胁。为研究管涌土在渗透作用下渗透破坏前后强度劣化特性,研发了土工内部冲蚀应力路径三轴仪。利用该装置围绕细颗粒含量、固结压力、水力梯度三种因素下强度劣化机制开展渗透破坏试验和三轴劣化试验。结果表明:细颗粒含量、固结压力和水力梯度因素对渗透破坏过程存在较大影响,从而影响管涌土的强度劣化性质,细颗粒含量和固结压力因素会降低管涌土的劣化度,而水力梯度因素则会显著提高管涌土的劣化度;采用双曲线函数对管涌土强度劣化度进行拟合,并通过数值模拟软件建立了渗透破坏强度劣化模型。研究成果可为涉水建筑物内部结构的强度分析以及溃坝等灾害的预测提供参考。

  • 刘增祥, 骆顺成, 陆勇, 娄玥玥
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 194-200. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230898
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    为掌握河道淤泥气泡混合土(FMLSS)的基本物理特性,以苏州市某河道清淤的淤泥质土为研究对象,通过优化的正交试验从物理特性角度研究不同因素对FMLSS密度和渗透性的影响,并采用极差分析方法对其敏感性进行分析。试验结果表明:FMLSS密度随气泡含量增加而显著减小,随水泥掺入量增加而显著增大,随含水率增加而显著减小,随养护龄期增长而微幅变化;FMLSS渗透系数随气泡含量增加而增大,随水泥掺入量增加而减小,随含水率增加呈现增大且变化趋势接近于成倍数的线性递增,随养护龄期增加呈现先快速减小后逐渐趋稳;各因素对密度和渗透系数影响的敏感性排序分别为:气泡含量>含水率>水泥掺入量>养护龄期、含水率>养护龄期>水泥掺入量>气泡含量;工程应用中应将气泡含量作为FMLSS密度和轻质性的主控要素,将含水率作为FMLSS渗透系数的主控要素。研究结果可为疏浚淤泥资源化利用和环境保护提供参考依据。

  • 水工结构与材料
  • 韩一峰, 胡坚柯, 王靖坤
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 201-207. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230923
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    针对钢闸门优化问题难以获得全局最优解这一问题,提出了一种活跃目标粒子群(Active Target Particle Swarm Optimization,APSO)算法用于露顶式平面钢闸门的优化设计。该算法在传统粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法种群中设定一个活跃目标个体,并将该个体引入算法的迭代更新机制中,活跃目标个体的引入增强了算法跳出局部极值、进行全局寻优的能力;并且采用一个综合学习因子代替原始算法中的多个学习因子,进一步提高了算法的收敛速度与稳定性。在满足钢结构强度等约束条件下,以钢闸门总重力为目标函数,对主梁、边柱、面板和次梁等结构参数进行寻优。同时依据优化结果,采用ABAQUS建立有限元模型对钢闸门主梁进行强度复核,结果表明,采用活跃目标粒子群算法对露顶式平面钢闸门进行优化设计能够得到更优的各结构尺寸参数,优化后的钢闸门总重力与文献算例相比降低了15.38%,并且强度复核符合容许应力要求。

  • 周永门, 周显, 陈霞, 范泽宇, 高卓凡, 邓闪闪, 鲁麒, 万沙
    长江科学院院报. 2025, 42(1): 208-214. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20231134
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    钢渣、矿渣、气化粉煤灰等固体废弃物具有潜在活性,可用于危险废物的无害化处置,实现以废治废的目的。选取矿渣基胶凝材料、铝酸盐水泥、矿渣-熟料-维生素C、赤泥-煤矸石地聚物、钢渣-气化粉煤灰地聚物,建立了飞灰无害化处置方案的生命周期模型。结果表明:人体健康影响是固废基材料固化技术的主要环境影响类别,化工原料是造成环境影响的主要原因,机械力化学激发方式环境影响最小。地聚物材料体系固化技术因大量碱激发剂使用造成的环境影响最大,矿渣-熟料-维生素C固化技术的环境影响最小。因此,调整固废基材料的激发方式并降低激发剂与外加剂的用量是减少人体毒性的必要途径。