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期刊信息
创刊:1984年
刊期:月刊
主管:水利部长江水利委员会
主办:长江水利委员会长江科
学院
刊号:ISSN 1001-5485
CN 42-1171/TV
邮发代号:38-147
订购:全国各地邮局
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1.
河谷差异地震作用下拱式倒虹吸地震响应分析
蒋乐英, 廖意辉, 王志明, 吴勇信, 李梅
长江科学院院报 2022, 39 (
12
): 117-121. DOI:
10.11988/ckyyb.20221035
摘要
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1045
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近年来调水工程数量逐渐增加,大跨输水结构抗震性能问题愈发突出。以滇中引水工程中龙川江倒虹吸为研究对象,建立三维有限元模型,将水平偏振横波(SH波)水平入射、斜入射以及垂直入射V形河谷场地计算结果作为地震动输入,分析地形效应引起的差异地震动对该大跨输水倒虹吸地震响应的影响,并与一致激励下结果进行对比。结果表明:考虑地形效应的差异地震动对结构重要构件受力和变形影响显著,结构不同构件表现不同,钢管、墩柱等构件横向受力和变形趋势呈现为:水平入射>斜入射>一致激励>垂直入射,而差异地震动作用引起拱圈横向内力减小;结构刚度变化位置对差异地震动作用更加敏感,大跨度输水倒虹吸结构抗震设计有必要考虑地形效应及地震动入射角度的影响。
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2.
基于时变Budyko模型的滹沱河上游径流变化归因分析
苗正伟, 路梅, 丁志宏
长江科学院院报 2022, 39 (
7
): 29-35. DOI:
10.11988/ckyyb.20210284
摘要
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603
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为了明晰径流演变的驱动力,进而促进水资源的可持续利用,对滹沱河上游的径流变化进行了归因分析。基于单参数Budyko方程,将径流影响因素直接划分为干旱指数和流域特征两类,首先以时间为协变量,描述Budyko方程参数及气候因子的时间变化,构建时变Budyko方程;然后基于分解法在年尺度及多年尺度上分离干旱指数和流域特征对径流变化的影响。研究结果表明:①时变Budyko模型大大提高了年径流的模拟能力;②基于时变Budyko模型的分段研究的结果与传统常参数Budyko模型的结果相近,表明本文所建立的时变Budyko模型是可靠的;③干旱指数和流域特征对滹沱河上游年径流的影响均为负贡献,其中,干旱指数的贡献率由86.79%持续递减至71.01%,而流域特征的贡献率由13.21% 持续增加至28.09%;④干旱指数对年径流的影响强度明显减弱是流域特征对年径流变化贡献率增加的主要原因。综上所述,滹沱河上游径流显著减少的主导因素是干旱指数,即降水和潜在蒸散发的变化。
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3.
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. DOI:
10.11988/ckyyb.20210380
摘要
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571
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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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4.
基于TerraClimate数据集的1960—2019年中国干湿气候变化特征
肖潇, 邱新法, 徐金勤
长江科学院院报 2023, 40 (
2
): 27-33. DOI:
10.11988/ckyyb.20211079
摘要
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448
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458
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考虑地理地形和下垫面等因素的影响,选用高空间分辨率TerraClimate数据集分析中国干湿气候变化特征具有重要意义。以该数据集1960—2019年的降水和蒸散月度数据为基础,基于降水量和湿润指数对中国各干湿区范围、干湿气候界线以气候变化趋势进行了分析。结果表明:前后30 a相比,基于两种指标划分的干旱区和湿润区面积负增长,半干旱区和半湿润区面积正增长;各区分界线主要在黑龙江、内蒙古中部和东北部、淮河以及黑龙江等地按年代波动;近60 a来,我国的降水量和湿润指数变化趋势不显著,均在西部和东南部趋于增大,气候变湿,在中部和东北部趋于减小,气候变干。与利用气象站点观测资料的研究结果进行对比评价,TerraClimate数据集能够很好反映中国区域的干湿状况及其变化特征,且降水数据的适用性更为突出。
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5.
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. DOI:
10.11988/ckyyb.20211187
摘要
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401
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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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6.
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. DOI:
10.11988/ckyyb.20210341
摘要
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357
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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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7.
风浪流荷载下基于AQWA的海上Spar型浮式基础稳定性分析
徐旭, 丁刚, 姚文娟
长江科学院院报 2022, 39 (
5
): 145-152. DOI:
10.11988/ckyyb.20210080
摘要
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352
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1046
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为了解决现阶段可再生能源利用的问题,实现深海风能的有效利用,针对设计出的OC3-Hywind 5MW Spar型浮式平台基础部分在风浪流荷载下的稳定性问题进行研究。利用ANSYS中的水动力模块(AQWA)分别对结构进行频域以及时域耦合运动响应仿真模拟,比较分析了不同工况下浮式结构各个自由度下的运动响应值,以及配重块在系泊不同位置处对结构运动响应值及系泊力的影响情况。结果表明:在不同工况作用下的浮式结构在纵摇自由度方向上的运动响应极值主要受风荷载影响,随着风速增大,响应极值也随之增大,在其他自由度上的响应极值受风、浪荷载影响较小;改变配重块在系泊缆上的悬挂位置对浮式基础在纵摇和首摇自由度方向的运动有着显著影响,并且随着配重块距离锚固点越近,响应值越大,越不利于浮式基础的稳定;未悬挂配重块的系泊力高于悬挂了配重块的系泊力,随着配重块悬挂位置离锚固点越远,系泊力越小,越能保证浮式基础在恶劣海况条件下的稳定性。
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8.
河床中值粒径对桥墩冲刷坑演化过程的影响
高虎, 王秋生
长江科学院院报 2022, 39 (
5
): 15-21. DOI:
10.11988/ckyyb.20210131
摘要
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327
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桥墩的局部冲刷导致河床形态变化和桥墩基础埋深减小是桥梁水毁的主要原因。在大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)的基础上结合水流运动方程和泥沙运动的动理学理论系统地对桥墩基础处的水流冲刷问题进行全时段全方位的三维数值模拟。得到了桥墩基础处的湍流流场流线图及河床形态变化的高程图。重点研究了水流流速和河床颗粒中值粒径对桥墩周边局部冲刷的影响。结果表明:冲刷坑的深度随着初始流速的增大而增加,且冲刷坑形成速度加快;冲刷坑的深度随着河床颗粒中值粒径的减小而增大,但是当颗粒的中值粒径小到一定程度时,由于泥沙颗粒之间的黏聚力增大导致冲刷坑的深度反而减小。
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9.
数字孪生水利工程安全智能分析预警技术研究及应用
牛广利, 李天旸, 杨恒玲, 胡蕾, 周华艳, 方豪文
长江科学院院报 2023, 40 (
3
): 181-185. DOI:
10.11988/ckyyb.20220901
摘要
(
327
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数字孪生水利工程是智慧水利建设的核心与关键。聚焦水利工程安全运行需求,有必要结合数字孪生建设,开展工程安全智能分析预警技术研究和系统开发工作,从而有效提升工程运行安全保障水平与突发事件应急处置能力。介绍了基于数字孪生平台的工程安全智能分析预警技术的总体框架,针对工程安全监测感知体系和工程安全模型库进行了详细论述,并构建了具有“四预”功能的工程安全智能业务应用。目前,研究成果已在数字孪生江垭皂市工程中获得初步应用,可为同类数字孪生工程建设提供借鉴与参考。
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10.
近20年青藏高原水资源时空变化
周思儒, 信忠保
长江科学院院报 2022, 39 (
6
): 31-39. DOI:
10.11988/ckyyb.20210212
摘要
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313
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916
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青藏高原被称为“亚洲水塔”和“第三极”,青藏高原水资源变化对我国乃至周边众多国家的水资源安全及人民生活均产生深远的影响。利用《青海省水资源公报》及《西藏水资源公报》数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验法和Person相关系数法对1997—2018年青藏高原地表及地下水资源时空变化进行了研究。结果表明:①青藏高原水资源分布呈东多西少、南多北少的分布态势,水资源分布极其集中,主要集中在山南、林芝市,雅鲁藏布江流域及藏南诸河流域。②1997—2018年青藏高原地表水资源量呈不显著的上升趋势,地下水资源量呈显著下降趋势(-166.4亿m
3
/(10 a))。水资源变化趋势存在显著的空间差异,青藏高原北部青海省大部分地区地表水资源(98.3亿m
3
/(10 a))及地下水资源量(58.0亿m
3
/(10 a))均呈显著的上升趋势,南部西藏自治区大部分地区地表水资源量呈不显著的下降趋势,地下水资源量呈显著的下降趋势(-195.4亿m
3
/(10 a))。③青藏高原近年来气温呈十分显著的增加趋势,上升速率约为0.49 ℃/(10 a),北部青海省降水量呈显著增加趋势,南部呈不显著的下降趋势。综合降水与气温的影响,降水量变化是青藏高原地表水资源与地下水资源变化的主要影响因素。
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11.
基于ABAQUS的再生混凝土塑性损伤性能
姚泽良, 崔婷婷, 党发宁, 闻硕, 令狐恬晶, 祁亚伦
长江科学院院报 2022, 39 (
9
): 131-136. DOI:
10.11988/ckyyb.20210496
摘要
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313
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525
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为了探究再生混凝土塑性损伤性能,结合Sidoroff能量等价原理,研究了CDP模型的塑性损伤因子、非弹性应变、开裂应变等关键参数,构建了基于随机多边形骨料、老砂浆、新砂浆、骨料-老砂浆界面、老-新砂浆界面、骨料-新砂浆界面的再生混凝土细观结构模型,研究了轴向压位移和拉位移作用下再生混凝土的损伤开展过程、各向应力水平、破坏形态、损伤值等关键力学性能,并将结果与试验结果进行了对比分析。研究表明:基于能量等价原理的损伤因子适用于ABAQUS建模,该方法简洁、收敛性好。再生混凝土受压损伤破坏云图呈“V”形,受拉损伤破坏云图呈“一”形,其受拉损伤和受压损伤均已达到0.956,模拟计算结果与试验结果吻合较好,表明基于随机多边形骨料的再生混凝土细观模型真实,计算方法合理。
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12.
水工混凝土材料研究进展综述
李家正
长江科学院院报 2022, 39 (
5
): 1-9. DOI:
10.11988/ckyyb.20210637
摘要
(
296
)
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(1281KB)(
1253
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概述了长江科学院材料与结构研究所70 a来在水利水电工程混凝土材料方面的研究成果与创新。研究成果推动了水工混凝土原材料向多元化、功能化、地缘化、低碳化发展,引领大坝混凝土材料性能设计理念从强度主导向耐久性转变;为国内外众多大中型水利水电工程提供了先进的水工混凝土配合比设计;在水工混凝土裂缝控制、耐久性提升、高性能化等方面解决了诸多工程难题;积累了丰富成果和经验,促进了水工混凝土技术的进步。未来将继续聚焦重大水利工程、常规水电和风光水储等新能源开发对新材料、新技术、新工艺的需求,助力碳达峰、碳中和国家战略的实现。
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13.
基于GEE云平台的三江源湖泊面积提取及动态变化
祁昌贤, 任燕, 彭海月, 魏加华, 王永强, 李琼
长江科学院院报 2023, 40 (
7
): 179-185. DOI:
10.11988/ckyyb.20220806
摘要
(
284
)
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(8885KB)(
391
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基于GEE(Google Earth Engine)遥感云计算平台和Landsat TM、ETM+和OLI卫星影像数据,采用修正归一化水体指数(MNDWI)、归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)等多个指数的综合水体识别算法,提取三江源区1990—2020年大于1 km
2
的湖泊面积,结合气象、冰川编目、冻土分布等数据分析了湖泊面积变化及其影响因素。结果表明:1990年以来,三江源区湖泊增加了46个,湖泊面积从10 811.8 km
2
增加到12 449.53 km
2
,增长了15%;其中,黄河源区湖泊面积增长了10%,长江源区湖泊面积增长了29%,长江源区较黄河源湖泊面积增幅更明显。平均气温升高和降水量增加是湖泊面积增加的主要因素;气温升高导致冰川退缩和冻土退化,使得冰川补给型湖泊和冻土区湖泊面积增加更快,这就是长江源区湖泊增长更为明显的主因,而黄河源湖泊面积增长与降水变化联系更为紧密。
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14.
长江源区降水时空演变规律
蔡宜晴, 李文辉, 于泽兴, 李其江
长江科学院院报 2022, 39 (
5
): 28-35. DOI:
10.11988/ckyyb.20210013
摘要
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275
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(2068KB)(
962
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基于长江源区1956—2016年8个测站的逐日降水数据,采用集中度、集中期、Mann-Kendall趋势检验和滑动T检验法等统计方法,分析了长江源区近60 a来降水量序列的空间分布特征、年际和年内变化趋势、突变和周期变化特征等。结果表明:① 长江源区降水量呈现明显的增加趋势并通过显著性检验,增加速率10.2 mm/(10 a),多年平均降水量为344.8 mm;②长江源区的降水量在时间维度上存在显著的不均匀现象,多数聚集于为6—9月份,约占全年降水量的81.1%;③长江源区的降水量序列在1997年发生显著性突变,降水量变化存在25 a左右的第一主周期,第二、第三周期分别为3 a和10 a;④长江源区内各站点年降水量增加趋势空间变异性较大,总体呈现通天河上游降水量增加速率大于下游。研究结果可为长江流域水资源可持续利用和生态安全提供重要的科学依据。
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15.
人工智能视频识别在水利数字孪生中的典型应用
赵科锋, 曹慧群, 林莉, 靖争, 罗平安
长江科学院院报 2023, 40 (
3
): 186-190. DOI:
10.11988/ckyyb.20220825
摘要
(
272
)
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473
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视频监控与人工智能技术越来越广泛应用在水利智慧化建设方面,数字孪生建设是构建智慧水利的关键和核心。针对水利数字孪生建设实际需求,利用视频监控、图像处理、人工智能等技术手段,研发视频智能识别模型系统,通过智能模拟,实现与物理要素仿真运行、虚实交互。主要针对视频智能识别在水利数字孪生中主要应用场景进行系统化设计,实现如水尺识别、漂浮物识别、地表水体检测等应用。从实际运行情况来看,视频智能识别系统能够实现对物理对象进行不间断监控、分析、识别及预测预警,在水利智慧化建设方面具有较大的应用价值。
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16.
丹江口水库兴利效益影响因素分析
左建, 林云发, 邓山, 连雷雷, 王现正
长江科学院院报 2022, 39 (
5
): 22-27. DOI:
10.11988/ckyyb.20210065
摘要
(
270
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丹江口大坝加高后,作为南水北调中线工程水源地,其供水等兴利功能地位更为突出,而汉江上游降雨量的减少及梯级水库的调蓄,大大降低了丹江口水库的可调用水资源量。为充分发挥水库的兴利效益,通过对不同频率的来水进行调节计算,从供水满足率、年均发电量、年均弃水量3个方面计算分析起调水位、来水不确定性和汛限水位对丹江口水库兴利效益的影响。结果表明:①起调水位对来水频率>90%的枯水年供水效益影响较大,由150 m提高至160 m,水库供水满足率可由44.38%提高至93.42%;对来水频率<75.7%的年份其影响主要体现在发电上,起调水位越高,年均发电量越高,年均弃水量越小,起调水位由150 m提高至170 m至少可增加发电量10亿kW·h;②来水频率越大,水库供水满足率、年均发电量均越小;水库弃水和供水短缺在来水较丰时同时存在;③丹江口水库夏季汛限水位对水库兴利效益的影响比秋季汛限水位更显著;对至少有2 a为枯水年的3 a调节周期,汛限水位对弃水量的影响最明显;④兴利效益的主要影响因素为起调水位,除水库遭遇连续枯水年外,丹江口水库兴利起调水位为162 m,可满足不同水平年的供水需求。
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17.
英国标准和香港地区标准下的澳门深基坑工程实践
谢万东, 林佑高, 王征亮
长江科学院院报 2022, 39 (
7
): 126-130. DOI:
10.11988/ckyyb.20210205
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(
255
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926
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与我国大陆地区相比,港澳和其他海外地区深基坑工程的标准体系、设计流程、习惯做法等方面都有很大的不同。以澳门妈阁交通枢纽的深基坑设计实践为例,对海外工程中深基坑的支护设计进行了详细介绍,包括地下连续墙嵌固深度的确定、地下连续墙在岩石中向下接长的方法、支撑体系、结构计算、抗倾覆稳定性验算等。将英国标准和香港地区标准中深基坑支护计算的规定与我国大陆标准进行了对比。在设计过程中采用数值模拟法进行基坑支护体系的受力和变形分析。在施工期间利用数值模拟软件对监测数据进行反演分析和预测,保障了施工的顺利进行。
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18.
暴雨型山洪灾害链监测预警研究与展望
唐文坚, 范仲杰, 董林垚, 刘纪根, 张平仓, 李同录, 童官军, 杜俊, 王林
长江科学院院报 2023, 40 (
7
): 73-79. DOI:
10.11988/ckyyb.20220469
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255
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暴雨型山洪及其链生过程是山区常见的致灾隐患,因其点多面广、成因复杂,加之相关过程常表现显著的突发性、局地性与隐蔽性等特点,增加了灾害早期识别与监测预警的难度。目前,山洪灾害链转化机理与监测预警研究是防灾减灾领域具有综合交叉特色的国际前沿与热点问题。为此,通过梳理暴雨型山洪灾害链国内外研究现状与趋势,分析了相关研究中亟需突破的关键科学与技术问题,并针对性提出了研究方向和研究展望。其中亟待突破的关键科学与技术问题有:如何揭示暴雨-洪水-滑坡(崩塌)-泥石流的同源链生转化机理,如何建立灾害链精准监测与稳定传输技术,如何构建灾害链预警指标体系与动态预警平台。建议研究方向为:暴雨型山洪灾害链致灾因子辨识研究,暴雨型山洪灾害链关键要素监测预警技术研发,山区小流域山洪灾害链监测预警平台研发,暴雨型山洪灾害链监测预警技术集成与示范。研究展望包括:突出多科学交叉、多手段融合,以“致灾因子辨识-关键技术研发-软件平台构建-集成应用示范”为研究主线,最终在灾害链驱动演化机理、精准监测与动态预警技术等方面取得突破和创新,预期成果可为提升山洪灾害链防御能力、推动生态可持续和流域高质量发展提供科技支撑。
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19.
河湖长制下跨界河湖联合管理保护对策研究——以太湖为例
罗平安, 罗布, 沙志贵, 唐见
长江科学院院报 2022, 39 (
5
): 10-14. DOI:
10.11988/ckyyb.20210121
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以太湖流域为例,通过文献整理、现场调研、座谈交流等方式,梳理太湖流域生态环境现状和管理情况,总结太湖流域联合管理保护经验,分析太湖流域联合管理保护方面存在的不足。在此基础上,从推进流域整体管理保护立法、出台跨界河湖联防联控指导意见、统一规划、统一标准、加强河湖保护和治理协同作业、以水定产、绿色发展等方面,提出加强太湖流域联合管理保护的对策建议,以期能对提升太湖流域跨界综合管理与河湖长制推行水平有所帮助。
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20.
“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. DOI:
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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