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

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主要栏目

  • 专家特约稿
  • 流域综合管理
  • 河湖保护与治理
  • 水资源
  • 水环境与水生态
  • 水土保持与生态修复
  • 水灾害
  • 农业水利
  • 水力学
  • 岩土工程
  • 工程安全与灾害防治
  • 水工结构与材料
  • 水利信息化
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    1. 花岗岩残积土大孔隙结构定量表征
    阙云, 蔡沛辰, 李显
    长江科学院院报    2022, 39 (2): 82-88.   DOI: 10.11988/ckyyb.20200987
    摘要249)      PDF(pc) (3094KB)(2392)    收藏
    为揭示花岗岩残积土大孔隙结构的分布规律和形状特征,选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于工业CT扫描和ImageJ软件,定量化研究了大孔隙的成圆率、扁平度、整体轮廓系数、分形维数等参数分布规律。结果表明:约有80%以上的大孔隙直径在0.15~1 mm范围内,不到20%的大孔隙直径>1 mm。花岗岩残积土的大孔隙率介于5.8%~22.7%之间,且随着深度的增加呈先增大后减小趋势。大孔隙直径越大,孔隙成圆度越差。4个试样的整体轮廓系数变化范围在0.81~0.87之间,且孔隙整体轮廓系数随着土壤深度的增加变化较小。花岗岩残积土大孔隙率与分形维数存在一定的相关性,但不同试样的大孔隙率与分形维数的相关系数存在较大差异。综上,花岗岩残积土具有孔隙比大、粗糙程度差、大孔隙分布广泛、孔隙结构差异性大及局部孔隙扁平度离散性大等特点。
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    2. 全风化花岗岩与花岗岩残积土的判别及物理力学性质对比
    周小文, 罗兴财
    长江科学院院报    2022, 39 (4): 1-7.   DOI: 10.11988/ckyyb.20211331
    摘要2091)      PDF(pc) (1853KB)(2324)    收藏
    全风化花岗岩(CDG)和花岗岩残积土(GRS)是华南地区易发生工程事故和地质灾害的土类。 这2种土风化程度不同,其工程性质也有显著差异。 现有规范主要根据野外特征和标准贯入试验实测击数进行划分,但在实际地质勘探中仍存在识别上的困难。 对现有规范中关于确定CDG和GRS的相关条款进行了评述和讨论。 鉴于CDG和GRS的级配特征存在一定的差异,前者一般为黏土质砂,后者一般为含砂黏土,建议利用某些级配特征作为区分这两种土的辅助指标。 从某基坑工程中取土样进行了物理性质试验和三轴剪切试验。物理性质试验表明:残积土孔隙比较大,缺乏中等粒径,属于不良级配; 三轴剪切试验中,原状CDG和GRS均有较强的初始结构性,主要表现出以下特征:在剪切变形过程中,土样出现应变局部化的剪切带,并以鼓状-剪切带模式破坏,而重塑土样则呈现标准鼓状破坏模式; 原状CDG排水剪切摩擦角略高于GRS,黏聚力明显高于残积土,其原因为前者结构性更强; 重塑的CDG与GRS均破坏了原始结构性,两者的凝聚力接近; 在低围压条件下,原状土的结构强度对总抗剪强度的贡献较大,可达60%~70%,高围压的压缩作用可使土体的初始结构完全破坏,结构强度将消失。
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    3. 青藏高原湖泊引流疏导工程多年冻土立体监测方法
    郎永彪, 郑郧, 金伟, 穆彦虎, 柴明堂
    长江科学院院报    2021, 38 (6): 45-51.   DOI: 10.11988/ckyyb.20200214
    摘要276)      PDF(pc) (2374KB)(1876)    收藏
    近年来,受气候暖湿化过程影响,青藏高原湖泊数量及面积增加趋势明显,发生了系列湖岸溃决事件。为防止此类水患威胁到人民生命财产安全和重大工程设施,可通过人工引流疏导工程将外溢湖水有序、可控引流至下游安全区域。然而,在多年冻土区实施引流疏导工程,势必显著改变区域多年冻土水、热状况空间分布,影响区域生态环境的同时严重破坏了水工构筑物自身的长期稳定性。以可可西里盐湖正在开展的引流疏导工程为例,结合现有多年冻土勘察监测技术手段,基于区域多年冻土特征和引流疏导工程构成,提出了利用InSAR、无人机航拍、气象站点观测、地温观测、地球物理勘探等手段实现区域多年冻土空间分布与水热状况的立体监测方法。通过该方法,可实现区域环境气象要素、多年冻土水热状况空间分布和工程稳定性的同步监测,为工程对区域多年冻土环境影响评估提供科学依据,同时服务于工程稳定性和服役性能的预测预警,为未来我国多年冻土区水利工程建设与维护提供重要参考。
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    4. 三峡水库下游河道演变与生态治理研究进展
    姚仕明, 胡呈维, 渠庚
    长江科学院院报    2021, 38 (10): 16-26.   DOI: 10.11988/ckyyb.20210586
    摘要323)      PDF(pc) (2236KB)(1697)    收藏
    在自然条件和人类活动影响下,三峡水库下游河道面临着水沙条件和河床演变的新变化,以及防洪、航运、发电、供水、生态等多目标协同治理的新需求,亟需深入开展三峡水库下游水沙输移与河道演变规律、河道生态治理技术方面的研究,促进河道治理与生态保护的协调融合。针对上述3个重要方面的研究成果进行了论述,并结合当前研究工作中的不足,提出了未来研究应重点关注的方向与内容,包括三峡水库下游河道水沙通量变化的时空变化趋势、不同河型河道重塑过程与水沙输移的互馈机理、受损河道边坡生境修复技术、堤岸生态改造技术以及生态友好型河道治理方法与技术等。
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    5. 长江流域水体微塑料污染现状及防控措施
    李天翠, 黄小龙, 吴辰熙, 郭文思
    长江科学院院报    2021, 38 (6): 143-150.   DOI: 10.11988/ckyyb.20210057
    摘要532)      PDF(pc) (1122KB)(1544)    收藏
    微塑料污染在全球范围内受到广泛关注。综述了长江流域水体中微塑料污染的已有报道,分析了长江流域水体微塑料的空间分布和污染特征,探讨了长江流域微塑料污染的危害,并提出了相应的防控措施。结果表明:长江水体微塑料污染具有较高的空间异质性,表层水微塑料丰度在几十到几万 个/m3之间,沉积物中丰度在几十到几千个/kg之间;与国内外其他流域相比,长江流域水体微塑料污染处于中等偏低的水平,湖泊和水库的微塑料丰度普遍高于河流型水体;长江流域水体微塑料以聚酯类、聚乙烯和聚丙烯为主,形态多为纤维状、碎片和薄膜状;长江流域从上游至下游水体微塑料丰度逐渐升高,且多数水体微塑料丰度呈沿岸高、中心低的分布特征。控制长江流域水体微塑料污染,需完善相关法律法规、提高污水处理能力和塑料废物的管理处置能力。
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    6. 大坝安全监测智能感知与智慧管理技术研究及应用
    黄跃文, 牛广利, 李端有, 韩笑, 周华艳
    长江科学院院报    2021, 38 (10): 180-185.   DOI: 10.11988/ckyyb.20210589
    摘要725)      PDF(pc) (1950KB)(1542)    收藏
    水库大坝安全监测是工程安全的重要保障措施,亟需结合新一代信息技术,提升大坝安全监测能力。系统总结了长江科学院近年来在大坝安全监测智能感知与智慧管理技术方面的研究及应用工作,通过研发系列化智能传感器、智能采集单元和物联网感知平台,建设统一的大坝安全监测数据资源池,开发通用化安全监测云服务系统,搭建专业数据挖掘平台和综合可视化应用,实现了大坝安全监测数据感知、传输、管理、分析及展示全链路应用,形成了大坝安全监测全生命周期智慧解决方案。研究成果已在乌东德、溪洛渡、向家坝、大藤峡等100余项水利水电工程中成功应用,为保障工程建设及运行安全发挥了重要的支撑作用,具有很好的推广应用前景。
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    7. 长江科学院水电机组控制设备技术最新进展与展望
    潘熙和, 黄业华, 聂伟, 方斌臣, 严国强, 程远楚
    长江科学院院报    2021, 38 (10): 192-198.   DOI: 10.11988/ckyyb.20210636
    摘要242)      PDF(pc) (1465KB)(1459)    收藏
    当下我国水电事业进入了高质量发展的新阶段。针对水轮机调速器和同步电机励磁两个专业领域的技术现状进行了阐述,展现了控制理论研究和特种机型调节模式方面取得的进展,以及双核励磁调节器的主要技术特点,综述了长江科学院近10多年来在水电机组控制设备技术创新、产品创新和行业标准制定等方面的主要研究成果。并对水轮机调速器和同步电机励磁技术为实现“碳达峰”与“碳中和”目标作出更大贡献的发展前景进行了展望,指出研究人员必须提高调速系统与励磁系统的可靠性和智能性,并做到自主可控。
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    8. 新疆奎屯河流域地下水砷超标原因分析
    宿彦鹏, 李巧, 陶洪飞, 何雨江, 栗现文, 马合木江·艾合买提
    长江科学院院报    2022, 39 (3): 54-59.   DOI: 10.11988/ckyyb.20201188
    摘要1018)      PDF(pc) (1842KB)(1411)    收藏
    新疆奎屯河流域是我国大陆第一个地方性砷中毒的区域,然而在人类活动与自然条件下,对该区地下水砷超标的原因未得到清楚的解释。通过2017年在研究区采集地表水、地下水样品51组,分析了主、微量元素组分;2019年在典型的高砷区钻井2个孔,采集沉积物样品44组,分析了粒径、化学成分。结果表明,研究区地下水砷浓度范围为10~887 μg/L,平均为55.8μg/L,沉积物中砷最高为28.41 mg/kg,砷超标(As≥10 μg/L)较为严重。周边山区分布的菱铁矿、砷酸钙、砷酸锰等矿物,为该区地下水砷含量超标提供了物质来源;强烈的蒸发浓缩作用与岩石风化作用使得地下水中的砷浓度进一步升高;高pH值、低Eh的地下水化学环境,造成砷酸盐从矿物表面解吸附聚集在地下水中;沉积物中Fe、Mn氧化物矿物和黏土矿物的还原过程使与之共存的砷被释放,也是该区地下水中砷超标的原因。
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    9. 基于亚塑性本构模型的碎石路基渗透变形研究
    孙子元, 唐扬, 赵建永, 樊璇
    长江科学院院报    2021, 38 (6): 86-92.   DOI: 10.11988/ckyyb.20200297
    摘要208)      PDF(pc) (2838KB)(1411)    收藏
    准确分析渗透作用下路基碎石填料内部结构及相关参数的变化情况是评价路基稳定性的重要前提。以水布垭灰岩破碎料为母料,通过筛分试验和击实试验制备了3种不同压实度的样品。采用渗透变形试验,探明渗透作用对碎石土中细颗粒流失的影响,以及渗透变形情况。采用大型三轴试验,获取极端渗透作用前后碎石土体强度和变形参数的变化情况。将亚塑性本构模型嵌入ABAQUS软件中,描述了碎石填料颗粒流失前后碎石土体的应力-应变关系,计算了碎石路基颗粒流失前后的沉降变形。研究结果可以为碎石路基的工程设计及渗透变形计算提供参考。
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    10. 长江源区水循环研究现状及问题思考
    常福宣, 洪晓峰
    长江科学院院报    2021, 38 (7): 1-6.   DOI: 10.11988/ckyyb.20201035
    摘要361)      PDF(pc) (4760KB)(1399)    收藏
    长江源区位于青藏高原腹地,海拔高、气温低,自然条件恶劣,水文气象监测站点很少,基础资料缺乏,水循环研究相对较少。综述了长江源区水循环研究和观测现状及其存在的问题和困难。目前,长江源区监测站点少且布设不合理,仪器设备运行维护困难,监测数据不能满足相关要求;对水资源变化趋势、下垫面径流效应、水循环机制、地下水运移等水循环机理方面的研究不够深入;水文模拟模型结构有待完善、适用性和通用性还有待验证。提出应采取多部门多学科联合,完善观测站点和平台建设,加强科学研究与国际合作、信息服务和社会效益等措施,促进原位观测和基础理论研究,在观测手段和三水转换、水量平衡、水热耦合等水循环机理,以及高寒水文模型研发和全球气候变化影响等方面加强研究和创新。
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    11. 河道崩岸机理研究进展
    吕庆标, 朱勇辉, 谢亚光, 岳红艳
    长江科学院院报    2021, 38 (9): 7-13.   DOI: 10.11988/ckyyb.20200518
    摘要285)      PDF(pc) (5637KB)(1396)    收藏
    基于河道崩岸现有研究成果,对崩岸类型的划分进行了梳理,进而将河道崩岸的影响因素概括为水流动力条件、河道边界条件,及其他因素3大类,并从数值模拟和概化模型试验2个方面总结了河道崩岸研究的进展。在此基础上,分析讨论了当前河道崩岸机理研究中存在的不足,如未能全面考虑各种因素影响、崩岸数值模拟技术不够完善、概化模型试验精度需进一步提高等。最后,对未来崩岸研究工作的开展,提出了需关注的重点与建议。
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    12. 硫酸盐渍土降温过程中的盐胀与冻胀特性
    应赛, 周凤玺, 文桃, 汪时机, 曹亚鹏
    长江科学院院报    2021, 38 (6): 116-122.   DOI: 10.11988/ckyyb.20200358
    摘要312)      PDF(pc) (1439KB)(1372)    收藏
    为研究降温过程中硫酸盐渍土盐胀与冻胀的内在联系,以冻结温度作为土体盐胀与冻胀的分界点,通过改变降温过程中盐渍土的水盐含量,控制盐胀与冻胀变形相对大小,开展了一系列盐渍土冻结变形试验,分析了水盐变化过程中,土体盐胀与冻胀的变化规律。结果表明降温过程中的盐胀与冻胀存在叠加效应,即总变形与总结晶体积之间不满足正相关关系,总变形受盐胀与冻胀强弱关系的影响,满足盐胀与冻胀的均势规律,即在盐胀变形与冻胀变形相等时,盐、冻胀总变形最小,总变形与盐胀比之间满足“M”形变化规律。研究结果对深入理解盐、冻胀变形的机理,建立盐、冻胀变形计算模型,以及开展盐、冻胀变形病害防治具有积极意义。
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    13. 长江中游岸线水域典型污染物种类与来源解析
    唐海滨, 代嫣然, 范垚城, 雷磊, 宋晓勇, 寸得寿, 韩建, 梁威
    长江科学院院报    2021, 38 (6): 151-159.   DOI: 10.11988/ckyyb.20210067
    摘要412)      PDF(pc) (2238KB)(1344)    收藏
    以长江中游宜昌段、武汉段和黄石段3个监测断面为研究对象,选取农业渔业、工业生产、港口物流、过江交通和城镇生活共5种典型开发类型岸线,鉴别了不同开发类型岸线水域主要污染物种类,同时解析了其时空分布状况。结果表明,依据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),3个监测断面不同类型岸线水域污染物主要包括常规污染物总氮、总磷、氨氮以及重金属铁、锰。不同污染物呈现一致的空间特征,3个断面中宜昌段水质最差,武汉段最好。而季节规律存在一定差异,3个断面常规污染物平均浓度秋季最高夏季最低,重金属则为秋冬季较高春季较低。5种岸线开发类型中,城镇生活岸线污染最为突出,总氮、总磷、氨氮、铁和锰平均浓度分别为11.58、0.83、5.85 mg/L,351.67、147.66 μg/L,超标倍数分别为11.58、4.15、5.85、1.17、1.48倍。3个断面农业渔业岸线,水体中共检出8种拟除虫菊酯类农药、33类有机磷农药和12种有机氯类农药,化工企业岸线上检出13种多环芳烃,其含量最高的分别为胺菊酯、特普、4.4′-滴滴涕和茚并(1,2,3-cd)芘,但均低于标准限值。依据比值法分析的源解析结果,多环芳烃主要来源为木材、煤以及少量油类。研究结果可为长江岸线的合理开发和结构优化以及长江大保护提供一定的数据支持。
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    14. 黏性泥沙絮凝研究现状与进展
    李杰, 杨文俊, 景思雨, 陈越
    长江科学院院报    2022, 39 (4): 8-13.   DOI: 10.11988/ckyyb.20201353
    摘要303)      PDF(pc) (1207KB)(1340)    收藏
    黏性泥沙絮凝机理研究对河口、水库、航道淤积治理及水环境保护具有重要意义。总结了泥沙絮凝研究中数值模拟、现场观测、室内试验等手段的试验装置和方法,阐述了紊动剪切率、盐度、悬沙浓度、有机质等因素作用下的泥沙絮凝研究成果。分析认为,在三维絮团结构观测、高浓度水体絮凝试验装置、多因素影响的泥沙絮凝,以及水流紊动与絮团特性对应关系的定量研究等方面存在不足。因此,应加强以下几方面研究:①絮凝观测装置研发;②水流紊动结构与絮团特性对应关系的定量研究;③多因素耦合试验;④絮团结构三维观测。
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    15. 冻融循环对水泥土三轴强度指标与裂隙演化规律的影响
    孙韬
    长江科学院院报    2021, 38 (8): 127-132.   DOI: 10.11988/ckyyb.20200485
    摘要235)      PDF(pc) (4563KB)(1334)    收藏
    针对水泥改性淤泥质软土受冻融循环效应影响的工程问题,开展冻融循环处理后水泥土三轴剪切试验、CT扫描试验和SEM扫描试验,研究了不同冻融循环次数(0~10)次下水泥土的力学特征和微结构损伤规律。试验结果表明:水泥土三轴应力-应变曲线均为应变硬化曲线,黏聚力、内摩擦角随循环次数增加而逐渐减小,且分别表现为指数型和线性衰减趋势;根据CT扫描图像的二值化处理结果对裂隙演化规律进行了定量分析,发现裂隙率随循环次数增加保持指数型增加;在冻融循环过程中裂隙率与强度指标的变化保持一定的同步性;由SEM扫描试验可以观测到冻融循环使水泥土内部的水泥基胶结物流失,颗粒间密实度下降,这是导致裂隙扩展和力学性能衰减的微观机制。
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    16. 基于熵理论-可拓云模型的引水隧洞塌方风险评价
    李燕, 靳春玲, 贡力, 田洁, 朱桂勇
    长江科学院院报    2022, 39 (2): 70-76.   DOI: 10.11988/ckyyb.20201177
    摘要209)      PDF(pc) (3825KB)(1320)    收藏
    为有效预防引水隧洞施工期塌方事故的发生,结合既有研究成果及工程实际情况,构建多指标参数的引水隧洞塌方风险评价指标体系,运用偏好比率法和反熵权法对各指标因素进行权重分析;同时考虑引水隧洞施工中塌方风险因素的不确定性以及评价等级划分的模糊性,建立了基于熵理论-可拓云模型的引水隧洞塌方风险评价模型。以珠江三角洲水资源配置工程中东莞分干线单线引水隧洞的9段典型隧洞为研究对象进行评价,结果表明:GS19+590—GS20+050、GS20+050—GS21+340、GS22+226—GS22+553、GS24+911—GS26+035段引水隧洞塌方风险等级为Ⅱ级,属于中度风险;GS21+340—GS22+226、GS22+553—GS23+788、GS23+788—GS24+911、GS26+035—GS27+700、GS27+700—GS28+061段引水隧洞塌方风险等级为Ⅲ级,属于高度风险。评价结果与工程实际情况吻合,验证了该方法在隧洞塌方风险评价中的实用性与有效性。
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    17. 竖向渗透分层取样技术在液塑限联合测定试验中的应用
    薛凯喜, 周朝慧, 田兴华, 多会会, 丁辰, 曹凯, 齐小宏
    长江科学院院报    2022, 39 (1): 114-121.   DOI: 10.11988/ckyyb.20200939
    摘要241)      PDF(pc) (1431KB)(1311)    收藏
    岩土工程实践中,一般通过测定黏性土的液塑性指数来确定其具体分类,并据此判断土体的基本工程性质。但目前《土工试验方法标准》(GB/T 50123—2019)中推荐的液塑限联合测定试验法存在一定的缺陷,制作出的土样干密度差异明显,使得试验过程中得到的数据点在双对数坐标轴上离散性很大。通过对国标中推荐的液塑限联合测定法进行改进,得到了一种新的联合测定法——竖向渗透分层取样液塑限联合测定法,这种测定法在制作土样时流程更为严密,使得数据在双对数坐标轴上呈现出很好的线性关系。对网纹红土、棕钙土、淤泥质土和潮土4种土样的界限含水率进行室内测试,验证了所制备试样干密度均匀、含水率分布层次丰富;将实施改进的试验方法与国标推荐法进行对比分析,并结合十字板剪切试验结果,进一步验证了改进方法的合理性。
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    18. 长江科学院水工岩石力学与工程应用研究进展
    邬爱清
    长江科学院院报    2021, 38 (10): 104-111.   DOI: 10.11988/ckyyb.20210677
    摘要349)      PDF(pc) (1228KB)(1307)    收藏
    结合长江科学院岩石力学专业10余年来已有研究成果,综述了长江科学院在水工岩石力学与工程应用研究的新进展,包括基础理论与数值方法、岩石力学试验方法与技术、岩体地应力测量技术与地应力场、岩体地球物理与超前探测技术、岩体及结构锚固与加固技术以及在岩体工程中应用与实践等方面。叙述了在认识岩体、利用岩体和加固岩体过程中,水工岩石力学未来面临的持续挑战。最后指出未来研究的核心问题,包括岩石力学的非线性属性问题、连续-非连续介质力学问题、跨尺度力学特性评价问题、多场耦合问题以及高地震烈度动力条件岩石力学研究等。
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    19. 长江流域河流泥沙与治河防洪研究及实践
    董耀华
    长江科学院院报    2021, 38 (10): 7-15.   DOI: 10.11988/ckyyb.20210571
    摘要300)      PDF(pc) (2252KB)(1306)    收藏
    按照河流与泥沙基本理论研究、河流水沙模拟与专题研究和长江治理与防洪实践应用3个领域,对长江流域河流泥沙与治河防洪研究及实践进行综述。①河流与泥沙基本理论研究包括河流分级、干流河道分段与河势贴体网格等河流分类及形态研究,以及泥沙分界、长江水沙变化与输沙地形对比等泥沙特性及运动研究。②河流水沙模拟与专题研究包括河流水沙模拟研究与河流水沙专题研究,河流水沙模拟研究涉及河流水沙数学模型、应用及关键技术;河流水沙专题研究列举了弯道水流基本特性及数值模拟、空腔回流区水沙特性及模型变态影响研究,以及河湖岸线洲滩利用对河湖功能影响研究。③长江治理与防洪实践应用包括重大治江工程(三峡、葛洲坝、南水北调)研究、治江重大问题研究和长江防洪实践应用3个方面。建议加强基于泥沙的河流研究、不限于河流的泥沙研究以及河流与泥沙相互影响研究,并强化河流泥沙理论研究与治河防洪实践应用之间关联研究与成果转化。
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    20. 长江流域水土保持科学研究进展及展望
    刘纪根, 丁文峰, 黄金权
    长江科学院院报    2021, 38 (10): 54-59.   DOI: 10.11988/ckyyb.20210678
    摘要302)      PDF(pc) (1293KB)(1305)    收藏
    自20世纪80年代以来,长江流域水土保持科学研究取得了重要进展,为了解流域水土流失现状、制定水土保持政策与规划及实施水土保持防治提供了科学依据。当前,我国正处于推进生态文明建设的关键时期,系统总结长江流域水土保持科学研究发展历程、基础理论重点与亮点及水土保持关键技术、科研平台建设等取得的成果。但总体来看,长江流域水土保持科学研究还比较薄弱,理论研究还落后于水土保持实践。通过明确今后的研究重点,即土壤侵蚀动力学机制及其过程、水土保持措施防蚀机理及其适用性、退化生态系统的修复机理及其技术研发、重大生态治理工程生态过程及其效应评价,对于加强科技创新,推进流域水土保持事业发展具有重要意义。
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