长江科学院院报

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程孟孟, 陈进

长江科学院院报. 2012, 29(11): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.001

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水资源问题一直是事关国民经济发展和人民生活的关键问题，我国水资源所面临的严峻形势要求我国必须实行严格的水资源管理制度。然而我国南北方地区产水和用水具有不同的特点，存在的水资源问题也不同，充分了解不同地区的特点及差异性是因地制宜开展水资源管理工作的前提。选择南方的江西、湖北、浙江3省和北方的山东、河北、甘肃3省，对这6个省份的产水和用水特点进行了分析与比较，建议北方3省应把工作重点放在耗水量的控制上面，着力提高用水效率，而南方3省应加大用水量的控制，减少入河排污量，着力提高废污水水质。

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湖北省水资源短缺风险评价及对策

许应石，李长安，张中旺，张增杰

长江科学院院报. 2012, 29(11): 5-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.002

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湖北省作为水资源较为丰富的地区，同样存在水资源短缺的风险。为了评价水资源短缺风险系数，在探讨风险评价理论方法的基础上，构建了水资源短缺风险评价指标体系，采用层次分析法计算指标权值，运用隶属度评价将指标数值转化为风险隶属度，二者结合加权求和计算出各评价区水资源短缺风险系数。综合评价结果表明：湖北省平均水资源短缺风险值数为5.24，属于中度风险；鄂西北、鄂东南地区分别为5.38，5.34，属于中度风险；鄂西南地区风险指数为4.10，接近低风险；江汉平原风险值最高达到5.64，属于高风险区。

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镇江市节水型社会建设探索与实践

杨继松，曹辉钢

长江科学院院报. 2012, 29(11): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.003

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分析了江苏省镇江市的水资源状况、利用现状和节水型社会建设中存在的主要问题，总结了多年来镇江市组织领导，制度建设，节水宣传，建立工作网络，落实工作责任，增加资金投入，节水技改和节水设施保障到位,强化用水节水管理，突出节水特色亮点，树立典型示范等开展节水型社会创建的成效和经验。以实现科学合理开发利用保护和节约水资源,提高水资源综合效益的目的。阐述了镇江市节水型社会建设开源节流、防污并举、把节流放在首位的“十二五”发展思路，提出了水资源合理开发、全面保护、优化配置、高效利用，励行节约等创建节水型社会的几种方法途径，以实现水资源供需平衡，人水和谐，促进社会经济可持续发展。

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Assessment and Management of Oak Coppice Stands (Quercus variabilis) in Shangnan County, Southern Shaanxi Province

Xiao-lan Wang, Hany El Kateb, Bernhard Felbermeier, Ping-cang Zhang, Reinhard Mo

长江科学院院报. 2012, 29(11): 16-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.004

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The present study was conducted within the frame of the Sino-German project "Rehabilitation of degraded land ecosystems in the mountainous area of the Southern Shaanxi Province, China". The study deals with the assessment of the potential of oak coppices as well as the evaluation of the socioeconomic conditions in the Shangnan County. The ultimate objective of the study is to provide recommendations on the sustainable management of forest resources, which does not only aim to improve the environmental situation but also to satisfy the demands of the local rural residents. The study was based on 30 samples of oak coppices stands, which were randomly selected within an area of a size of 20 km × 20 km. In each selected stand, the mature stand and understory regeneration were investigated in depth. For the socio-economic survey, 175 households from 11 villages were randomly selected. Results revealed that the stocking capacity of the cork oak coppices reaches 120m³/ha in average at the older age classes (≥25 years) even after frequent timber harvest. High potential for productivity was indicated by the availability of sufficient vigorous individuals at different age classes. In addition, the understory regeneration was sufficient in density (19,000±133 individual/ha) and consisted of diverse valuable native species (17 species within a survey area of 400m²). The results of the assessment of the oak coppices provided possibilities for some practices that can be recommended towards sustainable management of such stands. On the other hand, results of the socioeconomic study showed a high degree of acceptance among the local inhabitants (79% of the total households) to change traditional land use, providing an enhancement of their economic situation.

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长江上游生态系统土壤保持重要性评价及分区

刘青, 范建容

长江科学院院报. 2012, 29(11): 22-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.005

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长江上游是我国西部重要的生态屏障，开展该区的生态系统土壤保持重要性评价级及分区将为长江上游生态系统功能保护区规划的制定提供科学依据。在长江上游土壤侵蚀敏感性评价的基础上，结合土壤侵蚀现状，滑坡泥石流的危害，以及土壤侵蚀对河流、水库等洪水调控能力的影响程度，确定土壤保持重要区域，并根据河流泥沙输移能力分布情况以及土壤保持重要性相同等级成片集中分布且地貌类型一致原则，将长江上游生态系统分为土壤保持极重要区、重要区、较重要区、中等重要区、一般重要区总共5个类型区，对科学地开发利用长江上游土地资源有重要的指导意义。

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旱涝急转形成机理及城市防涝减灾体系研究进展

刘凤丽，黄国兵

长江科学院院报. 2012, 29(11): 28-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.006

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对旱涝急转灾害形成机理和城市防涝减灾措施等国内外研究成果进行了总结。在旱涝急转灾害形成机理方面，普遍认为旱涝急转与大气环流、太阳磁场磁性指数、季风和副热带高压有紧密的联系；在城市涝灾机理方面，目前对城市产流-汇流机制和数学模拟、城市下垫面条件改变对降雨径流过程的影响有了重大研究成果，为进一步研究城市旱涝形成机理与减灾方法奠定了坚实的基础。但截止到目前为止，针对旱涝急转机理的研究尚不够深入，对旱涝急转的成因和作用机制还没有令人信服的解释，此外目前的研究成果大多针对单一城市进行研究，对旱涝的季节性变化关注较少。今后的研究重点主要有以下3点：一是总结归纳旱涝急转发生和演变的规律，揭示“旱涝急转”形成的机理；二是研究旱涝急转对城市排涝标准和防灾减灾体系建设的影响；三是研究建立城市产汇流模型与流域水文水动力学过程相耦合的城市内涝模型等。

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梯形明渠共轭水深计算方法

李蕊，王正中，张宽地，王志刚

长江科学院院报. 2012, 29(11): 33-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.007

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一方面,通过对共轭水深方程进行数学变换，并根据共轭水深的水流特点，得到计算其水深的迭代公式；另一方面，通过求解一元二、三次方程得到共轭水深的初值近似计算式,并以此为初值，用迭代公式进行一次迭代得到梯形明渠共轭水深的直接计算公式。计算数据表明，该法不依赖图表，计算便捷且精度很高，可供工程实际参考应用。

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复杂排沙廊道泄流能力分析研究

杨蒙，杜永全，何力

长江科学院院报. 2012, 29(11): 37-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.008

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排沙廊道是水电站设计中常见的一种建筑物，在工程设计中对于一些形态弯曲、结构及流态复杂的排沙廊道，目前能有效测算其泄流能力的计算公式并不多见。以南盘江大桥水电站为例，基于水电站首部枢纽水力学模型试验资料成果，以能量方程为基础，从单位流量所产生的阻力损失进行分析，建立了本工程复杂廊道泄流能力计算公式，计算成果同模型试验成果相吻合，可供类似工程设计参考，也为类似复杂建筑物泄流能力分析提供了研究思路。

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弯道航行漂角计算方法研究

蔡汝哲，郑涛

长江科学院院报. 2012, 29(11): 42-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.009

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船舶弯道通航所需宽度计算的经验公式已有不少，但式中涉及的漂角值却都是试验测得。从弯道航行船模试验数据中对影响漂角的R/L、流速、航速和操纵性能等各主要因素进行了分析，运用量纲分析原理和线性回归分析，首次提出了弯道漂角计算公式。通过船模试验资料和实船试验资料验证，均有较好的吻合度。

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梯形渠道恒定渐变流水面线计算的新解析法

黄朝煊

长江科学院院报. 2012, 29(11): 46-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.010

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对棱柱体明渠梯形断面下的恒定非均匀流沿程水面线进行深入研究，基于恒定渐变流基本微分方程，通过对该微分方程无量纲化，采用数值分析理论，得到由简单双曲函数组成的新等效恒定渐变流基本微分方程；通过变量分离，直接积分得到流程S与始、末段水深h_1,h₂的解析函数；通过该解析函数可直接计算出沿程水面线。该方法比《溢洪道设计规范》中推荐的分段求和试算法更简单、便捷，特别对水深较敏感段，规范推荐试算法误差较大，并且逐段试算推求水深将导致末端断面水深误差逐步累积，导致误差增大，精度下降。最后通过工程实例计算比较得出：新解析法计算成果与规范推荐法（程序）计算成果基本一致，对于渠长较长时新解析法成果甚至优于规范推荐的分段试算法，完全满足工程实践要求。

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水平、弯矩荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究

文松霖，柴红涛，顾颖

长江科学院院报. 2012, 29(11): 50-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.011

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通过几组离心模型试验及成果分析，研究了桩基在水平、弯矩组合荷载作用下的承载机制和承载力屈服包络线特性。结果表明：桩基在水平、弯矩组合荷载作用下承载力屈服包络线形状近似为椭圆形，其承载力屈服包络线方程可用椭圆方程来近似表示；水平、弯矩组合荷载作用下桩基承载力屈服包络线方程为检验桩基在水平、弯矩组合荷载作用下桩基的安全性提供了依据；在桩基设计过程中必须要考虑水平荷载和弯矩荷载之间的相互影响作用。

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基于模型试验的河床砂砾石层基本特性研究

胡胜刚，左永振，饶锡保，程展林

长江科学院院报. 2012, 29(11): 55-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.012

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为了经济可靠地确定深厚覆盖层的基本特性参数，以大渡河双江口水电站坝基河床砂砾石层基本特性研究为工程背景，进行大尺寸模型试验，研究河床砂砾石层的旁压模量和动探击数随密度、级配以及上覆压力的变化规律。根据室内模型试验结果，结合现场旁压试验及钻孔试验成果，推断出坝址区河床砂砾石相关层位的密度，并依此进行砂砾石室内力学试验，获得设计所需力学参数。研究成果可为深厚覆盖层基本特性测试提供新的方法。

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采场底板塑性区分布及破坏机理研究

张风达，高召宁，孟祥瑞

长江科学院院报. 2012, 29(11): 59-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.013

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针对承压水体上安全采煤，为进一步认识工作面底板岩层的破坏机理，运用断裂力学理论，并结合Griffith破坏准则分析工作面端部屈服区破坏范围。在此基础上运用滑移线场理论建立底板塑性区破坏力学模型，给出底板最大破坏深度及其塑性区分布范围的理论求解方法，并分析了底板最大破坏深度与其影响因素的关系，为承压水体上开采底板突水防治提供理论依据。最后，通过工程应用实例，验证了理论计算方法的可行性。

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武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇下沉期防护方案数值分析

王艳丽，何波，饶锡保，陈云，徐晗

长江科学院院报. 2012, 29(11): 62-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.014

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采用大型有限差分软件FLAC^3D，建立了武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇沉井基础的整体三维有限差分计算模型。对无地下防护墙（方案1）、地下防护墙入土深度50 m（方案2）及入土深度55 m（方案3）3种不同防护措施下沉井的下沉过程进行了数值仿真研究。分析了3种方案下沉井动态施工过程中沉井结构和周围地基土体的应力和变形特征，评价了不同防护措施的防护效果，为确定合适的地下防护墙入土深度提供了依据，并对设计方案的合理性进行论证。研究结果表明：3种方案下，沉井结构和周围地基土体的应力变形随开挖步骤的变化规律基本相似，入土深度越深，沉井及周围土体的变形相对减小而应力变化不大，但程度有限。防护墙的主要作用在于防治沉井下沉过程中出现的翻砂等不利情况，因此地下防护墙的入土深度需穿过砂层，沉井下沉翻砂时切断砂源，减少防护墙外地面变形。

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盾构隧道壁后注浆压力对地表沉降的影响分析

孙闯，张建俊，刘家顺，王敏 

长江科学院院报. 2012, 29(11): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.015

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为直观了解盾构隧道施工过程中壁后注浆压力对土体变形的影响，分析盾构隧道注浆压力大小对管片上浮的影响，保证在隧道施工过程中采用合理的注浆压力，控制地表变形量。采用FLAC^3D软件对上海某越江隧道施工过程进行了数值模拟，分析注浆压力对管片上浮的影响。结果表明：在不同注浆压力及不同分布形式情况下，土体受扰动程度差异较大；当注浆浆液充填等待层后，随着注浆浆液逐渐硬化，盾构隧道管片会逐渐形成上浮趋势，上浮量与注浆压力有关，当注浆压力控制在0.2～0.3MPa时，地表变形量可以得到有效控制，所以施工中应该值得注意。同时也为今后的盾构隧道数值模拟与现场施工提供参考。

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锚杆质量无损检测中的缺陷信息提取方法研究

肖国强，吴基昌，周黎明，王法刚

长江科学院院报. 2012, 29(11): 73-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.016

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针对锚杆底部弱反射波信息难以提取的问题，按照现行规范要求的测试技术对岩体模型锚杆进行试验，运用希尔波特变换技术对试验数据进行处理，提取“三瞬信息”。分析结果认为，利用三瞬信息能有效提取缺陷反射波信息，尤其是瞬时频率能较好地拾取反射波的到达时间，极大地提高了锚杆长度评价的准确性。

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延安Q₂黄土三轴蠕变特性试验研究

赵宪民，段钊，何青峰，宋飞

长江科学院院报. 2012, 29(11): 77-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.017

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对延安地区Q₂黄土进行了三轴蠕变试验，通过试验得到了延安Q₂黄土不同含水率及不同围压条件下应变—时间曲线和应力应变等时曲线。经过曲线分析发现，应力水平、围压及含水率对延安Q₂黄土的蠕变特性具有较大影响，且当应力水平高于试样的屈服应力时，Q₂黄土表现出显著的非线性蠕变特性。根据蠕变试验结果及模型原理，利用类比法建立了三维应力状态下的黏弹塑性蠕变模型。在此基础上，建立了考虑瞬时损伤的黄土蠕变本构模型，并运用拟牛顿法对模型中的各项参数进行拟合，结果表明：该本构模型适用于延安地区Q₂黄土的蠕变研究，同时，期望该研究成果能为黄土高原其他地区岩土工程设计提供理论及实践意义。

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粉煤灰改良氯盐渍土工程特性试验研究

杨晓松，刘井强，党进谦

长江科学院院报. 2012, 29(11): 82-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.018

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为研究粉煤灰改良氯盐渍土工程特性的效果，采用人工配置氯盐渍土，进行室内改良氯盐渍土的强度与变形特性试验。在定性分析的基础上，定量分析了粉煤灰掺量对改良氯盐渍土强度及变形特性的影响。结果表明，适量添加粉煤灰能够很好地改良氯盐渍土的强度与变形特性。在试验条件下，粉煤灰改良氯盐渍土的最优掺量为25%。

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土体自稳坡角和土钉墙稳定机理分析

杨育文, 肖建华

长江科学院院报. 2012, 29(11): 87-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.019

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利用经典的上界定理，推导出土体自稳临界坡角计算式，提出了以相对坡角作为指标评判边坡稳定性的方法。除了已知的与土钉墙整体稳定相关的潜在滑动面外（第二滑动面），首次证明了主动区中还可能存在以土体自稳临界坡角决定的滑动面（第一滑动面）。实际工程应用验证了所提出方法的合理性。研究成果揭示了土体滑动机理，提供了评判边坡和土钉墙稳定的一条新途径。

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熵权可拓模型在膨胀土胀缩等级判别中的应用

高卫东, 刘永建

长江科学院院报. 2012, 29(11): 91-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.020

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对膨胀土胀缩等级的分类是治理膨胀土的首要工作。基于可拓工程方法，选取自由膨胀率、膨胀总率、液限、塑性指数、<0.005 mm黏粒含量5项指标作为判别因子，为避免主观因素对确定评价指标权重的影响，提出熵值法计算物元模型中各评价指标的权系数的方法，建立了膨胀土胀缩等级判别的熵权可拓模型并应用于从襄荆高速公路沿线取回的部分土样的胀缩等级判别。实例应用表明：熵权可拓模型对膨胀土胀缩等级的判别结果合理，客观地反映了膨胀土判别的复杂状况，具有较高的可靠性和易操作的优点。

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基于ANSYS二次开发的立洲水电站调压井有限元内力计算及配筋研究

王蔚楠，朱俊松，王莎，王万千，陈建康

长江科学院院报. 2012, 29(11): 95-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.021

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以四川木里河立洲水电站调压井工程为研究对象，对围岩稳定及衬砌结构内力分布与配筋等开展了较为深入系统的研究。通过ANSYS软件二次开发，利用APDL编制调压井任意断面的内力计算程序，对不同工况典型断面进行内力分析，获得了井筒沿高程内力分布图，对施工工况（锁口衬砌段）、运行工况（最高涌浪控制工况下井筒衬砌和底板配筋）提出了调压井衬砌结构的配筋建议。

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混凝土速凝剂的现状及最新进展

郭文康，王述银

长江科学院院报. 2012, 29(11): 99-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.022

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液态无（低）碱速凝剂以其优良的性能，逐渐取代传统速凝剂，成为新型速凝剂的代表。为便于更好地了解液态无（低）碱速凝剂的研究进展，从新型速凝剂的品种及其性能特点、促凝机理出发，着重分析了液态无（低）碱速凝剂在其适应性、稳定性、速凝机理、产量及价格、合理掺量及施工质量控制等方面存在的问题，探讨其进一步研究的方向。

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混凝土浇筑仓温度双控指标拟定的最大熵法

黄耀英，瞿立新，周宜红，宫经伟，周绍武，李金河，陈文夫

长江科学院院报. 2012, 29(11): 104-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.023

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结合西南某建设中的混凝土特高拱坝高温季节浇筑仓实测温度，采用最大熵法拟定了混凝土浇筑仓温度双控指标，即混凝土浇筑仓达到最高温度前典型龄期对应的容许温度和容许温度变化率。为了获得高精度的最大熵概率密度函数，采用粒子群算法来优化求解拉格朗日乘子系数。工程实例分析表明：最大熵法不需要事先假设样本分布类型，直接根据各基本随机变量的数字特征值进行计算，就可以得到精度较高的概率分布密度函数，由此求出的温度双控指标是可行的。

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基于ADINA的面板堆石坝三维子模型法研究

许晓亮，王乐华，邓华锋，朱敏

长江科学院院报. 2012, 29(11): 108-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.024

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考虑到面板堆石坝上游面板结构处各种接缝的尺寸与整个坝体模型差异过大，且其变形具有非连续性，从而会导致在有限元计算时出现求解困难或者精度不足的问题。尝试在ADINA有限元分析软件中用子模型法把面板及面板周边的混凝土趾板从面板堆石坝的整体模型中脱离出来作为研究对象，其优点在于方便实施，且可以采用精细的单元网格以获得更高精度的计算解。同时，子模型法对面板的垂直缝和周边缝以及面板与垫层接触部位也可进行详细模拟。通过工程实例计算，并进行结果合理性分析，在验证了面板堆石坝接缝等细部结构分析中采用子模型法具有较高精度和合理性的同时，重点对面板及其接缝部位的变形分布规律进行了探讨。

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长江科学院科研局域网规划建设与运行维护

周力峰，李青松，王奔

长江科学院院报. 2012, 29(11): 113-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.025

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科研局域网是长江科学院的科研基础设施。研究论述了科研局域网在规划设计、建设实施及运行维护中的主要技术问题，在实践的基础上总结了网络业务需求分析、网络结构设计、网络子网与出口建设、网络安全策略等方面的经验及实施方法。

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基于序贯决策融合的变化检测方法研究

李雪，舒宁，刘小利

长江科学院院报. 2012, 29(11): 117-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.026

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根据序贯分析方法对决策树变化检测方法进行了改进，提出了一种基于序贯决策融合的变化检测方法。该方法利用决策树算法具有可处理连续型和离散型数据的特性，将前一次决策树判别的结果作为输入特征，与原输入特征数据组成新的特征向量参与训练生成新的决策树。通过反复迭代使决策树的判别结果达到稳定状态，以此减小决策树变化检测方法中影响结果精度的不确定性。实验结果验证了本文方法的可行性与有效性，为提高遥感影像变化检测结果的准确性提供了一条新的技术途径。

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中小型水工程施工建设及病害防治监理研究

童克强，阮彤，方宗明，陈彦生

长江科学院院报. 2012, 29(11): 122-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.11.027

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中小型水工程施工建设及病害防治加固监理是一项高智能的技术服务活动。监理企业根据合同条款与相关监理规定，组织项目监理部并派总监和监理工程师等进驻施工现场跟踪、巡视与旁站监理，为保证施工质量、投资、工期充分发挥其监理作用。给出了中小型水工程施工监理的主要研究成果，包括中小型水工程涵义、分类、监理原则、“三控制、二管理、一协调”要点、施工监理中安全环境保护与生态平衡重点以及监理评价机制等，并以实例来证明上述研究成果的应用效果。

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2012年, 第29卷, 第11期　
刊出日期：2012-11-01

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