长江科学院院报

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长江科学院院报. 2022, 39(2): 0-0.

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流域横向生态补偿进展及发展趋势

陈进

长江科学院院报. 2022, 39(2): 1-6. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20211257

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随着国家生态文明建设的不断推进,生态补偿作为一项重要机制在研究和实践两方面都取得了积极进展。根据我国流域横向生态补偿案例及实践,对长江流域生态补偿内涵、对象、标准和模式进行初步分析,对几种急需开展的流域生态补偿类型及难题提出了解决建议。分析表明:无论是块状的自然保护地,还是跨行政区的水流及水生态的生态补偿,都需要考虑流域多要素和多利益主体的综合补偿,才能实现全流域的生态补偿;补偿标准的确定需要根据保护地类型和重要性,在生态服务价值与保护成本加发展机会成本或者环境质量改进增量之间选择;在补偿项目实施过程中,需要不断优化补偿要素和考核指标,才能使流域生态补偿持续推进。

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基于Copula函数的叶尔羌河水沙丰枯遭遇研究

居金浩, 彭亮, 何英, 娜扎凯提·托乎提, 卫仁娟

长江科学院院报. 2022, 39(2): 7-13. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200950

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为了解叶尔羌河水沙关系发展规律,采用叶尔羌河卡群站、库鲁克栏干站的径流量和输沙量资料,利用模比系数法、滑动t检验法和滑动相关系数法诊断水沙关系变异点,基于Copula函数构建水沙二维联合分布模型,对比研究不同时段下的径流量与输沙量丰枯遭遇状况。结果显示:水沙关系在1993年前后发生突变,1993—2015年水沙相关性要强于1954—1992年水沙相关性:变异前后水沙丰枯遭遇同步概率均大于水沙丰枯遭遇异步概率,且“水丰沙枯”和“水枯沙丰”两种类型的概率均为0; 1954—1992年水沙丰枯同步频率为58.97%,1993—2015年水沙丰枯同步频率达到82.61%,水沙关系变异后的水沙丰枯遭遇同步频率增加。研究结论可为叶尔羌河流域水沙运行调度与管理提供理论依据。

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青海省降水时空变化特征及其与太阳黑子的关系

屈星, 许继军, 吴光东, 霍军军, 王永强, 张潇

长江科学院院报. 2022, 39(2): 14-20. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201122

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采用青海省1965—2018年50个气象站月降水资料和同时段太阳黑子相对数资料,将青海省划分为长江和澜沧江源区、黄河源区、东部低海拔区和柴达木盆地区,运用集中度和集中期、线性倾向估计、M-K检验法和Morlet小波分析法对青海省时空降水变化特征进行分析。结果表明:青海省降水量在空间分布上呈现由西北向东南增加的特征,在年际变化上,青海省和4个分区年降水量都具有上升趋势,其中青海省平均上升0.81 mm/a;青海省降水年内分配不均,降水集中度具有逐渐趋向均匀的趋势;青海省出现微弱的降水突变信号,青海省主体和东部低海拔区突变始于2006年前后,长江和澜沧江源区突变始于2003年前后,柴达木盆地区突变于2001年前后,而黄河源区存在4个可能突变点;柴达木盆地降水变化具有22~23 a的主周期,青海省和其他3个分区都具有28~30 a的主周期,在28 a尺度上青海省和4个分区降水量与太阳黑子相对数的小波系数都分别达到了0.95、0.86、0.91、0.93和0.75的正相关性,且显著性水平均为0.01。

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天津城市下垫面降雨损失特性试验研究

杨巧, 汪志荣, 潘声远, 孙义秋

长江科学院院报. 2022, 39(2): 21-27. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201048

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城市下垫面降雨损失特性是城市水文学研究最为基础也是最重要的内容,以天津市西青区某高校为研究区域,在测量5种典型下垫面入渗及蒸发这2个重要的降雨损失环节基础上,采用情景分析的方法,选取5场代表性降雨事件分析了城市下垫面的降雨损失特性。结果表明:①绿地、沥青混凝土路面、铺砖路面初始入渗率分别为5.28、1.03、0.61 mm/min,而沥青混凝土路面与SBS屋面均不透水。② 绿地、沥青混凝土路面、铺砖路面的降雨损失为入渗损失,蒸发及其他损失可忽略不计,而其他2种不透水性下垫面无入渗损失,蒸发及其他损失不可忽视。③绿地仅在大暴雨事件降雨约50 min后形成超渗产流;沥青混凝土路面在大暴雨与特大暴雨事件中形成超渗产流,产流时间分别为40、10 min;铺砖路面在暴雨、大暴雨、特大暴雨事件中形成超渗产流,产流时间分别为15、20、5 min。④水磨石路面及SBS屋面由于降雨损失较小,在各降雨事件中均迅速产流。

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工业用水库兹涅茨曲线及其形成机制

许莹莹

长江科学院院报. 2022, 39(2): 28-34. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200898

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探究工业用水与经济发展之间的关系兼具理论意义和现实意义。基于中国1999—2018年省级面板数据,对全国以及各地区分组进行了工业用水环境库兹涅茨曲线(Environmental Kuznets Curve,EKC)检验,并运用对数平均迪氏指数(Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI)方法定量测算了其背后的形成机制。结果表明:①全国、中部地区EKC呈“N”型;东部地区EKC为单调递增的直线;西部地区呈倒“U”型;②低用水低增长组、低用水高增长组、高用水高增长组和高用水低增长组4组的EKC分别为单调递减的直线、倒“U”型曲线、“N”型曲线和“N”型曲线;③3个工业用水驱动因子中,用水效率促进节水、经济扩张驱动用水、产业结构与工业用水量变化率关系曲线呈倒“U”型。结果证实了工业用水EKC的存在及其多样性,并提示政府关注多方因素因地制策以精准施策。

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渭河渭南段水体重金属污染特征及风险评价

赵玉, 李芳

长江科学院院报. 2022, 39(2): 35-42. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201203

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以Hg、Pb、Cd、Zn、Cu和Cr为研究对象,采用内梅罗综合污染指数法、Hakanson潜在生态风险指数法以及健康风险评价模型,揭示渭河流域渭南段水体重金属污染特征、生态风险和健康危害风险。结果表明:Hg、Pb、Cd、Zn、Cu和Cr共6种重金属浓度均在《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅰ—Ⅲ类标准限值内;研究区重金属污染属于清洁水平,水体重金属内梅罗综合污染指数<0.7;水体重金属综合潜在生态风险呈现低度到中度的生态风险,以Pb的生态风险为主;研究区非致癌重金属元素引起的健康风险均低于致癌重金属元素引起的健康风险,饮水途径的健康风险远高于皮肤接触途径产生的健康风险,且重金属污染对儿童的威胁比成人大。研究结果可为流域水体重金属污染风险管理及污染防治提供理论依据。

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奎屯河流域高砷地下水砷含量空间分布异常的影响因素

宿彦鹏, 李巧, 陶洪飞, 何雨江, 栗现文, 马合木江·艾合买提, 姜有为, 鲜虎胜

长江科学院院报. 2022, 39(2): 43-49. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201116

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新疆奎屯河流域是我国地下水受砷影响较为严重的一个区域,为了查明该区地下水中砷的空间分布特征及砷含量异常的原因,于2017年在研究区采集地表水、潜水和承压水样品51组,2019年在典型高砷区采集承压水样品16组,2个钻孔沉积物样品45组。通过地下水及沉积物的测试分析、数理统计等方法对研究区高砷地下水的空间分布特征及砷含量异常的影响因素进行分析,结果表明:水平方向上,砷浓度从南向北逐渐升高,与海拔呈负相关;垂直方向上,高砷地下水主要分布在>80 m深层含水层中。地下水中砷含量空间分布与古地理环境、地形地貌、封闭的地质、干旱的气候等自然地理条件有关;地下水砷含量分布异常主要有3个原因,即高pH值、高HCO₃^-、低Eh的地下水环境,沉积物的粒径、色度、局部沉积环境,施用含砷农药、化肥的人为活动。研究成果可为奎屯河流域地下水砷富集机制的研究奠定基础。

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乌东德库区消落带生态修复植物遴选与配置

周火明, 于江, 万丹, 甘国权, 卢阳, 金可

长江科学院院报. 2022, 39(2): 50-55. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200910

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干热河谷库区消落带生态修复关键技术难点在于当消落带植被受到长时间淹水与干旱交替双重胁迫时,如何遴选生态修复两栖植物。通过对乌东德库区消落带生态修复试验段淹没前植被调查、溪洛渡库区和三峡库区典型库岸消落带现存植物种群调查以及查阅三峡库区消落带植被自然演替和植被修复相关文献,结合乌东德水电站水位调度节律和库区干热河谷气候条件,对乌东德库区消落带植被自然演替趋势进行了分析。按照自然修复与人工修复相结合、乡土植物与外来植物相结合的消落带生态修复理念,遴选出乌东德库区消落带生态修复试验植物,提出了在试验段沿海拔高程的植物梯度配置模式:消落带中下部配置以狗牙根、香附子、扁穗牛鞭草等为主的多年生草本植物和以苘麻、狗尾草、马唐等为主的一年生草本植物;消落带上部配置以中山杉、水桦、桑树、秋华柳、银合欢等为主的乔、灌木以及草本植物。

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黄河流域1982—2015年不同气候区植被时空变化特征及其影响因素

陈晨, 王义民, 黎云云, 周帅

长江科学院院报. 2022, 39(2): 56-62. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201075

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研究不同气候区植被覆盖的时空变化及气候因子与植被生长的关系,对生态环境建设与治理具有重要意义。基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g数据集,运用均值法、Sen+Mann-Kendall趋势分析、偏相关系数、多元线性回归模型+残差法等方法,分析了黄河流域不同气候区生长季植被时空变化特征及气候因子与人类活动对植被变化的影响。结果表明:①1982—2015年黄河流域及不同气候区归一化植被指数(NDVI)年际变化呈缓慢上升趋势,干旱区变化波动平稳,半湿润区变化较明显。②34 a来各气候区大部分地区植被呈显著增加,半干旱区所占面积比例最大,不显著减少主要分布在半湿润区西南部及南部。③各气候区降水、气温、日照时数对NDVI表现出正影响,且日照影响最大;在半干旱区降水对NDVI影响最大,在半湿润区影响最小,在半湿润区气温对NDVI影响最大,在干旱区影响最小。④34 a来,人类活动对各气候区植被的积极影响明显大于消极影响。

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亚热带山区红壤可蚀性对土地利用变化的响应

张高玲, 谢红霞, 盛浩, 周清, 段良霞, 吴燕语

长江科学院院报. 2022, 39(2): 63-69. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201073

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为探究土地利用方式变化对表层土壤可蚀性的影响,分别在湖南省湘东大围山和湘西小溪国家级自然保护区选取现有4种典型土地利用方式(天然林及由其转变而来且紧邻的杉木林、果园和坡改梯耕地),分析土地利用方式发生转变后表层土壤理化性质差异,选择Torri.D模型计算土壤可蚀性K值,利用系统聚类法对本研究采样点和江西鹰潭中国科学院红壤生态试验站不同研究小区的土壤理化性质进行聚类分析,并以实测数据对本研究计算的K值进行校正。结果表明:①湘东和湘西地区天然林转变为杉木林、果园和坡改梯耕地后表层土壤砂粒含量较本地区天然林增加,土壤机械组成呈粗骨化趋势。②湘西地区各土地利用方式的表层土壤有机碳含量均高于湘东地区同类型土地利用方式,且土地利用方式由天然林发生转变后,其他土地利用类型表层土壤有机碳含量均小于本地区天然林。③湘东地区天然林及其开垦7 a后不同土地利用方式土壤可蚀性K值表现为:杉木林>天然林>果园(坡改梯)>坡改梯耕地;湘西地区天然林及其开垦10 a以上不同土地利用方式的土壤可蚀性K值表现为:坡改梯耕地>果园>杉木林>天然林。土地利用方式发生变化后,土壤可蚀性因微地形的改变以及种植作物的年限不同会发生不同程度的变化,采取水土保持措施对土壤状况有一定改善。

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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. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201177

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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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一种模拟黏土心墙坝漫顶溃决的水沙耦合数学模型

王廷, 王亚林

长江科学院院报. 2022, 39(2): 77-81. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201062

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为了减轻黏土心墙坝漫顶溃决的损失,需要对黏土心墙坝的漫顶溃口发展过程进行深入研究。基于黏土心墙坝漫顶溃决机理,建立了黏土心墙坝漫顶溃决水沙耦合数学模型。模型采用的水动力学模型为固液两相湍流方程,考虑了床面变形对于水流运动的影响;使用PLIC-VOF法(分段线性界面重构-流体体积法)使其精确重构自由表面;固壁边界运用基于离散力的浸入边界法,使其更加准确地模拟含有刚体的流体运动;心墙的滑移破坏则通过剪切力进行判断。模型能够在一定程度上反映水流结构、坝面变形和心墙滑移三者之间的关系,经室内水槽试验检验,计算的溃口流量过程与实测值也较为吻合,能够为研究黏土心墙坝漫顶溃口发展过程提供一种可选工具。

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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. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200987

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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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基于孔隙水分布的非饱和土SWCC及相对渗透系数预测模型

王欣

长江科学院院报. 2022, 39(2): 89-93. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201183

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相对渗透系数与土水特征曲线(SWCC)是研究非饱和流的重要参数,利用毛细管系统研究渗流已经成为研究相对渗透系数的重要方法之一。在用毛细管系统代替土孔隙的假设上,基于杨-拉普拉斯方程和分形理论,对传统的毛细管系统含水量模型作出改进,考虑非饱和孔隙的含水量,提出一个预测非饱和土相对渗透系数的模型。利用4组试验数据对提出的相对渗透系数预测模型进行验证,用均方根偏差(RMSD)评测试验数据与预测数据之间的误差,结果表明4组数据的RMSD均＜0.025,说明该模型具有预测非饱和土相对渗透系数的实际意义。

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土工合成材料土中与空气中抗拉强度对比

吴迪, 罗琛, 李丹, 徐超

长江科学院院报. 2022, 39(2): 94-101. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201021

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针对土工合成材料土中与空气中抗拉性能的差异性,研制了一台土工合成材料土中拉伸试验机。该试验机采用可移动套筒以保证测试材料一直处于土体中,减少甚至消除填土与夹具之间的摩擦,使测得的试样受拉力值更为精确;采用双光杆滑动轨道以保证夹具与套筒的低摩阻定向移动。该试验机能进行土工合成材料土中、空气中以及侧限拉伸试验,还能进行拉拔和蠕变试验。采用该试验机进行了5种土工合成材料空气中、土中拉伸试验及侧限拉伸试验。结果表明,土工合成材料在筋土相互作用下的抗拉强度受筋材与土体间摩擦的影响较小,而侧限约束是造成土中拉伸与空气中拉伸巨大差异的主要原因;分别得到了空气中拉伸强度与土中拉伸强度、侧限拉伸强度的量化关系式,可由较容易测得的空气中拉伸强度直接求得土中拉伸强度或侧限拉伸强度,便于工程利用时参考。

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局部超载作用下邻近支挡结构土压力分析

李明宇, 辛勇慧, 魏艳卿, 郭院成, 陶云超, 赵红艳, 杜宁

长江科学院院报. 2022, 39(2): 102-107. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201046

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局部超载作用下的支挡结构土压力问题是制约高密度城区发展的常见问题之一。为了探讨局部超载对邻近支挡结构土压力的影响规律,以及现有计算理论的合理性与适用性,通过模型试验针对支挡结构不同位移模式下局部超载对其土压力的影响进行研究,分析支挡结构土压力分布、大小与位移模式的关系,并将试验结果与现有理论计算结果进行对比。研究表明:对于无黏性土,在邻近局部超载影响下,支挡结构的土压力分布形态及大小与各点位置处的位移量有关,随着位移量的增加呈指数函数降低;局部超载对土压力的主要影响范围与规范算法相一致,但规范与现有简化土压力计算法在某些区域范围内存在不适宜性,且不适宜区域与支挡结构的位移模式有关;弹性法土压力计算值能够包络邻近局部超载支挡结构各种位移模式下的土压力,其分布形态与实测值相一致,偏于安全,但在局部超载主要影响范围以外偏大,可进行修正折减。

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土工织物反滤作用研究进展

杜春雪, 徐超, 彭善涛

长江科学院院报. 2022, 39(2): 108-114. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201050

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土工织物作为反滤材料已在众多工程领域得到了成功的应用。由于土工织物应用环境的复杂化和被保护土体的特殊性,需要深入地分析和认识土工织物的反滤机理,这对土工织物反滤作用的正常发挥具有重要的工程应用价值。基于国内外众多学者的研究成果,总结了在“土-土工织物”体系中土体“自反滤层”的形成机理和土工织物的反滤特性,分析了土工织物反滤性能的主要影响因素,论述了土工织物保土、透水、防淤堵准则方面的差异性。在此基础上,讨论了目前土工织物反滤研究和应用中存在的一些问题:如土工织物过滤细粒土的反滤特性、实际工程中反滤准则的应用等,并指出为确保土工织物反滤作用的正常发挥,应结合其应用环境建立针对性的土工织物反滤准则。

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分级加载下加筋边坡离心模型试验数值模拟

杨秀杰, 邓凯伦, 佘孟飞, 刘宏

长江科学院院报. 2022, 39(2): 115-121. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201058

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针对西南地区某机场加筋边坡的离心模型试验,建立与离心试验尺寸一致的有限元数值模型,并采用考虑时间因素的Cvisc蠕变模型与M-C模型,模拟分级加载过程中离心模型的位移、土压力、筋材拉力随时间的发展和分布情况,并与离心模型试验结果进行比较。采用Cvisc模型研究了不同筋材长度,以及不同部位的筋材加密和筋材模量增加对加筋边坡的影响。研究结果表明:Cvisc蠕变模型能较好地描述变加速度加载的离心模型试验,引进时间因子能反映出不同时刻下离心模型的位移、土压力、筋材拉力;随着筋材长度的增加,潜在滑面后移,边坡稳定性提高;在1/3坡高处筋材拉力和水平位移最大,通过对1/6～1/2坡高范围内筋材加密或模量增加,是提高边坡稳定性最有效的方法,筋材加密效果优于筋材模量增加。

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考虑缩尺效应对颗粒破碎影响的堆石料临界状态研究

杨少博, 邱珍锋, 王爱国, 王俊杰, 郭万里, 周泳峰

长江科学院院报. 2022, 39(2): 122-128. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200938

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堆石料缩尺后的替代料与原级配料的强度变形特性存在差异,揭示这种差异对堆石料工程运用具有重要的科学价值。采用相似级配法和混合法对弱风化灰岩料进行缩尺,缩尺后堆石料最大粒径分别为60、40、20、10 mm,通过三轴固结排水剪切试验进行缩尺后替代料的应力变形特性研究,分析了缩尺方法和试样最大粒径对堆石料临界状态及临界状态方程的影响。结果表明:最大粒径相同的条件下,混合法缩尺后试样体积变化量大于相似级配法缩尺试样,而两组试样在q-p′平面上的临界状态线几乎重合;引入分形维数描述颗粒破碎过程,颗粒破碎分维值随着围压的增大而呈幂函数增长,且与最大粒径的大小有关;在e-lgp′平面建立了考虑颗粒破碎的临界状态线方程,并给出了各参数的确定方法。研究结果为进一步构建考虑缩尺效应的堆石料临界状态本构模型提供了一种思路。

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层状岩体损伤破坏特征数值模拟

白琦, 代恒军

长江科学院院报. 2022, 39(2): 129-134. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201114

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为更深入了解层状岩体的力学特性,首先基于细观损伤力学理论,运用体积平均化的方法,推导了微裂纹对岩体弹性柔度矩阵的贡献;然后基于不可逆热力学框架,导出了损伤矢量的损伤破坏方程;最后建立了层状岩体的损伤破坏本构模型,并通过数值计算模拟了层状岩体的损伤破坏特征,与室内试验结果吻合较好。巴西圆盘劈裂数值试验研究表明:岩体试样的破裂面均从加载点起裂;层理倾角0°、90°时,破裂面为通过加载中心和试样中心的近似平面,层理倾角为其他角度时,破裂面为偏离了加载中心的曲面。与室内试验结果对比可知,本文二次开发的本构模型能够较好地预测层状岩体渐进破坏的各向异性。

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微生物改性水泥土的制备与力学特性研究

曾庆杰, 李悦, 黎金杭, 林民杰, 刘冬, 王延宁

长江科学院院报. 2022, 39(2): 135-140. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201084

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花岗岩残积土在我国华南地区广泛分布,由于其具有明显的遇水崩解特性,往往带来山体滑坡等地质灾害。基于微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)采用巴氏芽孢杆菌对水泥加固花岗岩残积土的工程性质、工程技术进行改良研究,探究以水泥掺入量、钙离子浓度和钙源等因素为变量时,MICP技术对水泥土强度、应力应变关系等力学性能的影响。通过无侧限抗压强度(UCS)试验,分析了经MICP加固后水泥土的力学强度,得到以下结论:①MICP技术可以明显增强花岗岩残积土为基材的水泥土的强度、刚度和韧性等工程性质;②与对照组相比,试验组强度最大增长率为87.5%,最经济的水泥掺入量为15%;③氯化钙和乙酸钙为钙源都可以改善试样的韧性,而乙酸钙的效果更好,与对照组相比,试验组应变最大增长率为69.67%,此时所对应的钙离子浓度为0.5 mol/L。

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高拱坝混凝土一期控温阶段温度变化动态预测方法

黄建文, 李飞翔, 袁华, 王兴霞, 江谊园, 叶林华

长江科学院院报. 2022, 39(2): 141-146. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201119

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为了能够提前获知一期控温阶段混凝土短期内温度变化趋势,及时采取相应温控措施,防止温度裂缝产生,以高拱坝施工期浇筑仓混凝土为研究对象,分析初始温度、通水冷却、绝热温升、环境气温及层面散热等因素对浇筑仓混凝土温度的综合影响,建立适时动态更新初温的高拱坝混凝土一期控温阶段温度变化动态预测模型。同时,考虑不同浇筑仓混凝土的差异性,运用非线性优化法对模型的重要参数进行优化求解,并运用最大绝对误差、平均绝对误差、相对误差等评价指标检验预测模型的精度。最后结合工程实例,以2 d为步长更新初始温度并优化参数,以12 d为龄期,对浇筑仓混凝土温度进行预测,结果表明模型预测值与实测值的最大绝对误差在0.6 ℃以内,平均绝对误差在0.2 ℃以内,相对误差在0.9%以内,预测精度满足施工现场需求。

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聚氨酯玛蹄脂混合料的设计及性能

张倩, 吕荣培, 马昭, 王永卫

长江科学院院报. 2022, 39(2): 147-152. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200943

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研究高性能的环境友好型路面材料对经济、环境具有重要的意义。采用聚氨酯胶粘剂代替沥青作为结合料,设计出密实型聚氨酯玛蹄脂混合料(SMPU)。通过飞散试验、析漏试验以及马歇尔试验对SMPU进行配合比设计,以SBS改性沥青混合料(简称SMA)做对比,通过车辙试验、单轴贯入试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及低温弯曲试验,对SMPU的路用性能进行了评价,并通过不同温度、不同浸泡方式下的抗压、抗折以及劈裂试验,考察了SMPU的力学性能。结果表明:SMPU具有比SMA更优异的高低温及水稳定性能,但负温-水的耦合作用会对其造成较大影响;SMPU的温度敏感性低,在路面正常工作温度内,SMPU的抗压、抗折及劈裂强度分别为17~21 MPa、2.9~3.6 MPa及1.7~1.9 MPa;在不同浸泡方式下,SMPU的3种强度损失率均<7%,能有效抵抗常温下的水损伤。拟合试验数据显示,基于SMPU抗压强度的抗折与劈裂强度转换式相关性高,可为密实型聚氨酯混合料强度相关研究提供参考。在绿色公路建设及路面变形严重区域,SMPU具有广阔的应用前景。

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库赛湖水位动态监测及气候要素分析

袁康, 谭德宝, 文雄飞, 徐平

长江科学院院报. 2022, 39(2): 153-158. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201126

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湖泊的水位数据作为评价湖泊变化的重要指标,对于研究区域水资源变化和生态环境状况具有重要意义。但绝大多数高原湖泊位于人烟稀少、自然条件恶劣的高海拔地区,往往难以获取基础观测数据。以卫星测高数据和遥感影像数据为基础,获得2008—2018年库赛湖水位和面积数据,并结合气象数据对水位变化原因进行分析。结果表明:库赛湖水位变化先后主要经历了缓慢上涨(2008—2011年)→急剧上涨(2011年)→趋于稳定(2013—2018年) 3个阶段。2008—2011年是湖泊水位的缓慢上升期,气候暖湿化是主要原因;2011年由于上游卓乃湖发生溢流,水位短时间内急剧上涨;2012—2018年,在接收大量来水后库赛湖也发生外溢,与上下游湖泊串联成一体,水位开始趋于稳定。对水位数据和气象特征因子进行相关性分析,可见湖泊水位与气象因子的变化情况具有较好的相关性,初步分析认为区域降水量增加是库赛湖水位上涨的主要原因,而气候变暖引起的冰川融水增加、冻土水分释放可能是次要原因。

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2022年, 第39卷, 第2期　
刊出日期：2022-02-01

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