南水北调与水利科技（中英文）
2014年第12卷第5期文章目次
2014, 12(5):1-5.
摘要:
为了分析输水隧洞预应力混凝土衬砌结构应力对相关因素的敏感性，以穿黄隧洞工程为例，选取张拉控制应力scon、预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数m、钢绞线孔道局部偏差摩擦系数k以及锚具变形和钢筋内缩值a等4个因素作为敏感性参数，通过正交试验设计法确定计算方案，采用三维有限元方法计算了各因素不同取值时管壁混凝土的应力状态。利用极差分析方法分析了管壁混凝土环向应力和轴向应力对上述4个因素的敏感性。结果表明，在钢绞线张拉完成、充水达到设计水压的两种工况下，管壁混凝土环向应力和轴向应力对这4个因素的敏感性由高到低依次为：m、scon、a、k，特别是m和scon对管壁混凝土环向应力有显著影响，在数值计算中需要评估或者通过试验验证这2个因素取值的准确性，以保证参数取值反映实际情况以及数值计算结果的可靠性。
为了分析输水隧洞预应力混凝土衬砌结构应力对相关因素的敏感性，以穿黄隧洞工程为例，选取张拉控制应力scon、预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数m、钢绞线孔道局部偏差摩擦系数k以及锚具变形和钢筋内缩值a等4个因素作为敏感性参数，通过正交试验设计法确定计算方案，采用三维有限元方法计算了各因素不同取值时管壁混凝土的应力状态。利用极差分析方法分析了管壁混凝土环向应力和轴向应力对上述4个因素的敏感性。结果表明，在钢绞线张拉完成、充水达到设计水压的两种工况下，管壁混凝土环向应力和轴向应力对这4个因素的敏感性由高到低依次为：m、scon、a、k，特别是m和scon对管壁混凝土环向应力有显著影响，在数值计算中需要评估或者通过试验验证这2个因素取值的准确性，以保证参数取值反映实际情况以及数值计算结果的可靠性。
2014, 12(5):6-10.
摘要:
对Q2黄土进行不同含水状态下的三轴蠕变试验，结果表明，随着含水率的增高，Q2黄土的流变性能增强。根据试验曲线形态特征，选用一个广义Kelvin模型串联一个非线性粘塑元件组成非线性粘弹塑性模型（改进的西原模型）。应用改进的西原模型对试验数据进行拟合求参，结果显示瞬时变形模量EH、粘弹性变形模量Ek、粘弹性粘滞系数ηk随含水率增加呈指数形式递减。引入含水损伤变量D(ω)，计算得出各蠕变参数含水损伤演化方程，进而建立考虑含水损伤的非线性蠕变模型。应用试验数据对其进行验证，证明考虑含水损伤的非线性蠕变模型能够有效的描述Q2黄土的整体流变特征。
对Q2黄土进行不同含水状态下的三轴蠕变试验，结果表明，随着含水率的增高，Q2黄土的流变性能增强。根据试验曲线形态特征，选用一个广义Kelvin模型串联一个非线性粘塑元件组成非线性粘弹塑性模型（改进的西原模型）。应用改进的西原模型对试验数据进行拟合求参，结果显示瞬时变形模量EH、粘弹性变形模量Ek、粘弹性粘滞系数ηk随含水率增加呈指数形式递减。引入含水损伤变量D(ω)，计算得出各蠕变参数含水损伤演化方程，进而建立考虑含水损伤的非线性蠕变模型。应用试验数据对其进行验证，证明考虑含水损伤的非线性蠕变模型能够有效的描述Q2黄土的整体流变特征。
2014, 12(5):11-13.
摘要:
在一些已建的大中型水电站中，为了保护水电站下游生态环境，需要在原引水管道中通过岔管分出一条引水管道以保证下游所需生态流量。可通过在引水管道中安装生态机组，来利用生态流量发电。生态机组的布置可分为两种形式：室后分叉、室前分叉。前一种布置形式中，由于两台机组的引水管道共用调压室，使得生态机组与原系统大机组之间相互的水力干扰较大，原机组负荷变化对生态机组的影响大于生态机组对原机组的影响；后一种布置形式中，两台机组拥有独立调压室，，各自独立运行，相互之间水力干扰很小。
在一些已建的大中型水电站中，为了保护水电站下游生态环境，需要在原引水管道中通过岔管分出一条引水管道以保证下游所需生态流量。可通过在引水管道中安装生态机组，来利用生态流量发电。生态机组的布置可分为两种形式：室后分叉、室前分叉。前一种布置形式中，由于两台机组的引水管道共用调压室，使得生态机组与原系统大机组之间相互的水力干扰较大，原机组负荷变化对生态机组的影响大于生态机组对原机组的影响；后一种布置形式中，两台机组拥有独立调压室，，各自独立运行，相互之间水力干扰很小。
2014, 12(5):14-17.
摘要:
应用平面紊动射流理论，对跌坎型底流消能工消力池内水流流态进行分区，并分析了冲击区水流结构。同时根据动能势能转化原理，采用坐标转换的数学方法，推导出跌坎型底流消能工冲击区时均压强的经验公式。最后，利用水力学模型试验，验证了该公式的合理性，并通过改变入池能量、入射角度、跌砍深度等条件，分析了跌坎型底流消能工冲击区时均压强的变化规律。
应用平面紊动射流理论，对跌坎型底流消能工消力池内水流流态进行分区，并分析了冲击区水流结构。同时根据动能势能转化原理，采用坐标转换的数学方法，推导出跌坎型底流消能工冲击区时均压强的经验公式。最后，利用水力学模型试验，验证了该公式的合理性，并通过改变入池能量、入射角度、跌砍深度等条件，分析了跌坎型底流消能工冲击区时均压强的变化规律。
2014, 12(5):18-21.
摘要:
应用空间滑动面原理改进了Lade-Duncan弹塑性模型的屈服准则及破坏准则，建立了基于非关联流动法则的改进Lade-Duncan弹塑性模型，模型参数可通过常规三轴试验获取。利用潍坊中南部平原地区某深基坑持力层的粉土UU三轴试验结果，验证了改进Lade-Duncan模型对粉土试样的适应性。改进模型较Lade-Duncan弹塑性模型能够更好地反映持力层粉土的（σ1-σ3）—ε1关系，以及应力路径的相关性与剪胀等特性。改进弹塑性模型可为该地区高层及超高层建筑粉土地基变形计算创造有利条件。
应用空间滑动面原理改进了Lade-Duncan弹塑性模型的屈服准则及破坏准则，建立了基于非关联流动法则的改进Lade-Duncan弹塑性模型，模型参数可通过常规三轴试验获取。利用潍坊中南部平原地区某深基坑持力层的粉土UU三轴试验结果，验证了改进Lade-Duncan模型对粉土试样的适应性。改进模型较Lade-Duncan弹塑性模型能够更好地反映持力层粉土的（σ1-σ3）—ε1关系，以及应力路径的相关性与剪胀等特性。改进弹塑性模型可为该地区高层及超高层建筑粉土地基变形计算创造有利条件。
2014, 12(5):22-26.
摘要:
以某河床式水电站工程为例，在分析厂房整体结构特点的基础上，建立了三维有限元模型，并应用《水工建筑物抗震设计规范》（DL 5037-2000）和《欧洲结构抗震设计规范》中三种不同的反应谱，进行了河床式水电站厂房结构的地震响应分析。将设计反应谱转换成20秒的人造地震波，通过时程分析，对反应谱分析得到的结构应力和位移状况进行验证对比，讨论在规范规定的不同反应谱分析方法下河床式水电站厂房结构地震响应的异同。期待研究成果可以为我国抗震规范的修订提供部分借鉴。
以某河床式水电站工程为例，在分析厂房整体结构特点的基础上，建立了三维有限元模型，并应用《水工建筑物抗震设计规范》（DL 5037-2000）和《欧洲结构抗震设计规范》中三种不同的反应谱，进行了河床式水电站厂房结构的地震响应分析。将设计反应谱转换成20秒的人造地震波，通过时程分析，对反应谱分析得到的结构应力和位移状况进行验证对比，讨论在规范规定的不同反应谱分析方法下河床式水电站厂房结构地震响应的异同。期待研究成果可以为我国抗震规范的修订提供部分借鉴。
2014, 12(5):27-31.
摘要:
喜儿沟水电站大型调压井采用沉井法施工。考虑到沉井结构尺寸大，且位于漂卵砾石复杂地层中，在下沉施工中采用爆炸助沉法，通过冲击波超压的交替升降使井壁振动产生下沉，从而解决下沉受阻难题。针对喜儿沟工程实例，通过算理论计算和动力有限元数值模拟，分别得到沉井不发生破坏的炸药最大允许用量分别为171.13kg和74.87kg。在实际工程中采用小药量助沉可以在保证施工安全前提下，完成施工任务。
喜儿沟水电站大型调压井采用沉井法施工。考虑到沉井结构尺寸大，且位于漂卵砾石复杂地层中，在下沉施工中采用爆炸助沉法，通过冲击波超压的交替升降使井壁振动产生下沉，从而解决下沉受阻难题。针对喜儿沟工程实例，通过算理论计算和动力有限元数值模拟，分别得到沉井不发生破坏的炸药最大允许用量分别为171.13kg和74.87kg。在实际工程中采用小药量助沉可以在保证施工安全前提下，完成施工任务。
2014, 12(5):32-35.
摘要:
混凝土材料所具有的多孔隙结构是由其本身的物理、化学性质所决定的，而孔隙结构又决定了混凝土整体的强度和渗透性。本文将混凝土复杂的孔隙结构简化为单根毛细管，根据Fick定律和质量守恒原理推导出混凝土孔隙溶解控制方程，并运用Bear理论中关于多孔介质毛细孔渗透率的研究理论及饱和溶质运移扩散方程建立侵蚀模型。模拟结果表明，该模型能够有效地反映混凝土孔隙中固相钙离子溶解、浓度变化和孔隙边壁侵蚀厚度变化过程。
混凝土材料所具有的多孔隙结构是由其本身的物理、化学性质所决定的，而孔隙结构又决定了混凝土整体的强度和渗透性。本文将混凝土复杂的孔隙结构简化为单根毛细管，根据Fick定律和质量守恒原理推导出混凝土孔隙溶解控制方程，并运用Bear理论中关于多孔介质毛细孔渗透率的研究理论及饱和溶质运移扩散方程建立侵蚀模型。模拟结果表明，该模型能够有效地反映混凝土孔隙中固相钙离子溶解、浓度变化和孔隙边壁侵蚀厚度变化过程。
2014, 12(5):36-40.
摘要:
广泛应用于低扬程和特低扬程泵站的贯流泵装置，传统设计基本采用平直管出水的结构型式。针对城市防洪泵站扬程低、年运行时间短、安全性和可靠性要求高的特点，本文提出了5种新型虹吸式出水流道的贯流泵装置结构型式，它们具有结构简单、断流可靠、安装检修方便、维修和养护成本低等优点。在保持模型泵不变的情况下，采用CFD数值模拟技术，进行了不同结构型式的虹吸式出水贯流泵装置数值分析、优化水力设计和性能预测。根据优化设计结果，在高精度试验台上进行了虹吸出水和直管出水的竖井贯流泵装置模型对比试验。试验结果表明，两种竖井贯流泵装置的水力性能基本接近，平直管出水和虹吸式出水都是合适的低扬程泵站出水流道结构型式；在特低扬程情况下，采用虹吸式出水流道的泵装置结构型式具有更明显的优势。
广泛应用于低扬程和特低扬程泵站的贯流泵装置，传统设计基本采用平直管出水的结构型式。针对城市防洪泵站扬程低、年运行时间短、安全性和可靠性要求高的特点，本文提出了5种新型虹吸式出水流道的贯流泵装置结构型式，它们具有结构简单、断流可靠、安装检修方便、维修和养护成本低等优点。在保持模型泵不变的情况下，采用CFD数值模拟技术，进行了不同结构型式的虹吸式出水贯流泵装置数值分析、优化水力设计和性能预测。根据优化设计结果，在高精度试验台上进行了虹吸出水和直管出水的竖井贯流泵装置模型对比试验。试验结果表明，两种竖井贯流泵装置的水力性能基本接近，平直管出水和虹吸式出水都是合适的低扬程泵站出水流道结构型式；在特低扬程情况下，采用虹吸式出水流道的泵装置结构型式具有更明显的优势。
2014, 12(5):41-44.
摘要:
基于两相流理论，并考虑润滑油与轴瓦的流固耦合作用，计算了动压径向滑动轴承的油膜参数。由于两相流模型引入负压对轴承承载的作用，其载荷计算值大于单相流、雷诺方程的求解结果。通过调整轴瓦的弹性模量，揭示了轴瓦材料对轴承压力分布、载荷、油膜汽化比例的影响规律。在一定范围内减少轴瓦刚度，能够降低轴承的最大压力，减少轴承变形量，因此轴瓦材料的选择恰当与否，是确保轴承能否稳定运行的重要因素。
基于两相流理论，并考虑润滑油与轴瓦的流固耦合作用，计算了动压径向滑动轴承的油膜参数。由于两相流模型引入负压对轴承承载的作用，其载荷计算值大于单相流、雷诺方程的求解结果。通过调整轴瓦的弹性模量，揭示了轴瓦材料对轴承压力分布、载荷、油膜汽化比例的影响规律。在一定范围内减少轴瓦刚度，能够降低轴承的最大压力，减少轴承变形量，因此轴瓦材料的选择恰当与否，是确保轴承能否稳定运行的重要因素。
2014, 12(5):45-49.
摘要:
在地下洞室围岩稳定分析计算中，地应力研究区域较大，而测量的已知参数信息量有限，在此基础上进行的数值分析往往与实际存在一定的偏差。根据地应力实测资料及地质构造条件，基于改进的粒子群优化算法，建立了初始地应力场反演模型，反演结果与实测结果吻合较好，为进一步分析厂房区围岩的稳定性提供了参考。
在地下洞室围岩稳定分析计算中，地应力研究区域较大，而测量的已知参数信息量有限，在此基础上进行的数值分析往往与实际存在一定的偏差。根据地应力实测资料及地质构造条件，基于改进的粒子群优化算法，建立了初始地应力场反演模型，反演结果与实测结果吻合较好，为进一步分析厂房区围岩的稳定性提供了参考。
2014, 12(5):50-53.
摘要:
梭式皮带布料机作为一种新型混凝土浇筑机械，在水电工程施工等领域已被广泛应用。利用有限元软件ANSYS建立梭式皮带布料机的整体有限元模型，通过模拟正常工况，进行预应力模态分析及谐响应分析，获得前8阶固有频率，并发现第2阶模态频率对其动态性能影响最大。因此，提取第2阶模态频率作为多目标优化设计的其中一个目标函数，为布料机结构的后续优化设计奠定基础。
梭式皮带布料机作为一种新型混凝土浇筑机械，在水电工程施工等领域已被广泛应用。利用有限元软件ANSYS建立梭式皮带布料机的整体有限元模型，通过模拟正常工况，进行预应力模态分析及谐响应分析，获得前8阶固有频率，并发现第2阶模态频率对其动态性能影响最大。因此，提取第2阶模态频率作为多目标优化设计的其中一个目标函数，为布料机结构的后续优化设计奠定基础。
2014, 12(5):54-57.
摘要:
采用Ansys有限元计算软件，以某滑坡体为例，建立了有限元的三维模型，并选取Kobe地震波中的代表性波段，研究了在地震作用下抗滑桩的侧面应力、动土压力以及桩身的弯矩分布规律。结果表明：在地震作用下，抗滑桩侧面受到不可忽略的侧面应力，对其抗震能力产生有利影响；地震时，抗滑桩产生的弯矩呈现“凸”形，在滑坡带部位达到最大；同时还出现负弯矩，对抗滑桩的抗震不利，在设计时应加以考虑。
采用Ansys有限元计算软件，以某滑坡体为例，建立了有限元的三维模型，并选取Kobe地震波中的代表性波段，研究了在地震作用下抗滑桩的侧面应力、动土压力以及桩身的弯矩分布规律。结果表明：在地震作用下，抗滑桩侧面受到不可忽略的侧面应力，对其抗震能力产生有利影响；地震时，抗滑桩产生的弯矩呈现“凸”形，在滑坡带部位达到最大；同时还出现负弯矩，对抗滑桩的抗震不利，在设计时应加以考虑。
2014, 12(5):58-62.
摘要:
以南水北调总干渠上85m跨径的某钢管混凝土系杆拱桥为例，采用有限元软件Midas Civil建立该桥的空间有限元模型，根据移动荷载分析及动力特性计算结果，制定桥梁的荷载试验方案。通过全桥荷载试验与理论分析，对比检验了桥梁结构的设计与施工质量，评估了桥梁结构的承载能力，文中的荷载试验方法可为跨南水北调总干渠同类型桥梁评定提供借鉴参考。
以南水北调总干渠上85m跨径的某钢管混凝土系杆拱桥为例，采用有限元软件Midas Civil建立该桥的空间有限元模型，根据移动荷载分析及动力特性计算结果，制定桥梁的荷载试验方案。通过全桥荷载试验与理论分析，对比检验了桥梁结构的设计与施工质量，评估了桥梁结构的承载能力，文中的荷载试验方法可为跨南水北调总干渠同类型桥梁评定提供借鉴参考。
2014, 12(5):63-66.
摘要:
采用分位数回归的纵向离散系数研究方法和双站点浓度时间数据，对突发水污染事故中河渠的水质进行预测，并对比分析了分位数回归与最小二乘法回归效果。实例研究结果显示，运用分位数回归法确定河渠纵向离散系数效果好，第一站点的回归参数通过了97.5%置信水平下的假设检验，第二站点的预测值与实际值相关系数最高达到了0.928。同时，分位数回归法在解决偏态分布问题时较最小二乘法有明显优势。
采用分位数回归的纵向离散系数研究方法和双站点浓度时间数据，对突发水污染事故中河渠的水质进行预测，并对比分析了分位数回归与最小二乘法回归效果。实例研究结果显示，运用分位数回归法确定河渠纵向离散系数效果好，第一站点的回归参数通过了97.5%置信水平下的假设检验，第二站点的预测值与实际值相关系数最高达到了0.928。同时，分位数回归法在解决偏态分布问题时较最小二乘法有明显优势。
2014, 12(5):67-71.
摘要:
流域生态系统健康评价是目前流域生态系统管理研究的热点问题之一。基于PSR模型对漳卫南运河流域三个年代（1980s、1990s、2000s）的流域生态状况进行了健康评价，在分析其生态健康演变趋势的基础上采用典型相关分析法识别了主要的人为驱动因子。结果表明：20世纪80年代以来，漳卫南运河流域的生态健康呈现由好变差又略微转好的趋势；急剧增加的人口压力、水土保持措施的开展以及水资源的开发利用是影响流域健康发展的主要的人类活动驱动因子。
流域生态系统健康评价是目前流域生态系统管理研究的热点问题之一。基于PSR模型对漳卫南运河流域三个年代（1980s、1990s、2000s）的流域生态状况进行了健康评价，在分析其生态健康演变趋势的基础上采用典型相关分析法识别了主要的人为驱动因子。结果表明：20世纪80年代以来，漳卫南运河流域的生态健康呈现由好变差又略微转好的趋势；急剧增加的人口压力、水土保持措施的开展以及水资源的开发利用是影响流域健康发展的主要的人类活动驱动因子。
2014, 12(5):72-76.
摘要:
出口贸易在带动中国经济快速发展的同时也带来了环境问题。为了进一步揭示中国出口贸易与水环境的关系，依据环境经济学和国际贸易等相关理论，采用1997～2011年的省级经济与水污染排放量等面板数据，运用空间动态面板模型分析中国出口贸易与工业废水排放量之间的关系。结果表明中国工业废水的排放量随着出口贸易的发展，先减少后增加，据此提出了促进出口贸易和环境保护的针对性政策建议。
出口贸易在带动中国经济快速发展的同时也带来了环境问题。为了进一步揭示中国出口贸易与水环境的关系，依据环境经济学和国际贸易等相关理论，采用1997～2011年的省级经济与水污染排放量等面板数据，运用空间动态面板模型分析中国出口贸易与工业废水排放量之间的关系。结果表明中国工业废水的排放量随着出口贸易的发展，先减少后增加，据此提出了促进出口贸易和环境保护的针对性政策建议。
2014, 12(5):77-80.
摘要:
采用二维数学模型，对成都市府河上游段河道裁弯取直工程进行了对比分析，探讨了弯颈落差全河段分摊和设置集中跌落两种不同裁弯取直方案对河道行洪的影响。结果表明，不同裁弯取直方案均会造成畸弯河道上游主槽水位降低和流速的增加，并引起老河湾水流动力的减弱；落差分摊方案对老河湾分流量及水流动力参数的消弱作用更大，上游河道水位降低更为明显；从流速沿程分布规律来看，设置集中跌落的裁弯取直方案将引起局部河段流速过高，对河道冲刷安全不利，且存在明显的噪声污染。但是，落差分摊方案将弯颈落差通过工程措施直接分摊到整治河段范围，更接近自然裁弯取直的河道演变过程，因此该工程方案更为合理。
采用二维数学模型，对成都市府河上游段河道裁弯取直工程进行了对比分析，探讨了弯颈落差全河段分摊和设置集中跌落两种不同裁弯取直方案对河道行洪的影响。结果表明，不同裁弯取直方案均会造成畸弯河道上游主槽水位降低和流速的增加，并引起老河湾水流动力的减弱；落差分摊方案对老河湾分流量及水流动力参数的消弱作用更大，上游河道水位降低更为明显；从流速沿程分布规律来看，设置集中跌落的裁弯取直方案将引起局部河段流速过高，对河道冲刷安全不利，且存在明显的噪声污染。但是，落差分摊方案将弯颈落差通过工程措施直接分摊到整治河段范围，更接近自然裁弯取直的河道演变过程，因此该工程方案更为合理。
2014, 12(5):81-85.
摘要:
在包头市采集地下水样品33组、地表水4组，对其重金属Cr、Cd、Hg、Pb和As等指标进行了测试分析。据此，运用水化学、环境地球化学、环境质量评价和污染评价等理论和方法，分析了该区地下水重金属含量分布、污染程度及来源。结果表明，包头市四区地下水均受到不同程度重金属的污染，其中东河区地下水重金属元素检出、超标点均为最多，污染程度最大；5种重金属元素检出率由高到低依次为Pb＞As＞Cd＞Cr6+，按污染程度由高到低依次为Pb＞Cr6+＞As＞Cd。通过对涉重企业废水排放资料、土壤重金属和地表水（污水）测试结果分析可得，工业废水排放是地下水重金属污染主要物质来源。相关性分析结果表明地下水中Cd与Pb存在显著相关性，二者可能具有同源性。
在包头市采集地下水样品33组、地表水4组，对其重金属Cr、Cd、Hg、Pb和As等指标进行了测试分析。据此，运用水化学、环境地球化学、环境质量评价和污染评价等理论和方法，分析了该区地下水重金属含量分布、污染程度及来源。结果表明，包头市四区地下水均受到不同程度重金属的污染，其中东河区地下水重金属元素检出、超标点均为最多，污染程度最大；5种重金属元素检出率由高到低依次为Pb＞As＞Cd＞Cr6+，按污染程度由高到低依次为Pb＞Cr6+＞As＞Cd。通过对涉重企业废水排放资料、土壤重金属和地表水（污水）测试结果分析可得，工业废水排放是地下水重金属污染主要物质来源。相关性分析结果表明地下水中Cd与Pb存在显著相关性，二者可能具有同源性。
2014, 12(5):86-89.
摘要:
本文基于美国普林斯顿大学三维变边界 ( ECOM3D)建立了海州湾水动力水质模型，计算结果表明该模型较好地描述了此海域M2(太阴主要半日分潮)分潮的潮流场和污染物浓度场时空分布特点。据此建立的污染物CODCr入海通量与混合带响应函数关系，可以为环境管理部门进行潮湾型海域的水质管理、污染物总量控制提供科学依据。
本文基于美国普林斯顿大学三维变边界 ( ECOM3D)建立了海州湾水动力水质模型，计算结果表明该模型较好地描述了此海域M2(太阴主要半日分潮)分潮的潮流场和污染物浓度场时空分布特点。据此建立的污染物CODCr入海通量与混合带响应函数关系，可以为环境管理部门进行潮湾型海域的水质管理、污染物总量控制提供科学依据。
2014, 12(5):90-95.
摘要:
利用1981～2010年中国、俄罗斯两国气温、降水资料和1992、2000、2010年三期遥感影像资料，研究了黑龙江—阿穆尔河流域气候变化特征，进而分析气候变化对该地区生态环境的影响。结果表明：黑龙江-阿穆尔河流域多年平均气温以每10年0.33℃的倾向率，呈增高趋势；多年平均降水量波动性较大，总体以22.05 mm?(10a)-1的倾向率减少。由于气候变暖趋干和人为活动的影响，导致黑龙江—阿穆尔河流域的植被覆盖发生变化，并引起森林生态系统退化、湿地萎缩、冻结层退缩、沙化土地扩大等生态环境的变化。
利用1981～2010年中国、俄罗斯两国气温、降水资料和1992、2000、2010年三期遥感影像资料，研究了黑龙江—阿穆尔河流域气候变化特征，进而分析气候变化对该地区生态环境的影响。结果表明：黑龙江-阿穆尔河流域多年平均气温以每10年0.33℃的倾向率，呈增高趋势；多年平均降水量波动性较大，总体以22.05 mm?(10a)-1的倾向率减少。由于气候变暖趋干和人为活动的影响，导致黑龙江—阿穆尔河流域的植被覆盖发生变化，并引起森林生态系统退化、湿地萎缩、冻结层退缩、沙化土地扩大等生态环境的变化。
22 滹沱河径流变化分析
2014, 12(5):96-99.
摘要:
通过对滹沱河流域代表站河道非汛期实测径流分析可以发现, 从20 世纪50 年代到21 世纪初, 径流量减少为 原来的1/ 3 左右。非汛期上游河道来水量的减少, 是造成河流下游水环境恶化的根本原因。大规模人类活动使流 域下垫面情况发生了变异, 使近年来同量级年降水条件下, 天然年径流减少超过四成, 而同时用水量占来水量的比 例却在逐年增加, 导致下游河道常年断流干涸, 水环境严重恶化。以南水北调中线建成供水为契机, 重新确立水库 调度中防洪、供水和下游河流水环境保护的关系, 是恢复河流水环境的必要途径。
通过对滹沱河流域代表站河道非汛期实测径流分析可以发现, 从20 世纪50 年代到21 世纪初, 径流量减少为 原来的1/ 3 左右。非汛期上游河道来水量的减少, 是造成河流下游水环境恶化的根本原因。大规模人类活动使流 域下垫面情况发生了变异, 使近年来同量级年降水条件下, 天然年径流减少超过四成, 而同时用水量占来水量的比 例却在逐年增加, 导致下游河道常年断流干涸, 水环境严重恶化。以南水北调中线建成供水为契机, 重新确立水库 调度中防洪、供水和下游河流水环境保护的关系, 是恢复河流水环境的必要途径。
2014, 12(5):100-103.
摘要:
采用物元分析法对区域水资源安全进行评价, 从水资源总体安全、水资源社会安全、水资源经济安全、水资源 生态安全四个方面建立评价指标体系, 并以宿城区为例进行水资源安全评价, 结果显示宿城区2012 年水资源处于 较安全状态。研究表明, 物元分析法能够解决不同指标间不相容问题, 采用物元分析法进行区域水资源安全评价是 合理的、可行的。
采用物元分析法对区域水资源安全进行评价, 从水资源总体安全、水资源社会安全、水资源经济安全、水资源 生态安全四个方面建立评价指标体系, 并以宿城区为例进行水资源安全评价, 结果显示宿城区2012 年水资源处于 较安全状态。研究表明, 物元分析法能够解决不同指标间不相容问题, 采用物元分析法进行区域水资源安全评价是 合理的、可行的。
2014, 12(5):104-108.
摘要:
采用回归分析和滑动平均等方法, 从年际变化和季节变化角度出发, 选取平均降水量、降水频率、降水强度、极 端降水事件及最大日降水量等指标, 对赣州市1951 年- 2011 年的降水变化特征及趋势进行了分析。研究表明, 近 61 年来, 赣州市多年平均降水为229. 6 mm; 春夏两季为湿季, 秋冬两季为干季; 降水量、降水频率和极端降水事件 呈缓慢下降的趋势, 而降水强度和最大日降水量呈缓慢上升的趋势。
采用回归分析和滑动平均等方法, 从年际变化和季节变化角度出发, 选取平均降水量、降水频率、降水强度、极 端降水事件及最大日降水量等指标, 对赣州市1951 年- 2011 年的降水变化特征及趋势进行了分析。研究表明, 近 61 年来, 赣州市多年平均降水为229. 6 mm; 春夏两季为湿季, 秋冬两季为干季; 降水量、降水频率和极端降水事件 呈缓慢下降的趋势, 而降水强度和最大日降水量呈缓慢上升的趋势。
2014, 12(5):109-112.
摘要:
以湖北省宜昌市某一小流域为例, 详细介绍了研究区径流模拟的BP 神经网络模型建模方法, 并利用模型对 研究区的日径流进行了模拟预测研究。首先, 根据研究区降雨2径流的时间分布特征, 确定了对丰水期、枯水期分别 建模的建模方案; 接着分析了流域产流的主要影响因素, 确定了将前五日径流量、前三日降雨量、当前降雨量和蒸散 发量为作为模型的输入变量; 并在反复试验的基础上, 选取了合适的模型结构和学习效率参数; 最后, 利用确定性系 数对模型的径流预测精度进行了评定。结果表明, 针对丰、枯水期分类建立的BP 神经网络模型克服了以往模型对 极值事件模拟精度较差的不足, 对高流量和低流量的模拟精度高。
以湖北省宜昌市某一小流域为例, 详细介绍了研究区径流模拟的BP 神经网络模型建模方法, 并利用模型对 研究区的日径流进行了模拟预测研究。首先, 根据研究区降雨2径流的时间分布特征, 确定了对丰水期、枯水期分别 建模的建模方案; 接着分析了流域产流的主要影响因素, 确定了将前五日径流量、前三日降雨量、当前降雨量和蒸散 发量为作为模型的输入变量; 并在反复试验的基础上, 选取了合适的模型结构和学习效率参数; 最后, 利用确定性系 数对模型的径流预测精度进行了评定。结果表明, 针对丰、枯水期分类建立的BP 神经网络模型克服了以往模型对 极值事件模拟精度较差的不足, 对高流量和低流量的模拟精度高。
26 白洋淀流域降水特性分析
2014, 12(5):113-117.
摘要:
选取白洋淀流域6 个雨量站1959 年- 2009 年日降水量资料, 并以此为基础运用滑动平均法、M ann2Kendall 非参数秩次检验法及小波分析法对该流域降水特性演变规律进行了分析。结果表明: 在流域内, 年降水量呈下降趋 势且主要由年降水日数显著下降引起; 年内各月降水量的不均匀程度呈减小趋势; 不同量级降水频率波动较小, 但 呈现小强度降水比例增加、较大强度降水比例减少的结构变化; 暴雨雨量和暴雨强度有较明显的下降趋势, 降水潜 力下降; 年降水量存在4 类尺度的周期变化规律, 其中16a 变化为主周期。
选取白洋淀流域6 个雨量站1959 年- 2009 年日降水量资料, 并以此为基础运用滑动平均法、M ann2Kendall 非参数秩次检验法及小波分析法对该流域降水特性演变规律进行了分析。结果表明: 在流域内, 年降水量呈下降趋 势且主要由年降水日数显著下降引起; 年内各月降水量的不均匀程度呈减小趋势; 不同量级降水频率波动较小, 但 呈现小强度降水比例增加、较大强度降水比例减少的结构变化; 暴雨雨量和暴雨强度有较明显的下降趋势, 降水潜 力下降; 年降水量存在4 类尺度的周期变化规律, 其中16a 变化为主周期。
2014, 12(5):118-123.
摘要:
为探讨北江一级支流滨江流域年内降水量的时空演变规律, 以1965 年- 2011 年逐日降水观测资料为研究数 据, 利用Mo rlet 小波分析、Mann2Kendall 检验、M ann2Whitney2 Pettitt 检定方法及线性倾向估计法, 对各月降水量进 行分析。结果表明: 汛期中流域内降水量空间差异明显, 由西北向东南呈增加趋势; 在时间分布上, 5 月、6 月的多年 平均降水量最大, 是防洪的重点关注期, 受气流及地形影响, 非汛期、汛期初和汛期末降水量比较均匀; 各月降水量 变化主要存在4~ 8 a 的短周期及11~ 14 a、16~ 19 a 和27~ 29 a 的中长周期; 4 月份全流域降水量显著减少, 且在 2001 年发生显著性突变, 而5 月份流域南部降水量显著减少, 且在1989 年发生显著性突变。
为探讨北江一级支流滨江流域年内降水量的时空演变规律, 以1965 年- 2011 年逐日降水观测资料为研究数 据, 利用Mo rlet 小波分析、Mann2Kendall 检验、M ann2Whitney2 Pettitt 检定方法及线性倾向估计法, 对各月降水量进 行分析。结果表明: 汛期中流域内降水量空间差异明显, 由西北向东南呈增加趋势; 在时间分布上, 5 月、6 月的多年 平均降水量最大, 是防洪的重点关注期, 受气流及地形影响, 非汛期、汛期初和汛期末降水量比较均匀; 各月降水量 变化主要存在4~ 8 a 的短周期及11~ 14 a、16~ 19 a 和27~ 29 a 的中长周期; 4 月份全流域降水量显著减少, 且在 2001 年发生显著性突变, 而5 月份流域南部降水量显著减少, 且在1989 年发生显著性突变。
2014, 12(5):124-128.
摘要:
基于塔里木河源流区6 个水文站1957 年- 2008 年的实测径流资料, 运用非参数检验、小波分析等方法探讨 了径流量年内变化特征。结果表明: 塔里木河源流区月径流量以及丰水期、枯水期径流量以显著增加趋势为主; 源 流山区径流量集中度指数在协合拉水文站有轻微增加, 而在其他5 个水文站皆表现减少趋势; 径流量集中度指数的 显著周期集中在3~ 8 a。以上研究结果可为实现该流域水资源的合理配置提供理论依据。
基于塔里木河源流区6 个水文站1957 年- 2008 年的实测径流资料, 运用非参数检验、小波分析等方法探讨 了径流量年内变化特征。结果表明: 塔里木河源流区月径流量以及丰水期、枯水期径流量以显著增加趋势为主; 源 流山区径流量集中度指数在协合拉水文站有轻微增加, 而在其他5 个水文站皆表现减少趋势; 径流量集中度指数的 显著周期集中在3~ 8 a。以上研究结果可为实现该流域水资源的合理配置提供理论依据。
2014, 12(5):129-132.
摘要:
库区堆积体边坡具有体积大、落差大和坡度陡的特点, 对枢纽工程具有潜在威胁。以西南某电站库区堆积体 为例, 基于GEO2SLOPE 分析软件对其稳定性进行计算与评价, 滑速计算采用能量法和潘家铮法, 涌浪高度计算采 用潘家铮法和水科院经验公式法。结果表明: 堆积体在蓄水工况下可能产生局部失稳, 在下游19 km 集镇处产生的 涌浪高度为0. 63 m, 但总体上形成的涌浪对下游沿岸集镇及大坝影响甚微。
库区堆积体边坡具有体积大、落差大和坡度陡的特点, 对枢纽工程具有潜在威胁。以西南某电站库区堆积体 为例, 基于GEO2SLOPE 分析软件对其稳定性进行计算与评价, 滑速计算采用能量法和潘家铮法, 涌浪高度计算采 用潘家铮法和水科院经验公式法。结果表明: 堆积体在蓄水工况下可能产生局部失稳, 在下游19 km 集镇处产生的 涌浪高度为0. 63 m, 但总体上形成的涌浪对下游沿岸集镇及大坝影响甚微。
2014, 12(5):133-137.
摘要:
地下水中化学组分的种类、分布在一定程度上可以揭示地下水与环境的相互作用机制。通过对山东省梭罗树 水源地的24 组地下水样本中主要离子成分( H CO3 - 、Cl- 、SO4 2- 、K+ + Na+ 、Ca2+ 、Mg 2+ ) 进行聚类分析( H CA) , 将水样分成C1 、C2 及C3 三簇, 再利用PCA 对地下水的8 种化学指标进行降维处理, 将其转化为P C1 、PC2 及PC2 三个综合指标, 然后综合PCA、Piper 图的分析结果, 以及各水样点的分布位置、围岩类型等条件对三簇水样点的水 化学特征及形成机理进行了分析。结果显示, C1 簇水样为松散岩类孔隙水, P C1 和PC3 指标反映其主要受溶解作 用、淋滤作用及离子交换作用影响, 水化学类型以H CO3 # Cl2Ca# Mg 型或Cl # H CO32Ca# Mg 型为主; C2 簇水样 为构造裂隙水, PC1 和PC2 指标反映其中的溶解作用及淋滤作用比C1 弱, 大部分离子成分含量较C1 低, 但围岩中 碳酸盐矿物、含镁矿物多, 使得CO-3 及Mg 2+ 有不同程度的增加, 水化学类型以HCO32M g# Ca 型或者H CO32Ca 型 为主; C3 簇水样为风化裂隙水, P C1 和PC2 指标反映其中溶解作用、淋滤作用更弱, 水质相对较好, 但季节性变化较 大, 同时由于岩石中含有可溶性氟, 使得F2 有一定程度的增加, 水化学类型以H CO3 # SO42Ca# Mg 型为主。
地下水中化学组分的种类、分布在一定程度上可以揭示地下水与环境的相互作用机制。通过对山东省梭罗树 水源地的24 组地下水样本中主要离子成分( H CO3 - 、Cl- 、SO4 2- 、K+ + Na+ 、Ca2+ 、Mg 2+ ) 进行聚类分析( H CA) , 将水样分成C1 、C2 及C3 三簇, 再利用PCA 对地下水的8 种化学指标进行降维处理, 将其转化为P C1 、PC2 及PC2 三个综合指标, 然后综合PCA、Piper 图的分析结果, 以及各水样点的分布位置、围岩类型等条件对三簇水样点的水 化学特征及形成机理进行了分析。结果显示, C1 簇水样为松散岩类孔隙水, P C1 和PC3 指标反映其主要受溶解作 用、淋滤作用及离子交换作用影响, 水化学类型以H CO3 # Cl2Ca# Mg 型或Cl # H CO32Ca# Mg 型为主; C2 簇水样 为构造裂隙水, PC1 和PC2 指标反映其中的溶解作用及淋滤作用比C1 弱, 大部分离子成分含量较C1 低, 但围岩中 碳酸盐矿物、含镁矿物多, 使得CO-3 及Mg 2+ 有不同程度的增加, 水化学类型以HCO32M g# Ca 型或者H CO32Ca 型 为主; C3 簇水样为风化裂隙水, P C1 和PC2 指标反映其中溶解作用、淋滤作用更弱, 水质相对较好, 但季节性变化较 大, 同时由于岩石中含有可溶性氟, 使得F2 有一定程度的增加, 水化学类型以H CO3 # SO42Ca# Mg 型为主。
2014, 12(5):138-140.
摘要:
为改善山东泰安市岱岳区北部下港乡的饮水条件, 运用视电阻率联合剖面法分析了研究区低电阻率的异常特 征, 推测出低阻正交点异常与小型裂隙发育有关, 从而确定NNE 向异常体为裂隙破碎带; 在此基础上通过三极电 测深法分析了低阻/ U 型0 异常特征, 推测出以530/ 3 测点为中心的地下水富集区, 确定深度70~ 250 m 基岩裂隙发 育, 富水性强, 水量丰富; 最终选择530/ 3 测点为孔位点, 同时对其进行成井施工探水, 最终孔深为194 m, 涌水量为 168 m3/ d。研究结果不仅解决了用水问题, 同时证明综合电法是一种可行、有效的找水勘探手段。
为改善山东泰安市岱岳区北部下港乡的饮水条件, 运用视电阻率联合剖面法分析了研究区低电阻率的异常特 征, 推测出低阻正交点异常与小型裂隙发育有关, 从而确定NNE 向异常体为裂隙破碎带; 在此基础上通过三极电 测深法分析了低阻/ U 型0 异常特征, 推测出以530/ 3 测点为中心的地下水富集区, 确定深度70~ 250 m 基岩裂隙发 育, 富水性强, 水量丰富; 最终选择530/ 3 测点为孔位点, 同时对其进行成井施工探水, 最终孔深为194 m, 涌水量为 168 m3/ d。研究结果不仅解决了用水问题, 同时证明综合电法是一种可行、有效的找水勘探手段。
2014, 12(5):141-146.
摘要:
为了研究涞源盆地地下水的水质形成过程及其主要控制因素, 在野外水文地质调查的基础上, 对该区地下水 的化学特征进行了分析, 并利用水文地球化学软件PH REEQCC 对地下水化学演化进行了反向模拟。结果表明: 团 圆向斜、东沟2大宁断层和牌坊2冯村断层等地质构造影响着地下水流场; 方解石、白云石是决定研究区地下水化学 演化的主要矿物; 地下水中的主要化学成分及其化学演化与含水层岩性在空间上呈现一致性; 人类活动可能造成了 局部地下水中pH 值、三氮、硫酸根和氯离子等指标的异常。
为了研究涞源盆地地下水的水质形成过程及其主要控制因素, 在野外水文地质调查的基础上, 对该区地下水 的化学特征进行了分析, 并利用水文地球化学软件PH REEQCC 对地下水化学演化进行了反向模拟。结果表明: 团 圆向斜、东沟2大宁断层和牌坊2冯村断层等地质构造影响着地下水流场; 方解石、白云石是决定研究区地下水化学 演化的主要矿物; 地下水中的主要化学成分及其化学演化与含水层岩性在空间上呈现一致性; 人类活动可能造成了 局部地下水中pH 值、三氮、硫酸根和氯离子等指标的异常。
2014, 12(5):147-150.
摘要:
泥石流现象多发生在条件具备的山区, 暴发突然, 发生的准确时间很难预知, 因此将中心点三角白化权函数法 运用于硬梁包水电站左岸磨子沟泥石流易发性评价中。将所在地的观测指标划分为若干个可定义的类别, 从而对 泥石流易发性进行评估, 得出评估结果为轻度易发, 并将其与基于端点三角白化权函数的评估结果和实际情况进行 比较, 两者评价结果一致, 而前者的评估过程更加科学合理并且与当地实际完全相符, 从而在此评价基础上采取建 设性措施对该地泥石流沟进行了排导和防护。
泥石流现象多发生在条件具备的山区, 暴发突然, 发生的准确时间很难预知, 因此将中心点三角白化权函数法 运用于硬梁包水电站左岸磨子沟泥石流易发性评价中。将所在地的观测指标划分为若干个可定义的类别, 从而对 泥石流易发性进行评估, 得出评估结果为轻度易发, 并将其与基于端点三角白化权函数的评估结果和实际情况进行 比较, 两者评价结果一致, 而前者的评估过程更加科学合理并且与当地实际完全相符, 从而在此评价基础上采取建 设性措施对该地泥石流沟进行了排导和防护。
2014, 12(5):151-154.
摘要:
使用分层标对不同层位不同岩性地层进行地面沉降分层监测是进行地面沉降规律与机理研究的重要方法。 以天津市西青区辛口镇分层标为例, 对2005 年- 2009 年地面沉降分层监测数据进行了分析, 发现研究区潜水- 微 承压、第ò 、第ó 含水层沉降量呈逐年减小趋势; 潜水- 微承压含水层及第? 承压含水层沉降量与本层地下水开采 关系较小, 其沉降量主要由介质弹性形变量组成; 第? 承压含水层仍处于匀速沉降阶段, 第ò 、ó 含水层削减开采量 未对本层沉降起到抑制作用。研究结果可以为地下水开采布局调整提供依据。
使用分层标对不同层位不同岩性地层进行地面沉降分层监测是进行地面沉降规律与机理研究的重要方法。 以天津市西青区辛口镇分层标为例, 对2005 年- 2009 年地面沉降分层监测数据进行了分析, 发现研究区潜水- 微 承压、第ò 、第ó 含水层沉降量呈逐年减小趋势; 潜水- 微承压含水层及第? 承压含水层沉降量与本层地下水开采 关系较小, 其沉降量主要由介质弹性形变量组成; 第? 承压含水层仍处于匀速沉降阶段, 第ò 、ó 含水层削减开采量 未对本层沉降起到抑制作用。研究结果可以为地下水开采布局调整提供依据。
2014, 12(5):155-159.
摘要:
在2012 年北京岩溶水资源勘查成果和以往资料的基础上, 对北京市大兴- 通州隐伏区岩溶水水化学特征、 水质演化规律以及水质恶化原因进行了研究, 结果表明, 大兴、通州两个储水构造之间的水力联系较弱, 岩溶水 水化学特征不同。通州地区岩溶水为H CO3 # SO42Na # Ca 型, 总硬度、溶解性总固体较低, 整体水质良好, 且与 1998 年相比没有发生明显变化。大兴地区岩溶水为HCO32 Ca# Mg 型, 总硬度、溶解性总固体均较高, 其中大兴 黄村- 东高地一带水质较差, 其它地区水质良好。与2001 年相比, 大兴地区岩溶水水质发生恶化, 总硬度和溶解 性总固体浓度明显升高, 且污染范围逐渐扩大。经分析, 引起大兴地区岩溶水水质恶化的原因主要有两个: ( 1) 上游垃圾填埋渗滤液和地表污水渗入岩溶水; ( 2) 大量开采岩溶水, 改变地下水动力场和岩溶水的赋存条件, 促 使岩溶水水质恶化。
在2012 年北京岩溶水资源勘查成果和以往资料的基础上, 对北京市大兴- 通州隐伏区岩溶水水化学特征、 水质演化规律以及水质恶化原因进行了研究, 结果表明, 大兴、通州两个储水构造之间的水力联系较弱, 岩溶水 水化学特征不同。通州地区岩溶水为H CO3 # SO42Na # Ca 型, 总硬度、溶解性总固体较低, 整体水质良好, 且与 1998 年相比没有发生明显变化。大兴地区岩溶水为HCO32 Ca# Mg 型, 总硬度、溶解性总固体均较高, 其中大兴 黄村- 东高地一带水质较差, 其它地区水质良好。与2001 年相比, 大兴地区岩溶水水质发生恶化, 总硬度和溶解 性总固体浓度明显升高, 且污染范围逐渐扩大。经分析, 引起大兴地区岩溶水水质恶化的原因主要有两个: ( 1) 上游垃圾填埋渗滤液和地表污水渗入岩溶水; ( 2) 大量开采岩溶水, 改变地下水动力场和岩溶水的赋存条件, 促 使岩溶水水质恶化。
2014, 12(5):160-165.
摘要:
应用DEM 数字高程模型插值技术, 快速获取计算区域的地形数据, 其后基于EFDC 模型的建模及水动力计 算分析模块, 建立了蓄滞洪区洪水演进模型, 并借助于ARCGIS 的展示功能, 实现了结果的可视化。以漳卫河流域 的大名蓄滞洪区作为实例, 仿真模拟了1962 年7 月的一场洪水, 在该蓄滞洪区的演进过程中, 设计了三种不同的泄洪 方案进行对比分析。结果表明, 应用EFDC 可以较好地模拟洪水演进的规律, 为分蓄洪区防洪决策与抢险提供参考。
应用DEM 数字高程模型插值技术, 快速获取计算区域的地形数据, 其后基于EFDC 模型的建模及水动力计 算分析模块, 建立了蓄滞洪区洪水演进模型, 并借助于ARCGIS 的展示功能, 实现了结果的可视化。以漳卫河流域 的大名蓄滞洪区作为实例, 仿真模拟了1962 年7 月的一场洪水, 在该蓄滞洪区的演进过程中, 设计了三种不同的泄洪 方案进行对比分析。结果表明, 应用EFDC 可以较好地模拟洪水演进的规律, 为分蓄洪区防洪决策与抢险提供参考。
2014, 12(5):166-169.
摘要:
系统分析灌溉管理信息需求、采集现状及遥感技术应用现状。以河套灌区为实例, 开展遥感技术在河套灌区 灌溉管理系统中的应用研究。应用研究包括: 采用支持向量机分类方法提取渠系; 基于多时相遥感影像, 采用支持 向量机分类方法, 进行农作物种植结构识别; 基于灌溉前后修正的垂直干旱指数变化规律, 结合地面少量调查点, 提 取实际灌溉面积, 进而实现灌溉进度监测。结果显示遥感技术可有效弥补灌区管理传统信息获取手段的不足, 因此 在大型灌区高效灌溉管理中有较好的应用前景。
系统分析灌溉管理信息需求、采集现状及遥感技术应用现状。以河套灌区为实例, 开展遥感技术在河套灌区 灌溉管理系统中的应用研究。应用研究包括: 采用支持向量机分类方法提取渠系; 基于多时相遥感影像, 采用支持 向量机分类方法, 进行农作物种植结构识别; 基于灌溉前后修正的垂直干旱指数变化规律, 结合地面少量调查点, 提 取实际灌溉面积, 进而实现灌溉进度监测。结果显示遥感技术可有效弥补灌区管理传统信息获取手段的不足, 因此 在大型灌区高效灌溉管理中有较好的应用前景。
2014, 12(5):170-174.
摘要:
基于野外调查、遥感信息和土壤侵蚀模型等方法的土壤侵蚀强度分级计算, 是开展区域土壤侵蚀长期变化监 测的重要途径。选取位于西北黄土高原丘陵沟壑区的陕西省靖边县和位于西南土石山区的广西省横县为研究区, 基于野外调查数据和遥感信息, 应用CSLE 土壤侵蚀模型、水利部土壤侵蚀强度面蚀分级指标( 三因子法) , 计算得 到30 m 像元尺度土壤侵蚀模数, 据此划分土壤侵蚀强度等级。对比研究结果表明: CSLE 土壤侵蚀模型计算结果 总体优于三因子法; 与三因子法和第二次全国土壤侵蚀遥感调查结果相比, CSLE 土壤侵蚀模型计算结果中极强烈 侵蚀和剧烈侵蚀所占比例较大; 应用土壤侵蚀模型对各因子进行监测和变化分析, 有利于对区域土壤侵蚀变化开展 长期监测并做出合理解释, 但因子赋值对模型模拟结果影响较大。
基于野外调查、遥感信息和土壤侵蚀模型等方法的土壤侵蚀强度分级计算, 是开展区域土壤侵蚀长期变化监 测的重要途径。选取位于西北黄土高原丘陵沟壑区的陕西省靖边县和位于西南土石山区的广西省横县为研究区, 基于野外调查数据和遥感信息, 应用CSLE 土壤侵蚀模型、水利部土壤侵蚀强度面蚀分级指标( 三因子法) , 计算得 到30 m 像元尺度土壤侵蚀模数, 据此划分土壤侵蚀强度等级。对比研究结果表明: CSLE 土壤侵蚀模型计算结果 总体优于三因子法; 与三因子法和第二次全国土壤侵蚀遥感调查结果相比, CSLE 土壤侵蚀模型计算结果中极强烈 侵蚀和剧烈侵蚀所占比例较大; 应用土壤侵蚀模型对各因子进行监测和变化分析, 有利于对区域土壤侵蚀变化开展 长期监测并做出合理解释, 但因子赋值对模型模拟结果影响较大。
2014, 12(5):175-178.
摘要:
利用作物生长机理模型) ) ) AquaCro p 模型, 建立作物生长环境要素( 气象、土壤水分等) 与产量之间的定量关 系, 以此构建农业旱灾损失定量评估模型, 并对云南省曲靖市沾益县一季中稻的旱灾损失进行了实例计算。结果表 明, AquaCr op 模型能够客观地评估农业因旱损失, 为旱灾风险分析计算提供灾损数据支撑。 关键词: AquaCrop 模型; 干旱灾害; 农业损失评估; 因旱作物减产率
利用作物生长机理模型) ) ) AquaCro p 模型, 建立作物生长环境要素( 气象、土壤水分等) 与产量之间的定量关 系, 以此构建农业旱灾损失定量评估模型, 并对云南省曲靖市沾益县一季中稻的旱灾损失进行了实例计算。结果表 明, AquaCr op 模型能够客观地评估农业因旱损失, 为旱灾风险分析计算提供灾损数据支撑。 关键词: AquaCrop 模型; 干旱灾害; 农业损失评估; 因旱作物减产率
2014, 12(5):179-182.
摘要:
现有大坝警情诊断方法在信息处理和结果表述上存在不足, 因此基于盲数理论, 对反映大坝性态变化的警情 因子所表征警情状况进行盲数描述, 然后采用AH P 法( 层次分析法) 进行因子指标权重确定, 继而对各因子警情状 况依据盲数运算法则进行计算分析, 将结果归一化处理后得到以盲数形式表征的大坝综合警情。利用汤河水库现 有监测资料进行实证研究, 结果表明利用该方法对大坝警情进行盲诊断, 效果良好。
现有大坝警情诊断方法在信息处理和结果表述上存在不足, 因此基于盲数理论, 对反映大坝性态变化的警情 因子所表征警情状况进行盲数描述, 然后采用AH P 法( 层次分析法) 进行因子指标权重确定, 继而对各因子警情状 况依据盲数运算法则进行计算分析, 将结果归一化处理后得到以盲数形式表征的大坝综合警情。利用汤河水库现 有监测资料进行实证研究, 结果表明利用该方法对大坝警情进行盲诊断, 效果良好。
2014, 12(5):183-186.
摘要:
/ 十二五0 期间, 我国将有更多的水利项目采用代建制模式来实施, 水利代建项目管理绩效评价模型研究具有 十分重要的理论与实践意义。依据水利项目的特点, 提出涵盖代建结构和代建行为的管理绩效评价内容, 构建了基 于SCP 范式的三维水利项目代建管理绩效评价模型, 并提炼评价维度, 最终形成了一套全面、实用的评价指标体 系, 包括13 项一级指标、27 项二级指标和33 项三级指标。
/ 十二五0 期间, 我国将有更多的水利项目采用代建制模式来实施, 水利代建项目管理绩效评价模型研究具有 十分重要的理论与实践意义。依据水利项目的特点, 提出涵盖代建结构和代建行为的管理绩效评价内容, 构建了基 于SCP 范式的三维水利项目代建管理绩效评价模型, 并提炼评价维度, 最终形成了一套全面、实用的评价指标体 系, 包括13 项一级指标、27 项二级指标和33 项三级指标。
2014, 12(5):187-189.
摘要:
经过2012 年洪水后, 大连市碧流河部分堤段堤顶高程已达不到原设计标准, 必须进行修复改造, 而堤顶超高 的计算是确定堤顶高程的前提, 风浪爬高的计算是确定堤顶超高的前提。根据大连市碧流河水库下游金哨桥至入 海口河段堤防的风场要素特点, 选用SMB 法公式和莆田试验站公式计算了该河段堤防的波浪爬高和堤顶超高, 并 与该河段堤防的实际工程应用值以及东北地区内陆河流域的实际设计值进行对比, 分析了这两种方法计算结果的 合理性, 为该河段堤顶高程的确定提供依据。
经过2012 年洪水后, 大连市碧流河部分堤段堤顶高程已达不到原设计标准, 必须进行修复改造, 而堤顶超高 的计算是确定堤顶高程的前提, 风浪爬高的计算是确定堤顶超高的前提。根据大连市碧流河水库下游金哨桥至入 海口河段堤防的风场要素特点, 选用SMB 法公式和莆田试验站公式计算了该河段堤防的波浪爬高和堤顶超高, 并 与该河段堤防的实际工程应用值以及东北地区内陆河流域的实际设计值进行对比, 分析了这两种方法计算结果的 合理性, 为该河段堤顶高程的确定提供依据。
2014, 12(5):190-192.
摘要:
变形监测分析和预警对大坝健康运行起着关键的作用, 但是监测数据都不可避免地存在随机误差。卡尔曼滤 波法可以有效地剔除测量数据中的噪声, 然而, 利用其对大坝未来的趋势位移做出预测时与实际情况吻合度不高。 因此提出了马尔可夫链- 卡尔曼滤波法, 既能剔除测量数据噪声又可以准确的预测未来位移。利用浙江某拱坝位 移实测资料, 拟合并预测了该大坝的变形, 验证结果表明该方法的拟合预测效果良好, 可用于拱坝变形预测和安全 监控。
变形监测分析和预警对大坝健康运行起着关键的作用, 但是监测数据都不可避免地存在随机误差。卡尔曼滤 波法可以有效地剔除测量数据中的噪声, 然而, 利用其对大坝未来的趋势位移做出预测时与实际情况吻合度不高。 因此提出了马尔可夫链- 卡尔曼滤波法, 既能剔除测量数据噪声又可以准确的预测未来位移。利用浙江某拱坝位 移实测资料, 拟合并预测了该大坝的变形, 验证结果表明该方法的拟合预测效果良好, 可用于拱坝变形预测和安全 监控。
2014, 12(5):193-195.
摘要:
针对南水北调中线工程具有线路长、地势较平坦的特点, 提出利用EGM2008 地球重力场模型的方法。以水 准测量成果为真实值, 计算高程拟合内外符合精度及每公里高差中误差, 评定EGM2008 模型与平面拟合方法的高 程拟合精度。结合南水北调中线工程实例表明, EGM2008 模型获取正常高结果可以达到四等水准测量要求, 且拟 合精度优于平面拟合精度。因此, EGM2008 地球重力场模型在高程测量中的应用, 有助于实现南水北调中线工程 中平面和高程控制测量的一体化。
针对南水北调中线工程具有线路长、地势较平坦的特点, 提出利用EGM2008 地球重力场模型的方法。以水 准测量成果为真实值, 计算高程拟合内外符合精度及每公里高差中误差, 评定EGM2008 模型与平面拟合方法的高 程拟合精度。结合南水北调中线工程实例表明, EGM2008 模型获取正常高结果可以达到四等水准测量要求, 且拟 合精度优于平面拟合精度。因此, EGM2008 地球重力场模型在高程测量中的应用, 有助于实现南水北调中线工程 中平面和高程控制测量的一体化。
2014, 12(5):196-198.
摘要:
针对玻璃钢管沿程水头损失计算问题, 根据水力学原理, 采用公式对比的方法, 论证了海曾2威廉公式的合理 性, 并修正了相关参数; 同时以新疆小洼槽倒虹吸为例, 利用不同公式计算水头损失值, 然后与实测数据比较分析, 发现管径小于2 000 mm 玻璃钢管的水头损失计算宜采用海曾2威廉公式, 沿程摩擦系数采用相应的修正值; 管径大 于2 000 mm 宜选用齐恩公式和达西公式的组合。
针对玻璃钢管沿程水头损失计算问题, 根据水力学原理, 采用公式对比的方法, 论证了海曾2威廉公式的合理 性, 并修正了相关参数; 同时以新疆小洼槽倒虹吸为例, 利用不同公式计算水头损失值, 然后与实测数据比较分析, 发现管径小于2 000 mm 玻璃钢管的水头损失计算宜采用海曾2威廉公式, 沿程摩擦系数采用相应的修正值; 管径大 于2 000 mm 宜选用齐恩公式和达西公式的组合。
46 双动力源冷却塔设计研究
2014, 12(5):199-201.
摘要:
通过对冷却塔进行循环冷却水节能分析并对进塔水流的富裕能量进行研究, 开发了一种低比转速混流 式水轮机。考虑到冷却塔循环冷却水水流不稳定而出现水轮机输出动力不足或富裕的问题, 选用与该微型水 轮机相匹配的电动机作为其备用动力源, 并通过自动离合装置与微型水轮机相连接, 同时在进水管道上安装 了旁通阀。通过智能控制器控制电动机以及旁通阀来调整水轮机与电动机的工作方式以满足冷却塔风机的 需求并达到了节能的目的。
通过对冷却塔进行循环冷却水节能分析并对进塔水流的富裕能量进行研究, 开发了一种低比转速混流 式水轮机。考虑到冷却塔循环冷却水水流不稳定而出现水轮机输出动力不足或富裕的问题, 选用与该微型水 轮机相匹配的电动机作为其备用动力源, 并通过自动离合装置与微型水轮机相连接, 同时在进水管道上安装 了旁通阀。通过智能控制器控制电动机以及旁通阀来调整水轮机与电动机的工作方式以满足冷却塔风机的 需求并达到了节能的目的。
2014, 12(5):202-206.
摘要:
根据太行山16 条典型小流域调查资料, 建立了太行山小流域综合治理效益评价指标体系, 应用层次分析法对 其治理效果进行评价, 并用T OPSIS 法对层次分析法评价结果进行验证。结果表明, 16 条典型小流域中7 条小流 域综合效益为优, 8 条小流域综合效益良好, 1 条小流域综合效益中等; 小流域土地利用类型面积比例及其配置方式 对其综合效益评价值影响较大, 在太行山小流域治理过程中应适当提高防护林面积比例, 改进封育措施技术, 提倡 封造结合方式。层次分析法与TOPSIS 法评价分值的线性回归R2 值达到0. 9124。
根据太行山16 条典型小流域调查资料, 建立了太行山小流域综合治理效益评价指标体系, 应用层次分析法对 其治理效果进行评价, 并用T OPSIS 法对层次分析法评价结果进行验证。结果表明, 16 条典型小流域中7 条小流 域综合效益为优, 8 条小流域综合效益良好, 1 条小流域综合效益中等; 小流域土地利用类型面积比例及其配置方式 对其综合效益评价值影响较大, 在太行山小流域治理过程中应适当提高防护林面积比例, 改进封育措施技术, 提倡 封造结合方式。层次分析法与TOPSIS 法评价分值的线性回归R2 值达到0. 9124。
2014, 12(5):207-209.
摘要:
低扬程泵站的流道对水泵装置的水力性能影响很大。原型水泵均采用混凝土流道, 与模型水泵的钢制流道差 异较大。在邳州泵站利用激光全站仪检测了大型竖井贯流泵进出水流道的20 个横断面和进水流道的4 个纵断面, 将各检测数据与设计要求值比对后, 得出了实际施工的型线偏差。在此基础上, 分析了混凝土流道对水泵装置的水 力性能影响, 结合原型水泵流道型线的不规则性特点, 总结邳州泵站混凝土施工质量经验, 提出流道型线偏差控制 的建议, 为泵站工程的混凝土流道型线控制提供参考。
低扬程泵站的流道对水泵装置的水力性能影响很大。原型水泵均采用混凝土流道, 与模型水泵的钢制流道差 异较大。在邳州泵站利用激光全站仪检测了大型竖井贯流泵进出水流道的20 个横断面和进水流道的4 个纵断面, 将各检测数据与设计要求值比对后, 得出了实际施工的型线偏差。在此基础上, 分析了混凝土流道对水泵装置的水 力性能影响, 结合原型水泵流道型线的不规则性特点, 总结邳州泵站混凝土施工质量经验, 提出流道型线偏差控制 的建议, 为泵站工程的混凝土流道型线控制提供参考。
2014, 12(5):210-213.
摘要:
肘形进水流道在大中型立式泵站的应用最为广泛, 但在工程实践中对肘形进水流道的水力设计还存在一些问 题。通过对采用立式泵装置的南水北调东线一期工程14 座新建大型泵站肘形进水流道的控制尺寸进行分析, 得到 了肘形进水流道控制尺寸取值范围的基本规律, 提出以大型泵装置优化水力设计理论为基础, 采用CFD 方法对肘 形进水流道进行标准化设计, 同时辅之以模型试验的方法进行验证。最后, 根据肘形进水流道的优化水力设计实 例, 对肘形进水流道标准化的要求提出了初步设想。
肘形进水流道在大中型立式泵站的应用最为广泛, 但在工程实践中对肘形进水流道的水力设计还存在一些问 题。通过对采用立式泵装置的南水北调东线一期工程14 座新建大型泵站肘形进水流道的控制尺寸进行分析, 得到 了肘形进水流道控制尺寸取值范围的基本规律, 提出以大型泵装置优化水力设计理论为基础, 采用CFD 方法对肘 形进水流道进行标准化设计, 同时辅之以模型试验的方法进行验证。最后, 根据肘形进水流道的优化水力设计实 例, 对肘形进水流道标准化的要求提出了初步设想。
2014, 12(5):214-216.
摘要:
探地雷达法在探测浅层目标体时具有分辨率高、检测速度快等特点。文中基于抛石体与其相邻层之间介电常 数的差异, 应用探地雷达法测量了浅水域薄层抛石体的厚度, 并对测量成果进行了精度验证。结果表明探地雷达法 能较容易划分出抛石体的顶、底界面, 测量精度较高。
探地雷达法在探测浅层目标体时具有分辨率高、检测速度快等特点。文中基于抛石体与其相邻层之间介电常 数的差异, 应用探地雷达法测量了浅水域薄层抛石体的厚度, 并对测量成果进行了精度验证。结果表明探地雷达法 能较容易划分出抛石体的顶、底界面, 测量精度较高。
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