南水北调与水利科技（中英文）
2016年第14卷第3期文章目次
2016, 14(3):1-6.
摘要:
构建了一个系统描述自然及人类活动作用下水循环路径的分布式水资源系统配置模型。通过将水文及其伴随过程与水资源配置过程进行“在线”或“离线”形式的耦合，基于抽象概化规则框架的规则集合进行水资源配置模拟，形成较为通用的水文～水质～水生态～水资源系统配置模型。该模型能够较好地反映不同配置规则下的水资源分配过程，实现水量、水质、水生态要求的水资源综合配置。实例证明，模型能够根据区域供用水结构特征及用水需求灵活地调整配置规则，为水资源系统合理配置提供较为可靠的模拟结果。
构建了一个系统描述自然及人类活动作用下水循环路径的分布式水资源系统配置模型。通过将水文及其伴随过程与水资源配置过程进行“在线”或“离线”形式的耦合，基于抽象概化规则框架的规则集合进行水资源配置模拟，形成较为通用的水文～水质～水生态～水资源系统配置模型。该模型能够较好地反映不同配置规则下的水资源分配过程，实现水量、水质、水生态要求的水资源综合配置。实例证明，模型能够根据区域供用水结构特征及用水需求灵活地调整配置规则，为水资源系统合理配置提供较为可靠的模拟结果。
2016, 14(3):7-11.
摘要:
以WBM/WTM（Water balance model/Water transport model）模型为基础，以遥感反演的月降水和月蒸发为主要数据源，开发了基于遥感的分布式水量平衡与传输模型 （Remote sensing based Water balance/Water transport model, RSWB/WTM）。利用2002年－2007年的TRMM卫星的降水数据与2004年－2008年基于遥感反演的蒸散发数据，用该模型模拟了白洋淀流域阜平、中唐梅、紫荆关三个水文站的实际径流，对模型的模拟精度进行了评价。三个站的效率系数均大于0.54，其中中唐梅和紫荆关站的效率系数大于0.62。从R2来看，三个站分别是0.56、0.64和0.64。白洋淀流域水库、塘坝对实际径流的干扰较大，进而影响到了模型的模拟精度。另外，遥感反演降水与蒸发存在的不确定性也是影响模拟效率的原因之一。建立的完全以遥感为数据源的分布式水文模拟模型将为基于遥感的水资源评价提供新的技术手段。
以WBM/WTM（Water balance model/Water transport model）模型为基础，以遥感反演的月降水和月蒸发为主要数据源，开发了基于遥感的分布式水量平衡与传输模型 （Remote sensing based Water balance/Water transport model, RSWB/WTM）。利用2002年－2007年的TRMM卫星的降水数据与2004年－2008年基于遥感反演的蒸散发数据，用该模型模拟了白洋淀流域阜平、中唐梅、紫荆关三个水文站的实际径流，对模型的模拟精度进行了评价。三个站的效率系数均大于0.54，其中中唐梅和紫荆关站的效率系数大于0.62。从R2来看，三个站分别是0.56、0.64和0.64。白洋淀流域水库、塘坝对实际径流的干扰较大，进而影响到了模型的模拟精度。另外，遥感反演降水与蒸发存在的不确定性也是影响模拟效率的原因之一。建立的完全以遥感为数据源的分布式水文模拟模型将为基于遥感的水资源评价提供新的技术手段。
2016, 14(3):12-16.
摘要:
黑龙江省大兴安岭地区的加格达奇区属于典型的高纬度寒区，是我国地下水溢流积冰问题最严重的地区之一。东小河位于加格达奇市区东部，是区域溢流积冰现象的代表性区域。采用实地踏勘和水文地质物探等方法，分析了该地区溢流积冰现象形成三个阶段及其特征，特别是气象因素、流域下垫面因素、冻土层因素的影响，指出加格达奇区流域下垫面因素中的浅薄含水层和冻土层因素是该地区独特的溢流积冰现象形成的关键因素。
黑龙江省大兴安岭地区的加格达奇区属于典型的高纬度寒区，是我国地下水溢流积冰问题最严重的地区之一。东小河位于加格达奇市区东部，是区域溢流积冰现象的代表性区域。采用实地踏勘和水文地质物探等方法，分析了该地区溢流积冰现象形成三个阶段及其特征，特别是气象因素、流域下垫面因素、冻土层因素的影响，指出加格达奇区流域下垫面因素中的浅薄含水层和冻土层因素是该地区独特的溢流积冰现象形成的关键因素。
2016, 14(3):17-23.
摘要:
全球变化是目前国内外研究的重点，而气温和降水作为影响气候变化的两大因子，对气候变化起着重要的指示作用。河南省作为全国重要的粮食基地，研究其气温和降水的时空变化特征，对农业生产具有重要的指导意义。通过线性倾向率法、累积距平法、M- K检验法，对河南省近54年的气温和降水的年变化和季节变化进行分析，结果表明：河南省近54年气温上升趋势显著，平均幅度为0.18℃/10a；春秋冬增温明显，夏季气温略有下降；气温在1993年－1994发生由低到高的突变；豫东和豫中平原区增温的速率大于豫西山地丘陵区。近54年降水量在波动中略微有减少的趋势，平均降幅为-7.62 mm/10a；春秋降水量呈减少的趋势，夏冬呈增加的趋势；降水量在2011年－2012年发生由少到多的突变；中东部平原地区降水增加的趋势明显；豫西北和豫南山区及南阳西部，降水呈明显的减少趋势。
全球变化是目前国内外研究的重点，而气温和降水作为影响气候变化的两大因子，对气候变化起着重要的指示作用。河南省作为全国重要的粮食基地，研究其气温和降水的时空变化特征，对农业生产具有重要的指导意义。通过线性倾向率法、累积距平法、M- K检验法，对河南省近54年的气温和降水的年变化和季节变化进行分析，结果表明：河南省近54年气温上升趋势显著，平均幅度为0.18℃/10a；春秋冬增温明显，夏季气温略有下降；气温在1993年－1994发生由低到高的突变；豫东和豫中平原区增温的速率大于豫西山地丘陵区。近54年降水量在波动中略微有减少的趋势，平均降幅为-7.62 mm/10a；春秋降水量呈减少的趋势，夏冬呈增加的趋势；降水量在2011年－2012年发生由少到多的突变；中东部平原地区降水增加的趋势明显；豫西北和豫南山区及南阳西部，降水呈明显的减少趋势。
2016, 14(3):24-29.
摘要:
基于逐步聚类分析的统计降尺度模型（SCADS模型），在多GCM模型集合的9个大尺度气象变量与开都河流域6个气象变量之间，建立统计降尺度关系，并进行开都河流域未来气候变化的预估。结果表明，SCADS模型生成的开都河流域各气象变量的模拟值与实测值拟合较好。各气象变量在率定期（1961年－1990年）和验证期（1991年－1999年）的NSE系数均大于0.55，精度较高。此外，利用SCADS模型进行开都河流域各气象变量的预估。发现在三个不同时期内（2011年－2040年，2041年－2070年和2071年－2100年），月均气温升高，月均蒸发量、降水量、日照时数增加，月均相对湿度升高。
基于逐步聚类分析的统计降尺度模型（SCADS模型），在多GCM模型集合的9个大尺度气象变量与开都河流域6个气象变量之间，建立统计降尺度关系，并进行开都河流域未来气候变化的预估。结果表明，SCADS模型生成的开都河流域各气象变量的模拟值与实测值拟合较好。各气象变量在率定期（1961年－1990年）和验证期（1991年－1999年）的NSE系数均大于0.55，精度较高。此外，利用SCADS模型进行开都河流域各气象变量的预估。发现在三个不同时期内（2011年－2040年，2041年－2070年和2071年－2100年），月均气温升高，月均蒸发量、降水量、日照时数增加，月均相对湿度升高。
2016, 14(3):30-35.
摘要:
基于西安市1951年－2013年降水实测资料，利用距平、累计距平和Mann-Kendall检验的方法对降水特征进行分析，用BP神经网络模型对年降水量进行模拟预测。研究结果表明：西安市年降水量呈下降趋势但趋势不显著（置信度95 %），四季中除夏季表现出微弱的上升趋势外，其他季节均呈现下降趋势，且春季降水下降趋势显著（置信度95 %）；年降水量在1965年发生突变；BP神经网络预测结果为2014年与2016年降水偏丰，而2015年降水偏枯。研究成果对于合理科学利用降水资源具有一定指导意义。
基于西安市1951年－2013年降水实测资料，利用距平、累计距平和Mann-Kendall检验的方法对降水特征进行分析，用BP神经网络模型对年降水量进行模拟预测。研究结果表明：西安市年降水量呈下降趋势但趋势不显著（置信度95 %），四季中除夏季表现出微弱的上升趋势外，其他季节均呈现下降趋势，且春季降水下降趋势显著（置信度95 %）；年降水量在1965年发生突变；BP神经网络预测结果为2014年与2016年降水偏丰，而2015年降水偏枯。研究成果对于合理科学利用降水资源具有一定指导意义。
2016, 14(3):36-42.
摘要:
文章采用海河流域北系20个气象站1956年－2012年降水时间序列，从趋势、周期、突变和空间差异四个方面分析了该地区降水时空变化特征。结果显示：海河北系年降水以14.9 mm/10a的速度减少；降水具有多时间尺度下的显著差异特征：月尺度较平稳，仅10月、11月发生显著下降，5月、6月发生显著增加；季尺度上，春、秋季较平稳，夏、冬季呈现下降趋势；年降雨呈现28年显著周期，并且在20世纪80年代前后转入枯水期。地区差异上，山区较平原区降水变化幅度更大，但周期平稳，突变时间更早。
文章采用海河流域北系20个气象站1956年－2012年降水时间序列，从趋势、周期、突变和空间差异四个方面分析了该地区降水时空变化特征。结果显示：海河北系年降水以14.9 mm/10a的速度减少；降水具有多时间尺度下的显著差异特征：月尺度较平稳，仅10月、11月发生显著下降，5月、6月发生显著增加；季尺度上，春、秋季较平稳，夏、冬季呈现下降趋势；年降雨呈现28年显著周期，并且在20世纪80年代前后转入枯水期。地区差异上，山区较平原区降水变化幅度更大，但周期平稳，突变时间更早。
2016, 14(3):43-47.
摘要:
采用淮河流域25个代表性站点降水量资料，运用线性回归法、累计距平法以及Mann-Kendall趋势检验与突变检验的方法综合分析了该流域降水量在时间上与空间上的变化特征。结果表明：在时间尺度上，淮河流域多年降水量总体上呈现微弱的上升趋势，但中间多年都保持下降的趋势，突变起始年为1965年；在空间尺度上，淮河流域降水量由南向北逐渐减少，上游、中游多呈现上升趋势，下游多呈现下降趋势。对淮河流域时空上的降水量的趋势特征和突变特征分析，可以为淮河流域的洪涝灾害防治提供参考依据。
采用淮河流域25个代表性站点降水量资料，运用线性回归法、累计距平法以及Mann-Kendall趋势检验与突变检验的方法综合分析了该流域降水量在时间上与空间上的变化特征。结果表明：在时间尺度上，淮河流域多年降水量总体上呈现微弱的上升趋势，但中间多年都保持下降的趋势，突变起始年为1965年；在空间尺度上，淮河流域降水量由南向北逐渐减少，上游、中游多呈现上升趋势，下游多呈现下降趋势。对淮河流域时空上的降水量的趋势特征和突变特征分析，可以为淮河流域的洪涝灾害防治提供参考依据。
2016, 14(3):48-54.
摘要:
为了解大连某半岛内石化事故对区域地下水环境的污染程度，选取对居民区饮用水源有影响的区域建立污染预测模型，分析了事故情景下石油类污染物的空间和时间变化及其对地下水环境和邻近海域造成的影响。结果表明，泄露事故对地下水的污染范围大、时间长，造成的污染严重；场地污染物在地下水含水层中迁移扩散35年后移出场地进入海域，对海洋生态环境产生危害。研究结果可为该地区水环境保护提供依据。
为了解大连某半岛内石化事故对区域地下水环境的污染程度，选取对居民区饮用水源有影响的区域建立污染预测模型，分析了事故情景下石油类污染物的空间和时间变化及其对地下水环境和邻近海域造成的影响。结果表明，泄露事故对地下水的污染范围大、时间长，造成的污染严重；场地污染物在地下水含水层中迁移扩散35年后移出场地进入海域，对海洋生态环境产生危害。研究结果可为该地区水环境保护提供依据。
2016, 14(3):55-61.
摘要:
衡水地区地下水普遍存在“上咸下淡”的水质格局，受深部淡水持续超采影响，浅层咸水有逐年下移而使淡水咸化的趋势。选择衡水地区典型剖面，通过水质长期监测，结合地下水开采情况，分析2011至2014年该剖面上地下水水位与水质监测资料，总结了衡水地区地下水水化学特征及其演化规律。研究结果表明，浅层含水层中水平径流微弱，地下水水质由西向东逐渐好转，其中西部地下水离子浓度变化较大；深部含水层中水平径流明显，地下水水质整体良好，但有逐年恶化的趋势；人类开采活动一定程度上增强了浅层和深层含水层间的水力联系，使二者中离子浓度随时间的波动呈现出一定的相关性。
衡水地区地下水普遍存在“上咸下淡”的水质格局，受深部淡水持续超采影响，浅层咸水有逐年下移而使淡水咸化的趋势。选择衡水地区典型剖面，通过水质长期监测，结合地下水开采情况，分析2011至2014年该剖面上地下水水位与水质监测资料，总结了衡水地区地下水水化学特征及其演化规律。研究结果表明，浅层含水层中水平径流微弱，地下水水质由西向东逐渐好转，其中西部地下水离子浓度变化较大；深部含水层中水平径流明显，地下水水质整体良好，但有逐年恶化的趋势；人类开采活动一定程度上增强了浅层和深层含水层间的水力联系，使二者中离子浓度随时间的波动呈现出一定的相关性。
2016, 14(3):62-66.
摘要:
随着天津滨海河口入海径流量逐年降低，以及城市水资源供需矛盾日益加剧，入海径流量远不能满足目前滨海河口生态需水量，因此，非常有必要开发非常规水源对滨海河口进行生态补水。在天津非常规水源（包括海水、雨水和再生水）现状分析的基础上，通过水资源利用途径分析和水量估算，得出雨水和再生水资源的可利用量完全可以满足滨海河口适宜生态需水量，并提出了滨海河口生态补水的措施。
随着天津滨海河口入海径流量逐年降低，以及城市水资源供需矛盾日益加剧，入海径流量远不能满足目前滨海河口生态需水量，因此，非常有必要开发非常规水源对滨海河口进行生态补水。在天津非常规水源（包括海水、雨水和再生水）现状分析的基础上，通过水资源利用途径分析和水量估算，得出雨水和再生水资源的可利用量完全可以满足滨海河口适宜生态需水量，并提出了滨海河口生态补水的措施。
2016, 14(3):67-72.
摘要:
格尔木地区地处内陆极干旱区，水资源分布不均衡。区内生态系统与地下水水位密切相关。随着地下水开采的加剧，区域地下水位下降，绿洲带泄出量减少，将可能造成绿洲带植被退化。文章通过综合分析格尔木河冲洪积扇水文地质条件，应用Visual Modflow软件，建立了水文地质条件概念模型及数学模型，分别预测了地下水现状开采和扩大开采10年后，丰、平、枯水期地下水水位的升、降情况及其对下游绿洲带的影响。结果表明：扩大开采量开采10年后，在丰水期，不会影响绿洲带的物种,土壤含盐量适宜时苔草分布范围可能会扩大；在平水期，绿洲带的分布和物种基本上维持现状；在枯水期，对苔草的生长有负面影响，其生长范围和覆盖度都会变小。
格尔木地区地处内陆极干旱区，水资源分布不均衡。区内生态系统与地下水水位密切相关。随着地下水开采的加剧，区域地下水位下降，绿洲带泄出量减少，将可能造成绿洲带植被退化。文章通过综合分析格尔木河冲洪积扇水文地质条件，应用Visual Modflow软件，建立了水文地质条件概念模型及数学模型，分别预测了地下水现状开采和扩大开采10年后，丰、平、枯水期地下水水位的升、降情况及其对下游绿洲带的影响。结果表明：扩大开采量开采10年后，在丰水期，不会影响绿洲带的物种,土壤含盐量适宜时苔草分布范围可能会扩大；在平水期，绿洲带的分布和物种基本上维持现状；在枯水期，对苔草的生长有负面影响，其生长范围和覆盖度都会变小。
2016, 14(3):73-77.
摘要:
将栅格新安江模型与改进通用土壤侵蚀方程进行耦合，建立基于栅格尺度的水沙模拟模型，以淮河上游息县水文站以上为研究区域，基于研究流域DEM数据、土地利利用数据、土壤数据以及息县站2000年－2010年水文数据，模拟了淮河上游2000年－2010年输沙过程。并基于构建的水沙模型，结合流域2020年和2030年土地利用远景规划数据设定两种土地利用模式情景，定量分析了不同土地利用模式情景对流域土壤侵蚀的影响。研究结果表明：基于栅格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有较好的模拟精度，模拟的输沙量相对误差小于15 %，确定性系数0.6以上，满足泥沙模拟精度要求；林地用地面积增加5 %，流域土壤侵蚀量减少8.78 %，城镇用地面积增加8 %，流域土壤侵蚀量减少12.73 %。研究成果对于淮河水土保持治理和规划提供参考价值。
将栅格新安江模型与改进通用土壤侵蚀方程进行耦合，建立基于栅格尺度的水沙模拟模型，以淮河上游息县水文站以上为研究区域，基于研究流域DEM数据、土地利利用数据、土壤数据以及息县站2000年－2010年水文数据，模拟了淮河上游2000年－2010年输沙过程。并基于构建的水沙模型，结合流域2020年和2030年土地利用远景规划数据设定两种土地利用模式情景，定量分析了不同土地利用模式情景对流域土壤侵蚀的影响。研究结果表明：基于栅格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有较好的模拟精度，模拟的输沙量相对误差小于15 %，确定性系数0.6以上，满足泥沙模拟精度要求；林地用地面积增加5 %，流域土壤侵蚀量减少8.78 %，城镇用地面积增加8 %，流域土壤侵蚀量减少12.73 %。研究成果对于淮河水土保持治理和规划提供参考价值。
2016, 14(3):78-83.
摘要:
尾矿库污染物运移问题对尾矿库周边地下水安全有重要的影响，因此准确地掌握尾矿库渗流及污染物运移规律，对保护矿区的地下水安全具有重大的意义。根据渗流理论以及河谷区坡度大、地形高差大、含水层倾斜的实际情况，建立以水平多层剖分方式的尾矿库水文地质概化模型，运用Visual Modflow 中MT3DMS模块对研究区氨氮在地下水中的运移规律进行模拟分析。结果表明：氨氮在地下水中的运移方向与地下水水流方向基本一致，氨氮浓度随着迁移距离的增大而减小。
尾矿库污染物运移问题对尾矿库周边地下水安全有重要的影响，因此准确地掌握尾矿库渗流及污染物运移规律，对保护矿区的地下水安全具有重大的意义。根据渗流理论以及河谷区坡度大、地形高差大、含水层倾斜的实际情况，建立以水平多层剖分方式的尾矿库水文地质概化模型，运用Visual Modflow 中MT3DMS模块对研究区氨氮在地下水中的运移规律进行模拟分析。结果表明：氨氮在地下水中的运移方向与地下水水流方向基本一致，氨氮浓度随着迁移距离的增大而减小。
2016, 14(3):84-89.
摘要:
为了研究明渠水流水力特性变化规律，在室内实验的基础上，采用矩形明渠变坡水槽，通过改变边壁条件、坡度和流量进行实验，得到了较好的实验数据。实验结果表明：边壁条件和坡度相同的情况下，随着流量的增加，水深呈线性增加，平均流速和雷诺数呈现幂函数增大；当Fr＜1时，弗劳德数随着流量的增加而增加；当1＜Fr＜1.526时，弗劳德数随着流量的增加先增加而后减小；当Fr＞1.526时，弗劳德数随着流量的增加而减小；曼宁糙率系数随着流量的增加呈对数减小趋势。边壁条件和流量相同的情况下，随着坡度的增大，水深呈减小趋势，平均流速、雷诺数、弗劳德数和曼宁糙率系数均呈现增加的趋势。并由实验数据得出了雷诺数与坡度和流量的经验公式
为了研究明渠水流水力特性变化规律，在室内实验的基础上，采用矩形明渠变坡水槽，通过改变边壁条件、坡度和流量进行实验，得到了较好的实验数据。实验结果表明：边壁条件和坡度相同的情况下，随着流量的增加，水深呈线性增加，平均流速和雷诺数呈现幂函数增大；当Fr＜1时，弗劳德数随着流量的增加而增加；当1＜Fr＜1.526时，弗劳德数随着流量的增加先增加而后减小；当Fr＞1.526时，弗劳德数随着流量的增加而减小；曼宁糙率系数随着流量的增加呈对数减小趋势。边壁条件和流量相同的情况下，随着坡度的增大，水深呈减小趋势，平均流速、雷诺数、弗劳德数和曼宁糙率系数均呈现增加的趋势。并由实验数据得出了雷诺数与坡度和流量的经验公式
2016, 14(3):90-94.
摘要:
以非饱和重塑粉土为研究对象，应用GDS非饱和土三轴仪进行三种应力路径试验，基于平均有效应力和平均净应力研究了吸力对试样性能参数的影响规律。研究结果表明：三轴等向压缩试验中基于平均有效应力得到的非饱和试样的先期固结压力随吸力增大而增大，而基于平均净应力得到的先期固结压力的变化规律则不明显。三轴不排水剪切试验中基于平均有效应力得到的临界状态线与吸力无关且唯一，基于平均净应力得到的临界状态线与饱和试样临界状态线平行，且随吸力增大临界状态线逐渐远离饱和试样的临界状态线。
以非饱和重塑粉土为研究对象，应用GDS非饱和土三轴仪进行三种应力路径试验，基于平均有效应力和平均净应力研究了吸力对试样性能参数的影响规律。研究结果表明：三轴等向压缩试验中基于平均有效应力得到的非饱和试样的先期固结压力随吸力增大而增大，而基于平均净应力得到的先期固结压力的变化规律则不明显。三轴不排水剪切试验中基于平均有效应力得到的临界状态线与吸力无关且唯一，基于平均净应力得到的临界状态线与饱和试样临界状态线平行，且随吸力增大临界状态线逐渐远离饱和试样的临界状态线。
2016, 14(3):101-105.
摘要:
以Froude准则为基础，适当提高模型流速，在不同水位下进行了某侧向进水泵站的模型试验。结果表明：原方案前池内无论是面层还是底层，均出现大尺度回流区；水流斜向进入进水池，边侧水流偏斜尤为严重；翼墙回流区内流速较低，易造成泥沙淤积，对泵站的安全、经济运行不利。通过对底坎、导流墙、“Y”型导流墩等多种整流措施进行试验，发现采用由“Y”型导流墩演变而来的“丁”字型倒流措施能取得较好的整流效果。
以Froude准则为基础，适当提高模型流速，在不同水位下进行了某侧向进水泵站的模型试验。结果表明：原方案前池内无论是面层还是底层，均出现大尺度回流区；水流斜向进入进水池，边侧水流偏斜尤为严重；翼墙回流区内流速较低，易造成泥沙淤积，对泵站的安全、经济运行不利。通过对底坎、导流墙、“Y”型导流墩等多种整流措施进行试验，发现采用由“Y”型导流墩演变而来的“丁”字型倒流措施能取得较好的整流效果。
2016, 14(3):106-110.
摘要:
通过对世界各国实际震害资料的搜集整理，综合分析得出地下洞室地震破坏形式有山体边坡破坏造成的结构破坏、洞口塌方、洞室横断面错动破坏、沿相交断层产生较大位移、围岩剥落、支护或衬砌扰动或变形等。运用数值模拟技术，分析地下洞室震害程度影响因素。计算结果表明地震烈度越高，洞室越易遭受破坏；圆形洞室动力稳定性较好；建在均匀、坚硬的岩石中的地下洞室不易遭受地震破坏；地下洞室所处区域地应力越大，其位移动力响应值较小；地下洞室衬砌刚度增大在一定程度上将会加大震害程度；洞室出口段容易遭受地震破坏。
通过对世界各国实际震害资料的搜集整理，综合分析得出地下洞室地震破坏形式有山体边坡破坏造成的结构破坏、洞口塌方、洞室横断面错动破坏、沿相交断层产生较大位移、围岩剥落、支护或衬砌扰动或变形等。运用数值模拟技术，分析地下洞室震害程度影响因素。计算结果表明地震烈度越高，洞室越易遭受破坏；圆形洞室动力稳定性较好；建在均匀、坚硬的岩石中的地下洞室不易遭受地震破坏；地下洞室所处区域地应力越大，其位移动力响应值较小；地下洞室衬砌刚度增大在一定程度上将会加大震害程度；洞室出口段容易遭受地震破坏。
2016, 14(3):111-114.
摘要:
利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）试验研究了陇南地区十天高速公路沿线膨胀土的微观结构和矿物成分，并对该地区膨胀土膨胀性进行了判断。试验结果表明，该地区膨胀土颗粒基本呈无弯曲或有弯曲薄片状，即应为蒙脱石或蒙脱石伊利石混层矿物颗粒；薄片状矿物颗粒以层状面-面接触，各矿物颗粒间存在狭小缝隙；定性与定量分析了膨胀土的矿物组成，其中蒙脱石含量较少，伊利石、高岭石和石英含量较高。经判断得出陇南地区十天高速公路甘肃段沿线膨胀土为弱膨胀土。
利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）试验研究了陇南地区十天高速公路沿线膨胀土的微观结构和矿物成分，并对该地区膨胀土膨胀性进行了判断。试验结果表明，该地区膨胀土颗粒基本呈无弯曲或有弯曲薄片状，即应为蒙脱石或蒙脱石伊利石混层矿物颗粒；薄片状矿物颗粒以层状面-面接触，各矿物颗粒间存在狭小缝隙；定性与定量分析了膨胀土的矿物组成，其中蒙脱石含量较少，伊利石、高岭石和石英含量较高。经判断得出陇南地区十天高速公路甘肃段沿线膨胀土为弱膨胀土。
2016, 14(3):115-122.
摘要:
地理信息系统（GIS）是水文地质研究的一个重要工具，地理信息系统在水文地质领域的应用是水文地质研究的热点之一。在总结近年来国内外大量相关研究成果的基础上，从基于GIS的地下水资源评价、地下水资源管理、地面沉降、地下水水质评价及污染物分析、水文地质调查、地下水保护，以及GIS与数值模拟技术的结合等方面介绍了地理信息系统在水文地质领域的最新应用，提出了GIS在水文地质领域应用存在的问题，并对今后GIS在水文地质领域的应用进行了展望。指出，今后应加强GIS与地下水模型及分布式水文模型的集成、基于GIS的地下水系统真三维或四维可视化、网络GIS技术的应用，以及流域水资源综合管理评价系统的建立等方面的研究。
地理信息系统（GIS）是水文地质研究的一个重要工具，地理信息系统在水文地质领域的应用是水文地质研究的热点之一。在总结近年来国内外大量相关研究成果的基础上，从基于GIS的地下水资源评价、地下水资源管理、地面沉降、地下水水质评价及污染物分析、水文地质调查、地下水保护，以及GIS与数值模拟技术的结合等方面介绍了地理信息系统在水文地质领域的最新应用，提出了GIS在水文地质领域应用存在的问题，并对今后GIS在水文地质领域的应用进行了展望。指出，今后应加强GIS与地下水模型及分布式水文模型的集成、基于GIS的地下水系统真三维或四维可视化、网络GIS技术的应用，以及流域水资源综合管理评价系统的建立等方面的研究。
2016, 14(3):123-131.
摘要:
选取10种化学组分利用多元统计分析确定龙门峡南煤矿矿区范围内水化学过程，并进行了风井突水点水源识别。研究区内地下水属于HCO3-Ca型水。主成分分析选取三个特征根大于1的主成分进行分析表明，PC1表示方解石、白云石和石膏等矿物自然风化影响离子交换，PC2和PC3则分别表示区内水文过程、农业活动及蒸发作用的影响。研究表明，天然矿物的自然风化和离子交换是其中最重要的影响因素。根据Q型聚类分析将水样划分为4个集群（Group1-Group4），通过对枯、丰两个时期内水样进行对比，确定水样间的相似关系，判断风井涌水水样M1、M2与泉点水样S3具有极大的相似性。
选取10种化学组分利用多元统计分析确定龙门峡南煤矿矿区范围内水化学过程，并进行了风井突水点水源识别。研究区内地下水属于HCO3-Ca型水。主成分分析选取三个特征根大于1的主成分进行分析表明，PC1表示方解石、白云石和石膏等矿物自然风化影响离子交换，PC2和PC3则分别表示区内水文过程、农业活动及蒸发作用的影响。研究表明，天然矿物的自然风化和离子交换是其中最重要的影响因素。根据Q型聚类分析将水样划分为4个集群（Group1-Group4），通过对枯、丰两个时期内水样进行对比，确定水样间的相似关系，判断风井涌水水样M1、M2与泉点水样S3具有极大的相似性。
2016, 14(3):132-137.
摘要:
地下水的过量开采是引起天津市地面沉降的最主要原因。对天津市中心城区、塘沽区、汉沽区和大港区的1980年－2013年地下水开采量、地面沉降量进行数据统计分析，建立了各区域的累计地面沉降量和累计地下水开采量的线性相关关系模型，验证结果表明此相关性模型模拟累计地面沉降量时误差较小。根据实际情况，设计三种地下水开采方案，利用该模型对2014年－2020年各区域的地面沉降量进行了预测，发现方案3为最优地下水开采方案，较方案1年沉降量和累计沉降量降低比率分别为68.29%和5.47%，较方案2年沉降量和累计沉降量降低比率分别为65.65%和4.97%。在南水北调天津输水工程通水后，采用方案3将会大幅减缓天津市地面沉降速率，有效遏制地面沉降的发展。
地下水的过量开采是引起天津市地面沉降的最主要原因。对天津市中心城区、塘沽区、汉沽区和大港区的1980年－2013年地下水开采量、地面沉降量进行数据统计分析，建立了各区域的累计地面沉降量和累计地下水开采量的线性相关关系模型，验证结果表明此相关性模型模拟累计地面沉降量时误差较小。根据实际情况，设计三种地下水开采方案，利用该模型对2014年－2020年各区域的地面沉降量进行了预测，发现方案3为最优地下水开采方案，较方案1年沉降量和累计沉降量降低比率分别为68.29%和5.47%，较方案2年沉降量和累计沉降量降低比率分别为65.65%和4.97%。在南水北调天津输水工程通水后，采用方案3将会大幅减缓天津市地面沉降速率，有效遏制地面沉降的发展。
2016, 14(3):138-143.
摘要:
边坡稳定性判断历来是工程的重点内容，通过实用化的正交设计原理进一步对边坡实验方案进行优化，采用黏聚力C、内摩擦角 、坡角 、坡高H、容重 、以及孔隙水压比 六类因素以及相对应的五水平进行实验，然后通过强度折减法计算边坡的安全系数大小，最后通过用尖点突变理论中的突变级数法进一步判断分析边坡稳定性，发现单一基于有限元强度折减法计算安全系数的值来判断边坡稳定性的局限性，从而得出基于尖点突变理论与有限元强度折减法综合判断边坡稳定性的准确性、实用性。
边坡稳定性判断历来是工程的重点内容，通过实用化的正交设计原理进一步对边坡实验方案进行优化，采用黏聚力C、内摩擦角 、坡角 、坡高H、容重 、以及孔隙水压比 六类因素以及相对应的五水平进行实验，然后通过强度折减法计算边坡的安全系数大小，最后通过用尖点突变理论中的突变级数法进一步判断分析边坡稳定性，发现单一基于有限元强度折减法计算安全系数的值来判断边坡稳定性的局限性，从而得出基于尖点突变理论与有限元强度折减法综合判断边坡稳定性的准确性、实用性。
2016, 14(3):144-149.
摘要:
三峡库区内许多滑坡受库水位周期性涨落及降雨的影响，其变形时间曲线呈阶梯状，滑坡变形呈现出阶跃型动态变形演化特征。为了深入研究阶跃型滑坡的动态变形机理，评价预测该类型滑坡的稳定性及发展趋势，本文以白家包滑坡为例，根据现场地质调查及勘查资料，充分利用挖掘十多年的监测数据，分析其动态变形特征、变形机理、影响因素和稳定性，预测其动态变形发展趋势。结果表明此类滑坡由于渗透性能较差，当水库退水时，坡体内地下水向水库排水缓慢，形成地下水与库水位的正落差，指向坡体外侧的渗透压力增大，使得坡体稳定性降低。并且库水位下降速率越大，滑坡位移速率就越大。
三峡库区内许多滑坡受库水位周期性涨落及降雨的影响，其变形时间曲线呈阶梯状，滑坡变形呈现出阶跃型动态变形演化特征。为了深入研究阶跃型滑坡的动态变形机理，评价预测该类型滑坡的稳定性及发展趋势，本文以白家包滑坡为例，根据现场地质调查及勘查资料，充分利用挖掘十多年的监测数据，分析其动态变形特征、变形机理、影响因素和稳定性，预测其动态变形发展趋势。结果表明此类滑坡由于渗透性能较差，当水库退水时，坡体内地下水向水库排水缓慢，形成地下水与库水位的正落差，指向坡体外侧的渗透压力增大，使得坡体稳定性降低。并且库水位下降速率越大，滑坡位移速率就越大。
2016, 14(3):150-155.
摘要:
在复杂地质环境条件下的岩溶地区，抽水蓄能电站建设的可行性和安全性评价愈来愈受到重视。本文以陕西某岩溶地区的抽水蓄能电站为例，分析库区岩溶发育特征和水动力条件，利用数值模拟方法精细刻画库区复杂岩溶通道的空间形态，测算了潜在岩溶渗漏通道的渗漏量。结果显示，水库建成后，三个岩溶通道会发生严重渗漏，其中“一线天”渗漏量最大，为4 058.89 m3/d，坝基和黑松梁渗漏量分别为3 564.69 m3/d和3 085.23 m3/d，在施加防渗帷幕措施后，各个岩溶通道的渗漏量明显减小。
在复杂地质环境条件下的岩溶地区，抽水蓄能电站建设的可行性和安全性评价愈来愈受到重视。本文以陕西某岩溶地区的抽水蓄能电站为例，分析库区岩溶发育特征和水动力条件，利用数值模拟方法精细刻画库区复杂岩溶通道的空间形态，测算了潜在岩溶渗漏通道的渗漏量。结果显示，水库建成后，三个岩溶通道会发生严重渗漏，其中“一线天”渗漏量最大，为4 058.89 m3/d，坝基和黑松梁渗漏量分别为3 564.69 m3/d和3 085.23 m3/d，在施加防渗帷幕措施后，各个岩溶通道的渗漏量明显减小。
2016, 14(3):156-161.
摘要:
后套平原地下水资源分布不均，人口和经济集中于城镇，地表水漫灌导致了土壤盐渍化，对地区社会经济可持续发展造成了严重影响。因此，评价地下水可持续性已经成为该地区发展规划首先要解决的问题。地下水可持续性可以直观有效地反映一个地区地下水利用程度，对地下水资源管理起着重要参考价值。本文以后套平原地区地下水开采面临的问题为出发点来选择评价指标，利用综合评价方法计算了评价单元上的地下水可持续性水平。结果显示，黄河南岸和东北部地区可持续性最差，中部北部地区可持续较好，地下水资源的开发潜力较大的行政区位于杭锦后旗和五原县北部，而磴口县和乌拉特前旗大部分地区地下水可持续性差，荒漠化严重，不宜再继续发展耗水产业。
后套平原地下水资源分布不均，人口和经济集中于城镇，地表水漫灌导致了土壤盐渍化，对地区社会经济可持续发展造成了严重影响。因此，评价地下水可持续性已经成为该地区发展规划首先要解决的问题。地下水可持续性可以直观有效地反映一个地区地下水利用程度，对地下水资源管理起着重要参考价值。本文以后套平原地区地下水开采面临的问题为出发点来选择评价指标，利用综合评价方法计算了评价单元上的地下水可持续性水平。结果显示，黄河南岸和东北部地区可持续性最差，中部北部地区可持续较好，地下水资源的开发潜力较大的行政区位于杭锦后旗和五原县北部，而磴口县和乌拉特前旗大部分地区地下水可持续性差，荒漠化严重，不宜再继续发展耗水产业。
2016, 14(3):162-168.
摘要:
水安全事关群众切身利益，牵系国家可持续发展。基于水安全的内涵，提出了水安全综合评价模型，模型中构建了包含水健康安全、水发展安全和水保障安全3个准则层在内的4层次48个指标的水安全评价指标体系，使用熵权法确定各个指标的权重并给出了评价公式。最后利用2000年－2014年中国的相关数据，对中国2000年－2014年间的水安全发展做出了评价，结果表明研究期间水健康安全基本上呈波动上升趋势，水发展安全呈平缓上升趋势，水保障安全则以较快的速度得到了改善，但仍未达到最优的水安全标准，水安全建设任务亟需继续大力推进。
水安全事关群众切身利益，牵系国家可持续发展。基于水安全的内涵，提出了水安全综合评价模型，模型中构建了包含水健康安全、水发展安全和水保障安全3个准则层在内的4层次48个指标的水安全评价指标体系，使用熵权法确定各个指标的权重并给出了评价公式。最后利用2000年－2014年中国的相关数据，对中国2000年－2014年间的水安全发展做出了评价，结果表明研究期间水健康安全基本上呈波动上升趋势，水发展安全呈平缓上升趋势，水保障安全则以较快的速度得到了改善，但仍未达到最优的水安全标准，水安全建设任务亟需继续大力推进。
2016, 14(3):169-174.
摘要:
灌溉面积及其分布的准确信息对于灌区的现代化管理非常重要，传统获取灌溉面积的方式并不能满足现在的需要，而卫星遥感技术则为获取灌溉面积和分布提供了新的方法与途径。本文构建了基于干旱指数差异阈值的灌溉面积遥感监测模型，并以宁夏地区秦汉灌区作为研究区域，进行模型的应用研究。根据实际需要，选取了环境减灾卫星（HJ1A/1BCCD）数据，计算和分析了研究区域内的垂直干旱指数（PDI）的分布和变化，通过实地考察当地情况确定了差异阈值为0.082，计算出灌区春灌第一次灌水时期各阶段的灌溉面积。经与地面监测和统计数据校验，计算结果准确率可以达到75%以上，说明了遥感干旱指数用于灌溉监测的可行性。
灌溉面积及其分布的准确信息对于灌区的现代化管理非常重要，传统获取灌溉面积的方式并不能满足现在的需要，而卫星遥感技术则为获取灌溉面积和分布提供了新的方法与途径。本文构建了基于干旱指数差异阈值的灌溉面积遥感监测模型，并以宁夏地区秦汉灌区作为研究区域，进行模型的应用研究。根据实际需要，选取了环境减灾卫星（HJ1A/1BCCD）数据，计算和分析了研究区域内的垂直干旱指数（PDI）的分布和变化，通过实地考察当地情况确定了差异阈值为0.082，计算出灌区春灌第一次灌水时期各阶段的灌溉面积。经与地面监测和统计数据校验，计算结果准确率可以达到75%以上，说明了遥感干旱指数用于灌溉监测的可行性。
2016, 14(3):175-182.
摘要:
利用安徽淮北平原1990年－2007年的粮食产量资料，采用滑动平均法分离出趋势产量，结合因旱减产量得到历年的因旱减产率；为提高信息扩散在旱灾损失风险评估中的精度，运用基于交叉验证的窗宽优化进行改进，并通过计算机仿真验证了其在P-III分布中的适用性。在此基础上，构建旱灾损失风险评估模型，计算了因旱减产率的概率分布，并对该区域旱灾风险分布进行了分析。对比发现，基于交叉验证与信息扩散的旱灾损失风险评估模型构建合理，对解决旱灾风险评估中普遍存在的小样本问题具有一定参考价值。
利用安徽淮北平原1990年－2007年的粮食产量资料，采用滑动平均法分离出趋势产量，结合因旱减产量得到历年的因旱减产率；为提高信息扩散在旱灾损失风险评估中的精度，运用基于交叉验证的窗宽优化进行改进，并通过计算机仿真验证了其在P-III分布中的适用性。在此基础上，构建旱灾损失风险评估模型，计算了因旱减产率的概率分布，并对该区域旱灾风险分布进行了分析。对比发现，基于交叉验证与信息扩散的旱灾损失风险评估模型构建合理，对解决旱灾风险评估中普遍存在的小样本问题具有一定参考价值。
2016, 14(3):183-187.
摘要:
雨水管网是城市排涝工程体系的重要组成部分，如何科学经济地对现状雨水管网进行优化改建，是提升管网排水能力、缓解城市内涝的关键问题之一。建立以降低造价和工程量以及提高排水能力为目标的管网改建多目标优化模型，以管径改建值作为变量，利用NSGA-II多目标优化算法求解；基于Java运行平台，将SWMM源代码嵌入寻优过程，实现程序自动调用水力学模拟软件，得到快速获取可行解的新途径；将新建模型应用于工程实例，应用结果表明，优化模型在保证工程合理性要求的前提下，可快速获得多个经济可行的组合改建方案。研究对于雨水管网改建工作等具有借鉴意义。
雨水管网是城市排涝工程体系的重要组成部分，如何科学经济地对现状雨水管网进行优化改建，是提升管网排水能力、缓解城市内涝的关键问题之一。建立以降低造价和工程量以及提高排水能力为目标的管网改建多目标优化模型，以管径改建值作为变量，利用NSGA-II多目标优化算法求解；基于Java运行平台，将SWMM源代码嵌入寻优过程，实现程序自动调用水力学模拟软件，得到快速获取可行解的新途径；将新建模型应用于工程实例，应用结果表明，优化模型在保证工程合理性要求的前提下，可快速获得多个经济可行的组合改建方案。研究对于雨水管网改建工作等具有借鉴意义。
2016, 14(3):188-192.
摘要:
针对土壤盐碱化涉及农业、土地、水资源的综合问题。在陕西定边县堆子梁镇盐碱荒地整治过程中，利用蓄水、排碱和覆沙三项治碱压盐技术，综合设计了研究区农田、排碱工程、灌溉工程、道路和防护林等，构建蓄水和排水条件下水体与相邻土壤盐分运移规律和循环压盐机制，形成 “改排为蓄、水地共处、和谐生态”的盐碱地治理新模式。该工程模式的实施，共整治规模约746.38hm2，新增耕地约667.42 hm2。该技术的推广应用，不仅提高了耕地数量及质量，增加了经济收入，而且改善了生态环境，为重度盐碱地治理开辟了新的途径。
针对土壤盐碱化涉及农业、土地、水资源的综合问题。在陕西定边县堆子梁镇盐碱荒地整治过程中，利用蓄水、排碱和覆沙三项治碱压盐技术，综合设计了研究区农田、排碱工程、灌溉工程、道路和防护林等，构建蓄水和排水条件下水体与相邻土壤盐分运移规律和循环压盐机制，形成 “改排为蓄、水地共处、和谐生态”的盐碱地治理新模式。该工程模式的实施，共整治规模约746.38hm2，新增耕地约667.42 hm2。该技术的推广应用，不仅提高了耕地数量及质量，增加了经济收入，而且改善了生态环境，为重度盐碱地治理开辟了新的途径。
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