南水北调与水利科技（中英文）
2016年第14卷第5期文章目次
2016, 14(5):1-6.
摘要:
依据水资源系统分析原理,本文建立了一个多层次、多水源、多用户的水资源长系列供需平衡动态调算模型。模型主要由数据管理、供需平衡计算、规划调整、结果统计分析四部分组成。模型主要控制方程包括水量平衡方程、行业水供需平衡方程、边界条件类方程、初始条件以及特殊类方程。模型的调度规则包括了供水调度规则和用水调度规则。与传统供需分析模型相比，该模型具有针对缺水区域进行新增工程能力布设的规划能力。该模型应用于青海省水中长期供求规划中。应用结果表明，该模型实现了青海省水资源供需平衡分析中可供水量、供水保证率、水资源开发程度、供水能力、余缺水量以及新增工程能力规划等一系列指标的计算，为水资源管理部门一个科学的、有效的决策工具。
依据水资源系统分析原理,本文建立了一个多层次、多水源、多用户的水资源长系列供需平衡动态调算模型。模型主要由数据管理、供需平衡计算、规划调整、结果统计分析四部分组成。模型主要控制方程包括水量平衡方程、行业水供需平衡方程、边界条件类方程、初始条件以及特殊类方程。模型的调度规则包括了供水调度规则和用水调度规则。与传统供需分析模型相比，该模型具有针对缺水区域进行新增工程能力布设的规划能力。该模型应用于青海省水中长期供求规划中。应用结果表明，该模型实现了青海省水资源供需平衡分析中可供水量、供水保证率、水资源开发程度、供水能力、余缺水量以及新增工程能力规划等一系列指标的计算，为水资源管理部门一个科学的、有效的决策工具。
2016, 14(5):7-12.
摘要:
气候变化会导致水文序列的非稳态性，从而给水文预报带来新的挑战。以疏勒河上游为例，提出了一种适于非稳态条件下的新的中长期径流预报方法。根据疏勒河径流的补给来源及其受气候变化的影响，按照时间序列模型的思路，依次提取趋势项和周期项，对剩余的随机项采用基于水文-气象遥相关模型，构建了时间序列与水文-气象遥相关的耦合模型。对比分析时间序列法、水文-气象遥相关法和耦合预报法对昌马堡站径流预报的结果，发现耦合预报方法不仅精度最高、模型可信度最高，而且可以描述非稳态的趋势性变化。
气候变化会导致水文序列的非稳态性，从而给水文预报带来新的挑战。以疏勒河上游为例，提出了一种适于非稳态条件下的新的中长期径流预报方法。根据疏勒河径流的补给来源及其受气候变化的影响，按照时间序列模型的思路，依次提取趋势项和周期项，对剩余的随机项采用基于水文-气象遥相关模型，构建了时间序列与水文-气象遥相关的耦合模型。对比分析时间序列法、水文-气象遥相关法和耦合预报法对昌马堡站径流预报的结果，发现耦合预报方法不仅精度最高、模型可信度最高，而且可以描述非稳态的趋势性变化。
2016, 14(5):13-17.
摘要:
针对传统的模型集成方法难以规范化和模型接口难以标准化等问题，欧盟水框架委员会建立了开放式模型接口标准OpenMI（Open Modeling Interface），通过该接口标准，模型可以实现并行运行且共享每一时间步信息，在数据交换和模型链接机理上具有一定的优势。该文在分析了OpenMI工作原理和核心技术的基础上，着重阐述了OpenMI技术在水文模型集成中的研究进展，并指出OpenMI技术目前存在无法支持分布式模型集成以及缺乏可视化界面与人机交互等缺陷，而且在对模型间的数据请求响应机制以及交互数据的容错处理和中断处理机制方面仍有待完善。
针对传统的模型集成方法难以规范化和模型接口难以标准化等问题，欧盟水框架委员会建立了开放式模型接口标准OpenMI（Open Modeling Interface），通过该接口标准，模型可以实现并行运行且共享每一时间步信息，在数据交换和模型链接机理上具有一定的优势。该文在分析了OpenMI工作原理和核心技术的基础上，着重阐述了OpenMI技术在水文模型集成中的研究进展，并指出OpenMI技术目前存在无法支持分布式模型集成以及缺乏可视化界面与人机交互等缺陷，而且在对模型间的数据请求响应机制以及交互数据的容错处理和中断处理机制方面仍有待完善。
2016, 14(5):18-25.
摘要:
基于贝叶斯网络理论结合Copula函数建立了东江流域上、中、下游三个站点降雨、径流丰枯遭遇的风险管理模型，直观地描述了各个站点间降雨、径流的相互关系。利用Copula函数建立联合分布模型计算了站点间不同丰枯组合状态调水不利情况的风险概率。通过贝叶斯网络结构的反向推理功能，以后验知识作为输入，进一步对流域内未来调水可能面临的丰枯遭遇情况进行了仿真计算。结果表明，系统中一个节点的变化将会对其他节点的概率值产生巨大影响，以上、中游降雨为枯水情况作为后验输入，站点间丰枯遭遇调水不利风险概率增幅至55%以上；仿真结果可以为流域内调水方案的制定提供理论支撑。
基于贝叶斯网络理论结合Copula函数建立了东江流域上、中、下游三个站点降雨、径流丰枯遭遇的风险管理模型，直观地描述了各个站点间降雨、径流的相互关系。利用Copula函数建立联合分布模型计算了站点间不同丰枯组合状态调水不利情况的风险概率。通过贝叶斯网络结构的反向推理功能，以后验知识作为输入，进一步对流域内未来调水可能面临的丰枯遭遇情况进行了仿真计算。结果表明，系统中一个节点的变化将会对其他节点的概率值产生巨大影响，以上、中游降雨为枯水情况作为后验输入，站点间丰枯遭遇调水不利风险概率增幅至55%以上；仿真结果可以为流域内调水方案的制定提供理论支撑。
2016, 14(5):26-31.
摘要:
基流是河川径流的重要组成部分，在维持河川径流和维护河流生态系统等方面具有重要意义。基于黑河上游莺落峡站1954年－2011年径流资料，采用数字滤波法多种滤波方程对月流量资料进行基流分割；在此基础上，借助Mann-Kendall、Pettitt、流量不稳定系数、累积距平等方法分析研究区基流和基流指数（BFI）在年内、年际以及多年时间尺度上的变化特征。结果表明，数字滤波法分割的基流能较好地反应出不同月份之间基流量的差异及其年内变化特征；研究区夏季基流量最大，其次是春季和秋季，冬季基流量最小；BFI最小值出现在夏季，冬季BFI最大；基流量和径流量的年际变化趋势大体一致，均呈缓慢增长趋势，但基流变化相对缓和，且比较平稳；基流量序列在1979年存在显著变点，变点后基流量较变点前增加16%；多年变化中基流对径流的贡献变化幅度不大，BFI基本维持在0.27左右。
基流是河川径流的重要组成部分，在维持河川径流和维护河流生态系统等方面具有重要意义。基于黑河上游莺落峡站1954年－2011年径流资料，采用数字滤波法多种滤波方程对月流量资料进行基流分割；在此基础上，借助Mann-Kendall、Pettitt、流量不稳定系数、累积距平等方法分析研究区基流和基流指数（BFI）在年内、年际以及多年时间尺度上的变化特征。结果表明，数字滤波法分割的基流能较好地反应出不同月份之间基流量的差异及其年内变化特征；研究区夏季基流量最大，其次是春季和秋季，冬季基流量最小；BFI最小值出现在夏季，冬季BFI最大；基流量和径流量的年际变化趋势大体一致，均呈缓慢增长趋势，但基流变化相对缓和，且比较平稳；基流量序列在1979年存在显著变点，变点后基流量较变点前增加16%；多年变化中基流对径流的贡献变化幅度不大，BFI基本维持在0.27左右。
2016, 14(5):32-40.
摘要:
淮河流域不合理的土地利用是导致水土流失的重要因素之一，探究土地利用变化下的水文响应规律是开展水土保持工作的重要前提。以淮河王家坝水文站以上流域为研究区域构建SWAT模型，并验证模型的适用性；对研究区耕地进行适宜性评价，结合2000年土地利用现状构造最佳土地利用情景；利用验证好的SWAT模型分析最佳土地利用情景、生态保护情景、土地利用现状情景的水文响应。结果表明，相比2000年土地利用，生态保护情景水文响应变幅较小，而最佳土地利用情景下41.29%的耕地转化为林地，年、月均地表径流和年、月均泥沙量减小，年、月均地下径流增加，年、月均蒸发量变化不大。说明最佳土地利用状态有助于提高研究区域涵养水源、保持水土的能力，且在汛期效果较为明显。
淮河流域不合理的土地利用是导致水土流失的重要因素之一，探究土地利用变化下的水文响应规律是开展水土保持工作的重要前提。以淮河王家坝水文站以上流域为研究区域构建SWAT模型，并验证模型的适用性；对研究区耕地进行适宜性评价，结合2000年土地利用现状构造最佳土地利用情景；利用验证好的SWAT模型分析最佳土地利用情景、生态保护情景、土地利用现状情景的水文响应。结果表明，相比2000年土地利用，生态保护情景水文响应变幅较小，而最佳土地利用情景下41.29%的耕地转化为林地，年、月均地表径流和年、月均泥沙量减小，年、月均地下径流增加，年、月均蒸发量变化不大。说明最佳土地利用状态有助于提高研究区域涵养水源、保持水土的能力，且在汛期效果较为明显。
2016, 14(5):41-48.
摘要:
对鄱阳湖未来入湖径流变化的准确预测可为“后三峡”时期水资源调度决策提供理论依据。本文基于实测资料发现，三峡水库蓄水后，鄱阳湖入湖年径流及各调度期径流均不同程度减少。通过ASD(Automated Statistical Downscaling)统计降尺度方法将GCM(General Circulation Model)输出数据与新安江水文模型耦合，得到未来鄱阳湖流域“五河七口”的入湖径流过程。结果表明未来年径流相比实测变化幅度更小，偏多和偏少交替出现；集水面积较大的赣江、抚河和信江对鄱阳湖径流变化的贡献最大；无论A2还是B2情景下，均是蓄水期变化幅度最大、枯水期最小，且各调度期的入湖径流变化程度比年径流更大。
对鄱阳湖未来入湖径流变化的准确预测可为“后三峡”时期水资源调度决策提供理论依据。本文基于实测资料发现，三峡水库蓄水后，鄱阳湖入湖年径流及各调度期径流均不同程度减少。通过ASD(Automated Statistical Downscaling)统计降尺度方法将GCM(General Circulation Model)输出数据与新安江水文模型耦合，得到未来鄱阳湖流域“五河七口”的入湖径流过程。结果表明未来年径流相比实测变化幅度更小，偏多和偏少交替出现；集水面积较大的赣江、抚河和信江对鄱阳湖径流变化的贡献最大；无论A2还是B2情景下，均是蓄水期变化幅度最大、枯水期最小，且各调度期的入湖径流变化程度比年径流更大。
2016, 14(5):49-54.
摘要:
为探究西安市城市化引起的土地利用/覆被格局变化对降雨-径流过程产生的影响，借助ARCGIS空间分析工具，采用SCS模型对西安市主城区降雨-径流过程进行模拟，结果表明：CN的高值区在逐步扩大；在相同前期土壤湿润程度状态下，同一时期的径流量随着降雨量的增大而增大；根据1995年、2000年、2006年、2010年四期土地利用数据得到三个时段的土地利用转移矩阵，可知产流能力较强的城镇建设用地面积逐步扩大，产流能力较小的耕地、林地的面积逐步减小。可见，城市化建设的快速发展导致土地利用类型发生变化，使得西安市主城区的径流增大。
为探究西安市城市化引起的土地利用/覆被格局变化对降雨-径流过程产生的影响，借助ARCGIS空间分析工具，采用SCS模型对西安市主城区降雨-径流过程进行模拟，结果表明：CN的高值区在逐步扩大；在相同前期土壤湿润程度状态下，同一时期的径流量随着降雨量的增大而增大；根据1995年、2000年、2006年、2010年四期土地利用数据得到三个时段的土地利用转移矩阵，可知产流能力较强的城镇建设用地面积逐步扩大，产流能力较小的耕地、林地的面积逐步减小。可见，城市化建设的快速发展导致土地利用类型发生变化，使得西安市主城区的径流增大。
2016, 14(5):55-61.
摘要:
传统的区域水资源配置以水量配置为主，存在的指标单一、评价重量轻质、忽视水质潜在效应及缺乏水质调控方案等问题；本文以统筹水资源、社会经济、生态环境三大系统的水资源全要素配置为指导，通过水量水质联合配置得出配置方案集；将可变模糊清晰集应用于方案集评价，构建了基于指标区间优选法的评价模型，该模型包括水资源配置中指标级别区间的构建及评价。经山东省邹城市2030年水资源配置方案实证分析表明：山东省邹城市2030年水资源配置方案集级别特征值区间为[2.5，3.5]，水资源可持续利用程度处于良好与及格之间，评价模型实用性成果显著。
传统的区域水资源配置以水量配置为主，存在的指标单一、评价重量轻质、忽视水质潜在效应及缺乏水质调控方案等问题；本文以统筹水资源、社会经济、生态环境三大系统的水资源全要素配置为指导，通过水量水质联合配置得出配置方案集；将可变模糊清晰集应用于方案集评价，构建了基于指标区间优选法的评价模型，该模型包括水资源配置中指标级别区间的构建及评价。经山东省邹城市2030年水资源配置方案实证分析表明：山东省邹城市2030年水资源配置方案集级别特征值区间为[2.5，3.5]，水资源可持续利用程度处于良好与及格之间，评价模型实用性成果显著。
2016, 14(5):62-70.
摘要:
针对三峡及金沙江下游梯级水库群汛后竞争性蓄水矛盾，以溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝梯级四库系统为研究对象，采用不同来水年型、蓄水时间和起调水位构建蓄水情景集；以蓄水期期望发电量最大为目标，建立蓄水期多目标联合随机优化调度模型，生成各蓄水情景下的最优蓄水方案；基于蓄满率、梯级期望弃水量、梯级平均期望出力对各方案进行评价，推荐丰水年溪洛渡、向家坝9月11日起蓄、三峡9月10日起蓄，平水年溪洛渡、向家坝9月11日起蓄、三峡9月1日起蓄，枯水年溪洛渡、向家坝9月1日起蓄、三峡8月21日起蓄。
针对三峡及金沙江下游梯级水库群汛后竞争性蓄水矛盾，以溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝梯级四库系统为研究对象，采用不同来水年型、蓄水时间和起调水位构建蓄水情景集；以蓄水期期望发电量最大为目标，建立蓄水期多目标联合随机优化调度模型，生成各蓄水情景下的最优蓄水方案；基于蓄满率、梯级期望弃水量、梯级平均期望出力对各方案进行评价，推荐丰水年溪洛渡、向家坝9月11日起蓄、三峡9月10日起蓄，平水年溪洛渡、向家坝9月11日起蓄、三峡9月1日起蓄，枯水年溪洛渡、向家坝9月1日起蓄、三峡8月21日起蓄。
2016, 14(5):71-77.
摘要:
基于选取的淮河中上游5条河流，11个断面的典型鱼类调查资料以及长系列（1956年－2000）天然和实测逐月径流数据，运用流速法（最小，平均，最大）、月最小径流法、逐月频率法设定四种生态流量的计算方案。首先，根据Tennant法提出针对丰、平、枯、特枯四种年型和年内汛期、非汛期差异的生径比标准。然后，根据流速法三种计算结果满足生径比标准的情况选取合理的生态流量计算方案。研究表明：5条河流的最小和适宜生径比大小关系均为涡河>沙颍河>淮河干流>淠河>洪汝河；满足生径比标准的难易程度为洪汝河>淮河干流>淠河>沙颍河>涡河。涡河、沙颍河生态需水满足程度低，应提高生态用水比例。
基于选取的淮河中上游5条河流，11个断面的典型鱼类调查资料以及长系列（1956年－2000）天然和实测逐月径流数据，运用流速法（最小，平均，最大）、月最小径流法、逐月频率法设定四种生态流量的计算方案。首先，根据Tennant法提出针对丰、平、枯、特枯四种年型和年内汛期、非汛期差异的生径比标准。然后，根据流速法三种计算结果满足生径比标准的情况选取合理的生态流量计算方案。研究表明：5条河流的最小和适宜生径比大小关系均为涡河>沙颍河>淮河干流>淠河>洪汝河；满足生径比标准的难易程度为洪汝河>淮河干流>淠河>沙颍河>涡河。涡河、沙颍河生态需水满足程度低，应提高生态用水比例。
2016, 14(5):78-82.
摘要:
针对传统TOPSIS法权重计算的强主观性、相对接近度计算过程中出现与理想点及负理想点等距的问题，通过基于博弈论的组合赋权法将主观权重与客观权重组合对监测指标进行赋权，并定义“虚拟负理想点”代替传统负理想点，采用改进的距离计算公式计算各样本与理想点及“虚拟负理想点”之间的距离，对传统TOPSIS法进行改进并将其用于水质断面优化设计。以浦阳江干流9个水质监测断面2012年监测数据为实例，以相对贴近度为基础，将原有9个断面优化为7个断面，并对优化结果进行一致性检验，结果显示，改进的TOPSIS法优化结果准确、有效，因此对环境监测布点及断面优化工作具有一定的应用价值。
针对传统TOPSIS法权重计算的强主观性、相对接近度计算过程中出现与理想点及负理想点等距的问题，通过基于博弈论的组合赋权法将主观权重与客观权重组合对监测指标进行赋权，并定义“虚拟负理想点”代替传统负理想点，采用改进的距离计算公式计算各样本与理想点及“虚拟负理想点”之间的距离，对传统TOPSIS法进行改进并将其用于水质断面优化设计。以浦阳江干流9个水质监测断面2012年监测数据为实例，以相对贴近度为基础，将原有9个断面优化为7个断面，并对优化结果进行一致性检验，结果显示，改进的TOPSIS法优化结果准确、有效，因此对环境监测布点及断面优化工作具有一定的应用价值。
2016, 14(5):83-90.
摘要:
傍河饮用水源地污染控制技术是我国环境保护与饮水安全领域的研究热点。选取松花江流域佳木斯七水源大型水源地为研究区，综合分析其水文地质条件，应用数值模拟方法拟合研究区水动力学场及水化学场。在此基础上运用MGO模块的模型基础，采用全局寻优算法-遗传算法，分析不同抽水量及井位对七水源-废醪池污染羽进行水力调控的效果，得出最优井位及抽水量。同时通过分析清除污染源和未清除污染源情况下，不同观测井中污染物浓度的变化趋势，探讨了水力调控优化控制技术对傍河水源地污染控制的有效性，为傍河水源地的安全供水提供技术保障。
傍河饮用水源地污染控制技术是我国环境保护与饮水安全领域的研究热点。选取松花江流域佳木斯七水源大型水源地为研究区，综合分析其水文地质条件，应用数值模拟方法拟合研究区水动力学场及水化学场。在此基础上运用MGO模块的模型基础，采用全局寻优算法-遗传算法，分析不同抽水量及井位对七水源-废醪池污染羽进行水力调控的效果，得出最优井位及抽水量。同时通过分析清除污染源和未清除污染源情况下，不同观测井中污染物浓度的变化趋势，探讨了水力调控优化控制技术对傍河水源地污染控制的有效性，为傍河水源地的安全供水提供技术保障。
2016, 14(5):91-95.
摘要:
为提高河流管理质量，在已有河流生态系统健康研究的基础上，提出了基于尺度划分的河流健康评价理论。以滦河为例，建立了其上游、中游和下游的评价指标体系，通过构建改进的模糊物元可拓模型对滦河河流生态健康进行了评价。结果表明：滦河上游、中游、下游均存在一定程度的不健康，滦河全河总体为轻度疾病状态，评价结果与实际相符。因此，本文方法具有合理性和有效性，可用于其他区域的河流生态健康评价。
为提高河流管理质量，在已有河流生态系统健康研究的基础上，提出了基于尺度划分的河流健康评价理论。以滦河为例，建立了其上游、中游和下游的评价指标体系，通过构建改进的模糊物元可拓模型对滦河河流生态健康进行了评价。结果表明：滦河上游、中游、下游均存在一定程度的不健康，滦河全河总体为轻度疾病状态，评价结果与实际相符。因此，本文方法具有合理性和有效性，可用于其他区域的河流生态健康评价。
2016, 14(5):96-101.
摘要:
传统的水库调度以兴利调度和防洪调度为主，常忽视生态环境问题，导致河流生态水文系统的健康状况不断恶化。相对传统的以水电站年发电量最大，发电保证率最高为目标函数，本研究还引入了生态保证率最高的目标函数，构建基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型，并采用NSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解。利用该模型对天生桥一级水库1956年－2008年的来水过程进行优化调度，结果表明：经济效益最大的调度方案会对天然径流过程产生显著的改变，而兼顾经济效益和生态目标的建议调度方案对水库的经济效益产生影响较少的同时能保证生态系统的稳定性。
传统的水库调度以兴利调度和防洪调度为主，常忽视生态环境问题，导致河流生态水文系统的健康状况不断恶化。相对传统的以水电站年发电量最大，发电保证率最高为目标函数，本研究还引入了生态保证率最高的目标函数，构建基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型，并采用NSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解。利用该模型对天生桥一级水库1956年－2008年的来水过程进行优化调度，结果表明：经济效益最大的调度方案会对天然径流过程产生显著的改变，而兼顾经济效益和生态目标的建议调度方案对水库的经济效益产生影响较少的同时能保证生态系统的稳定性。
2016, 14(5):102-105.
摘要:
我国是一个水污染事故多发的国家，在南水北调工程全面通水前，需要提前针对可能发生的突发水污染事故开展研究。通过利用SMS水动力学软件，以中线某段为例，模拟分析明渠中水的流动状态及突发水污染时污染物的扩散过程；并在此基础上分析采用设置导流坝配合退水渠进行污染团导流的应急处置效果。以期为渠道管理和污染事故处理提供理论和技术支持。
我国是一个水污染事故多发的国家，在南水北调工程全面通水前，需要提前针对可能发生的突发水污染事故开展研究。通过利用SMS水动力学软件，以中线某段为例，模拟分析明渠中水的流动状态及突发水污染时污染物的扩散过程；并在此基础上分析采用设置导流坝配合退水渠进行污染团导流的应急处置效果。以期为渠道管理和污染事故处理提供理论和技术支持。
2016, 14(5):106-110.
摘要:
为探究臭氧和Fenton试剂氧化预处理对疏浚底泥干燥特性的影响，分别在疏浚底泥中通入臭氧和添加Fenton试剂进行预处理，并进行红外干燥试验。结果表明，臭氧预处理对疏浚底泥红外干燥过程中水分蒸发有促进作用；随着温度的升高，臭氧预处理对水分蒸发的促进作用逐渐增强，最大干燥速率明显增大，提高了约9%~36%，且恒速干燥阶段时间较长，是未预处理的1.2~1.7倍，干燥速率的快速上升和下降却随着温度的升高而加快。Fenton氧化预处理对促进干燥过程中水分蒸发的作用效果并不明显，却可以明显增大干燥速率，且干基含水率越高，最大干燥速率越大。比较底泥预处理前后微观形貌，发现不同氧化预处理后底泥颗粒分布均匀，有利于水分蒸发。
为探究臭氧和Fenton试剂氧化预处理对疏浚底泥干燥特性的影响，分别在疏浚底泥中通入臭氧和添加Fenton试剂进行预处理，并进行红外干燥试验。结果表明，臭氧预处理对疏浚底泥红外干燥过程中水分蒸发有促进作用；随着温度的升高，臭氧预处理对水分蒸发的促进作用逐渐增强，最大干燥速率明显增大，提高了约9%~36%，且恒速干燥阶段时间较长，是未预处理的1.2~1.7倍，干燥速率的快速上升和下降却随着温度的升高而加快。Fenton氧化预处理对促进干燥过程中水分蒸发的作用效果并不明显，却可以明显增大干燥速率，且干基含水率越高，最大干燥速率越大。比较底泥预处理前后微观形貌，发现不同氧化预处理后底泥颗粒分布均匀，有利于水分蒸发。
2016, 14(5):111-116.
摘要:
针对冀中太行山前平原浅层地下水严重超采与农林灌溉用水之间关系问题，应用地学的模数理念、水量均衡理论方法和MapGIS空间特征分析技术，建立了农灌用水与地下水承载力之间适应性状况评价方法及指标体系，以0.49 km2剖分单元精度识别了冀中山前平原农林灌溉用水强度及其与浅层地下水可采资源量之间适应性状况。结果表明，冀中山前平原农林灌溉导致的“极严重不适应”或“严重不适应”状态是浅层地下水超采的主要原因，其中小麦等夏粮作物灌溉用水主导了这些农灌区地下水超采，蔬菜作物和耗水型果林灌溉开采对地下水的影响呈显著增加趋势，应重视这种非理性加剧影响因素。
针对冀中太行山前平原浅层地下水严重超采与农林灌溉用水之间关系问题，应用地学的模数理念、水量均衡理论方法和MapGIS空间特征分析技术，建立了农灌用水与地下水承载力之间适应性状况评价方法及指标体系，以0.49 km2剖分单元精度识别了冀中山前平原农林灌溉用水强度及其与浅层地下水可采资源量之间适应性状况。结果表明，冀中山前平原农林灌溉导致的“极严重不适应”或“严重不适应”状态是浅层地下水超采的主要原因，其中小麦等夏粮作物灌溉用水主导了这些农灌区地下水超采，蔬菜作物和耗水型果林灌溉开采对地下水的影响呈显著增加趋势，应重视这种非理性加剧影响因素。
2016, 14(5):117-123.
摘要:
为了探讨草本植物根系固土的主要机制。以适宜的护坡植物白三叶、小冠花、黑麦草、早熟禾为研究对象，对它们的根系分布特征和抗拉特性进行研究。结果表明：随着土层深度的增加，禾本科植物的根长密度以指数函数形式逐渐减少，豆科植物的根长密度以多项式形式先增后减；随着距主茎距离的增加，禾本科植物根长密度逐渐减少，豆科植物根长密度先增后减；在根径0.1~3 mm范围内，豆科植物平均抗拉力大于禾本科植物，豆科植物的抗拉力与根径呈幂函数关系，早熟禾和黑麦草的抗拉力与根径分别呈指数函数和对数函数关系；四种植物根系抗拉强度均表现为随根径的增加而减小；四种植物根系应力与应变关系表现为对数函数关系，表现为非线性弹性特征；根径相同时，不同植物的应力表现为：白三叶>小冠花>黑麦草>早熟禾。运用主成分分析法综合分析其护坡特性，表现为豆科植物优于禾本科植物，其中白三叶的护坡效益最好。
为了探讨草本植物根系固土的主要机制。以适宜的护坡植物白三叶、小冠花、黑麦草、早熟禾为研究对象，对它们的根系分布特征和抗拉特性进行研究。结果表明：随着土层深度的增加，禾本科植物的根长密度以指数函数形式逐渐减少，豆科植物的根长密度以多项式形式先增后减；随着距主茎距离的增加，禾本科植物根长密度逐渐减少，豆科植物根长密度先增后减；在根径0.1~3 mm范围内，豆科植物平均抗拉力大于禾本科植物，豆科植物的抗拉力与根径呈幂函数关系，早熟禾和黑麦草的抗拉力与根径分别呈指数函数和对数函数关系；四种植物根系抗拉强度均表现为随根径的增加而减小；四种植物根系应力与应变关系表现为对数函数关系，表现为非线性弹性特征；根径相同时，不同植物的应力表现为：白三叶>小冠花>黑麦草>早熟禾。运用主成分分析法综合分析其护坡特性，表现为豆科植物优于禾本科植物，其中白三叶的护坡效益最好。
2016, 14(5):124-129.
摘要:
以新疆阿尔塔什水利枢纽泄洪建筑物为研究对象，通过1:50水工模型试验比选消能方式，对比研究了采用平底板水垫塘方案下的塘内水动力特性和采用护坡不护底方案下的水垫塘冲刷形态。通过脉动压力与上举力的分布，推测了水垫塘的可能破坏范围；通过流态分析和冲刷分析，对挑坎体型进行了优化。不同型式挑坎对水垫塘的冲刷影响的比较分析表明，优化后的挑坎能够起到调整水舌和冲坑形态、减少坡脚冲刷的作用，经优化后该工程水垫塘采用护坡不护底的方案是可行的，并可供类似工程参考。
以新疆阿尔塔什水利枢纽泄洪建筑物为研究对象，通过1:50水工模型试验比选消能方式，对比研究了采用平底板水垫塘方案下的塘内水动力特性和采用护坡不护底方案下的水垫塘冲刷形态。通过脉动压力与上举力的分布，推测了水垫塘的可能破坏范围；通过流态分析和冲刷分析，对挑坎体型进行了优化。不同型式挑坎对水垫塘的冲刷影响的比较分析表明，优化后的挑坎能够起到调整水舌和冲坑形态、减少坡脚冲刷的作用，经优化后该工程水垫塘采用护坡不护底的方案是可行的，并可供类似工程参考。
2016, 14(5):130-136.
摘要:
基于室内常规渗透试验，对延安新区重塑马兰黄土不同压实度下的渗透性进行研究，分析了饱和渗透系数随颗粒大小、孔隙度及干密度等因素的变化规律。试验数据拟合结果表明，该地区重塑马兰黄土的饱和渗透系数与孔隙度呈正指数函数关系，与干密度呈负指数函数关系。此外，不同干密度情况下，饱和渗透系数随时间变化的统计结果表明，当干密度大于1.6 g/cm3时，重塑马兰黄土的渗透系数不再随渗透时间变化，基本趋于稳定，且渗透性能低，因此可采用此干密度为不同要求和标准的地基压实工程提供参考和指导。
基于室内常规渗透试验，对延安新区重塑马兰黄土不同压实度下的渗透性进行研究，分析了饱和渗透系数随颗粒大小、孔隙度及干密度等因素的变化规律。试验数据拟合结果表明，该地区重塑马兰黄土的饱和渗透系数与孔隙度呈正指数函数关系，与干密度呈负指数函数关系。此外，不同干密度情况下，饱和渗透系数随时间变化的统计结果表明，当干密度大于1.6 g/cm3时，重塑马兰黄土的渗透系数不再随渗透时间变化，基本趋于稳定，且渗透性能低，因此可采用此干密度为不同要求和标准的地基压实工程提供参考和指导。
2016, 14(5):137-145.
摘要:
水电作为我国重要的能源组成部分，多集中在强震频发的西南、西北地区，水电站地面厂房有明显区别于其它工业厂房的动力响应特点，整体来看，其地震响应分析的研究进展相对滞后。当前水电站厂房地震响应分析的研究主要涉及计算方法、响应特点、地震动选取、结构有限元模型、响应评价和抗震措施等，有关规范修订也为水电站厂房地震响应分析提出了新的要求。通过总结当前研究现状指出当前制约研究工作迅速推进的主要难点，提出了值得开展或更深入探索的若干研究方向，如流道内动水压力的模拟，结构非线性分析，近断层地震动对水电站厂房动力响应的影响，抗震减震措施的研究与应用等，并针对部分问题提出了初步研究思路。
水电作为我国重要的能源组成部分，多集中在强震频发的西南、西北地区，水电站地面厂房有明显区别于其它工业厂房的动力响应特点，整体来看，其地震响应分析的研究进展相对滞后。当前水电站厂房地震响应分析的研究主要涉及计算方法、响应特点、地震动选取、结构有限元模型、响应评价和抗震措施等，有关规范修订也为水电站厂房地震响应分析提出了新的要求。通过总结当前研究现状指出当前制约研究工作迅速推进的主要难点，提出了值得开展或更深入探索的若干研究方向，如流道内动水压力的模拟，结构非线性分析，近断层地震动对水电站厂房动力响应的影响，抗震减震措施的研究与应用等，并针对部分问题提出了初步研究思路。
2016, 14(5):146-149.
摘要:
分析非饱和膨胀土的强度特性，考虑非饱和膨胀土含水量与强度的关系及相关影响因素,基于平面滑裂面假设，运用库仑理论，推得了计算非饱和膨胀土主动土压力的解析解公式，并用实际算例对公式进行检验。算例分析表明，随着含水量的增加，主动土压力增大，其变化幅度逐渐减小；若不考虑含水量的影响，结果偏于保守；应用本文建立的解析解公式，可直接得出膨胀土的主动土压力及填土滑裂面与水平面的夹角。
分析非饱和膨胀土的强度特性，考虑非饱和膨胀土含水量与强度的关系及相关影响因素,基于平面滑裂面假设，运用库仑理论，推得了计算非饱和膨胀土主动土压力的解析解公式，并用实际算例对公式进行检验。算例分析表明，随着含水量的增加，主动土压力增大，其变化幅度逐渐减小；若不考虑含水量的影响，结果偏于保守；应用本文建立的解析解公式，可直接得出膨胀土的主动土压力及填土滑裂面与水平面的夹角。
2016, 14(5):150-156.
摘要:
岩溶地区富水压力溶腔的存在威胁着隧道施工安全。为分析压力溶腔存在对隧道施工安全的影响，以溶腔位于隧道上方的不利工况为例建立了防突层的简化力学模型，并考虑水压力和侧压力的共同影响，采用结构力学方法和变分原理推导了防突层最小安全厚度，分析了防突层高跨比对最小安全厚度取值的影响。结合某岩溶隧道，推算出防突层安全厚度为7.29m，小于溶腔与隧道临空面的实际厚度，判定该隧道施工是安全的。运用有限差分软件FLAC3D建立数值分析模型，分析了压力溶腔存在对防突层竖向位移以及受力的影响，进而判定防突层稳定性。结果表明：当压力溶腔与隧道临空面实际岩层厚度大于防突层最小安全厚度时，不会威胁隧道施工安全，但溶腔存在时防突层竖向位移和竖向应力均有增大趋势，考虑施工扰动因素建议施工中应加强溶腔处位移监测，及时反馈信息，确保施工安全。研究结果可为岩溶隧道施工提供借鉴。
岩溶地区富水压力溶腔的存在威胁着隧道施工安全。为分析压力溶腔存在对隧道施工安全的影响，以溶腔位于隧道上方的不利工况为例建立了防突层的简化力学模型，并考虑水压力和侧压力的共同影响，采用结构力学方法和变分原理推导了防突层最小安全厚度，分析了防突层高跨比对最小安全厚度取值的影响。结合某岩溶隧道，推算出防突层安全厚度为7.29m，小于溶腔与隧道临空面的实际厚度，判定该隧道施工是安全的。运用有限差分软件FLAC3D建立数值分析模型，分析了压力溶腔存在对防突层竖向位移以及受力的影响，进而判定防突层稳定性。结果表明：当压力溶腔与隧道临空面实际岩层厚度大于防突层最小安全厚度时，不会威胁隧道施工安全，但溶腔存在时防突层竖向位移和竖向应力均有增大趋势，考虑施工扰动因素建议施工中应加强溶腔处位移监测，及时反馈信息，确保施工安全。研究结果可为岩溶隧道施工提供借鉴。
2016, 14(5):157-162.
摘要:
跌坎型底流消能工消力池内的流态为淹没射流和淹没水跃的混合流态，为了解淹没射流区的水力特性，应用紊动射流理论，分析了淹没射流区主流的扩散规律、主流轴向最大时均速度的衰变规律。本文采用水力学试验方法，借鉴目前研究成果的基础上，开展了淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变规律的研究。通过试验研究结果，推导出以入池角度为控制目标的跌坎型底流消能工淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变的半经验公式。
跌坎型底流消能工消力池内的流态为淹没射流和淹没水跃的混合流态，为了解淹没射流区的水力特性，应用紊动射流理论，分析了淹没射流区主流的扩散规律、主流轴向最大时均速度的衰变规律。本文采用水力学试验方法，借鉴目前研究成果的基础上，开展了淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变规律的研究。通过试验研究结果，推导出以入池角度为控制目标的跌坎型底流消能工淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变的半经验公式。
2016, 14(5):163-166.
摘要:
伸缩式止水是大型船闸移动工作门的新型止水方法，它一改以往预压式止水间隙适应性差、局部容易漏水、材料磨损快等缺点，有着良好的封水性能和耐久性能。本文首次结合三个止水面的“U”型止水装置，通过仿真计算和模型试验，给出了止水的关键特性-静水水密性规律的获取方法。该研究方法简便、科学，对伸缩式止水设计阶段的断面选取具有重要的参考价值和借鉴意义。
伸缩式止水是大型船闸移动工作门的新型止水方法，它一改以往预压式止水间隙适应性差、局部容易漏水、材料磨损快等缺点，有着良好的封水性能和耐久性能。本文首次结合三个止水面的“U”型止水装置，通过仿真计算和模型试验，给出了止水的关键特性-静水水密性规律的获取方法。该研究方法简便、科学，对伸缩式止水设计阶段的断面选取具有重要的参考价值和借鉴意义。
2016, 14(5):167-172.
摘要:
为了探讨固化剂SH改良黄土边坡的物理力学参数对边坡变形的影响，以山西太原的湿陷性黄土为研究对象，进行了直剪试验，测得了不同含水率下改良黄土的内摩擦角和黏聚力；并以此试验数据为依据，基于有限元ABAQUS软件分析了不同含水率、弹性模量和泊松比对边坡变形的影响。研究结论显示：固化剂SH能明显提高黄土的抗剪强度；含水率对改良黄土边坡变形的影响较大，但泊松比对改良黄土边坡变形几乎没有影响。研究结论为固化剂SH在黄土地区的推广使用提供了一定的参考价值，并对实际边坡工程的设计、治理提供了理论依据。
为了探讨固化剂SH改良黄土边坡的物理力学参数对边坡变形的影响，以山西太原的湿陷性黄土为研究对象，进行了直剪试验，测得了不同含水率下改良黄土的内摩擦角和黏聚力；并以此试验数据为依据，基于有限元ABAQUS软件分析了不同含水率、弹性模量和泊松比对边坡变形的影响。研究结论显示：固化剂SH能明显提高黄土的抗剪强度；含水率对改良黄土边坡变形的影响较大，但泊松比对改良黄土边坡变形几乎没有影响。研究结论为固化剂SH在黄土地区的推广使用提供了一定的参考价值，并对实际边坡工程的设计、治理提供了理论依据。
2016, 14(5):173-177.
摘要:
在分析南水北调中线旅游开发现状及存在问题的基础上，提出工程核心景观与周边旅游、文化、生态资源深度结合的总体开发思路和“6E”旅游模式（Education——知识教育，Explore——探寻文化，Entertainment——休闲娱乐，Experience——体验人生，Ecology——生态保护，Enrich——丰富经历），并通过对中线及周边旅游环境调研，结合北京市、河北省、河南省和天津市境内工程核心景观，对近期生态文化旅游开发试点提出实施建议。
在分析南水北调中线旅游开发现状及存在问题的基础上，提出工程核心景观与周边旅游、文化、生态资源深度结合的总体开发思路和“6E”旅游模式（Education——知识教育，Explore——探寻文化，Entertainment——休闲娱乐，Experience——体验人生，Ecology——生态保护，Enrich——丰富经历），并通过对中线及周边旅游环境调研，结合北京市、河北省、河南省和天津市境内工程核心景观，对近期生态文化旅游开发试点提出实施建议。
2016, 14(5):178-183.
摘要:
安化向斜由于褶皱及断层构造作用，地下水径流和出露特征具有一定规律，且出露泉点多作为附近村庄的生活水源。通过对研究区内水文地质条件、地下水水化学组分、氢氧同位素组成等进行分析，采用水均衡法、水文地球化学反向模拟技术等手段，最终确定研究区内共存在3种不同的地下水径流模式：沿可溶岩条带地下水径流模式、断层导通的地下水绕轴径流模式及沿断层破碎带的地下水径流模式，研究成果探明了该地区地下水的径流和排泄规律，对该地区地下水资源的开发利用和保护具有重要的参考意义。
安化向斜由于褶皱及断层构造作用，地下水径流和出露特征具有一定规律，且出露泉点多作为附近村庄的生活水源。通过对研究区内水文地质条件、地下水水化学组分、氢氧同位素组成等进行分析，采用水均衡法、水文地球化学反向模拟技术等手段，最终确定研究区内共存在3种不同的地下水径流模式：沿可溶岩条带地下水径流模式、断层导通的地下水绕轴径流模式及沿断层破碎带的地下水径流模式，研究成果探明了该地区地下水的径流和排泄规律，对该地区地下水资源的开发利用和保护具有重要的参考意义。
2016, 14(5):184-188.
摘要:
电力市场交易是影响我国未来电力体制改革走向的重要落地措施之一。通过对电力市场交易背景下水电站优化调度特点分析，构建了分时电价下水电站优化调度模型。在粒子群算法基础上，提出了改进惯性因子、加速因子以及迭代速度的改进策略，并将其运用于模型求解，以广东省梅州市青溪水电站为实例进行了研究，验证了模型和算法的有效性和适用性，该研究成果为电力市场背景下的水电站优化调度提供了新思路。
电力市场交易是影响我国未来电力体制改革走向的重要落地措施之一。通过对电力市场交易背景下水电站优化调度特点分析，构建了分时电价下水电站优化调度模型。在粒子群算法基础上，提出了改进惯性因子、加速因子以及迭代速度的改进策略，并将其运用于模型求解，以广东省梅州市青溪水电站为实例进行了研究，验证了模型和算法的有效性和适用性，该研究成果为电力市场背景下的水电站优化调度提供了新思路。
2016, 14(5):189-193.
摘要:
通过工程招投标形式选择合适的承包人是水利水电工程项目建设的关键，对工程建设计划的圆满实现起着决定性的作用。评标工作是整个招投标活动的核心，如何快速有效的选取最优投标人事关工程建设的成败，但是水利工程评标因素众多，且较难直接评价。对此，本文基于直觉模糊集理论，选取投标报价、施工组织及企业状况等指标，建立了指标属性矩阵和直觉模糊线性评价模型。该模型能够考虑评价对象各指标的隶属度、非隶属度和犹豫度，同时借助得分函数和TOPSIS法进行综合评价可快速求得投标单位投标优劣顺序，能够使评价结果更为合理。案例分析验证了该模型的有效性和实用性。
通过工程招投标形式选择合适的承包人是水利水电工程项目建设的关键，对工程建设计划的圆满实现起着决定性的作用。评标工作是整个招投标活动的核心，如何快速有效的选取最优投标人事关工程建设的成败，但是水利工程评标因素众多，且较难直接评价。对此，本文基于直觉模糊集理论，选取投标报价、施工组织及企业状况等指标，建立了指标属性矩阵和直觉模糊线性评价模型。该模型能够考虑评价对象各指标的隶属度、非隶属度和犹豫度，同时借助得分函数和TOPSIS法进行综合评价可快速求得投标单位投标优劣顺序，能够使评价结果更为合理。案例分析验证了该模型的有效性和实用性。
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