南水北调与水利科技

2016年第14卷第6期文章目次

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  • 1  干旱事件重现期计算问题研究
    梁忠民 卜慧 刘和昌 胡义明 郦于杰
    2016, 14(6):1-5.
    [摘要](877) [HTML](0) [PDF 700.49 K](1113)
    摘要:
    干旱重现期大小是用于评价干旱事件严重程度的重要指标。干旱重现期的计算涉及给定阈值下干旱过程划分(识别)、样本系列分布函数拟合等关键环节,其中干旱阈值的确定是前提。本文提出以干旱事件的最长调查期为约束条件确定干旱阈值的思路,即根据样本计算的干旱事件最大重现期不应超过最长调查期,以此为据确定干旱阈值并从样本序列中识别干旱事件。同时,针对因干旱历时样本经验点据“平台式”过度集中而导致的频率曲线适线困难问题,建议采用基于游程理论的游程长度分布函数估计干旱历时概率分布。以青海民和县1932年-2010年的月降雨资料为例,对上述方法进行了应用研究,结合Copula函数计算了干旱事件的重现期。
    2  不同坡度和前期土壤含水率条件下裸地降雨产流试验研究
    穆文彬 ,李义豪 ,李传哲,刘佳,程双虎,赵娜娜
    2016, 14(6):6-11.
    [摘要](865) [HTML](0) [PDF 884.46 K](827)
    摘要:
    坡度和前期土壤含水率是降雨产流过程的重要影响因素。为研究华北半干旱地区的降雨产流机制,本文采用人工模拟降雨的方法,进行了不同坡度(5°、10°和15°)和前期土壤含水率(0.20、0.25和0.30)条件下的降雨产流试验。结果表明:在整个降雨产流过程中,地表径流量随坡度和前期土壤含水率的增加而增大,累积径流量与产流历时呈线性函数关系;土壤入渗率和产流滞时均随前期土壤含水率和坡度的增加而减小,且前期土壤含水率对土壤入渗率和产流滞时的影响较坡度更加明显;Horton模型对降雨入渗关系的拟合结果优于Kostiakov 和Philip 模型。
    3  ANN、ANFIS和AR模型在日径流时间序列预测中的应用比较
    谭乔凤 ,王 旭 ,王 浩,雷晓辉
    2016, 14(6):12-17.
    [摘要](676) [HTML](0) [PDF 957.30 K](1034)
    摘要:
    水文预测是水文学为经济和社会服务的重要方面。其预报结果不仅能为水库优化调度提供决策支持,而且对水电系统的经济运行、航运以及防洪等方面具有重大意义。自回归模型(AR模型)、人工神经网络(ANN)和自适应神经模糊推理系统(ANFIS)在日径流时间序列中应用广泛。将这三种模型应用于桐子林的日径流时间序列预测中,不仅采用纳什系数(NS系数)、均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MARE)为评价指标,对三种模型的综合性能进行了比较。而且,在对三种模型预测结果的平均相对误差的阈值统计基础上,分析了三种模型的预测误差分布。同时,通过研究模型性能指标随预见期的变化过程评价了三种模型不同预见期下的预测能力。结果表明ANFIS相对于ANN和AR模型不仅具有更好的模拟能力、泛化能力,而且在相同的预见期下具有更优的模型性能,可以作为日径流时间序列预测的推荐模型。
    4  黑龙港地区的农业干旱风险评估
    毛萌,任理,韩琳琳
    2016, 14(6):18-26.
    [摘要](714) [HTML](0) [PDF 1.51 M](720)
    摘要:
    旱是黑龙港地区最严重的农业气象灾害,评估冬小麦各生育阶段的干旱风险可为合理制定灌溉制度、采取相应的防旱抗旱措施提供依据。基于验证后的APSIM模型所模拟的1961年-2005年31个点的土壤含水量动态,计算得到了冬小麦各生育期的土壤相对湿度干旱指数,分析了农民方案和优化方案的该地区的农业干旱时空分布特征。结果表明,干旱频率发生较高的时期农民方案中是播种-越冬期和返青-拔节期,分别为48.89%和27.60%;基于“吴桥模式”的优化方案是越冬-返青期、返青-拔节期和灌浆-收获期,干旱发生的频率为51.61%、39.78%和62.22%。易发生干旱的地方多位于邢台、衡水南部和邯郸北部。在冬小麦各生育阶段,干旱指数年际变化显示出两种方案的变化趋势基本一致。尽管总体说来优化方案发生干旱的风险要高于农民方案的,但基于“吴桥模式”的优化方案充分发挥了根系带的土体水库功能,减少了灌溉水,能够高效利用土壤水,如果全区31个点在1961年-2005年间,均按照优化方案灌溉,相比农民方案总共可节水61 785 mm,表明“吴桥模式”可在黑龙港地区推广,它在一定程度上可规避干旱风险,同时能达到节水、稳产的目标。
    5  哈尔滨市区洪灾风险空间演变模式
    陈鹏,张继权,孙滢悦 ,张立峰,刘家福
    2016, 14(6):27-32.
    [摘要](651) [HTML](0) [PDF 1.32 M](708)
    摘要:
    由于洪灾突发性强、破坏性大、影响范围广,给居民生命安全、财产等造成重大损失,为了更好的预防洪灾及了解未来洪灾风险演变模式,利用自然灾害风险形成四因子理论,选取哈尔滨市区气象、水文、经济及社会等18个指标,构建哈尔滨市区洪灾风险评价模型,对哈尔滨市区2000年-2009年洪灾风险区划,并通过GIS技术对哈尔滨市区2000年-2009年洪灾风险区划分析,归类风险空间演变模式。结果为:哈尔滨市区洪灾风险空间转移升高模式包括边缘接触模式、摆动模式、内部突增模式、跨越模式4种;洪灾风险转移降低模式包括边缘退缩模式、片状降低模式、内部突降模式的3种。研究结果可为减少洪灾对城市居民带来的损失及城市防洪规划提供决策依据。
    6  60年来渭河关中地区气温与降水变化及其原因分析
    董晴晴 王会肖
    2016, 14(6):33-38.
    [摘要](670) [HTML](0) [PDF 971.86 K](854)
    摘要:
    水文要素的变化特征及其成因辨识,对流域资源利用及生态健康具有现实意义。基于渭河关中地区1951年-2013年气温和降水资料,运用线性回归、Mann-Kendall 检验、集中度和集中期等方法分析了60年来气温和降水的变化趋势、突变特征,并探讨了变化原因。结果表明:(1) 渭河关中地区平均气温呈显著上升趋势,增幅为 0.206℃/10a,冬季对流域平均气温的变暖贡献最大。全年及各季平均气温的突变时间均为20世纪90年代中期。(2) 降水呈不显著减少趋势,每年约减少0.5775mm,春季和秋季对下降趋势贡献较大。降水量突变点较为复杂,在许多年份都有不同程度的突变。降水年内分配较为稳定,集中度基本维持在0.5~0.6,集中期为7月。(3) 渭河关中地区气温、降水变化的原因有自然因素和人为因素。自然因素主要有太阳活动、大气环流、季风影响,人为因素主要是温室气体排放以及土地覆被类型改变。
    7  徒骇河流域水资源供需预测与可持续利用对策
    赵芬 ,徐立荣,李春晖,傅新
    2016, 14(6):39-44.
    [摘要](544) [HTML](0) [PDF 685.82 K](723)
    摘要:
    徒骇河位于山东省海河流域南部,为山东省北部的发展提供水资源。随着社会的高速发展,徒骇河流域水资源供需矛盾日益突出。本文在不考虑南水北调东线调水情况下,以2010年为现状年,2020年和2030年为预测年,根据徒骇河流域的典型特征和徒骇河流域各县市的社会经济发展规划,对徒骇河流域供、需水量进行预测,并分析水资源供需平衡状况。结果表明:在现状年2010年,徒骇河流域供水量与需水量基本维持平衡;2020年,徒骇河流域P=50%(平水年)、P=75%(枯水年)缺水量分别为8.94×108 m3、3.56×108 m3,缺水率分别为19.46%、7.75%;2030年,徒骇河流域P=50%(平水年)、P=75%(枯水年)缺水量分别为11.68×108 m3、6.52×108 m3,缺水率分别为25.24%、14.09%。即徒骇河流域的水资源在未来10年至20年不能完全满足生产、生活、生态的需水要求,需通过有效措施,使流域水资源得到可持续利用。
    8  昆明地区降水、气温及极端天气的长期变化趋势
    杨蓉,王龙,申官正,王莹,王琳
    2016, 14(6):45-49.
    [摘要](1148) [HTML](0) [PDF 721.52 K](1125)
    摘要:
    利用昆明气象站1951-2013年逐日气温和降水资料,采用线性趋势、Sen 斜率估计、Mann-Kendall 等方法分析昆明降水、气温和极端天气的变化特征与趋势,结果表明:1951-2013年间,1994是年平均气温突变点;年平均气温和四季气温均呈升温趋势;年降水量和夏、秋两季降水量呈下降趋势,春、冬两季降水呈上升趋势,但趋势并不显著;在极端降水指数中,持续湿期呈下降趋势,持续干期和一日最大降水量呈上升趋势,趋势并不显著;在极端温度指数中,热日持续指数、暖夜指数及暖昼指数均呈显著上升趋势,冷日持续指数、冷夜指数及冷日指数均呈显著下降趋势。
    9  近40年丹江口库区潜在蒸散量变化特征及影响因素
    王铁军,肖烨,黄志刚 ,姚伦广,常玮,王晨溪,魏胜南
    2016, 14(6):50-55.
    [摘要](626) [HTML](0) [PDF 933.71 K](672)
    摘要:
    全球气候变化背景下,丹江口库区潜在蒸散量变化特征对于南水北调中线水源区水循环研究及水资源评估具有重要意义。应用Penman-Monteith蒸散模型估算潜在蒸散量,分析近40年丹江口库区潜在蒸散量和干燥度指数时间变化规律,研究结果表明:1)丹江口库区年降水量呈波动减少趋势,年均值839.9 mm,其中年降水量、雨季和旱季降水量分别以14.3 mm/(10a)、4.5 mm/(10a)和9.0 mm/(10a)的速率减少;2)丹江口库区年蒸散量呈波动增加趋势,年均值860.0 mm,其中年蒸散量、雨季和旱季蒸散量分别以12.2 mm/(10a)、10.2 mm/(10a)和2.9 mm/(10a)的速率增加;3)丹江口库区干燥度指数呈波动增加趋势,年均值1.07,其中年干燥度指数、雨季和旱季干燥度指数分别以0.02/(10a)、0.07/(10a)和0.31/(10a)的速率增加;4)潜在蒸散量与干燥度指数和相对湿度呈显著负相关性,与平均风速和日照时数呈显著正相关性,与温度相关性不显著。近40年来,由于降水量减少和蒸散量增加,丹江口库区气候有向干旱化演变的趋势。
    10  广义水资源利用效率综合评价指数的时空分异特征分析
    王丹丹 ,杨陈玉,何鑫,王振昌,操信春
    2016, 14(6):56-61.
    [摘要](617) [HTML](0) [PDF 702.05 K](671)
    摘要:
    基于广义水资源利用过程,同时考虑区域灌溉效率、水分生产率、水资源来源及消耗途径构建广义水资源利用效率综合评价指数(C-指数)。基于中国主要灌区数据,在量化1998年-2010年各省区区C-指数的基础上探索了其时空分异特征。结果显示:省区尺度C-指数总体呈增长态势,全国值由0.550增加到0.704,中国粮食生产用水结构趋于合理;空间自相关分析结果显示,代表年省区尺度C-指数在空间上呈现显著的聚集现象,全局莫兰I的检验值均超过了0.01的置信水平;C-指数较大省区集中于黄淮海平原和长江流域北部,低值省区则广泛分布于长江以南、东北及西北地区;各省区局部自相关属性稳定,HH和LL的省区在20个左右。从自然气候特点、农业生产条件等方面分析了C-指数的时空分异特征。研究为农业水资源利用评价方法和水资源管理宏观政策制定提供参考。
    11  大颗粒柱状淡水冰无侧限剪切强度及其影响因素分析
    韩红卫,黄文峰,贾青,李志军
    2016, 14(6):62-67.
    [摘要](500) [HTML](0) [PDF 962.57 K](702)
    摘要:
    针对大颗粒柱状冰无侧限剪切强度同加载方向、加载应变速率和冰样温度有关,在加载应变速率5.00?10-5 s-1~5.00?10-2 s-1区间内、试验温度分别为-0.5°C、-2°C、-5°C和-10°C、进行两个加载方向分别为垂直加载(加载力平行于晶体生长方向)和水平加载(加载力垂直于晶体生长方向)的无侧限剪切试验。结果发现,在既定试验条件下,剪切强度随着温度和应变速率的减小有增大趋势;比较两个加载方向剪切强度可知,在-5°C和-10°C条件下力学性质的各向异性更为明显,而在-0.5°C和-2°C时两个加载方向剪切强度相差不大;另外在气泡含量小于8.65%情况下,冰内气泡含量对大颗粒柱状冰剪切强度影响不大。
    12  南水北调中线总干渠冰情预测模型参数敏感性分析及率定
    莫振宁 ,,管光华,刘大志,黄凯
    2016, 14(6):68-74.
    [摘要](622) [HTML](0) [PDF 1.01 M](675)
    摘要:
    南水北调中线工程黄河以北总干渠冬季由于受气温的影响,将有不同程度的冰情产生,总干渠将处于无冰、流冰、冰盖下输水等多种复杂运行状态,运行不当则可能发生冰塞、冰坝危害。为了更准确地预测冰情,文章利用详细热量交换法对不同条件下渠道内一维冰盖生消进行数值模拟,根据2012年冬季的冰清观测结果以均方根差最小的原则率定模型参数。随后通过改变反射系数α、云量C、虚拟冰盖厚度 、风速Va、折减系数Cc及Ce、初始水温等分析冰盖厚度对于模型参数的敏感性。仿真结果显示,模型参数中反射系数α、虚拟冰盖厚度 这两个参数对冰盖厚度影响较大,气温数据中云量C对冰厚结果影响较大,且在高云量区域敏感性为极敏感,这些规律可以为寒区渠道系统冰情预测模型的开发及率定提供参考。
    13  冰层弯曲强度和弹性模量与等效冰温的试验关系
    王建康,曹晓卫,王庆凯,闫利辉,李志军
    2016, 14(6):75-80.
    [摘要](610) [HTML](0) [PDF 742.67 K](740)
    摘要:
    采用原位悬臂梁方法对内蒙古乌梁素海淡水冰层进行弯曲强度与弹性模量测定。应用材料力学理论,在假设冰层为均质各向同性材料;梁的根部刚性连接;没有水浮力支承条件下。计算冰层弯曲强度与弹性模量。同时试验时冰层温度垂直剖面。首先用冰层中间处温度,建立弯曲强度和弹性模量与冰温之间的初始关系;然后将冰温垂直剖面分布式带入弹性模量与冰温的初始关系式中,得到弹性模量垂直剖面,据此确定冰层弯曲破坏时中性轴的近似位置。在利用中性轴近似位置处冰温,再次建立弹性模量与冰温之间的关系,利用迭代思想确定更加精确的中性轴位置。迭代四次之后,得到中性轴精确位置。将中性轴精确位置处的冰温作为冰层的等效温度,并依次建立弯曲强度和弹性模量同等效冰温的试验关系。分析结果表明,温度从 1.831 °C到 7.726 °C,弯曲强度在436.12 kPa到750.31 kPa之间,弹性模量在3.62 GPa到6.71 GPa之间。它们的总体走势是随着冰温的降低,弯曲强度和弹性模量呈现增加趋势。
    14  实测冰-水侧向界面热力学融化速率分析
    王庆凯,李志军,曹晓卫,闫利辉
    2016, 14(6):81-86.
    [摘要](533) [HTML](0) [PDF 881.78 K](723)
    摘要:
    在融冰期的乌梁素海人工挖凿开敞水域以模拟浮冰-水道系统,连续观测冰-水侧向界面的热力学侧向融化。根据实测数据,分析冰-水侧向界面的形状变化和影响融化速率的因素。结果显示,冰-水侧面中部形状近似直线,下部呈圆弧状,上部受气温影响向内或向外倾斜。气温是影响融化速率的主要因素,平均气温越高,融化速率越大。风速越大融化速率越低,既表现在高风速与低气温往往同时出现,又表现在风速加速了水体蒸发而降低水温。风拖曳表层水体运动,加速迎风侧水体的热量对流,降低水温,降低融化速率;通过二元回归分析建立融化速率、气温和风速之间的关系的相关关系。
    15  弯槽段冰塞形成临界条件的试验研究
    汪 涛,陈胖胖,李淑祎,王 军
    2016, 14(6):87-90.
    [摘要](612) [HTML](0) [PDF 758.15 K](636)
    摘要:
    冬季北方河流经常出现冰塞现象, 而弯道处易于卡封是普遍认识, 但对其形成机理的认识尚有待探索。借助于实验室的试验水槽, 通过改变水流条件和冰流量条件, 研究了S型弯槽和直槽冰塞形成条件,并进行对比分析,试验表明:弯槽段冰塞形成的临界Fr值大于直槽临界Fr值,即在相同水深的条件下,更大的流速时弯槽段也能形成冰塞;弯槽段能形成冰塞的Fr值范围大于直槽,故弯槽段更易形成冰塞;平衡冰塞厚度大致随着初始流速的增大而减小,随着初始水深的增大而增大,随着冰流量的增加而增加。
    16  利用探地雷达探测黄河弯道及桥墩周围冰层厚度的研究
    曹晓卫 李春江 颜小飞 吴一帆 李志军
    2016, 14(6):91-95.
    [摘要](783) [HTML](0) [PDF 921.31 K](766)
    摘要:
    黄河河道冻结结冰过程是黄河防凌汛研究的一个重点,对弯道和桥墩周围冰层厚度的探测对防治冰凌灾害具有重要的意义。探地雷达对冰厚探测具有便携、高效、连续、快速、实时等优势。雷达天线的频率决定雷达波的穿透深度和分辨率。从雷达图像上可以清楚的识别空气-冰界面和冰-水界面。通过现场打孔测量冰厚数据反算雷达波在冰层中的传播速度进一步提高了测量结果的准确性。测量结果清楚的显示了弯道及桥墩处冰厚分布不均匀。桥墩北侧冰层较厚,弯道主河道处冰层较厚。200 MHz天线的探地雷达可以穿透黄河冰层,雷达图像可以清楚地显示冰-水界面。冰层厚度测量为分析黄河冰的冻结、融化过程以及冬春开河期冰塞、冰坝的治理提供了基础数据。
    17  长距离调水明渠冬季输水冰情分析与安全调度研究
    段文刚,姚 雄,黄国兵,杨金波,刘孟凯
    2016, 14(6):96-104.
    [摘要](596) [HTML](0) [PDF 734.13 K](768)
    摘要:
    结合南水北调中线总干渠2011年-2016年间5个冬季冰情原型观测数据,分析了冰情时空分布特征、冰盖厚度、冰情现象、冰情演变条件和特点等。2015年-2016年冬季输水流量大,渠道水流流速0.25 ~0.67 m/s,加之遭遇罕见寒潮(-18.6℃)的叠加,局部渠段出现冰塞现象。结合总干渠闸前常水位运行调度方式和渠池水流特点,提出了避免形成冰塞灾害的水流控制条件。即渠池上游控制断面平均流速V?0.40 m/s,Fr?0.065;下游控制断面平均流速V?0.35 m/s,Fr?0.055。建议持续加强全线冰情观测,积累冰期输水观测数据,为优化冬季输水运行调度和冰情预报提供科学依据。
    18  基于锦屏一级原型观测水垫塘底板振动特性研究
    冷东升,杨敏,马斌,刘昉
    2016, 14(6):105-110.
    [摘要](513) [HTML](0) [PDF 988.06 K](647)
    摘要:
    锦屏一级水电站大坝作为目前世界最高双曲拱坝,对于高水头水垫塘振动安全问题最为显著。基于锦屏一级高拱坝水垫塘泄洪振动原型观测试验,分析研究了在不同组次下水垫塘底板的振动响应,研究结果表明锦屏一级水垫塘底板在深孔单独泄洪时振动强度沿程逐渐增大,在表孔单独泄洪和表深孔联合泄洪时水舌在水垫塘附着点水流紊动剧烈,振动强度大;底板振动的优势频率基本分布在0.3~1.3 Hz之间,属于水流脉动的频率范围,在水流荷载作用下,底板做受迫振动;各相邻测点底板振动有很好的相关性;各组次底板振动的空间积分尺度都维持在45 m以上,底板的整体性和结构完好。给锦屏一级水 电站合 理调 度、科学的运 行以及下游泄洪 建筑物的运行安全提 供了参考。
    19  利用马尔科夫链修正的变维分形模型及其应用
    叶 伟,马福恒,周海啸
    2016, 14(6):111-115.
    [摘要](532) [HTML](0) [PDF 731.90 K](725)
    摘要:
    以往的预测模型对数据长度有较强的依赖性,且数据出现较强的非线性时,将增加预测的复杂程度。为使监测数据呈现出一定的线性关系,基于分形理论,将常维分形改进为变维分形,并据此建立相应的数学模型,通过短期监测数据进行预测。考虑到变维分形得到的预测结果不可避免地存在一定的波动误差,对此,利用马尔科夫链(Markov)无后效性的特点对预测结果进行修正,从而提高预测精度。以西溪水库的监测资料数据为样本,建立其马尔科夫链-变维分形预测模型,结果显示最大误差修正值可达0.89%,占原预测误差的67.9%,表明利用马尔科夫链修正的变维分形模型能有效地减小误差,提高预测精度。
    20  拱坝变形监测预报的随机森林模型及应用
    罗浩 郭盛勇 , 包为民
    2016, 14(6):116-121.
    [摘要](514) [HTML](0) [PDF 928.76 K](850)
    摘要:
    大坝变形预报对大坝运行安全评估起着至关重要的作用。传统模型预报精度不够、模拟效果不稳定;若大坝变形数据有异常值时,传统机器算法模型识别和处理异常值的灵活性很小,导致预报结果有偏差。为了解决这些问题,首次将随机森林算法运用到大坝变形监测领域,将大坝测点根据随机森林相似性矩阵分成若干个子集,针对每一个子集建立随机森林预测模型,分区建立预测模型更符合工程实际情况。选取拱坝变形作为研究对象,验证所建模型的适用性。结果表明,根据随机森林的相似性矩阵对大坝各测点的分区情况符合物理和工程实际意义,对各分区子集测点利用随机森林模型建立的预测模型,与支持向量机、BP神经网络模型相比,预测结果精度较高、模型稳定性好,为大坝变形监测提供了新思路。
    21  基于云模型的尾矿库溃坝风险模糊评价模型
    徐镇凯,刘 璇,魏博文,张 林,温勇兵
    2016, 14(6):122-127.
    [摘要](669) [HTML](0) [PDF 812.71 K](691)
    摘要:
    针对尾矿库溃坝风险评价过程中存在模糊性及不确定性等问题,将尾矿库溃坝作为一个整体并选取合适评价因子,结合改进的层次分析法及云模型理论,建立了适用于尾矿库的溃坝风险模糊评价模型。算例表明,依据各评价因子的赋值标准生成相应的云模型,能够充分的表征评价过程中模糊性、随机性与离散性的特点,经改进的层次分析法计算得到各评价因子的权重后,按照最大隶属度识别准则进行综合评判。最终结果与实际情况相符,进一步佐证该评价模型的正确性和有效性,为尾矿库溃坝风险评价提供了一条新途径。
    22  基于全模拟的水泵装置模型虹吸出水流道 水力特性分析
    王芃也,刘超,徐磊,许健
    2016, 14(6):128-134.
    [摘要](670) [HTML](0) [PDF 1.30 M](795)
    摘要:
    虹吸式出水流道是大型泵站出水流道的主要形式之一,由于实际工程地形条件的限制,南水北调东线水源工程江都一站所采用的虹吸出水流道在工程设计中并不常见。本文针对江都一站泵装置模型虹吸出水流道,通过CFX软件对该泵装置全流道进行数值模拟,研究虹吸出水流道内部水流的运动特性、预测水力性能。计算结果表明管路水头损失主要来自于弯管段的水头损失,从出水流道进口至出水流道出口涡量呈现下降趋势,但是在出水流道出口,由于截面面积过大导致出口截面速度分布不均且引起了涡量的增加。对该泵装置进行外特性预测得到的结果与试验数据的整体趋势基本一致,表明计算结果真实可信。
    23  基于三维非稳定渗流分析的隧洞开挖地下水环境影响评价
    周人杰 ,沈振中 ,徐力群,鲁剑
    2016, 14(6):135-140.
    [摘要](557) [HTML](0) [PDF 928.80 K](666)
    摘要:
    水利工程中隧洞施工通常采用全部开挖完成再衬砌的方法。如针对开挖施工的短暂状态采用稳定渗流计算分析其对地下水环境的影响,并不符合实际,且往往会夸大地下水位降落的幅度和影响范围,因此采用非稳定渗流数值模拟技术来评价将更为合理。以某水电站发电引水隧洞施工为例,采用饱和-非饱和非稳定渗流理论,建立了引水隧洞区域的三维有限元模型,对隧洞开挖过程中区域地下水非稳定渗流场进行了数值模拟,总结分析了隧洞从开始挖掘到贯通过程的地下水变化规律并进行地下水环境影响评价。结果表明:采用三维非稳定渗流分析预测隧洞开挖过程中地下水位降落和降落漏斗扩大的过程是可行的;该工程引水隧洞开挖对该区域地下水影响较小,地下水补排关系总体无变化。
    24  两家人水电站滑石板顺层岩质边坡滑坡机理数值模拟分析
    王秀菊
    2016, 14(6):141-147.
    [摘要](1018) [HTML](0) [PDF 971.92 K](712)
    摘要:
    滑坡地质灾害影响因素众多、机理复杂,单纯采用地质分析缺少依据。基于云南省金沙江两家人水电站左岸滑石板顺层岩质边坡在1996年10月28日发生滑坡的事实,在大量地质勘查基础上,采用简易滑块对滑坡机理进行了探讨,并利用颗粒离散元数值模拟方法,建立了满足滑体与滑面特性的滑坡模型,通过一系列的滑坡数值模拟试验,探讨了滑面摩擦系数、滑体强度等因素对滑坡堆积、块度、滑坡速度的影响规律,对比后期的勘查成果对当时滑坡情况进行了反馈分析。该方法可为后续滑石板边坡的稳定性研究及灾害预测提供理论依据。
    25  导流墙对弯道横断面水面差影响实验分析
    王田田 常倩 张庆华 李树宁 翟兴涛
    2016, 14(6):148-153.
    [摘要](576) [HTML](0) [PDF 1.01 M](706)
    摘要:
    研究导流墙对溢洪道泄槽弯道段水流改善的效果,进行了不同水力条件下溢洪道泄槽弯道设置导流墙水工模型实验。结果表明:设置导流墙后,弯道横断面凹凸岸水面差比无导流墙条件下有明显的下降,但水面差仍然存在;弯道横断面凹凸岸水面差的变化规律与无导流墙时相同,即随流量的增大而增大、随底坡的增大而增大、随弯道轴线半径的增大而减小;导流墙的设置,使弯道横断面凹凸岸最大水面差发生的位置产生变化,有导流墙情况下,大多发生在弯道中间上下游相邻断面,无导流墙情况下,大多发生在弯道中间之前的上游断面。
    26  基于绕行系数的明渠输水工程生产桥 优化布置决策模型
    李霞 ,李少鹏,顾光富,秦丽娟,任喜龙
    2016, 14(6):154-158.
    [摘要](602) [HTML](0) [PDF 705.45 K](638)
    摘要:
    生产桥设置间距会影响到南水北调中线干渠的输水能力,因此合理的生产桥布置须即能保证干渠的输水能力,又能满足两侧居民的生产生活需求。论文在对南水北调中线京石段生产桥布置合理性分析的基础上,提出了长距离明渠工程生产桥优化布设应遵循的一般原则;进而考虑不同桥梁间距对渠道输水能力的影响特性,结合最大绕行距离得到跨渠桥梁的最大间距,与公路桥统筹考虑,拟定生产桥布置备选方案,并进一步基于综合绕行系数最小原则,建立了生产桥布置决策模型,确定明渠输水工程生产桥的具体布设位置。最后以南水北调中线京石段李家庄桥和西杜村桥为例,简述了该方法在明渠输水工程实践中确定生产桥布置方案时的应用。基于综合绕行最小原则的布置方案决策模型适用于长距离输水渠道上生产桥的选址优化,应用前景广泛。
    27  新疆克孜勒河流域喀什段水化学特征及成因分析
    李文江 ,王文科 ,段磊 ,乃尉华
    2016, 14(6):159-164.
    [摘要](967) [HTML](0) [PDF 790.60 K](782)
    摘要:
    在分析17组河水水样的水化学数据基础上,通过Piper三线图、主成分分析和因子分析方法对克孜勒河流域喀什段河水的水化学特征及成因进行研究,结果表明克孜勒河上游与中下游的水化学类型差异反映出蒸发岩的风化溶解是影响河流水化学组成的主导因素,而河水中含量较高的SO42-主要来源于新近系地层中石膏岩类的风化溶解。克孜勒河流域内蒸发岩风化以石膏岩类的风化为主,盐岩类风化次之,碳酸盐岩风化贡献相对较少。区域内岩石化学风化的主要反应形式是石膏、芒硝、镁硫酸盐岩和盐岩的溶解,其次是方解石和白云石溶解,再次为钠长石溶解。
    28  陕西省绥德县滑坡发育特征及成灾因素分析
    袁湘秦,赵法锁,祝艳波,陈新建
    2016, 14(6):165-170.
    [摘要](1108) [HTML](0) [PDF 781.03 K](2163)
    摘要:
    绥德县地处陕北黄土高原腹地,属陕北黄土高原丘陵沟壑区,地形破碎、梁峁起伏、沟谷深切,地质环境条件较差,滑坡灾害时有发生,目前调查发现滑坡48处。通过对绥德县地质灾害详细调查与测绘,对滑坡发育特征及成灾因素进行深入研究,结果表明:(1)绥德县滑坡全部为浅层黄土层内滑坡,以小型滑坡为主;(2)滑坡分布特征与地形地貌、地域和降雨的关系密切,主要表现为滑坡空间上分布主要在黄土梁峁区和河谷阶地区以及人口密度大、人类工程活动频繁的乡镇,滑坡在时间上分布主要表现为在人类工程活动集中的时段和雨季,滑坡发生频繁,特别是降雨集中的6月~9月。(3)地形地貌、岩土体类型、降雨和人类工程是研究区滑坡形成的主要成灾因素。
    29  云南东川区烧房沟“7.31”弃渣型泥石流成灾机理
    杜野,裴向军,张御阳,李正
    2016, 14(6):171-175.
    [摘要](570) [HTML](0) [PDF 688.78 K](813)
    摘要:
    2008年7月31日晚持续强降雨导致云南省东川区舍块乡烧房沟爆发泥石流灾害,造成了人员伤亡、公路、民房以及大量公共基础设施受损。这次泥石流发生在地质环境较为脆弱的工矿区,该泥石流的爆发是弃渣的不合理堆放与强降雨共同作用的结果。通过现场实地调查与试验等方法,分析了泥石流形成的降雨条件、地形条件、物源条件,研究了烧房沟泥石流启动、流通以及堆积过程。研究结果表明:集中的松散弃渣物源以及强降雨是烧房沟发生泥石流的主要原因。从发展趋势上看,烧房沟泥石流处于发展期,仍存在爆发泥石流的可能性。根据泥石流特征提出如下治理措施:拦、护为主,结合潜坝消能;及时清淤,恢复植被;实时监测,临灾预警。
    30  典型地震扰动区泥石流堆积体工程特性及其启动机制初探
    向灵芝,杨为民 ,范玮佳
    2016, 14(6):176-182.
    [摘要](574) [HTML](0) [PDF 729.66 K](621)
    摘要:
    地震扰动区内的高山峡谷地区,斜坡易发生崩塌、滑坡,堆积在坡面或沟谷内。雨水入渗导致堆积土体饱和度增加,强度衰减,继而诱发泥石流启动。都汶公路沿线和甘肃舟曲泥石流沟汇水区松散堆积体的物理力学特性试验结果表明,两组泥石流土体细粒含量少,均为宽级配不均匀粉土质砾石土。当舟曲泥石流堆积土含水率增至15%-18%时,都汶土含水率增至12%-15%时,土体粘聚力骤减,暗示土体强度丧失存在临界含水率,这一特定含水率可作为泥石流启动的临界含水率。进一步统计分析表明,泥石流发生前1h的临界降雨量与临界含水率密切相关,利用二者的相关性拟合,可反推泥石流发生的临界降雨量,为地震扰动区泥石流灾害的防治预警提供科学依据。
    31  不同评价方法对水库水质评价的适应性分析
    花瑞祥 张永勇. 刘威 杨逸航
    2016, 14(6):183-189.
    [摘要](619) [HTML](0) [PDF 854.13 K](682)
    摘要:
    目前水体水质评价方法众多,如何筛选合适方法对水质状况进行科学评价,是环境保护中一项基础性和重要性工作。本文以广东省某水库2008-2013年水质监测数据为基础,利用单因子评价法、综合污染指数法、模糊综合评判法和灰色关联分析法对水库水质进行了评价,对比分析了这四种方法评估结果的合理性以及存在的缺陷。研究表明:(1)不同方法的评价结果存在较大差异。灰色关联分析法评价的水质状况最好,模糊综合评判法的评价结果与其他方法评估结果的一致性最高。(2)不同方法受权重的影响也存在较大差异。灰色关联分析法受权重影响最小,而模糊综合评判法受权重影响最大。(3)灰色关联分析法则适用于初级使用者;模糊综合评判法适用于相关知识和经验丰富的人群;单因子评估法适用于流域最严格水资源管理;综合污染指数法仅能确定水体是否污染,但不能确定具体水质级别,可以作为一种补充方法。(4)为准确评估水体水质级别,减少权重和方法对结果的影响,建议采用多种评估方法进行综合分析。
    32  云南省水利发展评价指标体系区域化研究
    李佳珍,束龙仓,荆艳东
    2016, 14(6):190-195.
    [摘要](565) [HTML](0) [PDF 702.62 K](789)
    摘要:
    云南省水利发展在区域上具有不同的特点,差别化构建各区域的水利发展评价指标体系,将会更好地指导各区域的水利建设,促进云南省的协调可持续发展。根据一定的分区原则将云南省分为五大片区,分析了各片区的水利发展重点,将其作为一定的参考依据,在省目标值的基础上调整各区域的指标目标值,并运用基于层次分析法和熵权法的综合赋权法计算各区域权重,对2013年五大片区的水利发展水平进行了现状评价,并根据评价结果,对各区域的水利发展提出了建议。
    33  新型高效风力提水装置风洞实验研究
    高翀恒 ,郑 源,李中杰,程 相
    2016, 14(6):196-200.
    [摘要](528) [HTML](0) [PDF 723.16 K](701)
    摘要:
    为了解决传统风力提水机存在的多叶片大实度、风能利用系数低下、生产成本高等问题,对所设计的具有低实度、高气动性能的新型高效风力提水装置进行实验研究。推导了适用于风力机的相似理论,建立新型风力提水装置的物理模型,在河海大学风洞实验室中进行吹风实验,测量了额定工况下风轮的风能利用系数以及不同工况下装置的流量,并绘制流量特性曲线。实验结果表明,装置在2.8 m/s微风下能够起动,在额定工况下风能利用系数可达0.43以上,达到设计要求,在设计扬程下风力机与水泵匹配性能最好,效率达到最大。
    34  新常态下我国水文化研究综述
    贾兵强
    2016, 14(6):201-208.
    [摘要](731) [HTML](0) [PDF 643.91 K](779)
    摘要:
    水文化是人类在长期的水事活动中,形成的与用水、节水、爱水、护水、崇水相关的精神形态文化,具有厚重性、多样性和主导性特征,不仅是我国水利行业的特色文化,而且还是我国传统文化的重要组成部分。自1988年10月淮河流域四省治淮宣传工作会议至今,我国学术界对水文化研究取得了丰硕成果。结合水文化研究的新动态、新形态、新业态,本文通过全面、系统地收集水文化最新研究成果,从水文化理论研究进展、水文化遗产研究进展、水文化传播研究进展、地域水文化研究进展等方面,对其进行了择要论述,在此基础上,从研究对象、研究范围、研究方向、研究手段等方面,对水文化研究进行展望,以期推进水文化传承创新,不断把中华优秀传统水文化研究持续推向前进。

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