南水北调与水利科技

2017年第1期文章目次

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  • 1  气候变化和人类活动对汉江上游径流变化影响的定量研究
    夏 军,马协一,邹 磊,王咏铃,景朝霞
    2017, 15(1):1-6.
    [摘要](2248) [HTML](0) [PDF 829.28 K](1906)
    摘要:
    以汉江上游为例,基于弹性系数法和水文模拟法定量估算气候变化和人类活动对流域径流的影响,探讨了变化环境下流域径流对气候变化和人类活动的响应特征。研究结果表明:1961年-2013年汉江上游流域径流呈明显下降趋势,并在1985年前后发生了突变;降水及潜在蒸散发在同时期内也逐渐降低,但变化趋势不显著。气候变化对径流变化的贡献率为42.8%~43.5%,人类活动对径流变化的贡献率为56.5%~57.2%,相比人类活动对汉江上游径流的影响稍大,且其对径流变化的影响呈现增长的趋势。
    2  许昌市水资源多模式联合调度与合理配置
    周念清,夏学敏,朱 勍,颜伟峰
    2017, 15(1):7-13.
    [摘要](1241) [HTML](0) [PDF 864.17 K](878)
    摘要:
    水资源短缺是制约城市经济社会发展的重要因素,合理配置和有效利用有限的水资源是解决水资源供需矛盾的有效途径。本文以许昌市国家水生态文明试点城市建设为例,在分析水资源开发利用现状的基础上,运用定额法对需水量进行预测。以多年平均水资源量为基础,2011年作为研究基准年,根据水资源取用方式、工程方案及各种水量需求等,利用MIKE BASIN建立水资源配置模型,对许昌市水资源供需平衡进行模拟,通过三次供需平衡分析,得到不同规划水平年水资源供需配置方案,最终达到水资源供需平衡,使有限的水资源发挥最大效益。研究结果表明,本地水资源结合南水北调、引黄调蓄、中水回用等多模式联合调度,可以满足许昌市中长期经济社会可持续发展用水需求,对未来许昌市水资源可持续利用具有重要的指导意义。
    3  水汽风速放大计算可能最大暴雨方法探讨
    梁忠民 ?,季俊杰 ?,卜慧?,刘甜?,杨靖
    2017, 15(1):14-17.
    [摘要](1049) [HTML](0) [PDF 1023.10 K](788)
    摘要:
    我国可能最大暴雨(PMP)计算中,通常采用两种放大方法,即水汽效率放大和水汽风速放大,但一般认为水汽风速放大成果不稳定,结果往往偏大,所以通常只作参考,最后基本上都选取水汽效率的放大结果作为最终的设计成果。本文借鉴港口工程设计中“风玫瑰图”概念,对传统水汽风速放大方法进行改进,即先根据研究区域常风向对实测风速资料进行风向分组,对每组风向的典型暴雨进行放大,再从中选取最大值作为水汽风速的放大成果,为PMP计算提供了一种新的思路。以湖北省咸宁核电厂为例进行了应用研究,并与水汽效率放大方法和传统水汽风速放大方法结果进行了比较,提供了更为合理的分析成果。
    4  水资源适应性利用理论及其在治水实践中的应用前景
    左其亭a b
    2017, 15(1):18-24.
    [摘要](2166) [HTML](0) [PDF 862.43 K](1195)
    摘要:
    水系统受气候变化和人类活动的影响,一直在不断地变化,因此水资源的开发利用也应适应这种变化,而不能按照固定的控制阈值或约束条件来进行。在对水系统及其与环境变化关系剖析的基础上,分析了水资源适应性利用的原理与模式;基于对环境变化下水资源适应性利用机理的认识,提出水资源适应性利用理论的框架体系,阐述了其基本理念和关键内容;基于对我国现代治水实践的分析,分析了其暗含的水资源适应性利用理论的内容,以及我国治水实践中存在的问题及应用水资源适应性利用理论解决这些问题的可能途径。研究认为,水资源适应性利用理论对水资源合理开发、综合利用、科学管理具有重要的指导作用,为环境变化下水资源利用研究与实践奠定理论基础。
    5  基于云模型的淮北平原参考作物蒸散量时空分布
    金菊良 ,宋占智 ,蒋尚明,周玉良 ,张明
    2017, 15(1):25-32.
    [摘要](1132) [HTML](0) [PDF 1.24 M](704)
    摘要:
    传统的时空分布分析方法仅可以描述参考作物蒸散量(ET0)的平均时空分布情况,难以对ET0时空分布的离散程度与稳定性进行量化。根据安徽淮北平原5个站点的气象数据与地理信息资料,采用彭曼-蒙特斯公式计算ET0,基于云模型分析了其时空分布特征。结果表明:年ET0呈下降趋势,春、冬季增长,夏、秋季减小;年ET0空间分布较为均匀,季节ET0空间分布不均匀;2004年较为分散而不稳定,1956年较集中而稳定;阜阳站较为分散而不稳定,宿县站较集中而稳定;ET0时间变化的离散程度相对于空间分布较小,稳定性相近。因此,基于云模型分析ET0时空分布特性可行、有效,研究结果可为淮北平原不同作物蒸散发以及旱灾、灌溉等研究提供科学参考。
    6  宁夏山洪灾害雨量预警值计算研究
    苑希民,张建伟,田福昌
    2017, 15(1):33-38.
    [摘要](979) [HTML](0) [PDF 845.41 K](874)
    摘要:
    随着山洪灾害监测预警非工程措施建设和全国2013~2015年度山洪灾害防治建设的推进,宁夏全区防洪减灾综合能力得到了显著改善和全面提升。但现阶段尚没有科学、系统、定量的分析研究突发暴雨、洪水、积涝、滑坡、泥石流等山洪灾害预警指标,突发性洪涝灾害的应急避灾、紧急处置和抢险救助仍旧十分困难。结合宁夏水系分布与防洪工程建设实际情况,在参考已有临界雨量推求方法的基础上,综合应用暴雨等值线和P-Ⅲ频率曲线表反推不同量级洪水对应的雨量值作为山洪灾害预警值。该方法简单易操作,计算成果对宁夏防洪减灾工作具有重要意义。
    7  新一代水文模拟系统的流域嵌套式强化观测方案设计 —以新安江水文水资源实验改建项目为例
    张 健,高 云
    2017, 15(1):39-42.
    [摘要](1013) [HTML](0) [PDF 1.08 M](776)
    摘要:
    气候变化和高强度的人类活动对水文循环及其时空演变规律产生了重要影响,原有研究成果已不能真实反映现代条件下的水文变化规律。作为概念性模型的代表,新安江模型已不能适应变化环境下流域综合水文要素的模拟,因此有大量应用基础研究工作亟需加强。为解决这一难题,文章以新安江水文水资源实验站改建项目为例,阐述嵌套式强化观测流域设计方案的应用,在原有设施基础上,嵌套增建了原型小流域及坡地水文综合要素观测场、嵌套式强化观测流域、水文综合实验与分析测试中心及远程接收中心。结果表明该设计方案能够有效的提升数据资源类型及涵盖面,为发展新一代水文模型系统提供数据支撑,为建设流域大气-水文-生态综合模型提供科学依据。
    8  基于贝叶斯理论的水文多模型预报
    周正,叶爱中,马凤,杜超
    2017, 15(1):43-48.
    [摘要](1043) [HTML](0) [PDF 960.09 K](1232)
    摘要:
    水文预报对于防洪、抗旱以及水资源调度等具有重要意义。水文预报通常依靠水文模型来完成,由于受到不同流域特点、产汇流机制等的限制,每个水文模型都具有各自的特点及适用区域。单一模型具有非常大的水文预报不确定性,为了解决单一模型局限性的问题,多模型水文预报常作为降低水文预报不确定性有效方法之一。选用三种常见的水文模型:时变增益水文模型、新安江模型和萨克拉门托模型,在珠江飞来峡流域进行分布式建模,采用相同的输入与初始场,三个模型独立进行模拟,然后对比三个模型的结果,并进行贝叶斯多模型加权平均和简单平均得到多模型平均结果,研究结果表明贝叶斯模型处理后的结果要比单个模型模拟结果和简单平均处理后的结果准确率高。
    9  辽西北地区干旱时空变化特征分析
    曹永强,张亮亮,朱明明
    2017, 15(1):49-54.
    [摘要](928) [HTML](0) [PDF 1.12 M](779)
    摘要:
    利用辽西北地区14个气象站与水文站1971年-2010年的基础数据,得到降水量距平值、连续无雨日数、河道来水量距平值和相对湿润度,并以这四项指标为基础,利用可变模糊评价法得到辽西北地区综合干旱级别特征值,再结合线性倾向估计法、Mann-Kendall趋势检验与反距离权重法对辽西北地区的气象、水文综合干旱时空分布特征进行分析。结果表明:辽西北整体旱情呈显著加重趋势,1971年-1980年以轻度干旱为主,旱情较严重的时期为20世纪80年代后,1981年-1990年干旱程度最为严重,1980年-2010年是重度干旱高发期,但特大干旱少有发生;辽西北东北部和西南部地区旱情较为严重,且随时间变化呈现出加重趋势,而中部地区干旱较轻,因此抗旱减灾的重点应集中在该区的东北部和西南部地区。
    10  日径流序列混沌识别中合理长度的确定
    周长让,陈元芳,顾圣华,黄琴
    2017, 15(1):55-59.
    [摘要](768) [HTML](0) [PDF 913.20 K](907)
    摘要:
    混沌理论是进行水文时间序列分析的重要手段。为了保证分析结果的可靠,主张充分利用现有资料,但目前缺乏时间序列长度对混沌特性识别影响的研究。以长江上游武隆站和北碚站日径流序列(1951年-2012年)为例,通过对二者进行混沌分析,研究了最大Lyapunov指数对序列长度的响应。结果表明,日径流时间序列长度过小时会影响混沌识别结果,使结果缺乏可靠性;并不是样本序列长度越长混沌识别结果越好;当序列长度达到3000左右时,序列的混沌特性达到稳定,结果可靠并缩短了计算时间。
    11  面向EMD分解的径流分量重构方法对比研究
    张洪波 ,余荧皓,孙文博,曹巍
    2017, 15(1):60-66.
    [摘要](899) [HTML](0) [PDF 1.20 M](719)
    摘要:
    水文序列非平稳与非线性的复杂变化导致水文序列中长期预测的准确性备受质疑。“分解-预测-重构”模式作为一种新的有效的预测思路近年来备受业界和学者关注。但受到高频分量预测误差大、趋势走向不确定等问题困扰,这种模式在发展过程中仍有诸多需要改进的地方。其中,径流分量的重构方法是控制高频分量误差,提高整体预测精度的关键性措施,其优劣对预测效果实现有着重要的意义。基于经验模态分解(EMD)和自回归模型(AR)建立“分解-预测”耦合模型,结合粒子群优化(PSO)算法,提出PSO重构系数优化法和高频分量剔除+重构系数优化法两种重构方法,结合前人提出的高频分量剔除法,以陕北丁家沟站、关中华县站、陕南白河站为算例,对不同重构方法的效果进行对比研究。研究结果表明:基于高频分量剔除法、PSO重构系数优化法、高频分量剔除+重构系数优化法三种重构方法的预测效果均较好,五项误差评价指标均优于标准重构法,三种重构方法均可不同程度地提高预测精度。对比研究发现:高频分量剔除法在重构过程中剔除了最不稳定且最难预测的高频分量,提高了预测精度,但提升效果有限;PSO重构系数优化法对所有径流分量赋予优化重构系数并重构,可最大程度地实现分量间的平差,有效提高了预测精度;高频分量剔除+重构系数优化法综合上述两种方法的优势,取得了比其他方法更好的预测效果。
    12  协调模式下的吐鲁番地区水资源合理供求模式分析
    伏吉芮 瓦哈甫?哈力克 姚一平
    2017, 15(1):67-71.
    [摘要](903) [HTML](0) [PDF 1017.04 K](685)
    摘要:
    系统动力学基于系统理论,能够将用水子系统和供水子系统纳入到水资源供需系统中,并且可以分析每个子系统中各因素的变化对于整体系统的影响。而系统动力学软件Stella可以通过情景模拟来预测水资源供需的发展趋势。运用系统动力学的方法,结合吐鲁番社会经济发展和生态需水的实际情况,构建了吐鲁番水资源供需系统模型,设定四种不同的情景,仿真模拟了2013年-2030年吐鲁番地区水资源供需变化趋势,进而对该地区水资源供需平衡进行分析。研究结果表明:为实现水资源的优化利用,保证吐鲁番地区的可持续发展,还必须加大水利建设,增加水利投资,进一步实施节水措施,巧妙合理的利用水资源。
    13  基于水文水动力学耦合的洪水预报模型研究及应用
    杨甜甜 梁国华? 何斌 李莹芹
    2017, 15(1):72-78.
    [摘要](975) [HTML](0) [PDF 940.08 K](1037)
    摘要:
    为了提高下垫面变化剧烈流域的洪水预报精度,本文在传统流域水文模型的基础上耦合水动力学模型,建立水文水动力耦合洪水预报模型。首先利用水文模型获得某一断面的流量过程作为水动力学模型的边界条件;之后利用一维水动力学模型进行河道洪水演进计算,推求流域出口断面的流量过程;最后以烟台市外夹河流域为例进行验证。结果表明,所建水文水动力耦合模型模拟的产流合格率较高,流量过程与实测值吻合,在一定程度上弥补了集总式水文模型不能考虑河道内复杂水流运动的不足,因此对具有复杂水文、水力条件的流域的洪水预报具有重要的指导意义。
    14  水环境中木质素光降解及其对有机物相关指示参数影响研究进展
    沈自强,张淑荣 ,贾彤辉,丁爱中
    2017, 15(1):79-87.
    [摘要](876) [HTML](0) [PDF 880.95 K](1048)
    摘要:
    木质素是陆源有机物的重要组成部分,同时也是一种良好的陆源有机物的生物标志物。光化学降解是造成木质素在水环境中指示参数变化的重要原因。简要介绍了木质素的分子结构、特征指示参数和作为生物标志物的指示原理,重点介绍水环境中木质素光化学降解的机理及影响因素,总结了由木质素光降解引起的木质素指示参数及其他有机物相关参数(例如13C同位素、CDOM)的变化特征,综述了陆地湖泊、河流、河口及海洋等水环境中木质素光降解的研究情况。最后,指出水环境中木质素光降解的一些研究方向,包括利用CDOM光谱特征研究光降解过程、与其他参数结合表征来源以及加强光降解与生物降解相互作用的研究等。
    15  干旱区植物用水对水文条件的响应 ——以额济纳三角洲胡杨为例
    陆凯 ,于静洁,王平,李亚飞 ,李蓓
    2017, 15(1):88-94.
    [摘要](807) [HTML](0) [PDF 990.44 K](757)
    摘要:
    植物用水对水文条件的响应是干旱区生态水文学的重点研究内容。本研究以额济纳三角洲为研究区,选取水文条件不同的典型河岸带植物胡杨(Populus euphratica)为研究对象,同步采集其根茎及可能为植物提供水分的土壤并真空抽提水分,同时采集河水和地下水水样,通过δ18O分析潜在供水水源(河水、地下水)-土壤水-植物水之间的水分响应关系。研究发现,对于距离过水河道75 m(地下水位埋深2.0 m)的胡杨,其主要土壤供水层在1.0~2.0 m,植物水分有93.7%来自河水;而距离过水主河道2 km以外(地下水位埋深3.3 m)的胡杨,主要吸收1.4~3.2 m的土壤层水分,地下水(由河水补给,但在含水层停留时间较长的河水)对胡杨水分的贡献比例达到80.0%。可见,胡杨用水策略与模式受其距过水河道远近、地下水位深浅影响明显。
    16  结合GIS空间分析的老灌河流域尾矿库溃坝事故模拟预警研究
    张 珂,李庆召,刘仁志,张志娇
    2017, 15(1):95-101.
    [摘要](1027) [HTML](0) [PDF 991.36 K](704)
    摘要:
    根据尾矿库溃坝特征,引入泥流水力计算对尾矿库溃坝事故进行计算模拟,并将模拟结果与GIS工具耦合,从空间层面对溃坝事故进程和产生的影响进行动态预测和展示,从而建立尾矿库溃坝事故预警体系,为事故应急工作提供指导。文章以南水北调中线水源地支流老灌河流域为例,选取流域上下游两个典型尾矿库进行溃坝事故情景模拟,得出上游尾矿库溃坝事故影响范围55 km,对该尾矿库下游3~5 km处居民区有严重危害,事故影响时间约6~7 h;下游尾矿库溃坝事故影响范围13 km,主要破坏该尾矿库周边农业资源,事故影响时间约2 h。模拟结果在验证本研究实用性的同时,为该流域尾矿库溃坝事故预警应急措施和流域日常安全管理提供决策支持。
    17  水利血防工程中生态抑螺护岸设计与应用初探
    方绪顺 王 蔚 邹 鹰 徐小平 张 松 侯文昂
    2017, 15(1):102-106.
    [摘要](788) [HTML](0) [PDF 956.96 K](689)
    摘要:
    传统的水利血防工程采用硬质护岸形式,极大程度地影响了河道生物多样性。依托某水利血防工程,在对河道附近水位站潮位资料统计排频的基础上,给出了常规硬质护岸的设计方案。结合植物抑螺理念,设计出一种生态型的抑螺护岸。并将不同抑螺植物组合设置成三个生态抑螺护岸试验段。通过现场调查比较,硬质护岸和生态抑螺护岸都能起到灭螺效果,相对于硬质护岸河流景观单一化,生态抑螺护岸更贴近自然,三个生态护岸实验区中,以密毛酸模叶蓼为挺水植物,以益母草为草本植物的试验段植物存活率更高。
    18  金沙江下段植被NDVI变化趋势及其归因
    丁文荣
    2017, 15(1):107-112.
    [摘要](830) [HTML](0) [PDF 1.31 M](703)
    摘要:
    基于MODIS NDVI数据及标准气象站数据、退耕还林资料,辅以空间统计、叠置分析和趋势分析等方法,研究了金沙江下段植被NDVI时空变化特征及其影响因素,结果表明:从年内来看,金沙江下段植被NDVI变化呈单峰型,3月份为最低值0.55,而9月份为最高值0.75,年际上10年以来植被覆盖总体呈现出增长趋势,且这种增长存在显著的空间异质性;研究区植被覆盖较好,植被NDVI平均值为0.65,海拔3850m以下植被覆盖随海拔上升而增加,超过3850m后随海拔升高呈降低趋势;年内植被NDVI受降水量的影响较气温更为明显,对两者均有2个月的滞后期,而年际上植被NDVI则受气温变化的影响较降水量更为突出,且大规模的植被恢复工程对金沙江下段植被覆盖的增加有重要贡献。
    19  黄河三角洲湿地柽柳灌丛周围有机质富集及水分运动研究
    刘亚琦 刘加珍 陈永金 马春栋 毛甘霖
    2017, 15(1):113-120.
    [摘要](941) [HTML](0) [PDF 1.16 M](729)
    摘要:
    为研究滨海湿地柽柳灌丛水分推动下的土壤养分富集作用,对黄河三角洲单株柽柳个体周围不同位点、不同土层土壤有机质含量及土壤水、地表水和黄河水同位素进行分析。结果表明:(1)土壤有机质在灌木主干周围出现富集现象,形成深度为20 cm,半径为1.5 m的富集圈层,有机质含量空间分布呈现冠幅下明显高于冠幅边缘和株间空地,且随土层深度增加而降低,表现出非常明显的肥岛效应。(2)不同土壤剖面水分同位素值出现差异:0-5 cm表层土δD、δ18O同位素值表现为冠幅下>冠幅边缘>株间空地,而5~10 cm土层δD、δ18O同位素值为冠幅下<冠幅边缘<株间空地。0~5cm表层土同位素值大于5~10 cm土层同位素值。(3)水分运动对柽柳灌丛周围有机质含量产生影响,沿灌木主干流下的雨水冲刷和黄河水侧渗作用是影响灌丛下土壤有机质含量冠幅下>冠幅边缘>株间空地的原因之一。有机质等土壤养分在肥岛效应及水分运动影响下向柽柳主干周围聚集,这种土壤养分的小尺度空间异质性促进了柽柳自身及附近其他植物的生长,改变了土壤的理化性质。本研究结果同时可以作为黄河三角洲盐碱地土壤改良和植被恢复的参考依据。
    20  黄河河道冰层雷达波特征图谱的现场实验研究
    张宝森,张防修,刘滋洋,韩红卫,李志军
    2017, 15(1):121-125.
    [摘要](815) [HTML](0) [PDF 894.69 K](729)
    摘要:
    2013年-2014年冬季,利用RIS K2型探地雷达在内蒙古头道拐水文站黄河河道断面开展冰层厚度探测试验。试验使用不同频率天线探测冰厚,并与钻孔实测冰厚对比。结果显示200 MHz频率天线可探测到冰下更深部位的状况,并能够识别出冰花层。利用雷达探测图谱中电磁波传播时间和实测冰厚得到盛冰期雷达电磁波在冰内的实际传播速度为16.3 cm/ns;而融化期雷达电磁波在冰内的实际传播速度小于15.0 cm/ns。雷达探测结果还显示垂直于河道断面方向的冰层厚度分布不均匀。主流区是以热力学生长的颗粒冰和柱状冰为主,最大冰厚约为60 cm;而非主流区是以冰花冰为主,最大冰厚约为70 cm。另外,雷达图谱也可以确定冰层裂缝的具体位置、走向。
    21  基于离散元方法的竖直群桩冰荷载分析
    李辉辉 ,张宝森,翟必垚,季顺迎
    2017, 15(1):126-131.
    [摘要](769) [HTML](0) [PDF 1.02 M](667)
    摘要:
    在高纬度海域或高寒地区的江河中,碎冰对海洋平台桩腿和桥墩等直立群桩结构产生很大的冲击作用,并在一定条件下造成不同程度的破坏。依据碎冰在自然条件下的离散分布特性,采用Voronoi切割算法构造随机分布和具有非规则几何形态的碎冰初始状态,在此基础上采用若干个具有黏结-破碎功能的球形颗粒构造具有一定厚度、尺寸和形状等物理参数的河冰离散单元模型,将竖直群桩简化为刚体结构,从而对碎冰的运移及其对群桩的冲击作用进行数值模拟。在此基础上可确定碎冰撞击下的群桩冰荷载,并分析冰块尺寸、冰速和冰厚对桩结构所受冰荷载的影响。
    22  基于模糊评价模型的南水北调中线冰害风险空间分布研究
    李芬,李昱,李敏,张弛
    2017, 15(1):132-137.
    [摘要](966) [HTML](0) [PDF 863.61 K](759)
    摘要:
    南水北调中线工程线路长、跨越纬度大,冬季输水时存在发生冰塞、冰坝的风险,其中冰塞、冰坝堆积风险、开河模式规律等随渠道地理条件如:弯曲、横断面宽度等的变化而变化。因此亟需对风险的空间分布进行研究,以便于实现对渠道的分级管理,节省运营成本,增加工程应对风险的能力。本文应用模糊评价理论,通过分析、量化渠道地理条件,建立风险评价指标体系与评估模型,获得了冰害风险的空间分布。首先分析获得纵向坡度、弯曲、横断面束窄及渠道障碍物四个易诱发渠道冰害的地理条件;之后基于冰塞产生机理改进了地理条件的量化方法,并构建了冰害风险评价指标体系;然后以京石段为例,采用等距分割的方法获得多个单元渠道,并采用模糊评价模型评估每个单元渠道的风险;最后基于单元渠道的风险分布评估京石段不同渠段的风险。结果表明:单元渠道的冰害风险可分为5级;西黑山节制闸-瀑河倒虹吸节制闸渠段及坟庄河节制闸-南拒马节制闸渠段的相对风险最大,研究结果对冰害防治具有一定的指导意义。
    23  1733年东川Ms7.8地震山地灾害研究
    王运生 张欣 张金达 杨栓成 韩立明 严松
    2017, 15(1):138-144.
    [摘要](781) [HTML](0) [PDF 1.16 M](737)
    摘要:
    1733年云南东川发生里氏7.8级地震,震害被崔乃镛几乎完整地记录了下来,对山地区走滑发震断裂触发的震害研究具有很高的研究价值。本文基于史料及现场调研,对次生山地灾害进行了复核,并获得如下基本认识:(1)地震次生山地灾害尤其是滑坡沿发震断裂呈窄条带状分布; (2)弱支护采铜矿洞坍塌严重; (3)滑坡失稳既有抛射现象也有慢速滑动现象,取决滑坡边界条件或失稳时间;(4)斜坡岩土体地震过程中震裂、松动是该区泥石流高频的主要原因之一。
    24  四川省万源市花楼乡董家梁滑坡特征及成因机制研究
    向贵府 ,许模,崔杰,李虎杰
    2017, 15(1):145-149.
    [摘要](786) [HTML](0) [PDF 1.25 M](677)
    摘要:
    万源市花楼乡董家梁滑坡属于典型的四川盆地盆周山区红层地层滑坡。通过现场调绘、工程地质勘探等手段,揭示该滑坡为强大水压力起主导作用的滑动变形破坏。根据滑坡滑动后的空间形态及残留体特征,将滑坡划分为滑坡启动区(A区)、滑坡西侧推挤滑动区(B区)、滑坡东侧牵引滑动区(C区)三个部分。研究表明滑坡启动始于地下水活动强烈的中部区域(A区),水压力随雨量增加而急剧增长,该区岩体受水压力推挤沿层面及侧裂结构面发生剪切破坏,形成楔形体滑动,同时牵引B区和C区岩体产生推挤、拉张、牵引滑动破坏。
    25  冀中平原地热水资源变化特征与可持续利用性 —以辛集地热田为例
    李卓,张光辉,王茜 ,田言亮,严明疆
    2017, 15(1):150-154.
    [摘要](851) [HTML](0) [PDF 818.75 K](680)
    摘要:
    针对冀中平原辛集地区地热水开发利用中出现的地下水位大幅下降问题,通过研究1999年以来该地热田地下水位的年际及年内变化特征、趋势和地下水位降幅变化规律,及其与上游山区年降水量之间关系,结果表明:(1)辛集地热田地下水水位下降幅度,不只是随着地热水开采量变化而变化,还存在其他影响因素。有些年份,开采量增大,而地下水位的降幅却减小,表明该地热田存在外域补给水源的补给。(2)通过该地热田地下水位下降幅度与上游山区年降水量之间关系分析表明,随着上游山区年降水量明显增大(或减小),该区地下水位降幅呈减小(或增大)特征,辛集地热田地热水资源具有一定的更新补给能力。(3)目前该地热田地下水资源开发利用已处于超采状态,急需压采或人工增大补给等措施。
    26  基于遗传投影寻踪模型的膨胀土胀缩等级分类
    曾志雄 ?田海 江名金
    2017, 15(1):155-160.
    [摘要](737) [HTML](0) [PDF 748.29 K](633)
    摘要:
    由于膨胀土的胀缩特性受多种因素的综合影响,膨胀土胀缩等级分类是膨胀土处理中的一个难题。本文选取影响膨胀土胀缩等级分类的5个主要因素,通过在各评价等级范围内按均匀分布随机构建标准样本,结合遗传算法和投影寻踪方法,获得最佳投影方向和样本最佳投影值,利用逻辑斯谛曲线函数拟合最佳投影值与经验等级之间的非线性关系,建立了膨胀土胀缩等级分类的遗传投影寻踪模型。最后,将该模型应用到某实际工程中,分类结果与实际情况相吻合,验证了该模型的可行性和适用性,该模型可以作为一种膨胀土胀缩等级分类的新方法。
    27  带键槽透水底板上举力特性模型试验研究
    马斌,马永磊,邢仕强
    2017, 15(1):161-166.
    [摘要](731) [HTML](0) [PDF 1.06 M](617)
    摘要:
    为保护高坝下游河床和岸坡不受泄洪高速水流的严重冲刷,危及大坝安全,需修建各类消力塘防护结构以构建大坝安全第一道防线。各类消力塘防护结构的安全是高坝泄洪安全的前提保障。随着对高坝下游防护工程的研究不断深入,相继提出了带键槽消力塘底板、透水底板等不同结构形式的底板,增加消力塘的稳定性,消力塘形式也从“被动防护”模式向“主动防护”模式转变。本文对将“主动防护”与“被动防护”相结合的带键槽的透水底板进行研究,通过模型试验从最大值、概率密度分布、幅值和功率谱等角度分析上举力的特性。结果表明,与带键槽的底板相比,增加透水孔可以降低上举力;上举力概率密度分布基本符合正态分布;上举力幅值降低;功率谱密度更加的趋近于低频。
    28  快速闸门断流的轴流泵起动过程 三维数值模拟
    刘跃飞,周大庆,郑源,张海胜,徐建叶
    2017, 15(1):167-172.
    [摘要](859) [HTML](0) [PDF 1.06 M](661)
    摘要:
    针对轴流泵机组起动过程的研究是泵站安全稳定运行研究的重要环节。为了准确捕捉轴流泵机组在起动过渡过程中的动态特性,建立轴流泵机组的全流道三维模型,采用三维CFD计算软件Fluent,利用基于有限体积法的动网格技术,配合VOF多相流模型对快速闸门断流的轴流泵机组起动过程进行了三维瞬态数值模拟,获得了轴流泵机组起动过渡过程中的流态变化及外特性参数的变化规律。闸门开启时间为60 s时,机组起动扬程在12 s时达到最大值2.76 m,为运行扬程的1.28倍。减小快速闸门开启时间能够降低机组最大起动扬程,但同时会加剧回流及闸门处的水流撞击。计算结果表明:动网格技术结合VOF多相流模型可以较好的应用于快速闸门断流的轴流泵机组起动过渡过程数值模拟中,其结果可为泵站水力设计及轴流泵机组的过渡过程研究提供参考。
    29  基于改进灰色聚类的震损水库等级评价及除险加固顺序研究
    徐冬梅,李璞媛,王文川,尹鹏博
    2017, 15(1):173-178.
    [摘要](746) [HTML](0) [PDF 725.78 K](598)
    摘要:
    震损水库的受损类型众多,涉及因素繁杂且相互关联性较强,如何在水库受损后快速定损,以便后续除险加固工作合理有序地开展是非常现实及迫切的问题。本文针对传统灰色聚类方法中白化权函数选取和聚类原则确定中存在的具体问题,利用新型混合三角白化权函数的思路,提出基于改进灰色聚类方法的震损水库分析评价方法,并将该方法具体应用于四川省震损水库的定损评价。分析评价结果表明,该方法结构简单,可快速有效的实现水库震损程度排序,从而确定震损水库的除险加固顺序及紧要工序。通过多种评价方法对比以及实际震损情况分析可知,改进的灰色聚类决策方法评价结论可靠,可较好的运用于震损水库分析评价领域,对防止地震次生灾害的发生具有重要意义。
    30  坝基面受力状态的有限元计算误差影响分析
    程帅 ,李守义,司政,杜占科,李萌,郝晓飞
    2017, 15(1):179-185.
    [摘要](903) [HTML](0) [PDF 1.05 M](731)
    摘要:
    有限元数值计算在水利工程中运用广泛,其计算精度和计算误差是需要考虑和控制的重要问题,对其进行研究可为有限元法在水利设计和复核中提供技术支撑。以重力坝为研究载体,根据坝体荷载合力值与有限元计算的坝基面内力值(坝基面应力积分值)的平衡条件,分析有限元应力计算误差的影响因素,提出减小误差的措施。研究结果表明:在同一受力状态下,提取应力的对象不同计算误差不同,需针对所研究的问题及误差控制要求合理选择相应提取应力的对象;将紧接坝体的薄层地基保持与坝体相同的模型尺寸和约束条件,可充分减小坝基面有限元应力计算误差;合理选择模型网格尺寸、地基模拟范围、应力提取路径的条数、提取点间距,可在不消耗过量的计算资源和时间下满足精度要求。研究成果可为控制类似结构的有限元计算误差提供参考。
    31  虹吸井工程中多孔排水管沿程压力分布特性
    张国鹏 付辉 杨开林 赵林明 王孟文
    2017, 15(1):186-192.
    [摘要](915) [HTML](0) [PDF 1.08 M](999)
    摘要:
    高纬度沿海地区的核电厂冬季运行时常会遇到取水口结冰问题,影响正常运行,一种解决方案是通过多孔排水管将电厂循环水引至泵站前池,提高水温,防止取水水域冰塞的发生。建立了虹吸井多孔排水管物理模型,研究了多孔排水管的水力特性,包括沿程压力分布特点,压差变化规律等,提出了多孔短管内部压力变化的无量纲公式,各试验工况计算值和实测值的最大平均误差为0.88 %。研究表明:⑴多孔排水管压力恢复现象是流速水头向压力水头转化的结果,且流速水头越大,压力恢复现象越明显。⑵出水管压力水头在下游出现突升现象,是多孔管中流线在出水管处发生偏移,部分水流对下游冲击造成的。试验结果为类似多孔排水管的设计及应用提供参考依据。
    32  消能锥形阀过流状态研究与优化
    秦武 ,李志鹏 ,喻哲钦,童成彪,巨伟
    2017, 15(1):193-198.
    [摘要](750) [HTML](0) [PDF 1.09 M](659)
    摘要:
    消能锥形阀是一种用于中、高水头下的消能控流阀门,其内部结构设计的好坏直接影响着控流效果。本次为探究消能锥形阀在不同开度下,过流流量及内部流场的变化情况。进行了模型试验与CFD数值模拟计算,试验中发现开度从100%关至85%时出现了流量反而上升、进口压力下降的情况。利用CFD数值模拟的方法对内部流场进行了可视化研究。研究结果表明,在全开状态下锥形阀内部存在以下问题:过强的局部高速高压区域、低速流动死区范围过大、涡流区过度影响高速过流部分。并对锥形阀进行了一定的结构改进,优化了其内部流场情况。
    33  基于非饱和土渗流和强度理论的三维边坡稳定分析
    王桂生,常星,韩福涛
    2017, 15(1):199-203.
    [摘要](913) [HTML](0) [PDF 813.54 K](708)
    摘要:
    在边坡稳定分析中,进行三维稳定分析时通常都是采用饱和土强度理论,事实上地下水位以上的非饱和区的基质吸力会影响边坡稳定的安全系数,所以有必要基于非饱和土强度理论进行边坡稳定性分析。因此,本文基于非饱和土强度理论,并结合三维简化Bishop法思想推导了三维非饱和边坡稳定安全系数公式来评价边坡稳定性,并编制相应了的程序。最后,基于所提方法对嘶马河道岸坡的稳定性进行了评价,结果表明利用非饱和强度理论的岸坡安全性能比利用饱和强度理论的安全性有所提高,能更客观地对岸坡稳定进行评价。
    34  南水北调中线工程节制闸大开度检验调度方案研究
    李立群,李伟东
    2017, 15(1):204-208.
    [摘要](961) [HTML](0) [PDF 751.98 K](796)
    摘要:
    南水北调中线沿线设有64座节制闸,为确保金结机电设备运行安全,按照设施设备规范要求各节制闸应在动水条件下进行零开度至全开度检验。中线工程现处于通水初期,沿线各分水口门尚未达到设计流量,如需完成大开度检验,势必需要通过采取一定的调度措施来实现。结合中线工程运行实际,选取典型试点分析大开度检验的可行性;同时在充分考虑目前全线小流量、高水位的运行状态下,比对分析几种特定条件下的运行调度方案,初步研究选取了“控制闸调整局部渠段水位”的调度方案。通过对试点节制闸上下游控制建筑物的运行水力条件进行调整,保持试点节制闸目标过闸流量及其上下游渠段水位的相对稳定,进而实现节制闸大开度检验。

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