城市防洪排涝专栏

• 基于InfoWorks ICM与LSTM的城市河道水位预报方法研究

  蒋双林;王超;陈阳;董鑫;

  【目的】城市内河水位预报对城市内涝风险管理具有重要意义，但是沿海地区城市水系构成复杂，传统数值模拟模型计算效率较低，无法实现实时计算。【方法】针对以上问题，以城市综合流域排水模型(InfoWorks ICM)构建的水文水动力模型数据作为数据驱动，综合考虑降雨、城市地表高程(DEM)、土地利用以及街道分布与排水管网布设情况，构建基于机器学习方法的城市河道水位预报神经网络模型(LSTM)。以福州市晋安河—光明港流域为例，开展算例研究。【结果】结果表明：该模型对城市河道水位预报48 h预见期内的平均纳什效率系数(MNSE)均达到0.7以上，预报精度达到乙级，预报峰值水位误差均小于3%。【结论】模型能够提供可靠的河道水位演进过程与峰值水位预报结果，表明所构建的模型具有良好的预测性能，可用于城区河网水位快速预报。

  2024年12期 v.55;No.614 1-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 22319K]
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• 基于元胞自动机和深度学习的城市洪涝预报（英文）

  白冰;董飞;李传奇;王薇;

  【目的】在全球气候变化及快速城镇化背景下，城市洪涝灾害频发。如何有效开展城市暴雨洪涝预报研究成为城市水文科学研究的前沿课题。城市二维水动力学模型计算速度较慢，难以实现城市洪涝的快速模拟预报。为满足城市洪涝模拟预报对于计算速度及精度的需求【方法】提出一种数值模拟与深度学习相结合的城市洪涝预报方法。利用元胞自动机(CA)模型进行城市洪涝过程模拟，解决深度学习过程所需要的大量数据集问题；利用卷积神经网络(CNN)建立降雨与最大淹没水深、淹没水深序列之间的映射关系来缩短城市洪涝预报需要的时间。【结果】结果显示：易涝位置最大淹没水深值预报的相对误差小于10%,易涝位置淹没水深序列值预报的纳什效率系数大于0.75。【结论】结果表明：该方法模拟精度高、预报速度快，为城市洪涝预报提供了一种新思路。

  2024年12期 v.55;No.614 17-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 10318K]
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• 基于SWMM和FVCOM模型的城市多级排水系统改造模拟研究

  魏书仪;刘非;袁绍春;陈垚;李陪然;

  【目的】利用数值模型开展城市不同尺度的多级排水系统排水性能分析对于提升排水系统运行效率和降低城市内涝风险具有重要意义。【方法】以山西省孝义市古城规划区为研究区域，通过对历史涝点和现状排水系统调研分析，提出了基于“管—涵—河”的多级排水系统改造方案，采用开源模型SWMM和FVCOM进行一二维水文水动力耦合建模，模拟对比了改造前后研究区管网溢流和内涝积水情况，并对有客水入侵的极端工况进行了计算分析。【结果】结果表明：在现状情形下，即使降雨重现期为3 a或5 a一遇，古城规划区也会出现较严重的管网溢流；相比之下，改造后，30 a一遇降雨情景下，管网溢流节点数量降低了28%,最大积水深度较改造前降低了0.44 m,积水淹没范围显著减小。箱涵、护城河的运行状况良好，峰值流量均低于最大允许流量，楼东公园蓄洪池和城东蓄洪池均未出现超过水位和水量上限的情况。在客水工况下，古城核心区积水无明显增加。【结论】基于SWMM和FVCOM的耦合模型在城市多级排水系统建模评估中应用较好，“管—涵—河”工程改造是提高城市应对暴雨内涝灾害能力的一种有效手段。

  2024年12期 v.55;No.614 29-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 25071K]
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干旱半干旱地区水资源与水环境承载能力专栏

• 蒙古高原内陆湖泊退化问题及对策研究：以达里诺尔为例

  吕洁;魏加华;李琼;刘家慧;李宗礼;

  【目的】达里诺尔流域位于赤峰市克什克腾旗西部，是北方防沙带—浑善达克沙漠国家重点功能生态区的重要组成部分。达里诺尔是内蒙古第四大湖泊。近50年来，达里诺尔流域出现草场退化、湖泊水体萎缩及水质恶化等一系列问题。【方法】利用流域气象数据、水文监测及用水数据、光学遥感数据以及气象再分析数据集等，开展达里诺尔面积和水位变化的调查及归因分析。综合流域用水数据及流域空中水资源调查等研究，提出解决达里诺尔退化的对策及措施。【结果】结果表明，自21世纪以来湖泊水面面积持续萎缩了约40 km~2,湖面高程下降了约3 m,水量从2000年前的约17亿m~3降至11亿m~3。湖面萎缩引发湖泊水质持续恶化，水质呈现为V类，COD、NH_4~+-N、TN、TP均超标。流域气象要素变化的分析显示，流域年平均气温为2.61℃,气温呈现波动上升的趋势，增加率为0.43℃/10 a;多年平均降水为281.97 mm,呈现微弱的下降趋势，趋势变化不显著；多年平均蒸散发量为1 037 mm,水面实际蒸散发量呈增加趋势；可见，流域气温呈现明显的增加趋势，降水变化不大，水面蒸散发呈增加趋势。【结论】流域生产生活用水占水资源总量的比例不足1%,人类活动对于湖泊萎缩的影响较小。达里诺尔萎缩主要由气候因素导致，气温升高和水面蒸发是湖面萎缩的重要因素。通过评价可知，达里诺尔流域空中水资源具有较大的开发潜力。在节水潜力有限以及跨流域调水可行性较低的情况下，积极利用空中水资源和提高流域水源涵养能力是创新性解决达里诺尔退化及其流域相关的生态环境问题的有效方式。

  2024年12期 v.55;No.614 40-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 9714K]
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气候变化、极端天气与复合型灾害应对专栏

• 黄河流域陕西段地质灾害空间分布特征及其对极端气温的响应

  张士俊;王宏宇;唐莉;

  【目的】研究极端气温对黄河流域陕西段地质灾害的影响，提出有效的防灾减灾策略，具有重要的现实意义。【方法】依据1975—2020年黄河流域陕西段17个气象站的日气温资料，选择ETCCDMI指标体系筛选极端气候事件，计算出20个极端气候指数，叠加黄河流域陕西段5 521个地质灾害点数据，识别研究区地质灾害热点区及核密度，观察不同MinPts参数值下地质灾害点的聚类特征，分析研究区极端气温的空间变异，建立黄河流域陕西段地质灾害密度与极端气温的空间数据库，基于单因素相关系数及多因素灰色关联度，探讨极端气候与地质灾害的相关关系。【结果】结果显示：(1)研究区显著性水平达到90%的热点区域约0.71万km~2,核密度区间介于322.68～2 050.72,呈现聚集特征空间分布不均匀，主要分布在铜川市及西安—渭南中部；(2)小、中、大MinPts值下的聚集模式分别反映了微环境、区域性和更大空间尺度的影响；(3)研究区暖相关指数整体呈显著上升趋势，而冷相关指数呈显著下降趋势，研究区内总体气温显著升高；(4)北部和南部极端气温指标变化存在显著差异，北部霜冻天数多于南部，而南部生长季较长，研究区域内气候变化趋势与全球变暖的整体趋势一致，冷天数减少，暖天数和极端高温天数显著增加；(5)地质灾害核密度与多个极端气温指标呈正相关，其中TR10(R~2=0.314)相关性最强，指标如TX90P(R~2=0.310)则表现出负相关性；(6)核密度与极端气温指标的灰色关联系数均在0.74以上，尤其是TN90P、TX90P、TNn与TNx的关联系数达到显著性水平。【结论】黄河流域陕西段气候变化中不同气温指标对地质灾害有显著的促进或抑制作用，需综合考虑以应对地质灾害风险。

  2024年12期 v.55;No.614 54-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 31249K]
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水文水资源

• 基于社会敏感度的都江堰灌区初始水权分配

  李雨姿;叶春;姬辰;潘若云;王延珺;黄晓荣;

  【目的】随着都江堰灌区面积扩大与社会经济持续发展，岷江引水量逐年增加、城市供水挤占农业生态用水等问题突出。为解决以上问题，优化灌区水资源配置、切实保障粮食安全、落实水资源“四水四定”原则，开展了都江堰灌区初始水权分配的研究，建立模型，【方法】结合科学知识图谱分析说明社会对于水资源可持续利用的重要性，综合运用岷江生态下泄流量、GDP、各类用水量数据，通过社会敏感度计算可供水量，确定分配原则后利用水量分配多准则满意度模型为灌区各市分配水量，实现水量分配“两步法”。【结果】结果显示：2030年社会敏感度0.970,P=50%情况下鱼嘴可调水量98.52亿m~3。其中城镇居民生活用水，大部分地区两步法分配值与需水量相近；生态用水，两步法分配值均大于等于需水量；农业用水，眉山市两步法分配值低于需水量；工业用水，两步法分配值大于等于需水量。【结论】结果表明：利用社会敏感度推求可供水量，多准则满意度函数模型用于灌区水量分配的两步法既遵循社会发展规律与用水习惯，又尊重灌区内各城市发展差异，可为都江堰灌区水权分配提供一种思路。

  2024年12期 v.55;No.614 66-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 9719K]
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• 基于CMIP6的漳河上游气温、降水及径流预估研究

  刘丽博;索梅芹;宋亚轩;

  【目的】为明确漳河上游流域未来气温、降水及径流的变化情况，【方法】采用第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project 6, CMIP6)中EC-Earth3模式下的4种情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5)数据，基于SDSM降尺度模型对未来气温、降水进行预估，并结合SWAT水文模型预估未来径流变化。【结果】未来整个时期(2023—2070年)最高、最低气温和降水均有所增加，但在不同情景下的增速不同，分别为0.19℃/10 a、0.19℃/10 a、0.36 mm/a(SSP1-2.6),0.25℃/10 a、0.29℃/10 a、0.49 mm/a(SSP2-4.5),0.53℃/10 a、0.44℃/10 a、-0.17 mm/a(SSP3-7.0),0.76℃/10 a、0.57℃/10 a、-0.04 mm/a(SSP5-8.5);清漳河干流未来径流在4种情景下有减少现象，降幅位于8.48%～25.36%之间，多集中于1—8月份；浊漳河干流及漳河干流未来径流在4种情景下有增长现象，增幅分别位于28.59%～72.58%、20.99%～54.24%之间，且近期(2025—2050年)SSP1-2.6、中期(2021—2070年)SSP3-7.0及未来整个时段SSP2-4.5、SSP5-8.5情景下漳河干流8、9月份月峰值径流量高于基准期，最大增量为34.91 m~3/s。【结论】未来整个漳河上游流域可能出现暖湿现象，发生极端水文事件的风险可能变大。通过对未来气候进行模拟，分析漳河上游流域径流变化特征，可为区域水资源配置、水资源利用提供科学依据与理论支撑。

  2024年12期 v.55;No.614 79-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 19056K]
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• 城市产汇流演变规律模拟与空间格局

  詹佳音;何骞;程铭宇;黄华兵;

  【目的】随着快速城市化和气候变化，暴雨内涝事件频发给城市运行带来了严重的干扰和损失。城市产汇流规律的变化是加剧暴雨内涝的根本原因，研究城市产汇流演变规律及其空间格局特征对指导暴雨内涝防控具有重要意义。【方法】利用CLCD(China Land Cover Dataset)逐年土地利用数据，基于SCS-CN模型和推理公式法模拟典型快速城市化地区(广州市番禺区)的产汇流过程；兼顾水文单元整体性与空间格局精细刻画，从排涝片和公里格网两个空间尺度对产汇流的历史演变规律和空间格局进行分析；利用内涝点数据对产汇流格局特征分类的合理性进行验证。【结果】2000—2021年间，研究区产流量与洪峰流量呈现整体上升但增幅下降的趋势。产流量格局为西部高于东部、南部高于北部、中部高于周边；洪峰流量格局则沿河涌水系分布，周边高于中间、东部高于西部、南部高于北部。在排涝片与公里格网两个空间尺度上，产汇流格局特征的等级与内涝点密度呈现正相关。SCS-CN模型像元计算所得结果显著高于区域计算结果，且二者差异随着降雨重现期的增加而变大。【结论】基于产汇流模拟的格局分类能有效表达暴雨内涝灾害严重程度和排涝标准需求，可为内涝灾害格局识别与防灾减灾资源配置提供科学依据。产汇流过程存在空间尺度效应，建议在具体应用时进行多尺度综合分析。

  2024年12期 v.55;No.614 92-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 22617K]
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水工建筑

• 高寒区混凝土坝廊道结构风场分布与控裂措施分析

  贾超;张敬宜;闵巧玲;李明超;

  廊道内部的高风速场是其产生裂缝的原因之一，在大坝施工和运行期间控制廊道开裂，降低开裂风险十分重要。【目的】为了进行混凝土坝设计施工阶段廊道风场分析，避免廊道裂缝的产生，【方法】以我国西北地区某混凝土重力坝为例，采用三维计算流体力学方法(computational fluid dynamics, CFD),并基于CFD的三大基本控制方程，从环境因素出发，研究坝体廊道的开裂机理，统计廊道内部各节点风速并进行数值模拟分析。【结果】结果显示：廊道内部风场平均速度为4.72 m/s,裂缝处风速小于平均风速的裂缝占比27.2%,大于平均风速的裂缝占比72.8%,裂缝处风速偏大。【结论】结果表明：若不关闭廊道入口，风会在廊道内部扩散，并在廊道交叉口或拐角处达到极限速度，风场的存在会加速廊道表面湿度损失，进而导致廊道裂缝产生。针对裂缝形成机理，提出大坝廊道施工期间的裂缝防治措施，并提出设计流程、施工方法和管理措施，建立一套大坝廊道裂缝预防和控制的工程程序，为后续混凝土重力坝施工建设提供工程经验和科学依据。

  2024年12期 v.55;No.614 106-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 16818K]
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工程基础

• 渗透破坏作用下高含砂缺级土力学性质的试验研究

  邱松楠;黎晓冬;周鹏展;

  【目的】渗透过程引起的颗粒流失和基础结构破坏，往往会对涉水工程造成严重后果。为研究高含砂缺级土在遭受渗透破坏前后力学性质的变化，【方法】采用自主研发的土工内部冲蚀应力路径三轴仪，模拟不同应力状态下的渗透破坏过程，利用该装置评价渗透破坏过程的变化情况及土体力学性质响应。【结果】结果显示：在低应力条件下缺级土的涌砂量较大且峰值强度降低显著，在不均匀分布的有效应力作用下缺级土体渗透破坏及力学行为发生显著变化，细颗粒流失使土体力学强度曲线发生畸变，表现出应变硬化和体积剪缩的特性。应力路径对缺级土的应力-应变关系有较大影响，渗透破坏过程使高含砂缺级土与常见砂石土的应力路径归一化结果存在较大差异。【结论】研究成果可为渗透破坏引起的土体力学强度变化分析及水利工程渗透破坏灾害的防控提供参考。

  2024年12期 v.55;No.614 117-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 13522K]
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水环境与水生态

• 三峡大坝下游突发水污染事故水量应急调度模拟研究

  荆平飞;张丹;吴碧琼;刘晓阳;袁玉;田锐;纪国良;

  【目的】三峡坝下游河段潜在水污染风险源众多，一旦发生突发水污染事故，将严重威胁长江沿岸供水安全。三峡水库具有对突发污染事故应急调度的潜力，但其开展突发水污染事故应急调度仍存在诸多挑战。为明确三峡水库应急调度与常态调度的协调性策略，【方法】首先采用HEC-RAS软件建模分析重金属污染团迁移变化规律，接着研究了三峡水库应急调度持续时间、介入时间等对应急调度效果的影响，最后结合以上计算分析结果，在对常态调度约束归纳的基础上提出了针对不同调度期三峡水库开展突发水污染事故应急调度的水量调度策略。【结果】水污染模拟结果显示：当宜昌河段发生20 t六价铬水污染事故时，坝下游宜昌至汉口河段污染物超标历时丰水期20 000～30 000 m~3/s时为2～3 d,枯水期6 000 m~3/s时约为4 d;开展应急调度时，三峡水库加泄流量可缩短各取水口污染物超标历时1～4 h,且持续时间越长，效果越好；应急调度介入时间提前5 h会使得污染团达到取水口的时间提前1～2 h;但不论是应急调度介入时间还是持续时间均对污染物浓度影响不大。【结论】结果表明：水库增泄调度无法降低污染河段污染物浓度峰值，但可以缩短取水口受污染影响历时和超标历时；相应的减泄调度可以控制污染物扩散范围、延缓污染团传播速度，为就地处置创造条件。结合以上计算分析结果，在考虑常态调度约束的基础上提出了三峡水库开展应急调度的策略：主汛期可适当减泄，汛前集中消落期可适当增泄，蓄水期和供水期(1—3月除外)可适当减泄，也可适当增泄。研究成果对长江中下游干流突发水污染事故时三峡水库应急调度具有借鉴与指导意义。

  2024年12期 v.55;No.614 128-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 24139K]
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• 基于生态价值的水资源资产价值核算方法研究

  洪明海;刘辉;严涛;杨荣芳;苏海鹏;吴名剑;郝志斌;李析男;齐云飞;冯楚桥;余晓敏;

  【目的】合理确定水资源资产价值是地方领导干部离任审计和实现水资源所有权委托代理的重要基础，针对水资源资产价值核算范围不具体、方法多、规则不统一等问题。【方法】结合水资源的特性和资产属性，明确了水资源资产的核算边界；考虑水资源的生态价值，建立了包括水量、水质净化、生态水、气候调节、洪水调蓄等五项核算内容的水资源资产核算方法，并将方法应用于贵州省白甫河流域。【结果】方法计算的水资源资产价值为19.58亿元，其中，水量价值5.44亿元、气候调节价值5.15亿元、洪水调蓄价值3.15亿元、水质净化价值1.37亿元、生态水价值4.46亿元。【结论】结果表明，相较于单方水产值法、用水量价格法和生态产品价值法等三种比较常见的核算方法，考虑水资源可利用量、河道内用水量和服务人类活动水量三部分的水资源资产核算边界相对更合理；将生态水虚拟为生活、农业、工业的价值方法充分体现了生态水的占用成本，操作性更强。该方法可为水资源增值保值和水资源高效管理提供科学依据。

  2024年12期 148-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 2517K]
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运行管理

• 大规模工程点云数据的归并式八叉树管理及可视化

  张宏阳;金银龙;张礼兵;刘全;王浩;庞小荣;

  【目的】随着智慧水利体系建设的不断推进，三维激光扫描技术因其全面监测、扫描速度快、精度高的技术特性备受关注。然而，高冗余、非结构化、空间分布不均匀等点云特点给超大规模工程点云数据管理和可视化带来了极大的挑战。针对传统的“自上而下，逐级细分”的点云索引构建方法不能很好适配海量点云分块处理或多点云输入场景的问题，提出一种“自下而上，由小及大”的点云八叉树索引构建策略及海量点云快速渲染方法。【方法】结合点云全局信息建立全局格网索引和索引编码转换体系，通过多线程并行读取点云数据进行逐点分配、格网归并等操作，实现海量点云数据的八叉树索引快速构建。此外，采用非冗余采样策略建立多层次细节模型和多线程动态调度技术，实现海量点云数据的高质量可视化渲染。【结果】试验结果显示，基于归并构建策略的方法可处理超50亿点规模的点云数据，索引构建过程内存消耗峰值为2.78 GB,处理效率可到200万点/s。与点云库(Point Cloud Library, PCL)、CloudCompare等点云处理工具相比，在内存资源利用、索引构建效率、点云渲染方面表现出良好的性能。【结论】大规模工程点云数据管理和可视化是深化工程点云监测全流程研究的基础问题，其关键在于优化超大体积点云数据的空间索引快速构建。“先细分，后归并”的处理策略可有效缓解分块数据空间重叠冲突问题，算法逻辑清晰，尤其适用于四叉树、八叉树等基于点云包围盒空间剖分映射的索引结构。

  2024年12期 v.55;No.614 159-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 15081K]
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工程地质

• 稻壳灰地聚物固化黄土水稳定性及微观机理分析

  陈伟;黄志军;徐宏;王旭;刘培杰;

  【目的】为解决黄土大孔隙、强度低、耐水性差的工程特性，【方法】采用环境友好固废材料稻壳灰改良黄土，通过不同掺量稻壳灰、不同掺量NaOH激发稻壳灰改良土的击实试验、无侧限抗压强度试验、崩解试验及扫描电镜试验，从力学及微观层面分析评价稻壳灰地聚物对黄土的固化效果及固化机理。【结果】结果显示：随着稻壳灰掺量的增大，固化土最大干密度减小，最优含水率增大；稻壳灰对黄土无侧限抗压强度提升了87.4%,碱激发稻壳灰提升效果更大，最高增幅为2.36倍，存在稻壳灰最优掺量7.5%,NaOH最优掺量10%;稻壳灰地聚物可有效提高黄土的耐水性，稻壳灰掺量为7.5%,NaOH掺量为10%时崩解量为黄土崩解量的20%;稻壳灰地聚物使土体微观孔隙形态分布分维数从1.554减小至1.062与1.004,大幅减小了土体孔隙面积与孔隙连通度。【结论】结果表明：稻壳灰地聚物的掺入可显著减小黄土孔隙数量、孔隙大小及孔隙联通度，能有效提高黄土的密实性及耐水性，同时具有成本低廉、绿色环保等众多优点。

  2024年12期 v.55;No.614 171-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 17966K]
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• 有荷干湿循环下滑带土细观结构演变机制及宏观力学多尺度研究

  黎细军;邓黎旭;张国栋;易庆林;邓茂林;尚敏;李俊;张亚鑫;杨剑飞;

  【目的】库区水位周期性波动使库岸涉水滑坡滑带土长期处于有荷载的干湿循环环境中，导致滑坡的稳定性受到显著影响。然而，有荷干湿循环作用对滑带土微细观结构与宏观力学性质之间的多尺度演变机制依旧模糊不清。【方法】基于此，以三峡库区树坪滑坡滑带土为研究对象，在有荷条件下，对经历不同干湿循环次数的重塑滑带土进行直剪试验、扫描电镜(SEM)和核磁共振(NMR)试验，分析了有荷干湿循环作用下重塑滑带土强度和细观结构演化规律。【结果】结果表明：随着有荷干湿循环次数的增加，重塑滑带土黏聚力呈现逐渐增加的趋势(劣化度达到约-30%),而内摩擦角呈现减小的趋势(劣化度达到约22%);孔隙微观上小孔隙逐渐贯通形成大孔隙，但宏观上孔隙度呈指数减小(降幅约7%);其内部集合体由初始的凝块状逐渐分散为细粒状，随后发生了由面-角接触逐渐向面-面接触的演化特征，导致了其内摩擦角的劣化。同时，干燥重塑滑带土的含水率与其黏聚力呈显著的正相关关系，指示其黏聚力随循环次数逐渐增大可能与矿物间水的“水桥效应”密切相关。【结论】研究成果阐明了有荷干湿循环下滑带土结构的多尺度演变机制，对由其结构劣化诱发的地质灾害研究具有重要意义。

  2024年12期 v.55;No.614 180-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 38008K]
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• 基于p-y曲线和实体有限元法的大直径单桩水平受荷性状研究

  章巍;储著宇;陈学奇;俞刚;张志帅;韩勃;

  【目的】随着海上风电在国内的兴起与高速发展，直径超过2 m的大直径钢管桩得到更为广泛的应用。由于受到风、浪、流等产生的水平荷载作用，桩体的水平受荷性状成为海上风电桩基础设计的控制因素。为了研究目前大直径单桩设计中存在的问题，为海上风机基础设计提供参考，【方法】以国内大直径的海上单桩原位试验为基础，结合海上风电设计中广泛采用的实体有限元法和p-y曲线法，揭示了大直径单桩的水平受荷性状。【结果】结果表明：API规范推荐的黏土p-y曲线整体上偏于“柔性”,从而导致p-y曲线法计算得到的结果偏于保守；实体有限元法严重依赖于设计参数的选取，在小位移条件下，实体有限元法得到的结果与实测结果较为接近，但存在高估大位移下桩体极限承载力的风险。【结论】在采用实体有限元法进行设计时，需考虑桩-土脱开效应，并且在无可靠的参数选取依据时，建议在合理范围内采用参数分析得到相对保守的结果作为设计参考依据。

  2024年12期 v.55;No.614 193-202页 [查看摘要][在线阅读][下载 12381K]
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• 基于地质模型的岩体结构面三维网络模拟研究

  闫福根;钟坤;李爽;高厚;

  【目的】岩体内部各结构面相互制约、相互影响而非完全独立，为了使各类结构面有效耦合，对结构面进行三维网络模拟，建立结构面三维模型，以实现各类结构面的三维可视化表达。【方法】采用混合数据结构技术对岩石中存在的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类结构面进行精确的地质模型构建；采用Monte Carlo+动态校核方法，对Ⅳ类结构面进行网络模拟；根据实际结构面分布规律，以分组最近原则对Monte Carlo法建立的初步模型进行动态校核，实现初步模型的逐步修正，最后在Vgeo平台上对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类结构面和Ⅳ类结构面进行模型耦合。【结果】结果显示：成功构建了X水电站坝后厂房包含岩层、软弱夹层及破碎带的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类结构面三维地质体耦合模型；根据实测计算得到的2组Ⅳ类结构面实测样本，得到了开挖面实际揭露结构面三维模型并动态校核构建最终模型；对构建的多重三维地质体模型和三维结构面模型进行组合，实现了X水电站坝后厂房各类结构面的三维可视化统一表达与重构。【结论】实践表明：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类结构面模型与实测二维剖面一致性较好，Ⅳ类结构面迹长、体密度误差较小，分别为-3.13%～-1.77%和6.36%～7.69%,且与实际揭露的结构面分布一致，模型具有较好的精度和可靠性。工程师基于模型可快速获取结构面的可视化分析成果和任意高程、任意剖面的结构面分布图，也可通过数字钻孔实现地质超前预报，同时也能为基础处理、渗流等问题处理提供直观的分析基础。

  2024年12期 v.55;No.614 203-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 23781K]
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水工材料

• 基于图像识别的土石坝坝料颗粒级配检测方法

  罗枭雄;金伟;赵鹏远;钟志鸿;李海波;胡宇翔;

  【目的】土石坝坝料级配直接影响砾质土压实性、渗透性、压缩性及应力应变关系，是保证坝体稳定安全的重要标准。目前坝料级配的测量主要采用筛分法，但该方法施工效率低下、误差较大，具有很大的局限。为了实现坝料级配参数的智能检测，【方法】利用DIP技术和人工智能算法及大数据理论，建立了一套坝料颗粒级配识别系统。以两河口水电站坝料为依托，采取了规范化的取样标准，得到了具有代表性的坝料样本数字图片，采用了对比度增强和小波变换为一体的手段为坝料的快速准确分割提供了技术支撑，然后采用阈值分割算法进行坝料图像分割，获得了基于图像识别技术的坝料级配曲线，并通过基于BP神经网络的误差修正模型得到了修正后的坝料级配特征曲线。【结果】将使用该方法得到的级配曲线与实测的级配曲线进行比较，发现两者有较高的吻合度，通过该方法得到的级配曲线可以准确检测坝料的各项指标。【结论】建立的坝料颗粒级配识别系统能快速、准确地得到颗粒的级配曲线，克服了筛分法实用性较低的问题，实现了土石坝复杂坝料的快速检测。

  2024年12期 v.55;No.614 217-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 20511K]
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• 基于微粉粉煤灰不同掺配比下泡沫混凝土孔隙特性分析

  金长慧;蒋宁山;李辉;刘成奎;

  【目的】利用建筑垃圾制备再生微粉，不仅可以提高建筑垃圾资源的利用率，还能有效降低碳排放。【方法】采用物理发泡法以再生微粉、粉煤灰为主要原材料制备泡沫混凝土，借助X射线衍射和力学性能测试方法对不同微粉、粉煤灰掺量下泡沫混凝土的性能进行了定量表征。利用电镜扫描得到14种不同配比下的SEM图像，并结合PCAS软件对其进行孔隙分析，探究孔隙体积分形维数的变化及其与泡沫混凝土的强度和耐久性的关系。【结果】结果显示：单掺40%微粉的泡沫混凝土抗压强度最大，为6.721 MPa,孔隙率最低，为6.54%,导热系数为0.095 W/(m·K)。【结论】试样的抗压强度随着微粉掺量的增加先增大后减小，并在微粉掺量为40%时达到最大值。泡沫混凝土的孔结构具有明显的分形特征。随着微粉含量的增加，泡沫混凝土的强度随分维的减小而增大，孔隙率逐渐降低，导热系数不断下降，孔隙结构趋于规则化。再生微粉的活性被有效激发，达到固废的效果。

  2024年12期 v.55;No.614 228-239页 [查看摘要][在线阅读][下载 27658K]
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水库移民

• 基于人力资本视角的水库移民经济脆弱性问题研究

  许桂生;陈东明;孙浩;彭子威;毛晓煜;秦铭;

  【目的】在全面脱贫的背景下，巩固水库移民脱贫攻坚成果，需要重点关注关乎移民未来福祉的经济脆弱性问题。促进人力资本积累是提升移民自我增收能力的重要途径，从人力资本视角研究水库移民的经济脆弱性问题对促进移民实现可持续生计具有重要意义。【方法】基于2021年GX自治区WZ市移民后期扶持监测评估工作中对603户移民的实地调查数据，采用预期的经济脆弱性测度方法对移民经济脆弱性进行了测算，并基于熵值法从教育、健康、工作经验三个维度构建了移民人力资本指数，在此基础上构建多元线性回归模型和中介效应模型考察了人力资本积累对移民经济脆弱性的影响机理。【结果】结果表明：(1)在人均收入中位数的60%相对贫困标准下，WZ市水库移民经济脆弱性均值为0.161,脆弱性移民户占比为13.9%。(2)促进人力资本积累能显著减缓移民经济脆弱性，人力资本指数每提高一个单位，WZ市水库移民经济脆弱性会降低20.6%。教育水平、健康水平和工作经验均对移民经济脆弱性具有显著的负向效应。(3)非农就业水平在人力资本积累缓解移民经济脆弱性这一过程中起到部分中介作用。【结论】研究成果实证检验了人力资本积累在缓解水库移民经济脆弱性这一过程中发挥的重要作用。建议在推动水利乡村振兴的过程中，通过后期扶持加大移民人力资本的开发，提高移民自我增收能力。

  2024年12期 240-248页 [查看摘要][在线阅读][下载 1498K]
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• 《水利水电技术》2024年总目次

  <正>~~

  2024年12期 v.55;No.614 250-255页 [查看摘要][在线阅读][下载 782K]
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