期刊简介
期刊名称: 水利水电技术(中英文)
出版周期: 月刊(每月20日出版)
主管部门: 中华人民共和国水利部
主办单位: 水利部发展研究中心
电话: 010-63205981
Email: 13941816@qq.com
国内统一刊号(CN): 10-1746/TV
国际标准刊号(ISSN):1000-0860
收录情况
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俄罗斯《文摘杂志》源头期刊
期刊动态
审稿周期总平均不超过1个月——《水利水电技术(中英文)》的审稿周期和发表方式介绍
《水利水电技术(中英文)》期刊青年编委招募正式开启!
《水利水电技术(中英文)》“面向数字孪生智慧水利的新一代水信息学方法与技术(英文)”专栏征稿函
《水利水电技术(中英文)》“新能源开发与水电融合利用”专栏征稿函
《水利水电技术(中英文)》“深海水下技术与环境响应机制”专栏征稿函
《水利水电技术(中英文)》“气候变化驱动下干旱的多尺度响应机制与韧性适应路径”专栏征稿函
《水利水电技术(中英文)》“月球水资源勘探开发”专刊(专栏)征稿函
【征稿启事】《水利水电技术(中英文)》“水利新质生产力驱动下的水生态修复技术创新”专栏征稿函
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基于CMADS+SWAT驱动的新疆甘河子河流域水文过程模拟及径流成分研究
柴文光;杨广;田浩;李小龙;张衡;徐文韬;任杉;张诚;倪灿帮;【目的】由于融雪、降雨入渗等因素综合影响,寒区流域水文过程复杂。西北高寒山区水文气象站点稀少,数据缺失制约着寒区径流模拟分析,气象数据成为我国西北高寒山区水文规律研究的主要瓶颈。【方法】针对我国西北高寒山区水文规律研究过程中气象数据缺失问题,以新疆甘河子河流域为研究区域,结合SWAT中国大气同化驱动数据集(CMADS)探讨了CMADS+SWAT对高寒山区径流模拟适用性并分析了流域不同径流成分产水量,运用SWAT-CUP进行模型参数的敏感性分析、率定和验证,以决定系数(R2)和纳什效率系数(NSE)评价SWAT模型的适用性。【结果】研究表明:(1)运用CMADS+SWAT模型在月尺度能够较好的模拟甘河子河流域径流过程,决定系数(R2)和纳什效率系数(NSE)在率定期和验证期分别为0.87、0.72和0.84、0.64;(2)不同径流成分中壤中流多年平均产水量占比最大,为43.7%,地表径流产水量占比次之为43.3%,地下水产水量占比最小仅为13%。【结论】运用CMADS+SWAT模型在月尺度能够较好的模拟甘河子河流域径流过程,研究结果可以为我国西北高寒山区径流模拟与分析提供基础依据。
基于DPSIR-AHP-FCE模型的城市排水防涝体系效能评估研究
朱泽宇;唐莉华;朱振铎;吴坤明;黄卫;【目的】城市洪涝灾害形势愈发严峻,迫切需要推动城市排水防涝体系建设升级。为检验城市防灾减灾能力,有必要对城市排水防涝体系效能做系统性评估。【方法】基于“驱动力-压力-状态-影响-响应”(DPSIR)框架,提出一种耦合社会、自然与基础设施的综合评估方法。该方法通过外部环境约束与城市排水防涝体系内部状态联合分析,形成一套效能评估指标构建方法框架,并采用层次分析-模糊综合评价法量化指标权重与隶属度,结合耦合协调度模型衡量效能水平。以九江市中心城区为实证对象,对比分析了2017年与2021年排水防涝体系效能。【结果】结果显示:随着城市涉水规划首批工程的落成,九江市中心城区DPSIR 5个维度的耦合协调度从0.771提升至0.901,达到高度协调,排水防涝体系效能提升;排涝泵闸达标率、堤防达标率、城市除涝达标率等关键指标的得分分别提升了0.45、0.50、0.42,状态、影响维度的短板显著改善;然而,排水管网建设相对落后,不透水面率呈增加趋势,是未来治理重点。【结论】该框架有助于诊断城市排水防涝体系的薄弱环节,为城市雨洪应对措施的规划与建设提供一定参考。
库水变动下巨型堆积体变形失稳诱发涌浪特征研究
周航;周鸿轲;李安润;周赛;【目的】库区岸坡在蓄水过程中易因水力作用发生变形失稳,进而产生涌浪灾害,对库区基础设施和居民生命安全构成严重威胁。为揭示水位变动条件下堆积体岸坡失稳变形演化过程及诱发涌浪特征,【方法】以雅砻江某水电站库区巨型堆积体为研究对象,通过现场地质调查获取裂缝产状与变形特征,基于离散元数值模拟岸坡变形演化全过程,利用水科院法和潘家铮法计算涌浪高度,分析滑速、体积与地形条件的协同效应。【结果】研究结果显示,堆积体变形呈现出“蠕动-等速-加速”三阶段演化特征,坡脚岩体强度劣化(黏聚力下降35%~65%,内摩擦角降低18%~22%)是变形启动主因;锁固段高程(2 905.65 m和2 978.08 m)的稳定性是控制变形阶段转化的关键阈值,其失效后滑体加速度从0.06 m/s2跃升至0.418 m/s2;涌浪传播呈现显著非线性衰减特征,水科院法与潘家铮法计算的对岸最大浪高分别为80.68 m和53.53 m、隧道口分别为15.1 m和15.09 m以及坝址处分别为3.63 m和1.13 m,差异揭示了地形放大效应。【结论】研究结果表明变形-涌浪耦合机制表现为“水力劣化-锁固段失效-滑速突变-涌浪传播”的链式响应,锁固段稳定性是防控涌浪灾害的核心。研究成果可为类似库区滑坡涌浪预警提供理论依据。
徒骇河-马颊河流域极端降水事件时空演变及未来趋势分析
刘博文;李伟;王希;徐晶;徐征和;徐立荣;张而弛;回佩晨;【目的】为研究徒骇河-马颊河流域极端降水事件历史及未来时空变化特征,以期为预防未来可能发生的气候灾害提供理论参考。【方法】基于徒骇河-马颊河流域的26个国家气象站1967—2021年55 a间的日降水资料,借助RClimDex1.1模型计算8个极端降水指数,利用Mann-Kendall检验法、ANUSPLIN空间插值法、小波变换等方法对徒骇河-马颊河流域极端降水指数变化进行研究,并采用NEX-GDDP-CMIP6数据集预测该流域未来气候变化趋势。【结果】结果表明:(1)1967—2021年,徒骇河-马颊河流域除连续干旱日数(CDD)和连续湿润日数(CWD)呈下降趋势外,其余指数均呈增加趋势。研究区内1 d最大降水量(Rx1day)、极强降水总量(R99P)、CWD、CDD在研究期内发生明显突变。其余指数突变不明显。各极端降水指数在研究期内呈现明显的周期性变化,显著变化主周期多介于2~4.8 a。(2)研究区极端降水指数具有明显空间差异,部分极端降水指数与地形因素具有显著的相关性,年降水量(PRCPTOT)、极端降水总量(R95P)、R99P高值在流域南部,而Rx1day与5 d最大降水量(Rx5day)高值集中在流域北部。(3)徒骇河-马颊河流域在2015—2100年不同排放情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5)下,流域内极端降水事件整体呈现增加趋势。(4)极端降水指数与气候指数的交叉小波变换具有不同功率,其中降水指数与太阳黑子数(SN)的交叉小波变换的功率最大,振荡凝聚性最强,多呈现负相关性。【结论】总体而言,各项降水指数的变化显示该区域逐渐变得更加湿润,徒骇河马颊河流域极端降水南北差异显著,未来应针对性优化流域南、北部的差异化防灾体系,加强对流域极端降水事件的监测预警和应对能力建设,减少流域灾害风险。
边际土地生物质作物:增加降水量并缓解极端降水事件(英文)
卢春燕;何雨峰;王遂缠;李周园;【目的】随着能源需求增长及对气候变化的关注,合理利用边际土地种植生物质能源作物成为近年研究的热点。以往研究表明边际土地种植多年生作物对区域气候变化和粮食生产影响显著,但均未全面考虑植物生长与气候变化的“相互”反馈,使结果可靠性略显不足。为克服早期研究的不足,【方法】基于耦合模型CWRF-BioCro综合考虑以上两者之间的“相互”反馈,分析在美国边际土地种植多年生生物质作物和维持现有植被覆盖两种情景下区域内降水格局的变化及其物理机制。【结果】结果表明,在边际土地种植多年生生物质作物后:区域合计平均日降水量增加6.33 mm/day(0.01%),以上增加主要发生在中西部春、夏、秋季和东部秋冬季,区域内水汽输送和潜热通量的显著增强是其主要原因;区域最大日降水量减少2.1 mm(4.39%),该减少主要集中于中东部,源于中东部感热通量的显著减少;同时中东部地区平均日降水量大于50 mm/d的降水事件频率降低,其中达50.0~99.9 mm/day的减少更胜、为31 d(0.24%)。【结论】综上,边际土地种植多年生生物质作物能增加区域降水量,同时减少极端降水。强调了生物物理反馈机制在调节区域气候中的关键作用,并为制定适应气候变化的土地管理策略提供了科学依据。
“双碳”目标下黄河流域九省区农业水资源利用效率评价及时空分异研究
贾逸清;杨晓华;【目的】面向水资源高效可持续利用的需求,为揭示碳中和背景下农业水资源利用效率时空演变规律及驱动机理,【方法】基于投入产出视角,整合“水-土-人-肥-机”投入要素,构建涵盖农业产值、碳汇、碳排放量、农业面源污染产出的农业水资源利用效率评价指标体系。通过耦合超效率SBM模型、Malmquist指数模型和标准差椭圆方法系统揭示黄河流域九省区2011—2023年农业水资源利用效率时空演变规律,运用地理探测器定量解析驱动机制,明晰其对效率的影响程度。【结果】结果显示:(1)2011—2023年,黄河流域九省区农业水资源利用效率均值从0.54升至1.03,重心先向东北扩张后向西南回调。(2)技术进步指数高于技术效率指数(TC=1.049>EC=1.001)。(3)2011年农业水资源利用效率由人均水资源量主导(q=0.98),2015年政策干预为核心(财政支农q=0.94,环保投入q=0.94),2019年资源-环境-生产多维耦合,2023年进一步向政策-生态聚集。【结论】黄河流域九省区农业水资源利用效率呈现“低效集聚-区域突破-协同优化”三阶段特征,区域差距缩小协同发展效果显著。技术进步指数是效率提升核心动力,松弛变量分析精准定位冗余要素,为优化资源配置提供科学依据。“双碳”战略下,黄河流域九省区农业水资源利用效率的演进凸显水资源高效利用与农业低碳转型的协同强化态势,驱动机制实现从自然禀赋单核主导向资源-经济-生产-政策-生态多维度调控的系统性转型。
中国城镇化与工业用水的脱钩效应及驱动因素研究
李亚楠;刘梦凡;李晶;黄梓鑫;【目的】城镇化进程中工业用水需求激增导致水资源短缺问题日益严峻,协调经济增长与水资源可持续利用成为关键挑战。【方法】以我国31个省(自治区、直辖市)为研究对象,从时空异质性视角系统揭示了工业用水与城镇化的动态脱钩效应及驱动机制。通过融合Sen+Mann-Kendall趋势检验、Tapio脱钩模型与LMDI分解方法,弥补了现有研究在省级层面长时序动态分析及政策响应量化评估方面的局限性。【结果】研究结果表明:(1)研究期内,我国绝大多数省份的工业用水量变化显著,工业用水量呈减少趋势的省份远多于增加的省份,主要集中在东南沿海地区、东北地区和西南地区;(2)“十一五”时期(2006—2010年)城镇化对工业用水的脱钩关系呈扩张性负脱钩状态,“十二五”(2011—2015年)和“十三五”时期(2016—2020年)呈现强脱钩状态,总体上脱钩情况趋于向好,协调关系进一步加强。【结论】技术效应是促进城镇化与工业用水实现脱钩的主要驱动因素,产出效应是抑制两者脱钩的主要驱动因素,而结构效应和人口效应对两者脱钩的影响相对较弱。研究结果可为我国工业水资源利用与经济增长的协调可持续发展提供科学借鉴。
“双碳”目标下城市地热能开发利用研究现状与展望
吴微;赵荣钦;刘文锴;陈海涛;马伟希;【目的】系统梳理城市地热能开发利用关键问题、研究现状与框架对推动城市能源结构转型和碳减排具有重要意义。【方法】在深入总结城市地热能研究现状基础上,基于城市地热能与碳排放互馈机理,指出了城市地热能开发利用面临的关键问题,并提出了未来的研究框架和主要方向。【结果】主要结果如下:(1)现有研究主要集中在地热流体成因、地热资源评估、关键技术突破、开发利用风险等方面,而针对城市复杂空间结构与人居环境耦合下的地热研究仍存在明显不足;(2)城市地热能开发利用面临城市空间异质性与其复合结构特征、地热井施工潜在风险、碳核算体系缺失与评估机制不健全、管理机制缺位与技术瓶颈、智能管理平台建设滞后等问题,制约了地热资源高效开发利用;(3)未来应以“资源勘探-综合评价-资源开发-系统搭建-能源利用-智慧管理”逻辑主线,重点从勘探技术、开发策略、评估模型、利用模式、监测预警等方面开展研究。【结论】未来应进一步完善地热能开发利用研究体系,在兼顾能源安全和碳减排双重目标的基础上,扩大城市地热能应用覆盖面和提高地热技术应用效率,提升城市地热能开发对“双碳”目标的贡献度。
基于B-IBI的黔东南州跨界河流水生态健康评价
赵休洋;李洪泽;李景娟;吕建璋;刘振海;任江山;王晓刚;【目的】在多流域、多治理单元交汇区域,河流生态系统健康状况更具复杂性,为识别跨界河流生态退化的关键因素,厘清流域环境与人类干扰的综合影响机制,亟需对现有河流进行健康评价。【方法】基于贵州省66条跨界河流底栖动物数据,构建区域适应性B-IBI评价体系,并从中筛选26条典型河流,借助双因素方差分析与冗余分析(RDA)解释黔东南州跨界河流群落结构的影响因素。【结果】结果显示:大型底栖无脊椎动物群落受多重环境因子共同驱动,呈现显著空间差异与类群优势。两大流域共鉴定出4门7纲21目70科108种底栖生物,均以节肢动物为主要优势类群。RDA分析显示,CODmn、DO、TP及NH3-N是驱动流域间不同治理单元组合群落结构差异的主要环境因子。其中,“黔东南-遵义”组合生物多样性最高,“黔东南-铜仁”最低。【结论】结果表明:黔东南州跨界河流大型底栖无脊椎动物群落结构和多样性受到流域分异与治理结构的共同调控,建议引入“流域-治理结构”耦合视角,提升治理适应性,为应对生态连通性下降和生境破碎化等生态风险提供理论支持与策略建议。
模拟降水条件下农田径流面源污染形成机制与协同防控策略研究
侯晓辉;龚洋慧;崔康成;韦娜莹;刘泽宇;陈笑雪;万红友;贾胜勇;李桂荣;郑梦启;【目的】为防控面源污染对水环境的不良影响,精准解析降水-土壤-作物系统中面源污染动态形成机制与协同防控策略具有重要作用。【方法】设计多维度动态对比模拟降水试验,通过控制作物类型(小麦和玉米)、生育期(生长期和成熟期)及管理措施(施肥和未施肥)三个关键变量,结合高频径流监测与土壤理化分析量化不同情景径流污染特征差异。【结果】径流在降水2 h后形成且污染物浓度随历时衰减;85 cm株高玉米田径流、铵氮、总氮、硝态氮和总磷浓度较小麦田分别高210.3%、38.0%、188.5%、275.4%和128.1%;株高200 cm玉米田径流铵氮、总氮、硝态氮和总磷流失通量较80 cm株高分别下降68.8%、79.3%、88.5%和62.5%。小麦生长期施肥使径流COD、总氮、硝态氮和总磷浓度较未施肥分别增加43.9%、15.9%、57.5%、56.1%,玉米生长期施肥使径流COD、铵氮、总氮和硝态氮浓度较未施肥分别下降18.2%、68.2%、25.6%和60.7%。【结论】径流污染触发需满足临界降雨强度且污染物通量随降雨历时显著衰减,表层土壤存在“冲刷极限”效应。玉米成熟期强化冠层截留与根系吸收使氮磷流失通量较80 cm株高时下降。
以微生物呼吸强度为导向的生物堆通气系统优化研究
雷鹏程;梁源芳;代胜;葛志鹏;刘元媛;杨瑞;林静;侍维;瞿继虎;【目的】为攻克污染土壤生物堆修复中通风系统精准设计的瓶颈问题,【方法】开发了一种基于微生物呼吸动力学的创新设计体系。该体系通过中试数据对比,证实了以CO2生成速率为指标的理论模型(偏差10.7倍)远优于传统O2消耗模型(偏差1450倍),确立了CO2作为高灵敏度动态监测指标的科学性。【结果】优化的“有效抽气流量”(406 m3·h-1)是维持高效降解环境、避免代谢抑制的核心工程参数。在为期两周的中试修复中,采用该优化系统的试验组(1区)石油烃(C10-C40)降解效率高达62.70%,显著优于对照组(2区)的降解效率30.94%。同时,系统通过促进关键降解菌群(Bacillus与Flavobacterium)的富集,从微生物层面验证了其有效性。【结论】所构建的“理论计算+综合工程系数(10.7)”半经验体系,实现了微生物生理特性与工程参数的直接耦合,为生物堆通风设计提供了兼具科学性与实用性的技术方案。
多水库联调与动态修正方法研究:以叶尔羌河流域为例
阿地里江·奴尔买买提;杨文聪;合斯来提·艾买提;段军邦;杨汉波;【目的】针对叶尔羌河流域水资源调度中多目标协同难、水文不确定性高及传统静态方案适应性不足的问题,提出一种多水库联调与动态修正方法,旨在实现山区水库与平原水库的动态协同调度,提升水资源配置的灵活性与可靠性,为干旱区内陆河流域综合管理提供科学依据。【方法】构建“规划—预报—反馈”动态修正框架:(1)基于线性规划模型定义多目标优化问题,包括区域用水保障率、水库库容恢复度及生态下泄量等目标;(2)采用Prophet时间序列模型滚动预测月尺度河道来水量,结合实际来水与预报结果动态更新约束条件;(3)通过逐月滚动求解线性规划模型,实时调整水库调度方案。以叶尔羌河流域为例,整合山区水库(阿尔塔什水利枢纽)与33座平原水库的水文、气象及调度数据,开展1961—2020年历史仿真与典型年(枯水年、丰水年)情景分析,并评估径流预报误差对调度效果的影响。【结果】动态修正策略在历史仿真中表现稳健:最优方案与基准方案分别有59 a与50 a满足黑尼亚孜断面向塔里木河的下泄目标(≥3.3亿m3),各年区域用水保障率均达86%以上。枯水年(1963年)与丰水年(1977年)的用水保障率分别为88%与98%,且下泄目标均完全满足。径流预报误差达到25%时,用水保障率显著下降至78%,而误差低于25%时方案效果稳定,表明当前叶尔羌河干流预报误差(22%)可支撑动态调度的实际需求。【结论】结果表明,提出的动态修正框架通过耦合径流预报与滚动优化,有效缓解了水文不确定性与调度刚性间的矛盾,显著提升了多目标水资源调度的适应性。山区水库与平原水库的协同联调可平衡发电、灌溉与生态补水需求,而月尺度径流预报精度是调度方案可靠性的关键。该方法为干旱区复杂水库群系统的精细化调度提供了技术路径,未来需进一步融合水文机理模型以提高长期预报精度。
堆石混凝土入仓堆石的分割识别与统计评价方法研究
郭慧英;杨家琦;付立群;刘华;张喜喜;罗天彬;金峰;【目的】堆石混凝土浇筑施工质量与仓内堆石体的粒径形状参数密切相关,但目前工程现场对于入仓堆石的评判和控制,强烈依赖工人的主观经验和判断,因而,有必要研究并提出快速有效的堆石混凝土入仓堆石分割识别与统计评价方法。【方法】基于YOLO算法框架提出了改进的堆石分割识别方法,给出了考虑图像边界堆石影响的粒径与形状参数的统计计算方法,结合DBSCAN算法提出了逊径料集中区域的判别方法;而后,结合规范要求和工程实际,提出了硬指标与软指标相结合的入仓堆石粒径形状参数的分区评价方法。【结果】结果显示:堆石、标杆与安全帽等分割识别模型的平均精度mAP50分别为92.3%、99.4%与97.5%,识别精度较高;给出的粒径形状参数估计与逊径料集中区域判别方法,经室内与现场算例验证,取得了较好的估计判别效果;提出的分区统计评价方法,结合典型工程进行了验证分析,评价结果与工程实际相符。【结论】提出的堆石分割识别与统计评价方法能够对现场仓内堆石质量进行有效分析与评价,可为堆石混凝土工程入仓堆石的分析评价提供必要技术手段。
土工格室加固风积沙路基的空间动力响应(英文)
刘杰;刘秦李;刘学军;李凯强;胡昌涛;艾钰皓;【目的】研究土工格室加固风积沙的新型沙漠公路路基结构的空间动力响应。【方法】基于动三轴试验,通过监测响应加速度变化开展现场试验,获取土工格室加固路基结构沿深度方向和水平方向的响应加速度衰减规律及动力响应范围,并进一步探讨土工格室加固材料对风积沙路基的动力响应机制。【结果】结果表明,车辆荷载和车速对新型风积沙路基的响应加速度有较大影响。响应加速度在深度方向呈现非线性衰减,且随着深度的增加,衰减速率逐渐减缓。同时,水平方向的响应加速度呈指数衰减变化规律。因此,建立了风积沙路基沿水平方向的响应加速度衰减预测模型。【结论】结果表明:在现场试验条件下,路基最主要的动力响应区域为深度1.2 m和水平2.5 m范围内。土工格室对风积沙的加固作用提高了约束压力水平,限制了土体的侧向位移。此外,加固效应抑制了土体中剪切带的形成,从而使路基土体的能量耗散更加显著。
基于流量预测法和预泄回充理念的巴塘水电站日常调度优化研究
王明;梁春玲;黄李冰;朱振慧;张防修;【目的】针对无洪水预报条件的日调节水库调度需求,突破传统方法对预报数据的依赖性,提出基于流量预测的“预泄-回充”优化方法。【方法】以印尼巴塘水电站为研究对象,构建前日流量驱动的两阶段调度模式:基于流量时序关联性,建立当日流量估算方法;以小时为决策单元,基于水量平衡方程递推生成预泄与回充的调度过程,并基于实测径流数据量化评估优化效果。【结果】结果显示:当流量预测系数为0.8时,有效调控天数占比达42.6%,综合优化调度潜力最大;在此基础上,当设置430.0 m作为预泄水位时,发电保证率达99.4%,高水位运行时间占比降至8.95%,较预泄至427.5 m方案分别提升0.1%和降低3.45%。【结论】结果表明:该方法可在保证发电效率的基础上,显著减少高水位运行时间,无预报条件下可有效平衡发电与高水位运行导致的泥沙库容淤损风险,为无预报场景下水库多目标调度提供了新的思路和方法。
基于SBAS-InSAR的河口村水利工程形变监测与时空分析
罗志;赵双明;朱泽尧;孟令奎;李林宜;张文;【目的】河口村水利工程具备防洪兴利等重要作用,其安全对当地社会经济发展意义重大,因此需要及时监测其形变态势,识别并规避安全隐患。【方法】相比传统形变监测方法,合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)具有全天时全天候、大范围高精度、高时空分辨率等优势。采用SBAS-InSAR技术提取了河口村水利工程研究区2017年10月—2022年12月的时序形变信息,基于水准实测数据验证了精度并与PS-InSAR对比,结合地理数据分析了水利工程的形变时空特性和影响因素。【结果】结果显示:SBAS方法的形变提取精度为5.21 mm, PSI精度为8.07 mm,且研究区的SBAS形变点密度为PSI的2.49倍。河口村库区形变速率为-8.6~3.2 mm/a,识别到了坝前广场和防汛仓库两处漏斗状沉降区,分别发生约45 mm和50 mm的沉降,其中防汛仓库在2021年7月大雨后沉降加剧。河口村大坝形变速率集中在-4~+2 mm/a之间,5年最大沉降量约15 mm,坝顶中央沉降最大,形变呈周期性波动。坝顶形变与降雨呈正相关,相关性均超过0.5;与水位呈负相关,相关性平均为-0.32。【结论】结果表明:SBAS方法相比PSI更能有效监测水利工程区的地表形变。坝前广场和防汛仓库的形变主要受降雨影响。大坝的整体形变特征为中央比两肩沉降大、坝顶比坝底沉降大,且水位越高,坝顶沉降越大。大坝形变呈周期性波动,且形变量较小,暂时不影响大坝的安全运行。研究结果可为河口村水利工程的安全运行提供科学支撑,并为其他水利工程的形变监测应用提供参考。
干湿循环作用下玄武岩节理面剪切变形规律与改进的抗剪强度计算模型
周孟夏;杨支跃;王鹏飞;高阳阳;曹旭;骆祚森;【目的】大型水库的边坡消落带岩体常受干湿循环作用影响而产生劣化。为探究干湿循环作用下消落带玄武岩节理面剪切特性的劣化规律【方法】以白鹤滩水库边坡消落带玄武岩为研究对象,采用劈裂方式制备与天然节理面粗糙系数相近的节理面试样,开展了不同干湿循环作用下玄武岩节理面的直剪试验与三维形貌扫描测试,分析了节理面的剪切力学特性与细观形貌参数劣化规律,建立了考虑干湿循环的JRC-JCS模型。【结果】结果显示:随干湿循环次数的增加,抗剪强度呈现“先陡后缓”的劣化趋势,12次干湿循环过程中前5次的抗剪强度劣化幅度占总劣化的82.2%,且节理面的细观参数也相应降低;考虑干湿循环的JRC-JCS模型计算出的抗剪强度与室内试验值拟合效果较好。【结论】结果表明:节理面的细观形貌参数和粗糙度系数JRC与宏观抗剪强度的劣化规律一致,且形貌参数与抗剪强度具有良好的相关性;基于考虑干湿循环的JRC-JCS模型,能够利用节理面细观形貌参数变化,较为准确地预测节理岩体的抗剪强度劣化规律。
最大吸力历史下原状高液限黏土力学响应及愈合特性研究
王冬冬;宋新江;李顺群;徐海波;蔡田明;尹祥;【目的】为研究最大吸力历史作用对高液限黏土固结不排水力学特性的影响,通过对原状高液限黏土进行饱和、完全脱湿及再饱和处理,制备具有最大吸力历史作用的试样。【方法】采用三轴剪切试验,对比分析原状试样与经历最大吸力历史作用试样的力学响应,基于破坏模式揭示出高液限黏土愈合特性,并结合微观结构变化予以验证。【结果】结果显示:最大吸力历史作用改变高液限黏土的固结不排水力学特性。在50kPa围压条件下,峰值应力同比增幅达87.5%~171.3%,孔隙水压力峰值同比降幅为16.7%~20%;在50 kPa和100 kPa围压下,表征各向异性的方差值分别从47.1和321,下降至8.2和94.9。试样应力-应变曲线由硬化型转为软化型,孔隙水压力由“先增后不变”转为“先增后降”,有效应力路径由“硬化-剪胀”和“硬化-剪缩”转变为“软化-部分剪缩-部分剪胀”,各向异性程度降低。【结论】结果表明:高液限黏土具有愈合特性,其实现依赖于附加应力作用。该特性促使经历最大吸力历史作用的试样在固结不排水剪切路径下,微观颗粒形态重塑,细观裂隙闭合,最终宏观表现为抗剪强度提升至原状试样的1.2倍~1.3倍。研究成果为高液限黏土地区的工程实践提供理论依据。
内掺渗透结晶材料对水泥混凝土耐久性影响研究进展
耿爽;邱轩;吴坤润;邓万兴;么振东;李佳平;姚国友;梅飞朋;赵计辉;【目的】水泥混凝土的耐久性对水利工程结构健康服役具有重要意义。渗透结晶材料通过沉淀/络合沉淀反应对水泥混凝土具有优异的增密抗渗作用,能够提升混凝土的耐久性以延长使用寿命。【方法】在介绍渗透结晶材料的组成与作用机理的基础上,分别从抗渗性、抗氯离子渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能、抗裂性、抗冻性和裂缝自修复性能等方面总结了内掺渗透结晶材料对混凝土耐久性的影响,探讨了渗透结晶材料的工程应用现状,并提出了渗透结晶材料未来研究发展的建议。【结果】结果表明:渗透结晶材料可以通过促进生成结晶物质,细化水泥混凝土的孔隙结构,从而提升抗渗性和抗氯离子侵蚀性能。在硫酸盐环境中,渗透结晶材料和硫酸根对钙离子具有抢夺作用,减少了石膏和钙矾石生成,降低了混凝土的侵蚀破坏。渗透结晶材料对混凝土的抗裂性和抗冻性也具有提升效果。目前渗透结晶材料在工程中的应用以外涂为主,内掺应用较少。【结论】根据当前研究现状,内掺渗透结晶材料对混凝土的体积变形和抗碳化性能的研究较少,未来可对此进行系统性研究。混凝土开裂是导致耐久性劣化的重要因素,可建立裂缝与耐久性之间的关系和模型,评价裂缝自修复对耐久性的影响。水泥混凝土的耐久性研究需要长期的试验,未来可以结合数据驱动手段实现结果预测,从而提高试验效率。
珊瑚礁灰岩中爆炸波传播试验研究
马林建;王建平;邓家军;李增;段力群;司腾;王瑞红;张俊男;【目的】为了解决珊瑚礁灰岩因岩芯尺寸小且非均质性强,导致大比尺爆炸冲击试验难以开展,以及爆炸波传播规律难以获取的问题,【方法】基于爆炸波精细电磁量测法的小尺度化爆模拟技术,通过中心起爆微型炸药球与圆环形电磁粒子速度计的组合设计,实现了礁灰岩中比例爆距为■范围内爆炸波粒子速度时程曲线的精准测量。【结果】结果表明:礁灰岩中爆炸波从强间断冲击波的形式逐渐退化为连续的压缩波,持续时间逐渐增加,粒子速度峰值逐渐减小;试验范围内,礁灰岩中爆炸波的应力峰值与粒子比位移峰值衰减指数分别为1.89和1.39;礁灰岩爆炸成腔明显,但因天然存在的孔隙和裂隙体系对爆炸波具有较强的削弱能力,抑制了爆生裂隙的发育与扩展,爆后礁灰岩以孔隙的变形与压实及天然裂隙的扩展为主。【结论】揭示了礁灰岩中爆炸破坏效应和应力与比位移峰值传播衰减规律,提出了爆炸波传播衰减计算公式,为礁灰岩爆炸冲击效应分析提供试验支撑。
自密实混凝土拌合物表面能时变函数的构建与应用
崔炜;吴玉丽;杨剑;刘荆辉;郭万里;王少江;项力;辛鹏浩;【目的】针对混凝土拌合物在防渗墙等水工结构施工中流动性衰减与界面黏结演化难以定量表征的问题,提出基于坍落度演化的混凝土界面表面能时变建模方法。【方法】通过多龄期坍落度与扩展度试验获取混凝土拌合物的流动性衰减序列,构建与实体试验尺寸一致的三维颗粒流模型,在PFC中采用Johnson-Kendall-Roberts(JKR)接触模型刻画颗粒间黏附行为,并针对砂浆-砂浆、砂浆-骨料、骨料-骨料等不同接触界面设定分级表面能参数以体现黏结力差异。在宏观坍落度结果约束下,以三参数Logistic函数描述砂浆-砂浆界面表面能随龄期的时变规律,通过Sliced/Nested Orthogonal Array(SOA-AR)嵌套正交设计反演函数参数,并将所得γmm(t)函数嵌入PFC模型实现界面黏结参数的时变表达。【结果】数值模拟结果表明,引入时变表面能函数能够再现试验中坍落度随龄期下降的规律,拟合曲线拐点与混凝土初凝时间一致。在浇筑模拟中应用γmm(t)函数后,混凝土堆积顶面高度差约0.26 m,低于规范限值0.30 m;砂浆-槽壁界面法向反压力约0.02~0.05 kPa,与规范中泥浆静压力量级一致,表明模型能够较真实地反映拌合物的流动与堆积过程及界面受力特征。【结论】所提出的界面表面能时变函数有效刻画了混凝土由流态向凝结态的演化过程,建立了宏观流动性与细观黏结性能的映射关系。研究成果为包含复杂界面行为的水下浇筑与防渗墙施工过程的数值模拟提供了可行思路,为相关工程实践与后续数值分析提供了参考依据。
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