• 2020年第48卷第2期文章目次
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    • >水文水资源与环境
    • 河道洪水演算方法在淮河及滹沱河中游的应用

      2020, 48(2):95-101. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.001

      摘要 (2282) HTML (0) PDF 1.60 M (8808) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决马斯京根法在河道洪水演算中未考虑河道断面特征和水力特性的变化问题,在淮河中游吴家渡至小柳巷河段、滹沱河中游黄壁庄至北中山河段采用考虑河道断面几何形状和水力学糙率的Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法进行河道洪水演算研究,探讨考虑河道断面特征和水力特性的演算方法在湿润区淮河中游及半干旱区滹沱河中游的适用性,并将模拟结果与马斯京根法进行比较。结果表明,Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法在研究河道上模拟精度较高,洪峰合格率均在86%以上,确定性系数均大于0.8,可应用于河道洪水预报。

    • 夏季风下的太湖风场-流场野外观测研究

      2020, 48(2):102-108. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.002

      摘要 (2001) HTML (0) PDF 4.42 M (6164) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究太湖风场特征、湖流特征以及不同类型风场对太湖湖流的影响,在太湖不同区域布设6台多普勒剖面流速仪和4座气象站,获取同步流场和风场数据,分析夏季风与湖流流场的关系。结果表明:(a)风场方面,空间分布具有不均匀性,各观测点间风速差异较大,各观测点间风向随风速减小而差异扩大化。(b)太湖流场具有明显的风生流特征:空间上,大风(时段平均风速在6.7 m/s以上)情况下,西部湖区出现逆时针环流,湖流分层不明显;小风(时段平均风速在3.8 m/s以下)情况下,没有明显的环流出现,上、下层湖流分层明显,各层流向相对稳定但不相同,补偿流发育。(c)流速方面,10 cm/s以下流速比率90%以上,局部区域水流速度在强风条件下可达20 cm/s。

    • 基于机器学习的蒸散量插补方法

      2020, 48(2):109-115. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.003

      摘要 (1781) HTML (0) PDF 1.50 M (2571) 评论 (0) 收藏

      摘要:以黑河流域湿地、农田、草地、柽柳、胡杨林、混合林生态系统为研究对象,结合气象因子(净辐射、温度、土壤热通量、风速、相对湿度、土壤体积含水率),分别采用多元线性回归(MLR)、决策树(CART)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)、BP人工神经网络(BPANN)、深度学习(DL)等方法对蒸散量进行插补。结果表明:(a)RF、SVR、BPANN、DL在各个生态系统的蒸散量插补精度均较高(R2 = 0.8~0.93,RMSE=21.730~41.731 W/m2MAE=12.153~26.129 W/m2),但SVR在柽柳、混合林生态系统的结果稍差于其他3种方法(R2降低了0.01~0.02),MLR插补精度最差(R2 =0.6~0.7),CART结果介于之间(R2 = 0.78~0.9)。(b)加入土壤体积含水率能一定程度提升模型插补的精度(R2提高了0.01~0.06)。(c)利用建立的插补模型去插补其他年份的蒸散量,发现其精度有不同程度的下降。综合考虑模型的精度和稳定性,RF、BPANN、DL对于蒸散量的插补具有较高的精度,同时加入土壤体积含水率可以提高模型插补的精度。

    • 融合AR模型和MCMC方法的水文模拟不确定性分析

      2020, 48(2):116-122. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.004

      摘要 (1710) HTML (0) PDF 2.36 M (2808) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高水文模型参数识别的可靠性,融合自回归模型与马尔可夫链-蒙特卡洛方法(auto regressive model based modified Markov Chain-Monte Carlo,AR-MCMC),利用自回归模型刻画残差序列的自相关性,修正MCMC方法中的残差协方差矩阵。通过新疆提孜那甫河流域融雪径流模型(SRM)的案例分析发现:融雪径流模拟的残差序列具有显著的自相关性;修正残差协方差矩阵后,边缘似然值更大;综合考虑多项评价指标,AR-MCMC方法在识别期与验证期推求的预测区间均优于MCMC方法;对比2种方法在识别期与验证期的纳什系数,采用AR-MCMC方法依次为0.86、0.89,而采用MCMC方法依次为0.84、0.87,即AR-MCMC方法获取的模型拟合效果更好。分析结果表明,相对于传统的MCMC方法,AR-MCMC方法能够更好地对研究区融雪径流过程进行模拟预测。

    • 岩溶管道的折算渗透系数取值探讨

      2020, 48(2):123-127. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.005

      摘要 (1594) HTML (0) PDF 1.20 M (3557) 评论 (0) 收藏

      摘要:为完善岩溶管道的折算渗透系数计算方法,基于Izbash指数方程,在考虑了局部水头损失和沿程水头损失的条件下推导了岩溶管道的折算渗透系数公式,并通过建立弯折岩溶管道模型验证该方法的合理性。基于此弯折岩溶管道模型,采用单因素分析法,讨论了4种流态分区(层流区、水力光滑区、第二过渡区和水力粗糙区)下折算渗透系数对水流的雷诺系数、岩溶管道直径和弯折角度以及岩溶管道计算长度的响应。结果表明:(a)岩溶管道较短时,大雷诺系数和水流边界条件的急剧变化会产生较大的局部水头损失,此时推导的考虑局部水头损失的折算渗透系数可以较好地反映实际情况。(b)岩溶管道直径对折算渗透系数的影响最大;雷诺系数只在层流区影响较大,其他3个流态区雷诺系数、弯折角度和岩溶管道计算长度的影响与管道直径相比较小。

    • >水利水电工程
    • 长江-鄱阳湖交汇处三维水流结构研究

      2020, 48(2):128-135. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.006

      摘要 (1785) HTML (0) PDF 4.84 M (3748) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决长江与鄱阳湖交汇处由于尺度大、流速快、结构复杂而导致的水流结构测量困难的问题,基于声学多普勒流速剖面仪(ADCP)对该交汇处17个横断面的流场进行测量,并采用动能校正系数(α)和动量校正系数)表征交汇水流的掺混特征。通过测量长江与鄱阳湖交汇前后的水体pH、溶解氧和电导率,分析交汇前与交汇后水质的变化规律。结果表明:长江经官洲分流后的交汇由于流速相近和河床高差导致水流迅速掺混,而长江与鄱阳湖的交汇在交汇处下游约2.6 km才实现完全掺混,掺混完全时α、β分别约为1.3和1.15。长江-鄱阳湖交汇处出现长约300 m的停滞区。停滞区下游形成成对反向螺旋流,环流强度可达0.6 左右,并向下游衰减。受宽深比减小和码头等局部地形的影响,最下游2个断面出现单向逆时针螺旋流,环流强度低于0.1。

    • 鳗鱼道堰面加糙的过鱼效果评价

      2020, 48(2):136-142. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.007

      摘要 (1733) HTML (0) PDF 2.06 M (2713) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保护我国鳗鲡资源,解决低水头水工建筑物对幼鳗洄游上溯的阻隔效应,以2017年6—8月试验资料为基础,对堰面加糙鳗鱼道的过鱼效率、鳗鲡行为轨迹和游泳速度等进行评价。结果表明:试验组(下游堰面镶嵌加糙块)和对照组(下游堰面不做处理)的过鱼效果差异明显,上溯成功率分别为82.5%±2.5%和13%±4.79%。与对照组相比,试验组幼鳗在上溯过程中较为活跃,其上溯形式与蛇类爬行相似,呈现S形、Z形和直线形且边缘趋向运动较为明显,是一种典型的爆发游泳登上堰顶的行为,单次最大爆发游泳速度高达0.66 m/s。

    • >港口航道与海洋工程
    • 三峡流量调节对长江口潮汐不对称的影响

      2020, 48(2):143-149. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.008

      摘要 (1628) HTML (0) PDF 3.53 M (3283) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用非平稳调和分析方法(NS_TIDE)对长江口内6个水文测站的长周期水位资料进行调和分析,同时引入偏度指标刻画不同分潮组合产生的潮汐不对称时空演变规律。结果表明:随着潮波向河口内传播,潮汐不对称呈现先增大、后减小的趋势;流量的季节性变化使得潮汐不对称特征存在显著的季节性差异;通过敏感性分析探讨潮汐不对称对径流变化的响应,具体表现为流量增大会导致上游潮汐不对称性减弱,而下游的潮汐不对称性会随着流量的增大而增强;三峡大坝在洪季时的蓄水使大通站洪季流量显著减小,从而导致长江口上游地区的潮汐不对称现象更加显著,而下游地区则表现出相反的趋势。

    • 细砾质斜坡海床上波浪的传播特性试验

      2020, 48(2):150-157. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.009

      摘要 (1450) HTML (0) PDF 3.34 M (3608) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解波浪在渗透性良好的斜坡海床上的传播演变机制,在水槽中开展细砾质斜坡海床上波浪传播特性试验,研究海床土体孔隙水压力响应特征、波浪在斜坡海床上发生浅水变形区域内波浪近底水平流速特性以及波浪在可渗透斜坡海床上的传播演变特性。试验结果表明:海床中超静孔隙水压力随着波浪波高和周期的增大而增大;近底水平流速随着波浪浅水变形程度的增加而增加;波浪厄塞尔数越大,斜坡上波浪浅水变形越明显,各谐波之间的波-波相互作用越剧烈;在浅水变形初段,海床渗透作用大于波浪浅水变形作用,在浅水变形剧烈区域,波浪浅水变形作用大于海床渗透作用。

    • 不同地基处理方式下组合式板桩码头结构的受力变形分析

      2020, 48(2):158-162. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.010

      摘要 (1558) HTML (0) PDF 2.09 M (3068) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决软弱土地基深水板桩码头的技术难题,采用不同水泥掺入比的满堂式加固法和水泥搅拌桩加固法对软弱土地基进行处理,并与传统单锚板桩结构进行组合,研究组合式板桩码头结构的受力变形状况。结果表明:不同水泥掺入比满堂式加固软弱土地基主要通过增加刚度抵挡竖向和水平向的荷载,减少作用于前墙的侧向土压力;随着水泥掺入比的增大,整体承受侧向土压力作用增强,前墙的变形显著减小。采用水泥搅拌桩处理软弱土地基,形成的搅拌桩桩体和桩间土共同协调了结构与土的受力状况,且通过限制前墙位移降低了锚杆的内力,减小了前墙内力。

    • 江苏沿海地区围垦动态与土地利用变化驱动力研究

      2020, 48(2):163-170. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.011

      摘要 (1687) HTML (0) PDF 1.68 M (3015) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究沿海地区围垦动态以及土地利用变化的主要驱动力,以江苏沿海地区为研究区,基于ENVI 5.3与ArcGIS 10.0平台,以2000年Landsat-7 ETM和2017年Landsat-8 OLI的遥感影像为数据源,采用目视解译的方式提取海岸线,然后用监督分类方法得到江苏沿海地区2000年和2017年的土地利用数据,运用主成分分析法得出该地区土地利用变化的主要驱动因子。结果表明:(a)2000—2017年间江苏沿海地区进行了大规模的围垦,江苏省围垦土地面积107 420.0 hm2,年均围垦面积6 318.8 hm2,全省平均岸线围垦强度为7.11 hm2/(a·km)。(b)连云港市围垦强度最低,大部分耕地、林地与水体转化为城乡、工矿及居民用地;盐城市海岸线长度最长,围垦面积最大,整体利用格局向海岸方向迁移,耕地、未利用土地等面积略有下降;南通市围垦强度最大,林地面积大幅度减小,城镇面积增加。(c)人口增长与社会经济的发展是江苏沿海围垦与土地利用变化的主要驱动力。

    • >土木工程
    • ZS型老旧杆塔自动化建模及承载特性分析

      2020, 48(2):171-175. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.012

      摘要 (1530) HTML (0) PDF 1.86 M (2729) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探求不利工况下ZS型老旧杆塔的力学响应,解释其在大风作用下倒塌的原因,以110 kV ZS型架空输电塔为例,通过编制自动化建模程序建立结构的有限元模型,分析不同风载荷工况下电塔的静力承载性能,并基于振型叠加理论分析电塔的动力承载特性。结果表明:ZS型输电塔抗扭性能差且塔身中部为薄弱部分,由于承载力不足,在不利荷载作用下容易发生破坏从而导致整体的倒塌。基于电塔的承载力分析,提出相应的加固方案,数值模拟表明加固后主材的承载力比显著降低,验证了加固方案的有效性。

    • 致密砂岩循环加载试验及能量演化分析

      2020, 48(2):176-181. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.013

      摘要 (1495) HTML (0) PDF 2.51 M (2835) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究复杂应力路径下致密砂岩的力学行为,采用多功能岩石三轴测试系统开展围压为5 MPa、15 MPa和20 MPa的三轴循环加卸载试验并进行能量演化分析。试验结果表明:砂岩的抗压强度随着围压增加而增大,围压5 MPa、15 MPa、20 MPa下的体积最大压缩点对应的轴向偏应力分别为80.68 MPa、120.72 MPa、152.12 MPa;加卸载过程中会有部分外荷载做功转化成内能和其他形式能量,因而应力-应变曲线形成滞回环,并且随着应力的增加滞回效应逐渐明显;砂岩以剪切破坏形式为主,同时产生轴向和侧向倾斜裂纹。能量演化分析表明:岩石的破坏是弹性能积累到峰值突然释放的结果;岩样破坏前的峰值弹性能会随围压线性增加,围压对峰值弹性能的影响显著。

    • 考虑级配影响的粗粒料压缩破碎特性试验

      2020, 48(2):182-188. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.014

      摘要 (1430) HTML (0) PDF 2.54 M (2465) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用分形维数和级配宽度作为级配的量化指标,通过粗粒料的侧限压缩试验,研究级配对密实粗粒料的堆积、变形以及破碎特性的影响规律。试验结果表明,粗粒料的最大干密度和低应力下的压缩模量均随着分形维数的增大先增大后减小,在分形维数为2.2附近存在极大值;同时,两者均随着级配宽度增大而增大。粗粒料的破碎强度可通过双对数坐标下的拐点表征,破碎强度随着分形维数与级配宽度的增大而增大;破碎强度越高,颗粒破碎率越小;不同级配的粗粒料充分破碎后的最终级配都收敛于唯一的分形分布。

March 25,2020
年第48卷第2

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