• 2019年第39卷第1期文章目次
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    • >研究探讨
    • 数值天气预报的成功经验对洪水预报的启示

      2019, 39(1):1-6. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.001

      摘要 (3467) HTML (0) PDF 1.24 M (16846) 评论 (0) 收藏

      摘要:鉴于近30年来数值天气预报有了长足的进步,而在洪水预报中试图推行流域水文模型却进展缓慢这一现状,试图寻找洪水预报精度与数值天气预报精度的差距原因。通过对大气模式(型)和流域水文模型的比较,围绕预报方法及预见期、初始场和边值场、数据同化和融合等问题,论述了数值天气预报的成功经验和流域水文模型在洪水预报应用中存在的问题,期望洪水预报能从中得到启示,在不远的将来实现流域水文模型与数值天气预报的无缝衔接,以进一步提高洪水预报精度,增长洪水预报预见期。

    • 我国水治理现状评估与展望

      2019, 39(1):7-14. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.002

      摘要 (2776) HTML (0) PDF 1.59 M (6429) 评论 (0) 收藏

      摘要:从资源维、社会维、经济维、生态维、环境维5个维度,明确了我国水治理的目标,并系统设计了我国水治理评估指标体系;采用层级等权赋权法和目标一致性法,综合评估我国水治理的现状,并预测2020—2050年水治理的变化趋势。结果表明,改革开放以来,我国水治理指数从低于0.235快速提升至接近0.70,其中2010—2015年是我国水治理的加速期,水治理指数提升了50%左右;预期2020年我国水治理指数将超过0.85,实现水资源消耗利用与经济发展协调;2030年我国水治理指数将接近0.95,实现水环境污染排放与经济发展协调,水安全保障能力显著提升,基本实现水治理目标;2050年我国水治理指数将达到最优值1,实现水资源利用、水污染排放、水灾害损失、水生态退化面积的“零增长”,全面实现人水和谐。

    • 长江葛洲坝下游鱼类资源量的关键水文指标识别

      2019, 39(1):15-20. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.003

      摘要 (2352) HTML (0) PDF 1.87 M (2985) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用遗传规划法和相关系数法识别影响鱼类资源量的关键水文指标,结果显示坝下经济鱼类天然捕捞产量与年最大流量、高流量脉冲历时、10月和12月的月均流量正相关;四大家鱼鱼苗丰度与涨水率、7日最大流量、5月和6月的月均流量正相关;中华鲟繁殖群体数量与基流指数和涨水率呈正相关,与年最小流量、日均流量逆转次数负相关。这些水文指标分别反映了流量的量值、变化率和历时等特征对鱼类的影响。建立了关键水文指标与鱼类资源量之间的非线性函数关系式,通过对比计算值与实测值发现遗传规划法的拟合效果明显优于相关系数法,表明遗传规划法更适用于识别影响鱼类资源量的关键水文指标。

    • 弯曲河流颈口裁弯不同阶段水流运动特性

      2019, 39(1):21-27. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.004

      摘要 (1846) HTML (0) PDF 4.57 M (2832) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究颈口裁弯水动力过程,以黄河源若尔盖盆地的弯曲河流裁弯观测资料为基础,基于不可压缩雷诺平均Navier-Stokes方程、k-ε紊流模型和有限体积法建立水动力数学模型,通过垂向σ坐标变换考虑自由水面的变化,分析颈口裁弯形成过程中的新河槽分流、三维流场变化和上、下游河道水流结构。伴随裁弯的逐步发展和新河槽的展宽,新河道宽深比和分流比均逐渐增加,分流比与宽深比之间呈线性正相关关系。裁弯初始阶段时,原河道的流速分布基本不受影响。由于新河道分流比逐渐增加,老河道流量、平均水深和平均流速均逐渐减小,新河道流量则逐渐增加,且平均水深和平均流速呈先增大后减小的规律。裁弯不改变颈口上游河道流场,明显改变裁弯下游弯道的弯顶处水流结构。

    • 鱼类在TDG过饱和含沙水体中的耐受性

      2019, 39(1):28-33. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.005

      摘要 (1503) HTML (0) PDF 1.38 M (2353) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨高坝泄洪引起的总溶解气体(TDG)过饱和含沙水体对鱼类的影响,以岩原鲤和鲢鱼为研究对象,开展TDG过饱和含沙水体对不同鱼类的急性暴露试验,根据鱼类受TDG过饱和含沙水体胁迫后的异常行为和死亡率、半致死时间等指标来分析不同鱼类受胁迫后的耐受性和差异性。试验结果表明:试验初期,试验用鱼出现较明显异常行为和气泡病症状,且岩原鲤早于鲢鱼;相同TDG饱和度下,随着含沙量的增加,试验用鱼半致死时间缩短,且岩原鲤半致死时间短于鲢鱼,表明鲢鱼比岩原鲤具有更强的适应能力和耐受能力;当TDG饱和度较高时,即使含沙量低,也会造成试验用鱼的大量死亡;过饱和TDG是导致试验用鱼死亡的主要原因,但不能忽略泥沙对试验用鱼死亡的促进作用。

    • 基于正交试验法的高模量区E-B模型参数敏感性分析

      2019, 39(1):34-38. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.006

      摘要 (1413) HTML (0) PDF 1.32 M (2211) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究高模量区 E-B模型参数对超高镶嵌面板堆石坝有限元计算结果的影响,基于正交试验法,以超高镶嵌面板堆石坝高模量区模型参数为因素,进行各因素对坝体沉降u3、面板挠度w及顺坡向应力σ的敏感性分析。结果表明,体积模量基数Kb、内摩擦角φ、体积模量指数m敏感性较高,对计算结果影响程度显著,而弹性模量基数K、弹性模量指数n等参数的敏感性较低,对计算结果影响程度不显著。因此,选取E-B模型计算参数时,可对敏感性高的参数进行反演以节约计算成本,而敏感性低的模型参数可采用工程类比等方法确定,以实现保证计算精度的前提下提高计算效率的目的。

    • 土工袋双轴压缩的离散元数值模拟

      2019, 39(1):39-45. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.007

      摘要 (1532) HTML (0) PDF 6.65 M (2400) 评论 (0) 收藏

      摘要:鉴于土工袋材料介质不连续性的特点,采用离散元法模拟土工袋双轴压缩试验,从细观角度分析土工袋的力学特性。通过蒙特卡洛随机算法生成一定颗粒级配的土颗粒样本,计算时土颗粒间采用弹簧-阻尼器-滑块接触模型,袋子颗粒间采用皮筋-阻尼器接触模型。计算结果表明:土工袋的极限强度远大于无袋子土体的极限强度,土工袋破坏时的总体变形远大于无袋子土体破坏时的总体变形,且袋子颗粒间的张力呈非均匀分布;土工袋应力-应变的数值模拟结果与理论推导公式计算值吻合较好;竖向外力作用下,土工袋内部颗粒间力链由环状均匀分布向大主应力方向发展,颗粒位移呈对称性向两侧扩散,且袋子破坏是土工袋达到极限强度的直接原因。

    • >工程技术
    • 高面膜堆石坝关键设计概念与设计方法

      2019, 39(1):46-53. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.008

      摘要 (1502) HTML (0) PDF 2.10 M (2159) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高面膜堆石坝的特点,分析高面膜堆石坝防渗面膜变形原理和几种主要防渗面膜材料的变形特点,阐述防渗面膜选择与设计、防渗面膜铺设设计以及周边锚固设计等方法。梳理和分析防渗面膜变形安全校核方法,提出较为系统的面膜变形安全校核方法;指出以往研究中关于颗粒垫层上防渗面膜液胀变形校核方法存在的问题,提出了比较符合工程实际且易于工程设计应用的液胀变形校核方法。

    • 边坡群稳定性耦联分析方法在三峡库区的应用

      2019, 39(1):54-57. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.009

      摘要 (1509) HTML (0) PDF 2.17 M (1992) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对库区边坡群地质资料、水文信息等数据缺乏的问题,提出了一种库区边坡群稳定性分析方法。该方法首先利用遥感信息技术提取相关库区边坡群岩土整体特征;然后,依据某一个边坡变形破坏的实际监测数据,反算整个边坡群的详细地质信息数据;最后,使用库区边坡稳定性耦联分析模型,跟踪和预测边坡群各个边坡体的变形情况。将提出的方法应用于三峡库区一个典型边坡群的稳定性分析,结果表明预测的滑坡体位移大小和方向与野外观测结果基本吻合,预测的主要滑坡趋势轨迹方向与实际趋势形态吻合良好。

    • 海水环境下MICP加固珊瑚砂试验

      2019, 39(1):58-62. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.010

      摘要 (1541) HTML (0) PDF 1.81 M (2641) 评论 (0) 收藏

      摘要:在模拟海水环境中使用尿素水解菌ATCC11859(巴斯德芽孢杆菌)进行微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)水溶液试验和浸泡法加固珊瑚砂砂柱试验,研究海水环境对微生物诱导碳酸钙沉积的加固效果。水溶液试验表明,海水环境会抑制MICP过程中碳酸钙的最终生成量;浸泡法试验进一步表明,试样在加固相同时间时,海水环境下加固试样的无侧限抗压强度低于淡水环境下加固的试样;随着时间的增长,砂柱试样在海水环境下的无侧限抗压强度不断增加。

    • 导叶相对距离对S形轴伸式贯流泵压力脉动特性的影响

      2019, 39(1):63-69. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.011

      摘要 (1272) HTML (0) PDF 3.56 M (1932) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析不同导叶相对距离对S形轴伸式贯流泵装置压力脉动特性的影响,采用ANSYS CFX软件对4种不同导叶相对距离的泵装置进行了三维定常与非定常计算,并通过模型试验验证数值模拟计算的可靠性。结果表明:泵装置扬程与效率随导叶相对距离的增大先增加后减小,导叶相对距离对扬程的影响趋势更明显;导叶相对距离对监测点主频频率没有影响而对幅值影响较大;当导叶相对距离增大时,在导叶进口处,主频幅值逐渐减小,断面高压力脉动强度面积逐渐减小,近轮缘侧压力脉动强度变化比近轮毂侧更明显;在导叶出口处,各频幅值先减小后增大,断面高压力脉动强度面积先减小后增大;导叶相对距离为16 mm时,泵装置综合性能最优。

    • 混凝土坝长期运行安全的理想点法评价模型

      2019, 39(1):70-75. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.012

      摘要 (1485) HTML (0) PDF 1.66 M (2105) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析混凝土坝长期运行过程中可能存在的安全问题,基于混凝土坝长期运行监测数据对混凝土坝的安全度进行量化;通过分析影响混凝土坝安全的关键因素,建立混凝土坝安全评价指标体系;结合层次分析法主观赋权与独立信息波动赋权法客观赋权确定各个指标的组合权重,构建了基于理想点法的混凝土坝长期运行安全评价模型。工程实例验证结果表明,建立的模型求得的各指标权重和混凝土坝的安全度与工程实际运行情况相符。

    • 基于有限体积法Godunov格式的水锤计算模型

      2019, 39(1):76-81. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.013

      摘要 (2355) HTML (0) PDF 1.97 M (2465) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对管道内水锤问题,基于一阶和二阶Godunov格式的有限体积法建立数学模型并进行模拟分析。采用Riemann求解器对离散通量进行求解,同时在计算中引入对流项;采用MUSCL-Hancock方法进行重构得到二阶精度的Godunov格式,为了避免虚假振荡引入MINMOD斜率限制器;提出了虚拟边界的处理方法,实现了计算区域的所有节点和边界的统一计算。计算分析表明,虚拟边界法既保证了计算结果的精确性,又避免了边界处理的复杂性;一阶Godunov格式与传统的特征线法计算结果一致;当库朗特数小于1时,一阶Godunov格式和特征线法的瞬变压力可能出现严重的数值耗散,但二阶Godunov格式可有效抑制数值衰减从而得到更为准确稳定的计算结果;在马赫数很小的情况下,对流项对模拟结果的影响可忽略。

    • >专题综述
    • 新疆碾压式沥青混凝土心墙坝筑坝技术进展

      2019, 39(1):82-89. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.014

      摘要 (1569) HTML (0) PDF 1.03 M (3616) 评论 (0) 收藏

      摘要:鉴于已建碾压式沥青心墙土石坝工程系统监测资料较少,而部分工程运行过程中已暴露出一些问题,如坝体与基础变形对沥青心墙的安全性影响,大坝渗流与渗漏以及沥青心墙施工缺陷等,因此及时进行工程建设经验和设计技术经验总结非常必要。根据新疆近30年来土石坝中碾压式沥青混凝土心墙坝建设特点及发展趋势,新疆“高严寒、高海拔、高地震、深厚覆盖层、多泥沙”的特殊环境及水文地质条件,梳理了碾压式沥青混凝土心墙坝的筑坝技术与应用进展,对坝体结构分区、心墙力学性能与耐久性、砾石骨料应用、低温季节施工与层间结合技术、深厚覆盖层防渗处理技术等问题进行阐述,总结筑坝技术已取得的成就,提出未来技术发展展望及下一步需要研究的问题。实践表明,在新疆山区苛刻的自然环境条件下,百米级以上的沥青心墙坝是安全的,只要认真总结经验、精心设计、精心施工,未来突破150 m是完全有可能的。

    • 海堤工程波浪溢流问题研究进展

      2019, 39(1):90-94. DOI: 10.3880/j.issn.1006-7647.2019.01.015

      摘要 (1819) HTML (0) PDF 1.35 M (2409) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对全球气候变化背景下的海堤安全提供参考,回顾了波浪溢流研究的发展历程,从波浪溢流引起的越堤流量、内坡水流特征、越堤水流紊动特征等方面对波浪溢流相关的最新研究成果进行综述,认为波浪溢流的基本水力学参数均能够较为合理地计算得出。在此基础上分析了溢流、越浪、波浪溢流的等价性,指出了下一步需要针对波浪溢流区别于越浪的水动力特征及其对海堤作用与越浪对海堤作用的异同开展研究,为海堤的设计、评估和加固提供依据。

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