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中国北方季节性冰冻河流岸滩崩塌数值模拟——以松花江为例

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水科学进展 2021年第5期32卷 717-726页

作者：假冬冬杨俊陈长英张幸农应强南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

季节性冰冻河流(季冻区河流)受水动力-冻胀/冻融耦合作用,岸滩崩塌机理复杂,且对河道演变具有重要影响。通过建立水动力-冻胀/冻融耦合作用岸滩崩塌力学模式,以中国东北地区松花江干流大顶子山航电枢纽下游近坝段为例,开展季冻区河流岸... 详细信息

季节性冰冻河流(季冻区河流)受水动力-冻胀/冻融耦合作用,岸滩崩塌机理复杂,且对河道演变具有重要影响。通过建立水动力-冻胀/冻融耦合作用岸滩崩塌力学模式,以中国东北地区松花江干流大顶子山航电枢纽下游近坝段为例,开展季冻区河流岸滩崩塌及河道演变的三维数值模拟分析。研究结果表明:岸滩坡脚侧蚀主要由水力冲刷所控制,冻胀作用使岸滩开裂深度增加,冻融过程则会使岸坡土体力学强度降低,影响岸滩稳定;岸滩崩塌对季冻区天然河流演变具有显著影响,考虑岸滩崩塌的模拟结果与天然实测结果基本吻合,可较好地模拟河床冲淤、岸滩崩塌所引起的河道演变过程。研究成果可为季冻区河流岸滩崩塌及河道演变的深入研究提供技术支撑。

关键词：岸滩崩塌季冻区河流冻胀/冻融作用三维数值模拟松花江

苏南运河沿线精细化水文-水动力模型构建及验证

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水利水运工程学报 2020年第1期2020卷 16-24页

作者：杨帆周钰林范子武乌景秀贾本有刘国庆谢忱王朝勇南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 河海大学水利水电学院江苏南京210098 苏州市河道管理处江苏苏州215124 苏州市水务局江苏苏州215004

苏南运河自北向南穿过太湖流域腹部,具有航运、防洪排涝、灌溉和景观功能。近些年,运河汛期水位连年超历史,造成运河沿线及周边受灾严重。精细化水文-水动力模型可为运河高水位成因分析、防汛排涝调度决策、新老工程效益评估提供技术手... 详细信息

苏南运河自北向南穿过太湖流域腹部,具有航运、防洪排涝、灌溉和景观功能。近些年,运河汛期水位连年超历史,造成运河沿线及周边受灾严重。精细化水文-水动力模型可为运河高水位成因分析、防汛排涝调度决策、新老工程效益评估提供技术手段。基于Infoworks ICM软件,充分考虑苏南运河沿线平原河网地区圩区、城区管网以及复杂下垫面,构建了苏南运河沿线平原河网水文水动力模型。鉴于苏南运河沿线水系边界难以确定,将模型构建范围扩大至2.16万km2。采用2015年和2016年的汛期实况降雨、水位和调度数据对模型进行率定和验证。绝大多数水文站点水位模拟纳什系数接近于1,模型可信度高;可决系数显示相关性中等偏上,模型总体结果可信。同时相比其他片区,湖西区精度更高,主要原因是相比其他片区,湖西区受人为调度干预较少。

关键词：水文-水动力模型太湖流域苏南运河模型构建率定验证

河西绿洲灌区制种玉米生长特征及产量对不同抗旱措施的响应

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玉米科学 2022年第5期30卷 80-89页

作者：梁超肖让张恒嘉张永玲李福强陈涛王嘉琦甘肃农业大学水利水电工程学院兰州730070 河西学院土木工程学院/河西走廊水资源保护利用研究所甘肃张掖734000

为探寻河西绿洲灌区制种玉米最佳抗旱措施,本研究以制种玉米NC242为供试材料,分别于2018和2019年开展5个不同处理大田试验,包括施用保水剂(SA)、白色地膜覆盖(WF)、黑色地膜覆盖(BF)、秸秆覆盖(SM)和露地平种(CK),测定制种玉米不同生育... 详细信息

为探寻河西绿洲灌区制种玉米最佳抗旱措施,本研究以制种玉米NC242为供试材料,分别于2018和2019年开展5个不同处理大田试验,包括施用保水剂(SA)、白色地膜覆盖(WF)、黑色地膜覆盖(BF)、秸秆覆盖(SM)和露地平种(CK),测定制种玉米不同生育阶段生长特性、收获后产量、水分利用效率(WUE)及品质等指标。结果表明,较露地平作(CK),BF和WF处理年均产量和WUE分别提高了3107.02、2693.12 kg/hm2和0.88、0.78 kg/m^(3),以黑色地膜覆盖方式增幅最显著。利用抗旱措施可显著改善制种玉米子粒品质,淀粉、粗蛋白、粗脂肪和可溶性糖含量分别较CK提高3.33%~10.32%、8.06%~24.48%、16.03%~43.04%、11.59%~32.76%,其中BF处理综合品质最高。综合制种玉米的产量、水分利用效率和品质,河西绿洲灌区制种玉米覆盖黑色地膜较其他抗旱措施更能促进产量和水分利用效率的提高,并显著改善子粒品质。

关键词：玉米抗旱措施生长特征产量品质河西绿洲灌区

岩溶缺水地区集雨水箱水质指标的动态变化分析

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中国农村水利水电 2023年第5期 12-17页

作者：李炳辰李科姜光辉王创业郏金晨桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林5431004 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室广西桂林541004

针对岩溶缺水地区集雨水箱材质的选取问题,开展了砖混、镀锌钢、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)材质的四种集雨水箱储水效果的实验研究。通过294天的现场记录,对水化学指标的变化进行了相关性分析,探究了造成水质变化的... 详细信息

针对岩溶缺水地区集雨水箱材质的选取问题,开展了砖混、镀锌钢、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)材质的四种集雨水箱储水效果的实验研究。通过294天的现场记录,对水化学指标的变化进行了相关性分析,探究了造成水质变化的主导因素及其成因。实验结果表明:砖混水箱中雨水的水质受到水泥砂浆中的熟石灰和碱骨料反应的影响,并存在pH和铝离子超标的现象;镀锌钢水柜的水质会被镀锌层电化学反应影响,从而引起锌离子超标;HDPE和LLDPE水箱的水质受浮游藻类影响,其中,HDPE水柜易变形且存在富营养化,LLDPE水箱存在中营养化。在上述四种不同材质的水箱中,LLDPE水箱中雨水的水质情况最好,但仍存在中营养化的现象,建议采取避光措施或使用过滤装置,降低水体营养化程度后选用。通过研究岩溶缺水地区水箱材质对水质的影响,可为该地区水箱选材、有效利用水资源提供科学依据。

关键词：岩溶峰丛洼地水箱雨水水质相关性分析

基于稳定同位素的黄土塬区地下水补给规律研究

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中国农村水利水电 2022年第8期 63-69,77页

作者：赵思远贾仰文唐颖栋牛存稳龚家国甘永德中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 中国电建华东勘测设计研究院有限公司杭州311122 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810016

选择典型黄土塬区——长武塬及长武塬边的王东沟小流域作为研究区,对研究区内降水、不同地表植被类型下0~15 m深度范围内的土壤水、井水和泉水样品进行采集,对比分析了各水体氢氧稳定同位素的组成特征,进而对黄土塬区地下水补给方式进... 详细信息

选择典型黄土塬区——长武塬及长武塬边的王东沟小流域作为研究区,对研究区内降水、不同地表植被类型下0~15 m深度范围内的土壤水、井水和泉水样品进行采集,对比分析了各水体氢氧稳定同位素的组成特征,进而对黄土塬区地下水补给方式进行判定。结果发现:降水同位素组成与氘盈余呈现出“先减小后增大的趋势”的季节变化趋势;土壤水样氢氧同位素点样分布于当地大气降水线(Local Meteoric water Line,LMWL)的右下方,分布较为离散,土壤水入渗过程中活塞流与优先流共同存在;地下水样氢氧同位素点样分布于LMWL和土壤水分蒸发线(Soil water Euaporation Line,SWEL)之间,其离散程度远小于雨水与土壤水样品;黄土塬区地下水主要接受土壤水通过活塞流和优先流的双重入渗补给。

关键词：黄土塬区地下水补给稳定同位素活塞流优先流

CFRP补强水工压力隧洞内压分载比例参数敏感性分析

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长江科学院院报 2023年第3期40卷 151-157,165页

作者：秦敢陈锐金典琦曹生荣杨帆哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司广东深圳518000 武汉大学水利水电学院武汉430072

采用CFRP加固水工压力隧洞时,CFRP除了要承担变化的外部水土荷载,还要承担部分内水压力。为了明确“CFRP-胶层-衬砌混凝土”复合结构的内压分载规律,建立了“实体-弹簧-实体”三维有限元模型,并结合模型试验的实测结果验证了有限元模型... 详细信息

采用CFRP加固水工压力隧洞时,CFRP除了要承担变化的外部水土荷载,还要承担部分内水压力。为了明确“CFRP-胶层-衬砌混凝土”复合结构的内压分载规律,建立了“实体-弹簧-实体”三维有限元模型,并结合模型试验的实测结果验证了有限元模型的有效性。基于该模型,分析了胶层的弹性模量(E_(a))、胶层的厚度(t_(a))、CFRP的弹性模量(E_(c))和CFRP的厚度(t_(c))等参数变化时,衬砌混凝土和CFRP之间承担内水压力比例的变化规律。计算分析结果表明:t_(c)和E_(c)是影响衬砌混凝土承担内水压力比例的主要因素。对于粘贴1~3层的计算工况,当t_(c)由0.1 mm逐渐增加到2 mm的过程中,衬砌混凝土承担内水压力的比例分别减小了34.25%、47.776%、53.931%;当E_(c)由100 GPa增加到600 GPa的过程中,衬砌混凝土的承载比例分别减小了6.482%、11.945%、16.509%。极差分析结果也表明,衬砌混凝土承担内水压力的比例对上述4个参数的敏感性由高到低依次为t_(c)>E_(c)>E_(a)>t_(a)。因此,若要降低衬砌混凝土承担内水压力的比例并提高CFRP材料的利用率,提高所选用的CFRP的厚度与弹性模量是关键。

关键词：压力隧洞 CFRP加固隧洞复合结构内压分载比例参数分析

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水工混凝土矿物掺和料的开发与应用研究综述

长江科学院院报 2021年第10期38卷 148-155,160页

作者：石妍李家正董芸周世华林育强陈霞水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心武汉430010

历经六十余载,长江科学院材料与结构研究所对水工混凝土矿物掺和料开发与应用进行了系统的研究。首次将优质粉煤灰规模化应用于三峡工程,并开发了用于水工混凝土的磷渣粉、石灰石粉、天然火山灰等新型矿物掺和料,掌握了其影响混凝土的... 详细信息

历经六十余载,长江科学院材料与结构研究所对水工混凝土矿物掺和料开发与应用进行了系统的研究。首次将优质粉煤灰规模化应用于三峡工程,并开发了用于水工混凝土的磷渣粉、石灰石粉、天然火山灰等新型矿物掺和料,掌握了其影响混凝土的性能规律,编制了系列技术标准,形成了水工大体积混凝土矿物掺和料应用技术体系。部分研究成果在我国大中型水利水电工程中得到成功应用,是水利水电工程建设、混凝土矿物掺和料选择的主要依据之一。对部分研究内容进行简要介绍,包括水工混凝土矿物掺和料的分类、不同胶凝体系的水化机理、对水工混凝土性能影响以及配合比设计、施工工艺等,梳理相关科研成果,旨在推动新型矿物掺和料在大中型水利水电工程中的应用,拓展水工混凝土掺和料品种与范围,为水利水电工程混凝土的设计提供重要的理论依据,提高我国筑坝技术水平、促进水工材料学科发展。

关键词：矿物掺和料水利水电工程水工混凝土开发与应用配合比设计

明渠调水工程流量切换条件下的渠池水力响应特性分析

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中国农村水利水电 2023年第7期 153-159页

作者：白佳琦张召陈铭瑞薛萍雷晓辉桑国庆济南大学水利与环境学院山东济南250022 中国水利水电科学研究院水资源所北京100038 河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038 河海大学计算机与信息学院江苏南京210098

大型跨流域明渠调水工程中各类输水元件相互连接,其过流特性各异,且在输水过程中各元件相互扰动,导致沿线水情复杂多变,开展渠池水力响应特性分析对维持工程安全平稳运行具有重要意义。通过构建一维水动力模型,以安全调控为导向,分析安... 详细信息

大型跨流域明渠调水工程中各类输水元件相互连接,其过流特性各异,且在输水过程中各元件相互扰动,导致沿线水情复杂多变,开展渠池水力响应特性分析对维持工程安全平稳运行具有重要意义。通过构建一维水动力模型,以安全调控为导向,分析安全调控时间可行域。即为避免水位超限现象的发生,计算调控后不超渠池水位上下限的建筑物最早调控时间与最晚调控时间,并以引江济淮工程派河口泵站上下游渠池为例开展实例研究。研究过程中,因渠段选取原因,最早调控时间为0h,故对最晚调控时间进行分析。结果表明:①当上游初始流量与下游水位保持不变时,最晚调控时间随目标流量、流量变化量增大而呈幂函数关系递减;②上游初始流量相同流量变化量不同时,最晚调控时间随下游水位增大而逐渐减小,且流量变化量越大最晚调控时间减小趋势越平缓;③最晚调控时间与流量变化量的相关性最强,与上游初始流量相关性较差。最后基于安全调控时间可行域计算结果,构建了最晚调控时间快速生成公式。

关键词：引江济淮安全调控时间可行域水力学模型非恒定流计算

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基于SD-EF模型的郑州市水资源承载力研究

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中国农村水利水电 2020年第12期 9-14页

作者：徐晨光黄佳满洲华北水利水电大学测绘与地理信息学院郑州450046 华北水利水电大学地球科学与工程学院郑州450046 天津市市政工程设计研究院郑州分院郑州450001

利用系统动力学(System Dynamics,简称SD)和生态足迹理论(Ecological Footprint,简称EF)构建出用于郑州市水资源承载力研究的SD-EF模型,并设计4种模拟方案(现状趋势型,经济发展型,绿色节水型和综合响应型)对2016-2030年郑州市的水资源... 详细信息

利用系统动力学(System Dynamics,简称SD)和生态足迹理论(Ecological Footprint,简称EF)构建出用于郑州市水资源承载力研究的SD-EF模型,并设计4种模拟方案(现状趋势型,经济发展型,绿色节水型和综合响应型)对2016-2030年郑州市的水资源承载力进行动态模拟分析,结果表明,综合响应型方案是4种方案中的最佳方案,并针对此方案的特点,提出增强郑州市水资源承载力的对策与建议。

关键词：水资源承载力 SD-EF模型生态足迹系统动力学郑州市