《水利水电科技进展》2017第5期已出版,欢迎下载引用!

水利水电科技进展

我国渡槽结构典型破坏特征研究综述

顾培英,王岚岚,邓昌,汤雷       

摘要:为合理模拟渡槽损伤，客观评价渡槽结构安全，依据渡槽破坏实例，结合他人数值仿真、模型试验研究成果，归纳总结渡槽地震、风致、水毁、耐久性典型破坏特征。重点分析简支梁式渡槽桩基、支撑结构、槽身可能破坏模式。结果表明:桩基存在土体支承不足、桩身抗压能力不足、桩顶位移超限破坏模式；墩底易发生弯曲或剪切破坏，牛腿易剪切破坏，排架柱两端、连梁节点附近易破坏；槽身纵梁可能发生弯曲、剪切、弯剪组合失效，端横梁易损伤，底板跨中及两端、侧墙与肋板底部、上部拉杆易开裂；渡槽还存在开裂、碳化、剥落剥蚀、渗漏、钢筋锈蚀、接缝止水等耐久性破坏。    

拆坝对河流生态系统的影响及评估

方法综述

林育青,马君秀,陈求稳    

摘要:为研究拆坝对河流生态系统造成的影响，从短期和长期两个时间尺度综合分析了河流水文情势、地形地貌、岸边带植物、鱼类和底栖动物等关键生态因子对拆坝的响应，并总结了目前拆坝对生态系统影响的两种主要评估方法。认为根据实际拆坝情况进行评估和基于数值模型进行预测两种评估方法中，实地观测是最直接、最有说服力的研究方法，但受成本和一些不可控因素限制；数值模拟具有速度快、费用低、无比尺影响等优点，可对拆坝影响进行预测，为管理者提供参考，但精度和准确性有待提高。指出后续研究中应综合考虑拆坝过程中各生态因子间的耦合效应，需对不同拆坝时机和分阶段拆坝方式对河流生态系统的影响进行深入研究。    

基于EEMD-AR模型的丹江口水库年径流随机模拟与预报

练继建,孙萧仲,马超,赵明,唐志波    

摘要:基于水库历史年入库径流序列组分分析和识别，采用线性趋势回归检验法、有序聚类法、方差线谱法等方法，推求出序列趋势项、跳跃项及周期项等确定性成分，提出基于集合经验模态分解法(EEMD方法)的水库年径流自回归随机模拟模型(EEMD-AR)，并应用于丹江口水库的年径流随机模拟和预报中。通过EEMD分解，解决了当丹江口水库历史年径流序列为非平稳序列时不能直接应用自回归模型(AR)进行随机模拟和预报的问题。模拟结果表明，EEMD-AR模型能较好地模拟丹江口水库年径流序列并保持原历史序列的统计特性，且模型预报精度符合要求。    

平原感潮地区雨型潮型组合对除涝规模的影响

季永兴,刘水芹    

摘要:以上海某感潮圩区水系除涝规模计算为例，采用水量平衡法和河网水动力数学模型法，研究了平原感潮地区的雨型潮型组合对圩区除涝规模的影响，并对涉及除涝标准的暴雨历时取值、涝水排除程度确定、起调水位与预降可能性、河道分期实施状况、用地性质变化、水面率控制等影响因素进行了分析。结果表明:在约100km2区域内，采用水量平衡法和河网水动力数学模型法计算的河道水力要素和除涝设施规模均可满足工程精度要求；对确定的除涝规模，不同雨型潮型组合情况下，内河最高水位和高水位持续时间不同，“麦莎”雨型潮型组合情况下内河最高水位较高，而“63年”雨型潮型组合情况下高水位持续时间较长，后期河道水位也较高；平原感潮圩区除涝标准的确定涉及设计暴雨重现期、设计暴雨历时、涝水排除时间、涝水排除程度、设计潮位与过程等因素，尤其是雨型潮型组合对除涝规模影响较大。    

水生态文明制度体系框架研究

张丛林,乔海娟,董磊华,,张长征    

摘要:针对我国面临的水资源、水灾害、水环境、水生态等水问题，应用生态承载力所包含的生态弹性力、资源承载力和环境承载力三要素，结合水生态文明的基本特点，建立该制度体系的逻辑框架。从涉水空间有序管理、、水环境和水生态有效管控、评价和考核4个方面对相关制度进行分类，构建包含36项子制度的水生态文明制度体系框架。通过统计分析，指出存在的基本问题和主要应对思路:(1)对于在试点试验过程中出现问题的制度，应针对问题，制定解决方案，积累经验，完善制度安排；(2)对于在法律中已有原则性规定，但亟待细化的制度，应继续通过试点工作，总结经验，细化已有法律法规；(3)对于与现行法律法规和体制存在矛盾、冲突的制度，若开展试验工作，需向国家有关机构提请在试点范围内暂时调整相关法律法规和体制。    

大凌河流域初始水权分配实践评价

吴丹,王亚华,马超    

摘要:结合大凌河流域初始水权分配实践，从分配范围、分配机制、分配原则、分配模型等方面，对现有研究成果进行全面梳理。在此基础上，结合大凌河流域特点，借鉴我国流域水资源配置评价指标体系，从公平性、效率性、可持续发展、政府宏观调控4个维度，设计了一套水权分配评价指标体系，进而构建了初始水权分配实践效果的耦合评价模型，并应用于大凌河流域。结果表明，在政府和大凌河流域水行政管理部门的宏观调控作用下，，流域内各区域水权分配结果充分体现了与其社会经济发展之间的匹配性，且各区域之间的耦合协同发展效度均达到较高水平。    

浙江省水利管理与服务能力现代化发展

水平评价

曹飞凤,刘刚,金爱民,李晓龙    

摘要:遵循独立、科学、系统、层次和可操作性的原则，在充分分析国内外大量相关指标的基础上，结合浙江省实际情况，提出了包括防汛防台抗旱管理、水利工程管理、水行政管理、水利工程完好率、人才保障能力、资金保障能力等6项准则层的浙江省水利管理与服务能力现代化发展水平评估指标体系，在此基础上利用模糊聚类循环迭代法科学确定指标权重，并构建了发展水平综合评估模型。对浙江省2015年的水利管理与服务能力现代化水平进行评价，将结果与2020年的预期值进行对比，查找问题和薄弱环节并提出对策建议。    

不同底缘形式的平板闸门水力特性

数值模拟

刘昉,赵梦丽,冷东升,邢仕强    

摘要:为优化闸门体型，探究不同底缘形式下闸门的水力学特性，采用RNG k-ε模型和VOF方法，结合动网格划分技术，对高水头平板闸门闭门过程中水力学特性进行了数值模拟分析。采用模型试验实测数据验证了数值方法的可靠性；利用非平稳随机过程处理技术(EMD)，有效地提取底缘压力趋势项，进而开展底缘形式与水流脉动、持住力相关关系的探讨；通过综合考量底缘压力脉动、空化及持住力特性，寻求最佳底缘体型。结果表明，闸门底缘形式的改变对启闭力影响显著，前倾角底缘形式启闭力最小，底缘压力脉动较小，最不易出现空蚀破坏。    

梯形透水潜坝三维水流特性的数值模拟

王小明,程永舟,常留红,徐斌       

摘要:基于OpenFOAM开源程序包，对4种透空率(0.1、0.2、0.3和0.4)潜坝的三维流场进行数值模拟，研究了透空率和流量对透水潜坝周围三维水流特性的影响规律。结果表明:相同流量条件下，随着透空率增大，坝后回流减弱，上升流高度降低，缓流区范围减小，涡量减小，坝体腔内及坝后透水圆孔附近紊动能增大；相同透空率条件下，随着流量增大，坝后缓流区范围增大，回流逐渐减弱，掺混紊动作用加剧，涡量及紊动能的大小和影响范围也逐渐增大。    

漓江流域上游非点源污染负荷估算

代俊峰,全秋慧,方荣杰,曾鸿鹄,张红艳,徐勤学,杨利超       

摘要:采用径流分割法(丰枯径流差值法)、降雨量差值法和径流量差值法，基于2005—2014年各月水文和水质数据，进行漓江流域上游非点源污染负荷量的估算。结果表明，径流分割法的非点源污染负荷计算精度最高，丰枯水期污染物负荷差值和流量差值的拟合方程决定系数在0.88以上；基于径流分割法的污染物总负荷计算值和实测值的决定系数在0.91以上，计算值与实测值的结果接近。与氨氮和高锰酸盐指数相比，不同方法计算的总磷非点源污染比例呈现较强的稳定性。径流分割法的计算结果显示，2005—2014年高锰酸盐指数的非点源比例平均值为0.70，氨氮的非点源比例平均值为0.73，总磷的非点源比例平均值为0.74，说明非点源污染对漓江流域上游水质的贡献率较高。    

多孔介质中反复注入颗粒迁移特性试验

陈星欣,苏世灼,张清林    

摘要:通过两种不同渗流速度的室内试验系列，采用在每个系列中分别向土柱中注入13次约392mL颗粒悬浮液的方法，研究了注入次数和粒径对多孔介质中颗粒迁移特性的影响。结果表明，注入次数、颗粒粒径以及渗流速度对颗粒迁移特性有重要影响:在稳定速度的渗流作用下，注入颗粒的迁移特性曲线呈现类似于“正态分布”的规律，下降段持续时间大于上升段持续时间；渗流速度较小时，随着注入次数增加，颗粒浓度峰值逐渐增大；渗流速度较大时，颗粒浓度峰值几乎不随注入次数变化。中值粒径为3.40μm的颗粒随深度增加，沉积颗粒的质量比逐渐减小；中值粒径为5.10 μm的颗粒在0.085cm/s速度渗流作用后的沉积颗粒质量比要明显大于0.170cm/s速度渗流作用后的沉积颗粒质量比。渗流速度较小时，颗粒粒径越大所受的重力越大，相应的运动速度也越大；渗流速度较大时，水动力是影响颗粒迁移速度的主要因素。粒径越大的颗粒所受的筛滤作用也越大，相应的沉积量也越多。    

竖缝位置对竖缝式鱼道水力特性的影响

赵彬如,戴会超,戎贵文,袁岳        

摘要:为了分析竖缝位置对竖缝式鱼道池室内水力特性的影响，采用RNG k-ε湍流模型和速度-压力耦合SIMPLE算法对不同工况的鱼道进行了数值模拟。模拟结果表明:竖缝位置对主流的形态、主流流速的衰减及竖缝处流速分布影响不大；竖缝位置改变了主流区在池室内的位置，进而影响回流区的分布、大小和流场，竖缝位置距池室侧壁为池室宽度的25%~35%时，池室内水流流态较合理，能够显著提高过鱼效率。    

自步学习在确定含水层参数中的应用

杨陈东,常安定,张明      

摘要:通过分析受到误差影响的抽水试验数据进行含水层估计，为含水层参数估计提供方法支持。以机器学习领域的自步学习方法为基础，构造了基于差分进化算法优化的自步学习方法，并将其应用到含水层参数确定中；在不同误差水平下，与其他方法进行对比试验。结果表明，在不同误差水平下，估计参数值与传统估计值之间以及仿真数据与原始数据之间均保持较小差异；基于抽水试验数据估计含水层参数的自步学习方法估计结果有效可靠，算法对误差的稳定容错性强。    

河谷坡度对高面板堆石坝应力变形特征的影响

甘磊,沈振中,肖钧升,张开来    

摘要:以玛尔挡水电站面板坝工程为例，建立了不同河谷坡度方案下的面板坝三维有限元模型，研究不同河谷坡度下高面板堆石坝坝体的静动位移和应力分布情况，分析了河谷坡度对坝体应力变形特征的影响，探讨了地震工况下河谷坡度对坝体结构稳定性的影响。结果表明:河谷坡度为50°时堆石体内部将会出现较明显的应力拱效应现象，河谷边坡陡缓临界值近似为50°；坝体沉降与坡度变化之间呈负相关关系；地震作用未对拱效应存在下的坝体产生显著的不利影响。    

全坝外掺MgO混凝土筑坝技术在贵州省拱坝工程中的应用

陈昌礼,申献平,陈学茂    

摘要:为促进外掺MgO混凝土的推广应用和深入研究，对贵州省采用全坝外掺MgO混凝土筑坝技术建成1a以上的8座拱坝的混凝土变形、诱导缝设置与施工等情况进行了总结和分析。分析结果表明:拱坝结构的超静定特性为外掺MgO混凝土在膨胀变化过程中形成预压应力提供了良好的约束环境；按照现行的水泥砂浆压蒸法或一级配混凝土压蒸法确定的MgO掺量制备外掺MgO混凝土，坝体混凝土的实测膨胀量多为50×10-6~150×10-6，未完全达到补偿温降收缩所需的设计期望值；设置诱导缝是充分利用外掺MgO混凝土筑坝技术优越性的有效措施；在碾压混凝土中外掺MgO材料，有利于同时发挥碾压混凝土和外掺MgO混凝土快速、经济筑坝的优越性。    

CCS水电站引水隧洞TBM断层带卡机脱困技术

杨继华,杨风威,姚阳,苗栋    

摘要:厄瓜多尔CCS水电站引水隧洞采用大直径双护盾TBM施工，开挖洞径9.11m，在掘进至桩号K16+127.0m时，由于断层破碎带围岩塌方掩埋及堵塞刀盘造成卡机事故。在分析地震法物探成果和钻孔岩芯的基础上，确定断层破碎带及影响带宽度约70m，围岩稳定性差，以Ⅳ类为主，局部Ⅴ类。拆除刀盘后方16.26 m处管片的上半部分后，沿洞壁两侧开挖旁洞，至刀盘后沿引水隧洞轴线进行导洞顶拱扩挖直至通过断层破碎带，导洞开挖前采用超前锚杆、固结灌浆等超前支护措施，开挖后采用钢拱架、系统锚杆、挂网喷射混凝土支护措施；支护完成的导洞防止了TBM掘进时的洞顶塌方，TBM在断层破碎带内掘进时，每环掘进前均对掌子面前方围岩进行固结灌浆以防掌子面围岩塌方；采用以上技术措施后，TBM成功脱困并穿过了断层破碎带。