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  • 水利学报
  • 2018年 第49卷 第1期
  • 出刊日期:2018-1月-28日
《水利学报》创刊于1956年,是中国水利学会、中国大坝协会主办的综合性学术刊物,是水利行业创刊最早、国内外最具影响的学术期刊,在水利工程类核心期刊中排第一位,被国内外多家检索系统收录。《水利学报》刊登反映水利、水电、水运领域较高水平的学术论文、专题综述和工程技术总结,开展学术论文的讨论和评论,介绍国内外科技动态和消息。主要专业范围包括:水文及水资源、防洪减灾、灌溉排水、水力学、泥沙、河港水运、岩土工程、水工结构及材料、水利水电施工及监理、水力机电、水利经济、水环境、水利史研究等。

2018年第49卷第1期

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  • 2018年新年献词:本末终始知先后,清渠活水源头来
    《水利学报》编辑部
    2018  Vol.  49(1):    1-1    [摘要](195)    [PDF](446)
  • 长江流域水资源调控与水库群调度
    陈进
    长江流域不仅存在着干旱缺水问题,也普遍存在水质性缺水和水生态功能退化问题,迫切需要加强严格的水资源管理和水利工程系统的优化调控。随着三峡、南水北调中东线等重大水利工程建成运行,为流域水资源调度提供了必要的工程手段,而三条红线等水资源管理措施的推进,使长江流域水资源管理和水利工程调控水平显著提高。本文首先回顾随着经济社会发展长江流域水资源供需关系变化,水库建设和水资源调控发展历程,然后通过引江济太工程调度、汉江的丹江口水库和长江三峡等控制性水库调度实践,讨论长江水资源综合调控技术进展及存在的问题,最后对于未来水资源综合调控中的科学、技术和管理方面需要开展的研究进行展望。
    2018  Vol.  49(1):    2-8    [摘要](280)    [PDF](443)
  • 变化环境下气象水文预报研究进展
    雷晓辉,王浩,廖卫红,杨明祥,桂梓玲
    随着全球气候变化、下垫面改变及高强度人类活动的不断加剧,流域降水、蒸发、径流等气象水文要素都受到直接性的影响,水文序列的一致性假设不复存在。在变化环境下,传统径流预报方法适用性逐步变差,从而对气象水文的精准预报带来挑战。本文分别从气象水文预报的各个环节——多源降水数据融合、数值天气预报、流域水文模型、参数率定、数据同化、集合预报等方面综述了变化环境下的气象水文预报的研究进展。可以看到,国内外学者围绕上述技术都开展了大量研究,并取得了大量成果。未来针对变化环境下气象水文预报研究,将主要围绕以下方向开展:(1)落地和预报降水精度及时空分辨率的进一步提高;(2)水文模型结构的改进及不确定性分析;(3)水文预报误差的描述方法及其可靠性。
    2018  Vol.  49(1):    9-18    [摘要](516)    [PDF](395)
  • 大江大河防洪关键技术问题与挑战
    刘宁
    随着全球气候变化、人类活动对自然干扰程度加剧,以及防洪区人口和社会财富不断增长,变化环境下江河防洪技术面临新的难题。本文分析了大江大河防洪中面临的两个关键性问题:“守与弃”与“蓄与泄”,及其面临的挑战,并针对性地提出了支撑大江大河防洪决策的关键技术,包括:优化模型构建与多目标求解技术,多目标均衡决策技术,以及支撑洪水“蓄泄”过程动态演算的流域高精度水文预报技术、河流水沙动力学模拟技术等。结合典型案例进一步对相关技术的运用进行了实证。
    2018  Vol.  49(1):    19-25    [摘要](428)    [PDF](335)
  • 大坝服役风险分析与管理研究述评
    顾冲时,苏怀智,刘何稚
    随着生产力水平的不断提升和风险理念的引入,我国大坝安全管理正从传统的工程安全管理向工程风险管理方向发展。在对我国大坝风险分析与管理研究现状进行阐述的基础上,论述了大坝风险标准的建立、风险识别、风险评估及风险处理等大坝风险分析与管理各环节的研究现状。认为今后应加强群坝风险标准及溃坝社会与环境影响、大坝风险识别量化模型、多失效模式大坝风险率计算、非概率及时变可靠性分析方法和群坝风险分析与管理等方面的研究,以完善我国大坝风险分析与管理体系,确保大坝健康长效服役。
    2018  Vol.  49(1):    26-35    [摘要](140)    [PDF](195)
  • 水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制
    卢金友,姚仕明
    长江干支流水库群的总库容约占长江入海年均径流量的37.6%,水库群的联合作用改变了进入长江中下游江湖系统的水沙条件,引起江湖系统水沙输移、冲淤演变及江湖关系等发生新的变化,呈现新的特点。本文在综述近年来长江中下游江湖系统水沙输移与冲淤演变特性及江湖关系变化等研究成果的基础上,重点阐述水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制,形成的主要认识有:水库群联合作用下中下游江湖系统的径流量及比例组成没有明显变化,但输沙量及比例组成发生显著变化,干流宜昌站变化最为明显;中下游河道由自然条件下的中沙河流变为少沙河流,江湖系统由自然条件下的累积性淤积转为持续冲刷,并在较长时期内进行重新塑造与调整;水库群的联合作用对江湖水沙交换与湖区冲淤产生影响,两湖枯水期有所提前,湖区泥沙沉积率显著下降,江湖关系总体趋于向好的方向调整。鉴于长江水沙条件变化的不确定性、人类活动影响的加剧与江湖系统演变的复杂性,今后仍须加强变化环境下中下游江湖系统响应机理研究。
    2018  Vol.  49(1):    36-46    [摘要](170)    [PDF](169)
  • 泵站内部流动分析方法研究进展
    王福军,唐学林,陈鑫,肖若富,姚志峰,杨魏
    泵站是调水、供水、灌溉和排水系统重要基础设施,其水力性能直接影响系统的安全性、稳定性和工程效益。泵站内部流动分析涉及泵站、流体动力学和数值理论等多个学科,分析方法已由传统的一维半经验半理论阶段发展到了基于计算流体动力学的现代三维黏性阶段。本文综述了泵站内部流动分析过程中涉及的湍流模型、几何模型、网格模型、数值离散模型和解算模型,阐述了研究泵站进水池表面旋涡、泥沙与空化特性、水力激振特性、水力瞬变特性及水力设计的基本方法和过程,总结了泵站流动分析方法方面的最新研究成果,展望了未来发展趋势及主要研究课题。
    2018  Vol.  49(1):    47-61,71    [摘要](140)    [PDF](174)
  • 小浪底水库异重流高效输沙理论与调控
    张俊华,马怀宝,夏军强,李涛,王远见
    小浪底水库高效排沙是延长水库寿命的关键。水库在蓄水状态下,高效输沙主要体现在提高异重流排沙比与减少异重流滞留层淤积等方面。本文采用理论探讨、水槽试验及实测资料分析方法,研究水库输沙流态动态转换与异重流输沙水动力机制、水库滞留层物理参量变化及其与水动力之间的响应机制。提出了引入压力与动量修正系数的异重流动量方程与描述复杂流态下异重流潜入点判别公式;建立了异重流支流倒回灌淤积计算公式与支流拦门沙高程抬升值和支流淤积量的多元响应关系;明晰了异重流滞留层对后续洪水的响应关系,进而提出水库高效排沙调度原则。
    2018  Vol.  49(1):    62-71    [摘要](115)    [PDF](180)
  • 珠江河口口门区滩槽演变及对泄洪的影响研究
    何用,卢陈,杨留柱,叶荣辉,邹华志,王华
    受流域来水来沙和高强度的人类活动的影响,珠江河口口门滩槽演变规律复杂,对泄洪安全的影响有待深入研究。本文阐明了珠江河口滩槽近期演变总体特征,揭示了河口拦门沙演变动力机制,评估了不同类别大型涉水工程对泄洪的影响和贡献率,提出了珠江河口径潮控制敏感区的划分方法,量化了涉水工程防洪影响关键控制指标。研究发现:(1)在来沙大幅减少背景下,珠江河口滩涂存在侵蚀后退的可能,滩槽近期演变总体上有利于口门泄洪;(2)季风成沿岸流和洪水径流是塑造磨刀门拦门沙东、西汊发育的主动力,洪水与波浪共同作用是形成拦门沙内、外坡冲刷,拦门沙顶淤高的主要成因;(3)涉水工程对河口洪潮水位、分流比、净泄洪量、纳潮量等影响的群体效应,伶仃洋东四口门桥梁工程群对潮位影响贡献率大于围垦工程,而在西四口门围垦工程对潮位影响更大;(4)引入径潮动力比概念,提出珠江河口径潮控制分区,识别了防洪敏感河段,建立基于单宽流量概念的工程阻水效应判断方法,划分防洪影响敏感水域;(5)综合分析提出了各敏感河段或水域的涉水工程的允许壅水高度,基于口门均衡断面的河相关系,提出涉水工程引起的潮量减幅应控制在1%~2%以内。
    2018  Vol.  49(1):    72-80    [摘要](113)    [PDF](136)
  • 河渠冰水力学、冰情观测与预报研究进展
    杨开林
    冰情预报是进行防凌指挥、调度、决策的重要科学依据,也是一项复杂的系统工程,涉及冰水力学、热力学、气象及人工智能等学科。本文回顾了近几十年来冰水力学基础理论、模型实验和原型观测、冰情预报等方面的研究进展,包括:冰盖下流动的糙率计算,冰盖、冰塞、冰坝形成发展的理论研究及数值模拟,模型实验、原型观测典型成果,探地雷达、超声波技术、摄影、摄像、遥感、无人机航拍等现代冰情观测技术的发展与应用等。在此基础上,总结和归纳出研究现状及存在的一些急需解决的科学问题。
    2018  Vol.  49(1):    81-91    [摘要](125)    [PDF](177)
  • 可能最大降水估算研究综述
    林炳章,兰平,张叶晖,林智琛,陈晓旸
    可能最大降水PMP用于推求重要水利水电工程、核电工程和滨海大城市防洪的可能最大洪水。80多年来,国内外已经对可能最大降水估算开展了大量深入的研究。本文比较系统地从统计估算法、当地暴雨放大法、暴雨移置法、概化估算法、暴雨模式法、数值模拟法和多重分形法等方面综述PMP估算方法研究应用现状。对PMP估算研究5个方面的前沿与热点问题:山区暴雨移置、短历时PMP估算、PMP估算的不确定性、气候变化对PMP估算的影响和PMP的概率等进行了阐述。最后展望了PMP估算未来的发展趋势和研究方向。
    2018  Vol.  49(1):    92-102,114    [摘要](153)    [PDF](211)
  • 滴灌系统灌水器堵塞机理与控制方法研究进展
    李云开,周博,杨培岭
    滴灌系统灌水器堵塞问题直接影响灌水均匀度、系统运行效益和使用寿命,是滴灌领域的国际难题之一,而地下滴灌系统中负压吸泥作用与根系入侵效应使得灌水器堵塞机理更为复杂。尤其是水资源短缺与水污染并重的现状迫使滴灌水源多元化、滴灌系统由单一灌溉功能逐步向灌溉施肥等多功能转变以及滴灌技术在高附加值的多年生作物上的应用等因素,对灌水器抗堵塞能力提出了更高的要求。本文通过回顾滴灌系统灌水器堵塞问题研究历程,系统总结了灌水器堵塞类型、测试与评价方法以及发生特征与预报方法,通过建立堵塞物质提取与精细测试方法,分别从堵塞物质形成与生长过程、水源中多物质运移过程两个角度,揭示了灌水器堵塞耦合诱发机制与持续增长机理,通过综合控制堵塞物质来源(前控)、提升自身抗堵塞能力(中排)和有效清除堵塞物质(后清)等多角度建立了灌水器堵塞控制方法,最终提出该领域急需进一步研究的问题和方向。本文旨在为解决滴灌系统灌水器堵塞问题及推动滴灌技术规模化应用与推广提供理论支撑。
    2018  Vol.  49(1):    103-114    [摘要](98)    [PDF](160)
  • 抗旱减灾研究综述及展望
    屈艳萍,吕娟,苏志诚,孙洪泉,马苗苗
    近十余年以来全球范围干旱及其灾害频繁发生,越来越多的学者意识到抗旱减灾研究的重要性,开展了一系列卓有成效的研究。本文主要从干旱监测评估技术、干旱预报技术、旱灾风险评估技术以及旱灾管理战略等4个方面系统阐述了抗旱减灾研究脉络及进展,进而探讨未来发展趋势和主要技术难点,指出干旱监测评估呈现由单指标向多指标综合发展、由单一站点强度分析向强度-时间-范围多个特征变量综合分析发展等趋势,干旱预报呈现由基于统计学方法的干旱预报向基于气陆耦合的旱情预报技术发展的趋势,旱灾风险评估呈现由基于数学方法的评估模型向基于物理机制的评估模型发展、由静态风险评估向静态和动态风险评估相结合发展等趋势。
    2018  Vol.  49(1):    115-125    [摘要](144)    [PDF](232)
  • 滴灌条件下干旱区农田水盐运移及调控研究进展与展望
    田富强,温洁,胡宏昌,倪广恒
    以滴灌为代表的节水灌溉技术在我国干旱区大面积推广应用,提高了水肥利用效率,也改变了农田水盐运移模式。一方面,地下水位下降,土壤水与地下水之间的联系减弱,减少了潜水蒸发带来的盐分,使得土壤盐碱化减轻;另一方面,由于缺乏洗盐水量,导致积累在土壤表层的盐分不能及时淋洗入深层,表层土壤盐碱化加重。本文通过回顾滴灌技术在干旱区的应用和研究,系统分析了滴灌条件下干旱区农田土壤水盐运移特点和盐分累积规律,概括了不同作物的水盐响应特征,总结了不同滴灌条件下的土壤水盐数值模型,归纳了目前常用的土壤水盐调控方法。在此基础上提出了需要进一步研究的问题和方向,包括:进一步揭示滴灌条件下土壤水盐运移及累积特征,科学制定农田水盐调控方案;进一步揭示作物水盐耦合响应动力学机制,科学确定调控阈值;发展具有我国自主知识产权的水盐运移和作物生长耦合模拟软件;构建基于生态格局的农田排水和区域盐分处置模式。
    2018  Vol.  49(1):    126-135    [摘要](107)    [PDF](126)
  • 水文模型的不确定性和异因同果性:认知的回顾
    杨小柳,王艺臻
    本文藉回顾不确定性和异因同果性的认知过程,管窥水文模型研究中的理念之争。文中概述不确定性的不同来源说,总结有关讨论的正反方观点,分析近期研究的热点和趋势;梳理异因同果性的产生背景、研究进展、主要成果和面临挑战。文末从四源说、水文学边缘化、非主流观点和异因同果性等4个方面,评述认知过程中出现的不同声音,揭示不同研究流派在认识论和方法论上的差异。
    2018  Vol.  49(1):    136-143    [摘要](146)    [PDF](190)

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