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  • 水利学报
  • 2018年 第49卷 第9期
  • 出刊日期:2018-9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9期

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  • 刊首语
    匡尚富
    2018  Vol.  49(9):    1027-1027    [摘要](322)    [PDF](258)
  • 论黄河水沙变化趋势预测研究的若干问题
    胡春宏,张晓明
    1980年代中期以来黄河水沙情势发生了巨大变化,明晰其过程、特征及水沙变化研究的关键所在,有助于聚焦核心科学问题,重点攻关,为黄河流域生态文明建设提供科技支撑。本文系统分析了黄河流域1950—2016年水沙变化过程,梳理了不同阶段各家水沙变化趋势预测成果,辨析了趋势预测结果差异显著的原因。研究表明:黄河水沙锐减,时空减幅不同步,年内利于输沙的流量持续时间和水量、沙量都在减少,含沙量则与水利水保工程建设呈现协同的阶段变化,黄河水沙异源的空间分布格局仍然持续;黄河水沙变化趋势多借助于"水保法"、"水文法"和"物理过程模型法"等开展预测,不同时期的预测成果差异显著,其中机理和机制等的认识不足、评价技术等的缺失及预测条件变化的不确定性等是导致差异显著的主要原因。今后需加强黄河水沙变化机理、措施的群体效应、预测结果可信度评估和治黄策略等关键科学问题研究,为准确预测新情势下黄河水沙变化趋势提供理论基础。
    2018  Vol.  49(9):    1028-1039    [摘要](359)    [PDF](402)
  • 泥沙运动统计理论前沿研究成果
    韩其为
    本文是作者数十年来以力学和概率论相结合的途径,广泛、深入研究泥沙运动统计理论的主要成果。其中包括泥沙运动的概化模式;单颗泥沙运动力学及统计规律;床面泥沙4种状态之间的转移概率及交换强度;不同状态之间的多种输沙率(而不是现有的两种)研究;泥沙起动规律及起动流速;从理论上导出的床面泥沙的边界条件;一维不平衡输沙规律及相应的数学模型;推移质与床沙和悬沙同时交换的不平衡输沙;床沙冲刷粗化与交换粗化规律;推移质点源、线源及退化面源扩散。另外,文中还给出了由泥沙运动统计理论带动的泥沙研究领域其他成果,如挟沙能力级配及有效床沙级配、粗细泥沙交换、挟沙能力多值性以及黄河高含沙量时的"揭底冲刷"。
    2018  Vol.  49(9):    1040-1054    [摘要](269)    [PDF](221)
  • 流域水环境与生态学研究回顾与展望
    彭文启,刘晓波,王雨春,邹晓雯
    简要分析了流域水环境与生态学的发展历程,系统介绍了2010年以来中国水利水电科学研究院水环境研究所取得的主要科研成果:(1)水环境监测技术与标准。形成了水环境监测分析技术与标准体系,研发了系列水环境监测标准物质,研究了水源地健康风险评价技术与水污染事件应急预警预报关键技术,研发了水环境监测新技术与设备;(2)流域水环境与水生态过程演变机理与模型。在大型水库重金属污染物水环境演变机理及效应、生源物质流域迁移转化特征及驱动机制、生态水文过程变异与河湖生态响应机制与流域水环境与生态模型等方面取得系列创新成果;(3)流域水质目标管理与流域水环境综合治理技术。形成了水功能区达标评价技术体系、流域容量总量控制技术体系,提出了流域水环境综合治理规划技术与湖库沉积物污染评价与生态疏浚方案制定技术,研发了生物慢滤水处理水质净化技术及设备;(4)河湖健康评估与水生态保护修复技术。提出了河湖健康评估标准,研究形成了河湖水系生态连通技术、生态流量确定技术、水质水量联合调度技术与水生态修复技术。最后分析了新时期水环境与生态学的科技需求,提出了水环境研究的展望。
    2018  Vol.  49(9):    1055-1067    [摘要](321)    [PDF](267)
  • 高混凝土坝温控防裂研究进展
    张国新,刘毅,刘有志,李松辉,张磊
    本文从仿真分析理论方法、典型裂缝成因及防裂措施、高拱坝及RCC坝温控防裂要点、智能温控4个方面介绍了高混凝土坝温控防裂研究进展;开发了可模拟9个过程、3场耦合、3个非线性的SapTis仿真软件系统,并针对精细建模、计算规模大等要求进行了并行化开发;分析了混凝土坝典型部位的仓面裂缝、劈头裂缝、廊道裂缝及下游面裂缝,并提出了防治措施;给出了高拱坝及RCC重力坝的温度控制要点,主要包括高拱坝的通水冷却设置应重视强调中期冷却并严格控制降温速率,碾压混凝土重力坝应淡化基础温差,强化内外温差的温控措施,智能温控技术是确保温控施工质量的有效手段,可有效避免人工控温可能出现的各种失误,提高施工质量。最后就未来亟待开展的高性能计算、早龄期热力学参数、个性化温控分区标准等问题进行了介绍。
    2018  Vol.  49(9):    1068-1078    [摘要](200)    [PDF](189)
  • 水库淤积控制与功能恢复研究进展与展望
    曹文洪,刘春晶
    世界上几乎所有水库都面临着泥沙淤积问题,淤积造成水库功能性、安全性和综合效益的降低已成为亟待解决的技术难题。已建水库的库容长期保持和可持续利用,以及已淤损库容的有效恢复,已成为解决水资源短缺的一种重要途径。本文简要介绍了近年来国内外在水库淤积基础研究方面的进展,从减少入库泥沙、水动力减淤和淤损库容恢复三个方面论述了水库淤积控制与功能恢复技术。未来需要加强水动力和人工措施共同作用下水库泥沙运动过程研究,研发淤损水库库容恢复及淤积物处理利用技术,建立水库功能影响评价模型,提出不同类型区水库功能恢复措施及策略。
    2018  Vol.  49(9):    1079-1086    [摘要](190)    [PDF](164)
  • 基于LXJ-4-450平台的土工离心模型试验研究
    魏迎奇,张雪东,张紫涛,梁建辉,胡晶
    土工离心机是岩土工程领域最有效的物理模拟手段之一。近年来,随着现代液压、电控及测试技术的飞速发展,土工离心模型试验技术水平显著提升,应用领域也不断拓展。本文基于中国水利水电科学研究院的LXJ-4-450离心模拟试验平台,对新型机载设备及相应的试验成果进行总结,综述了近年来土工离心模型试验的研究进展。具体而言,研制了模拟污染物迁移的离心试验装置,探讨了污染物在土壤中的迁移机理;研制了离心模拟爆炸试验装置,验证了冲击波及气泡脉动在超重力场下的相似关系;研制了离心模拟溃坝试验系统,揭示了土坝漫顶破坏机理;此外,配置了世界首台水平、垂直双向离心机振动台,揭示了饱和砂土地基液化机理及地震动传播规律;开发了基于液压系统的离心模拟试验大荷载施加方法;最后,对中国水科院新建的大型土工离心机试验平台进行了介绍。
    2018  Vol.  49(9):    1087-1096    [摘要](120)    [PDF](97)
  • 黄土高原农牧交错带湿地重构对鸟类多样性的影响
    刘广全,白应飞,张亭,王中强,胡彩娥
    为客观评价生态脆弱地带湿地生态系统变化对鸟类多样性的影响,2017—2018年采用样带法对陕北榆林湿地生态系统重构前后的水鸟变化开展了系统调查。研究结果表明:研究区共有水鸟106种,隶属9目20科55属,分别占陕西全省和全国水鸟总数的88%和40%,其中列入国家Ⅰ、Ⅱ级和省级重点保护鸟类的分别有2、11和14种;列入CITES保护名录的Ⅰ、Ⅱ级重点保护鸟类分别有1、7种;列入IUCN红色名录等级易危、近危和低度关注的分别有3、4和96种;列入国家林业局"三有"名录的有90种;属古北界、广布和东洋界鸟类的分别占65%、25%和10%。种群数量以旅鸟和夏候鸟为主,分别占58%和34%,迷鸟、冬候鸟和留鸟较少,南北不同区域的居留型差异较大;以蒙古高原荒漠湿地鸟类为主,鸻形目、雁形目、鹳形目和鹤形目的鸟类分别占45%、25%、10%和9%,且其数量比湿地恢复保护前增加明显,其余鸊鷉目、鹈形目、红鹳目、隼形目、佛法僧目等的鸟类所占比例较少,数量变化不大。随着湿地生态系统功能不断恢复、区域生态环境不断改善和人们保护鸟类意识的日益增强,以及全球气候变暖,荒漠和黄土区鸟类相互逐渐扩散,研究区内鸟的种类和数量逐年增多,在2010年前记载鸟类共232种,2017年增到280种,2017年调查发现水鸟新记录18种。该研究可为全球最大的遗鸥繁殖地(红碱淖湿地)和繁殖种群及中国鸟类迁移通道保护提供基本依据。
    2018  Vol.  49(9):    1097-1108    [摘要](129)    [PDF](119)
  • 水库诱发地震研究进展
    常廷改,胡晓
    水库诱发地震问题不仅是学术界需要科技攻关的难题,也是能够引起社会关注的热点问题。本文通过对国内外水库诱发地震震例的收集,初步分析了水库诱发地震与水库坝高、库容、岩性和地震活动背景的关系;对水库诱发地震的特点、成因分类、库水作用和预测方法进行了全面阐述;就现阶段水库诱发地震机理、波谱特征研究的方法和存在的问题进行了总结;介绍了水库诱发地震监测发展历程和最新数字化监测技术;提出了今后水库诱发地震研究的重点和所采取的技术手段。本文可为继续深入研究水库诱发地震机理提供参考。
    2018  Vol.  49(9):    1109-1122    [摘要](178)    [PDF](169)
  • 中国山洪灾害防御关键技术
    郭良,丁留谦,孙东亚,刘昌军,何秉顺,刘荣华
    结合我国山洪灾害防治所面临的自然社会双重胁迫因素和存在的关键技术问题,在总结中国水利水电科学研究院建院以来围绕小流域暴雨洪水规律、分析计算方法、防洪减灾监测预警技术等方面所完成的创新成果基础上,阐述我国山洪灾害防治的总体思路、理论技术体系和防御模式。重点论述小流域下垫面特征及产汇流特性、缺资料地区小流域暴雨洪水规律、新一代缺资料小流域产汇流模型及分布式水文模型、预警指标体系和风险评价理论、小流域山洪灾害动态预报预警技术、全国山洪灾害小流域预报预警系统建设等方面的技术突破和取得的创新性成果。
    2018  Vol.  49(9):    1123-1136    [摘要](210)    [PDF](200)
  • 我国沥青混凝土防渗工程技术的发展与展望
    郝巨涛,刘增宏,汪正兴
    本文针对国内沥青混凝土防渗技术发展中的热点问题进行了评述和分析,包括学习掌握国外先进机械化施工技术,以骨料高级配指数方法解决沥青面板高温流淌问题,以SBS改性沥青技术解决沥青面板低温抗裂问题,以及目前还处于探索研究阶段的沥青混凝土面板老化评估和修补技术研究,沥青混凝土的水损害评估和酸性骨料应用技术研究,沥青混凝土心墙的水力劈裂问题研究等。可以预见,这些技术的研究进步必将在未来进一步助力沥青混凝土防渗技术的发展。
    2018  Vol.  49(9):    1137-1147    [摘要](162)    [PDF](157)
  • 智能水网工程:驱动中国水治理现代化的引擎
    王建华,赵红莉,冶运涛
    将新中国成立以来我国水利发展过程划分为3个阶段,论证了智能水网工程是驱动我国水治理现代化战略实施的集成性载体。系统解析了现代水网系统的"自然+人工"、"水流+水基"、"生态环境+经济社会"二元化结构,提出了智能水网系统是由水物理网、水信息网和水管理网耦合组成的复合系统,具备安全性、可测度性、可控达性、资源优化性和技术先进性的五维智能化表征,支持和实现水流、信息流和业务流的互联互通。系统探析了近自然的河湖生态治理、水基础设施网络系统规划和复杂条件下大型水工程安全友好建设等水物理网的关键技术,智能传感与多源立体监测组网、多源水信息融合与挖掘和水信息多尺度预测预报等水信息网的关键技术,实践驱动的水资源优化配置、复杂水资源系统多目标综合调度和水利工程群非线性耦联智能控制等水管理网的关键技术。最后探讨了国家智能水网工程建设方向。
    2018  Vol.  49(9):    1148-1157    [摘要](303)    [PDF](180)
  • 基于Penman方法和互补原理的蒸散发研究历程与展望
    韩松俊,张宝忠
    Penman方法和互补原理是蒸散发研究的两种主要理论方法,本文梳理了这两类方法的发展历程,对比了其概念和方法上的差异,讨论融合这两类方法的可能和前景。Penman方法从田间尺度蒸散发过程出发,从针对均一下垫面发展到强调空间变异规律和植物生理生态行为对蒸散发的控制机制。互补原理从区域尺度蒸散发过程出发,从传统的线性互补关系发展到基于非线性函数的广义互补原理。Penman方法和互补原理分别侧重蒸散发的陆面过程和大气过程,未来需要融合这两类方法以提升对蒸散发的认识和研究水平。
    2018  Vol.  49(9):    1158-1168    [摘要](167)    [PDF](132)
  • 高拱坝坝身泄洪规模探析——以白鹤滩水电站为例
    孙双科,彭育,徐建荣
    坝身泄洪规模对于高拱坝工程的泄洪安全有重大影响,是高拱坝水力设计中关键的技术参数之一。本文基于白鹤滩水电站坝身泄洪水工模型试验成果与水垫塘底板最大冲击压强宜小于15.0×9.8 kPa的技术基准,给出了该工程坝身泄洪规模的具体量值,并从水垫塘单位水体消能率角度与同类型工程进行了对比。试验研究表明,坝身泄洪规模与水垫塘底板冲击压强之间有显著相关性:在表孔单独泄洪运行工况下,随坝身泄流流量的增加,水垫塘底板最大冲击压强以幂函数的形式增大,且增幅十分明显;而在表深孔联合运行工况下,水垫塘底板最大冲击压强则主要取决于表孔与深孔泄流流量之比,基本上为线性关系。
    2018  Vol.  49(9):    1169-1177    [摘要](139)    [PDF](119)
  • 基于大数据的多维度水电机组健康评估与诊断
    潘罗平,安学利,周叶
    考虑到当前水电机组安全高效运行领域存在的健康状态评估不准确、故障样本少、故障知识不健全和大型机组安全高效运行准则缺乏等问题,本文通过分析提炼水电机组试验、在线监测及运行维护等海量健康数据,提出了表征机组运行状态的特征参数,揭示了各特征参数与机组运行工况参数之间的耦合关系,最终建立了基于健康样本的多维度水电机组健康评估和性能退化预测理论方法。此外,本研究还提出了大型机组安全稳定运行分区准则。基于所建模型和准则,建立了大型水电机组远程状态监测与诊断系统平台。为保障水电机组安全、稳定和高效运行提供了重要技术支撑。
    2018  Vol.  49(9):    1178-1186    [摘要](157)    [PDF](115)

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