流域水沙变化和人类活动对长江口河槽演变的影响

刘 杰，程海峰，韩 露，叶婷婷，王珍珍

(上海河口海岸科学研究中心，上海 201201)

摘要: 基于1998—2016年长江口系列水下地形等有关资料，研究了流域减沙和人类活动对长江口河槽冲淤演变的影响趋势。结果表明：近20年长江口滩槽格局总体稳定，但南支以下河槽呈现由净淤积向净冲刷转变，口内的河槽冲刷、容积扩大，口外的航道拦门沙浅滩长度缩短。河口边滩圈围、江中沙洲人工守护及三峡工程的拦洪消峰作用促使长江口滩槽格局的稳定，而流域来沙减少与河口促淤圏围则促进南支以下河槽由净淤积向净冲刷转变。2002—2003年基本为长江口南支以下河槽冲淤转变的分界点，河口冲淤转变对应的流域年输沙量临界值约2.54亿t。未来，长江流域来沙量可能长期维持在临界值以下的较低水平，长江口将呈现岸滩槽地貌格局稳定条件下的缓慢冲刷趋势。

关键词：长江口；流域水沙变化；人类活动；冲刷；淤积

TIGGE 多模式降水预报产品检验与集成研究

舒章康1, 2, 3，汪 琳1, 2, 3，金君良1, 2, 3，王国庆1, 2, 3，曹民雄1, 2, 3

(1. 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；2. 长江保护与绿色发展研究院，江苏 南京 210098；3. 水利部应对气候变化研究中心，江苏 南京 210029)

摘要: 数值预报产品的检验与集成是使用和发展数值预报的重要环节。以TIGGE数据中心的NCEP、ECMWF、JMA和KMA等4种模式控制预报产品为基础资料，选取福建池潭水库流域为研究对象，从降水分级预报、降水量级和过程预报等方面对数值预报产品进行了综合评估，同时采用回归集成、TS集成和Nash系数集成等3种方法对多模式产品开展了降水集成预报，在此基础上，探讨了不同集成方法对最终降水预报效果的影响。结果表明，4种产品对无雨和小雨的预报效果均较好，在不同量级降水预报中，JMA模式更适合于25 mm以下量级的降水预报，而ECMWF对25 mm以上量级的降水预报效果较好。对于日降水量预报，NCEP模式的预报效果较差，而ECMWF模式的预报相对更准确。对于降水过程预报，KMA的预测性能则明显差于其他3个模型。集成预报对降低预报误差并提高降水过程预报有较好的效果，其中针对不同量级分类加权的TS集成方法预报效果最优，且提升了高量级降水预测效果。

关键词：数值天气预报；TIGGE；综合评估；多模式集成

长江叙渝段航道最大开发尺度研究

李文杰1，王 皓2，龙 浩2，杨胜发1，肖 毅1，杨 威1

(1. 重庆交通大学 国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆 400074；2. 重庆交通大学 水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074)

摘要: 长江上游叙渝段航道尺度不足问题日益凸显，评估该段航道最大开发尺度对其建设规划具有重要意义。采用叙渝段实测水文地形数据，对稳定航深法中的河相关系参数和水深修正系数进行改进：基于2 230 m3/s、12 100 m3/s和20 291 m3/s三级特征流量下的实测水位，获得了河相关系参数随流量的变化关系，朱沱站实测数据验证表明枯水期较可靠；引入断面形状系数，建立了水深修正系数随设计航道宽度的变化关系。基于改进后的稳定航深法计算叙渝段航道最大开发尺度，结果表明叙渝段通过航道整治能达到Ⅱ级航道3.5 m×100 m及Ⅰ级航道4.5 m×150 m的设计标准，向家坝下泄流量相对设计流量增加400 m3/s可提升航道水深0.39 m左右。所提的改进稳定航深法简化了航道最大开发尺度的计算过程，可为叙渝段后续的航道建设规划提供支撑。

关键词：长江上游叙渝段；航道开发尺度；河相关系；水深修正系数

1958年以来长江口南、北支河段河床演变及影响因素研究

代炳珂1，路川藤2，韩玉芳2，李瑞杰1，罗小峰2

(1. 河海大学，江苏 南京 210098；2. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029)

摘要: 根据1958—2019年长江口实测地形数据，对南、北支河段河床边界、河槽容积和河床冲淤等河床演变要素进行了计算分析。结果表明，从1958年至2019年，南、北支河段河床演变具有一定规律性：(1)岸线边界变化趋势表现共性，均遵循岸线内缩延展，河道面积逐渐缩小的变化规律。(2)冲淤演变差异明显，南支时间上整体趋于冲刷，分阶段冲淤交替，1998至2019年表现为持续冲刷；空间上整体表现为滩淤槽刷的特点。北支则整体趋于淤积，河道不断萎缩。(3)河槽容积变化表现一定相关性，2 m以深南、北支河槽总容积在84.76亿m3上下小幅波动，基本维持稳定，2019年比1958年仅增加4.1%。南、北支河段的河床演变受径流和外海水沙变化及人类工程活动综合影响，随着南、北支河段断面形态、滩槽格局及流域来沙的渐趋稳定，河床演变整体向平

衡稳定方向发展。

关键词：长江口；水沙条件；河槽容积；人类活动

水资源承载力动态评价的引力减法集对势方法

金菊良1, 2，刘 鑫1, 2，周戎星1, 2，张浩宇1, 2，宁少尉1, 2，何 君3，崔 毅1, 2

(1. 合肥工业大学 土木与水利工程学院, 安徽 合肥 230009；2. 合肥工业大学 水资源与环境系统工程研究所, 安徽 合肥 230009；3. 水利部水利水电规划设计总院, 北京 100120)

摘要: 为动态分析水资源承载力变化状况、准确识别脆弱性指标，采用万有引力和阻尼系数的思想，构造了用以反映集对事件的联系程度及态势的引力减法集对势。将引力减法集对势应用于水资源承载力动态分析评价中，并与现有的减法集对势进行对比分析。结果表明：引力减法集对势对安徽省水资源承载力的动态分析及态势分析的结果与现有的减法集对势结果相一致，这两种集对势之间的相关系数接近1.0；引力减法集对势诊断出以下指标—植被覆盖率、人口密度、入河污水排放达标率、水功能区水质达标率和生态用水率是安徽省2005—2015年水资源承载力评价的脆弱性指标，需重点调控，其他指标需注意做好改善工作。因此，引力减法集对势方法运用于安徽省水资源承载力动态评价与诊断是可行的；该方法解释性强、计算简便、结果符合实际、适用性强，为判断集对事件的当前状态及发展趋势提供了新途径，在系统动态分析评价中具有应用前景。

关键词：水资源承载力；动态评价；诊断分析；联系数；引力减法集对势；万有引力；阻尼系数

黑龙江省参考作物蒸散量变化及气象因子分析

王子龙1，刘 莹1，姜秋香1，李世强2，柴 迅3，何 馨1

(1. 东北农业大学 水利与土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2. 黑龙江省水文水资源中心，黑龙江 哈尔滨150001；3. 国网黑龙江省电力有限公司管理培训中心，黑龙江 哈尔滨 150030)

摘要: 为研究中纬度寒区参考作物蒸散量时空变化及影响因子变化，揭示参考作物蒸散量与各气象因子间响应关系，基于黑龙江省34个标准气象站点数据资料，运用Penman-Monteith公式方法计算逐日参考作物蒸散量。利用累积距平、气候倾向率、趋势分析和突变检验、Hurst指数方法，分析了黑龙江省参考作物蒸散量时空变化特征及气象因子间响应关系，明确了产生差异性的主要原因。结果表明：整体上，黑龙江省1990—2019多年平均参考作物蒸散量呈下降趋势；春季相对湿度是影响参考作物蒸散量变化的主要气象因子，而冬季影响参考作物蒸散量较大的气象因子是平均气温；全省高蒸散区集中在以泰来为中心的西南部，低蒸散区集中在以呼中为中心的西北部；风速和气温是影响黑龙江省南部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素，相对湿度是影响北部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素；对未来变化趋势预测表明，黑龙江省Hurst指数为0.60~0.69，说明未来参考作物蒸散量变化呈与现在相同的下降趋势且具有一定持续性。

关键词：参考作物蒸散量；气象因子；Penman-Monteith 公式；时空变化；黑龙江省

基于BP 神经网络的黑龙江漠河段冰坝预测

宋春山1, 2，林立邦1，韩红卫1, 2，朱新宇1，乔厚清1

(1. 东北农业大学 水利与土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2. 黑龙江省寒区水资源与水利工程重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150030)

摘要: 黑龙江干流上游在开江流凌期经常出现冰坝，并产生凌汛灾害。为预测黑龙江漠河段的开江日期和冰坝发生情况，利用黑龙江漠河段1960—2010年的水文气象数据建立基于BP神经网络的冰坝预测模型，预测该河段2011—2015年的冰坝发生情况及开江日期，并和实际情况进行比较。研究结果表明：该模型的预测精度较高；通过对27年的气温转正日期和开江日期的分析发现，二者的日期均趋于稳定，且在气温转正后的15 d左右黑龙江漠河段会顺利进入开江阶段；预测2011—2015年开江日期的最大误差为3 d，根据水文情报预报规范，此次预测为甲等预测方案且预测结果均合格。

关键词：黑龙江漠河段；冰坝；开江日期；预测；BP 神经网络

考虑水文非一致性变异的河道基本生态流量

王鹏全1，吴元梅2，杨旭亮1

(1. 青海民族大学 土木与交通工程学院，青海 西宁 810007；2. 青海省水利水电科学研究院有限公司，青海 西宁 810001)

摘要: 考虑水文非一致性变异提出河道内基本生态流量阈值的计算方法与模型，并将其应用于湟水干流上游西宁断面进行例证。采用Mann-Kendal检验和滑动t检验进行水文非一致性变异综合诊断，经还原修正以水文变异前天然流量过程为基准，分别利用广义极值分布流量众值法、历时曲线法、改进年内同频率展布法计算河道内生态流量过程，取其外包线作为河道内基本生态流量阈值。结果表明，西宁站年径流量时间序列突变点是2000年，经还原修正，利用天然径流资料计算得到西宁站枯水期、平水期、丰水期的基本生态流量阈值下限均值分别是11.0、17.6 和27.5 m3/s，阈值上限均值分别是17.0、35.6 和56.0 m3/s。与已有结果对比，生态流量阈值计算方法具有一定的合理性，更加贴近具有季节性的湟水干流水文生态系统。

关键词：基本生态流量；水文非一致性变异；流量阈值

装配式快速堵口临时堤坝的稳定性分析

刘俊谊1，焦经纬1，谢朝勇2，马冬冬2，施建明2

(1. 陆军工程大学 野战工程学院，江苏 南京 210007；2. 江苏省防汛防旱抢险中心，江苏 南京 211500)

摘要: 为了研究利用装配式快速堵口装置进行汛期堤坝决口封堵的可行性和有效性，基于CFD软件Fluent建立了堵口装置形成坝体后的三维数值计算模型。通过模型试验验证数值计算方法的可靠性后，计算得到不同工况下水流对坝体的水平作用力和倾覆力矩。计算结果表明：水流力随着决口处流速、决口宽度和深度的增大而增大；堵口装置布置排数的增加也会使水流力略有增大，且这种影响随流速的增大而增大；水流作用引起的倾覆力矩对坝体的稳定性影响很小。

关键词：防汛抢险；堵口装置；稳定性分析；黏性流理论；数值模拟

地下水含盐量对人工冻结效果影响分析

叶 超1，李忠超1, 2, 3，梁荣柱1，肖铭钊2，蔡兵华2，吴文兵1

(1. 中国地质大学（武汉） 工程学院，湖北 武汉 430074；2. 武汉市市政建设集团有限公司，湖北 武汉 430023；3. 武汉大学 土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072)

摘要: 目前对于人工冻结法的研究主要集中在地下水渗流对冻结效果的影响，未考虑地下水含盐量的影响，对地下水含盐量对冻结效果的影响机制认识不深入。含盐量将会影响地下水的热力学性质，在近海地层和海底进行临时地层冻结加固时，高含盐量地下水将会影响地层冻结效果。基于热流耦合模型，采用COMSOL多场耦合分析软件对双管冻结条件下高含盐量地下水冻结机理展开研究，重点分析冻结温度场、冻结交圈、冻结管间距对冻结效果的影响。研究表明：当地下水含盐量高于4%时，下游的冻结范围受地下水含盐量增加的影响较大。随着地下水含盐量的增加，冻结前期用时较长，积极冻结阶段用时逐渐缩短；当冻结壁完全交圈并冻结完全时，冻结壁中心位置处温度随地下水含盐量的提高而有所升高；冻结管间距的增加将会放大地下水含盐量对冻结的影响。

关键词：含盐量；人工冻结；耦合分析；温度场；冻结壁

反滤层粒度组成及厚度对大坝渗流特性的影响

蔡世兴1，朱海波2，马栋和2，王常明1，韩松伶1

(1. 吉林大学 建设工程学院，吉林 长春 130026；2. 中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130061)

摘要: 反滤层的粒度组成和反滤层厚度及其结构对大坝渗流特性具有显著的影响。针对某黏土心墙砂砾石坝，设计了黏土心墙两侧反滤层材料的颗粒级配范围线（上、下包线），配制了材料颗粒级配，并对其进行了4组渗透变形试验，获得了试验材料的临界坡降、渗透系数和渗透破坏形式。根据渗透试验结果和双层反滤结构，采用有限元数值方法对两层反滤料厚度的11种组合（厚度变化范围为0.5~2.5 m）的大坝渗流特性进行了模拟分析。结果表明：（1）反滤层的第一层粒度较细，包线内土料粒度由细变粗时，对渗透系数的影响较小，对临界坡降和破坏坡降的影响较大，且破坏类型由流土变为管涌形式；第二层反滤砂砾石颗粒较粗，且粒径5 mm 以下细颗粒含量很少，渗透特性取决于粗粒材料的含量，为过渡型破坏类型。（2）当双层反滤层总厚度不变（厚度3 m）时，改变反滤层的厚度组合和粒度组合，对大坝单宽渗流量和心墙出逸点高程的影响较小。第一层反滤料厚度从0.5 m增加到2.5 m，心墙和反滤料的出逸比降均呈非线性增长，第一层反滤料出逸比降增幅为92.7%，第二层反滤料的出逸比降增幅为70.0%。第一层反滤料粒度变化比第二层反滤料粒度变化对心墙和反滤料出逸比降的影响小。（3）反滤层厚度保持3 m 时，建议第一层反滤料厚度取1.0~1.5 m，相应地第二层反滤料厚度取2.0~1.5 m；粒度组成选取两层反滤料都靠近下包线位置，即粒度较粗为最优。

关键词：反滤层厚度；反滤料粒度组成；渗流量；水力比降；黏土心墙坝

混凝土变电压RCM 试验的边部效应研究

陈俊武1, 2，杨绿峰1, 2，赵家琦1, 2，康 昊1

(1. 广西大学 土木建筑工程学院，广西 南宁 530004；2. 广西大学 工程防灾与结构安全教育部重点试验室，广西 南宁 530004)

摘要: 通过氯离子快速迁移（RCM）试验测试混凝土中氯离子扩散系数时由于存在边部效应，导致混凝土试件与橡胶套相邻部位的氯离子扩散深度明显大于试件中心部分的扩散深度。为此通过对混凝土RCM试验结果的统计分析，系统研究了边部效应及其对氯离子扩散系数测试结果的影响，建立了修正计算式。首先进行74组混凝土试件的变电压RCM试验，并定义试件上各个测点氯离子扩散深度的标准值；然后通过对试验实测结果的统计分析得到试件各个测点上氯离子标准扩散深度的均值及标准差，并据此定量分析边部效应的范围及其对氯离子扩散深度及扩散系数的影响；最后，通过回归分析建立排除边部效应试验结果与传统的不排除或部分排除边部效应试验结果之间的转换关系。研究表明，边部效应对直径100 mm圆柱形混凝土试件的影响范围为试件外边缘至试件内部20 mm深的区域，排除边部效应的影响能够有效减少结果波动性，从而提高RCM试验的准确性。

关键词：变电压；氯离子快速迁移（RCM）；氯离子扩散系数；扩散深度；边部效应

土工膜界面动力剪切特性数值模拟及应用

岑威钧1, 2，盛希璇2，温朗昇2

(1. 水能资源利用关键技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410014；2. 河海大学 水利水电学院，江苏 南京 210098)

摘要: 利用改装的土石料大型剪切仪对土工膜-砂砾石界面开展循环剪切试验，获得土工膜界面在不同竖向压力下的滞回曲线、主干线和阻尼比曲线，建立相应的剪切劲度和等效阻尼比数学模型。在此基础上对循环剪切试验开展有限元数值模拟，所得计算结果与试验值总体吻合较好，合理反映了土工膜界面循环剪切过程的非线性和滞后性，验证了所建土工膜界面本构模型的正确性。进一步将模型应用于土工膜防渗土石坝的抗震分析中，计算得到的坝面土工膜的动位移、加速度、动主拉应变和动主拉应力符合一般规律，表明所建本构模型用于土工膜防渗土石坝抗震分析是正确可行的。

关键词：土工膜；剪切特性；剪切劲度；等效阻尼比；土石坝；抗震分析

就地固化技术处理浅层软土的应用及机理研究

徐 亮1，唐彤芝2，白兰兰3，洪 雷3，周久阳4

(1. 中交第二公路勘察设计研究院有限公司江苏分公司，江苏 南京 210012；2. 南京水利科学研究院，江苏 南京210029；3. 苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210019；4. 西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 611756)

摘要: 就地固化是近年来逐渐得到应用的浅层软土处理技术。通过室内及现场试验，对就地固化技术在河塘淤泥处理中的应用及加固机理进行了研究。结果表明，结合强力搅拌头对河塘淤泥进行的就地改良固化，可在改良后的淤泥顶部直接进行路基填筑等进一步工艺，实现了淤泥的就地资源化利用，同时减少了外弃土方和外借土方，有利于保护环境和节约造价。加固机理表明，强力搅拌头处理后的固化土中水泥分布相较于常规方法更加均匀，因此在相同的水泥掺量情况下，能得到更高的强度。

关键词：道路工程；原位固化；强力搅拌头

基于改进POT 模型的混凝土坝监控指标拟定

唐贤琪1, 2，杨海云3，吴 凡3，何金平1, 2

(1. 武汉大学 水利水电学院，湖北 武汉 430072；2. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；3. 国网福建省电力有限公司电力科学研究院，福建 福州 350007)

摘要: 大坝监测效应量作为一种随机变量，采用以极值理论为基础的POT (Peaks over Threshold)模型研究监测效应量的监控指标是合适的，但现有的POT模型的阈值确定以图形法为主，需要人工判断，主观性和随意性较大，且难以实现计算机自动化识别。通过构建阈值递增序列，计算不同阈值条件下相应的监控指标，然后利用概率论中的3σ准则，以监控指标危险值与警戒值的差值趋近于测值序列标准差S作为确定最合理阈值的原则，提出了一种改进的阈值确定方法，并给出了一个验证实例。改进方法理论基础明确，有效地克服了图形法的主观性和随机误差，且能采用计算机程序实现最合理阈值的自动识别，增强了POT模型法拟定大坝安全监控指标的实用性。

关键词：监控指标；POT 模型；阈值；广义Pareto 分布；3σ 准则

PFMA 在混凝土面板堆石坝安全监测优化布置中的应用

冯龙海1, 2，王士军1，谷艳昌1，吴云星1

(1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029；2. 河海大学 水利水电学院，江苏 南京 210098)

摘要: 随着大坝风险管理理念的发展，潜在破坏模式分析（PFMA）方法得到了广泛应用。基于传统工程安全理念的大坝安全监测设计对隐患缺乏针对性，将破坏模式分析与大坝安全监测相结合可以提高监测的有效性和针对性。研究了混凝土面板堆石坝的结构特点和常见病害，应用潜在破坏模式分析方法提出了混凝土面板堆石坝的可能破坏模式，分析了各破坏模式的可监测项目及重点部位。利用破坏模式分析方法，对某混凝土面板堆石坝的监测系统提出了改进措施。研究结果表明，基于潜在破坏模式分析的大坝安全监测具有较强的针对性，可提高监测效率和可靠性。

关键词：混凝土面板堆石坝；潜在破坏模式；安全监测

壳聚糖基印迹水凝微球对Cr(VI)的选择性吸附研究

蔡伟成，郭牧林

(南京水利科学研究院 水利部水工新材料工程技术研究中心，江苏 南京 210029)

摘要: 目前水环境污染物成分复杂，常用的化学沉淀法已很难将重金属污染物分类去除并资源化利用，由此产生了大范围的危废污染环境，需要进行二次处理。利用离子印迹技术对壳聚糖基水凝微球进行改性，制备具有对Cr(VI)特异识别性能的吸附材料(CTS-IGB），对其在单一Cr(VI)溶液和模拟电镀废水中的吸附行为特征进行研究。研究结果表明：在20 ℃、pH值为3 时，CTS-IGB在单一Cr(VI)溶液和模拟电镀废水中Cr(VI)的吸附量在180 min内分别达到37.4和44.3 mg/g，半饱和吸附时间仅分别为5.8和23.5 min；吸附行为符合准二级动力学。吸附等温线拟合表明吸附过程符合Freundlich模型；热力学参数表明吸附过程是放热反应，且吸附后无序度减小；相比于未改性壳聚糖水凝微球，CTS-IGB在共存离子（模拟电镀废液及其他双组份溶液）工况下对Cr(VI)的选择性提高32%~74%。该材料可作为潜在的吸附材料用于污染水环境中Cr(VI)的分离及回收。

关键词：壳聚糖；离子印迹；Cr(VI)；电镀废水

钢筋表面掺石墨烯水性导电防腐蚀涂料的研究

孙红尧1，张兴铎1，杜 恒1, 2，徐雪峰1，徐 宁1，蒲朋朋1

(1. 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；2. 河海大学 力学与材料学院，江苏 南京 210098)

摘要: 作为钢筋混凝土防腐蚀措施的环氧涂层钢筋，在结构运行维护时，由于环氧涂层的绝缘特性而不能采用电化学保护措施。为解决这个问题，利用石墨烯纳米材料具有导电、防腐蚀、抗冲击等特性，以水性环氧树脂为主要成膜物质，掺石墨烯材料和其他导电填料研制得到导电防腐蚀涂料。用电镜表征导电填料的形状和涂层的结构，分析了涂层的导电和防腐蚀作用机制，并测试了导电涂层钢筋与混凝土的粘接性能、耐阴极剥离性能和抗弯性能。试验结果表明：涂层导电性能可达到方块电阻值3 000 Ω/sq以下，涂层耐碱溶液浸泡，在碱性含Cl−溶液中21 d以上涂层不起泡、不生锈，在中性Cl−溶液中21 d以上不起泡、14 d不生锈。石墨烯与其他导电填料混掺才能得到导电性和防腐蚀性能优异的涂层，作用原理是通过薄片状石墨烯、片状石墨和球状炭黑颗粒之间的相互接触传导电子进行导电，利用石墨烯的薄片特点延长介质的渗透通道从而提升涂层的防腐蚀性能。涂层钢筋与混凝土的粘接强度比无涂层钢筋的强度降低约15%，符合国家标准GB/T 25826—2010的要求。

关键词：涂料；钢筋；混凝土；石墨烯；环氧树脂；导电涂料；防腐蚀