有限元强度折减法在涉水岸坡工程中的应用

郑颖人1，唐晓松1，赵尚毅1，李安洪2

(1. 后勤工程学院 重庆市地质灾害防治中心， 重庆 400041； 2. 中国中铁二院工程集团有限责任公司， 四川 成都 610031)

 

摘要：随着大中型水库的陆续兴建，形成了大量的涉水岸坡，库水水位的波动将影响这些岸坡的稳定性，可能诱发水库滑坡，甚至形成地质灾害.库水水位的变化将引起岸坡体内地下水的非稳态渗流，因此其稳定性分析变得十分复杂.目前，设计人员大都采用经验概化，或者照搬规范的方法，使设计中主观性和定性的成分比较高.本文重点介绍了作者近几年围绕涉水岸坡的稳定性分析所取得的一些研究成果.其中，包括库水水位变化过程中浸润面位置的求解、有限元强度折减法在涉水岸坡稳定性分析及埋入式抗滑桩治理工程中的应用.

关键词：涉水岸坡； 稳定性分析； 治理工程； 非稳态渗流； 浸润面； 有限元强度折减法

 

 

小湾水电站建设中的几个技术难题

马 洪 琪

(华能澜沧江水电有限公司， 云南 昆明 650214)

 

摘要：小湾水电站混凝土双曲拱坝是即将建成的世界最高拱坝，许多技术难题当属世界第一，工程建设极具挑战性.结合对关键技术的研究实践与认识，介绍了工程建设中遇到并成功攻克的多项主要技术难题，如：700 m高工程边坡处理、坝基岩体开挖卸荷松驰、拱坝混凝土温控防裂、泄洪消能及雾化研究、拱坝抗震安全等.

 

关键词：混凝土双曲拱坝； 技术难题； 创新； 小湾水电站

 

 

气候变化与中国水资源可持续利用

张建云^1，2，王国庆^1，2

(1. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 水利部应对气候变化研究中心， 江苏 南京 210029)

 

摘要：全球变暖是目前最重要的环境问题之一.根据目前的相关研究成果，介绍了中国气候变化及其影响的事实，论述了中国水资源特点及目前存在的问题，分析了气候变化对中国典型流域河川径流量变化的贡献、未来气候变化对水资源的可能影响、以及水资源系统对气候变化的敏感性和脆弱性；结合中国的实际情况，初步提出了水资源管理中应对气候变化的基本适应对策.

 

关键词：气候变化； 水资源； 敏感性； 脆弱性； 适应对策

 

 

汶川地震引发的流域管理新课题

王兆印¹，施文婧¹，余国安²，漆力健¹

(1. 清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室， 北京 100084； 2. 中国科学院地理科学与资源研究所， 北京 100101)

 

摘要：汶川地震引发了大量的山体滑坡和崩塌.巨型滑坡夷平了山谷，创造了平缓坡地.这些新生地非常不稳定，易引发泥石流.尽快稳定和开发新生地是一个新问题.滑坡造成的堰塞湖引起剧烈河床演变，对河流地貌和稳定产生长远和深刻的影响.大量的崩塌体形成大石块堆积体，表面没有土壤，如何修复植被是一个严峻的挑战.本文通过野外测量和试验，对上述问题进行了探索并取得了初步成果.成果表明，采用阶梯-深潭结构稳定滑坡体，可以控制或减轻泥石流；发生于崩塌和滑坡体上的泥石流含水量小且大石块多，不是黏性泥石流而是两相泥石流，运动速度仅为黏性泥石流的1/10；堰塞坝发育成尼克点会显著改变河流纵剖面，稳定岸坡减少滑坡崩塌灾害；在花岗岩崩塌体上引种紫萼藓能显著加快植被演替，绿化裸露的石块堆积体.

 

关键词：汶川地震； 滑坡； 泥石流； 阶梯-深潭系统； 植被修复； 尼克点； 堰塞湖

 

 

曹妃甸深水大港滩槽稳定及工程效应研究

陆永军^1，2，季荣耀^1，2，左利钦^1，2

(1. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 水文水资源及水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210029)

 

摘要：曹妃甸是渤海唯一不需要开挖航道和港池即可建设30万t级大型泊位的天然港址.该深水大港滩槽及潮沟为一个整体，自然条件下能否长期稳定是关注的焦点，只有稳定才能建港.本文简述了曹妃甸近岸海区地貌及水沙运动特征，从海岸体系的形成发育过程出发，分析了滩槽长期稳定性的变化趋势.近期接岸大堤、港区围填与码头建设等工程效应的分析表明，甸头前沿深槽以冲刷为主，规划方案实施两至三年后工程引起的甸头前沿海床冲淤基本达到平衡状态.

 

关键词：滩槽演变； 动力地貌； 稳定性； 深水大港； 曹妃甸； 渤海湾

 

 

水文模型植被参数获取方法及应用研究

陆桂华^1，2，金君良^1，2，吴志勇^1，2，何 海^1，2

(1. 河海大学 水问题研究所， 江苏 南京 210098； 2. 河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210098)

 

摘要：引入Spot/Vegetation(简称SPOT-VGT)归一化植被指数NDVI遥感资料，建立了叶面积指数LAI-NDVI模型，进行大尺度陆面水文模型VIC植被参数获取方法研究，将结果应用于黑河莺落峡流域水文模拟，并分析了植被参数对陆面水文循环要素的影响.结果表明：采用SPOT-VGT遥感资料建立的LAI-NDVI模型计算的叶面积指数较好地反映了实际叶面积指数的空间分布和时间变化，用此方法获取的植被参数结果优于模型推荐的查表法.

 

关键词： Spot/Vegetation NDVI； 叶面积指数； VIC模型； 水文模拟

 

 

土石坝漫顶破坏溃口发展数值模型研究

陈生水^1，2，钟启明^1，2，任强^1，2

(1. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 水文水资源与水利工程国家重点实验室， 江苏 南京 210029)

 

摘要：我国已溃决土石坝中由于漫顶破坏而造成的比例高达50%以上，因此，开展土石坝漫顶溃决机理和溃口发展过程研究，正确预测溃口流量过程线及溃坝致灾后果很有必要.本文首先根据现场溃坝调查资料和大型溃坝试验结果，研究分析了土石坝的溃决机理和溃决过程，在此基础上提出了一个描述土石坝漫顶破坏溃口发展过程的数值模型.该模型采用高速水流泥沙输移公式来计算溃坝水流对溃口纵横向的连续冲蚀；采用溃口边坡稳定性分析来模拟边坡失稳坍塌所引起的间歇性横向扩展；通过楔块体力的平衡计算来模拟坝体突发性崩塌所引起的溃口增大现象；通过下游坝体冲槽和坝顶溃口流量平衡来建立两者发展过程的相互影响.最后利用该模型计算分析了板桥水库土石坝发生漫顶溃决的溃口发展过程及溃口流量过程线，模拟结果与实测资料基本一致，从而证实了该模型的合理性.

 

关键词：土石坝； 漫顶破坏； 数值模型

 

 

水工混凝土的碱-硅反应抑制

蔡跃波^1，2，丁建彤^1，2，白 银^1，2

(1. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210029)

 

摘要：我国水利水电工程建设中越来越多地使用碱活性骨料，为了确保工程的安全性和兼顾经济性，需采取合理可靠的碱骨料反应抑制措施.提出用粉煤灰的比表面积与综合化学成分组合得到的物化因子作为评价粉煤灰品质的指标，以全面反映粉煤灰掺和料的化学、矿物、物理特性对抑制碱-硅反应效果的影响.水工混凝土对碱骨料反应已具备一定的自免疫力，这包括采用含碱活性石粉的人工砂时石粉起到的分散应力的作用，以及引气起到的消纳膨胀产物的作用.砂浆棒快速法高估了粉煤灰对水工混凝土碱-硅反应的抑制效果，混凝土棱柱体法由于配合比、骨料粒径均与实际水工混凝土差距较大，还无法真实反映抑制措施对水工混凝土碱-硅反应的抑制效果，需开发能够反映水工混凝土骨料粒径大、胶凝材料用量低、水胶比高等特点的碱-硅反应抑制效果评价试验方法.

 

关键词：水工混凝土； 碱-硅反应； 粉煤灰； 自免疫力； 试验方法

 

 

长江三角洲地区城市化的水文效应研究

许有鹏， 丁瑾佳， 陈 莹

(南京大学 地理与海洋科学学院， 江苏 南京 210093)

 

摘要：长江三角洲地区是我国经济最为发达、城市化程度最高的地区之一.城市化的快速发展，有力促进了该地区经济发展.但近年来随着城市化的快速推进，流域不透水面积迅速增加、众多湖泊河网衰退消亡，由此引发的河流水质恶化、洪涝干旱灾害加剧等一系列水文、水资源与水环境问题，已严重威胁到人类的生存环境，并影响经济的可持续发展.为此本文选择该地区内一些典型区域，基于长系列降雨径流资料，以遥感和GIS作支持，通过模拟计算与综合分析，围绕城市化对城市降雨与径流的长期影响、对城市暴雨洪水的影响，以及对河网水系与水环境的影响等方面，重点探讨城市化发展为特征的流域下垫面变化对流域水循环以及水文过程的影响，寻求城市化发展条件下的水文变化规律，以便对该地区城市化水文效应作一个较全面的分析，并为当地的防洪减灾、水环境保护以及水资源持续利用提供技术支持.

 

关键词：城市化； 水文效应； 长江三角洲地区

 

 

南水北调超大钢筒混凝土管道结构安全评估

胡 少 伟^1，2

(1.    南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 水利部水科学与水工程重点实验室， 江苏 南京 210029)

 

摘要：我国从2006年开始首次把直径4 m的超大预应力钢筒混凝土管道（简称PCCP）用于南水北调中线京石段供水工程中.基于PCCP结构安全使用100年的要求，针对南水北调中线PCCP项目遇到的管芯裂缝和预应力松弛等对结构安全影响如何评估的技术难题，采用现场实体管道试验（裂缝PCCP抗裂外压承载力试验、PCCP现场断丝原型试验、预应力钢丝松弛PCCP内水压承载试验）和非线性有限元数值模拟等方法对PCCP结构的承载能力进行了系统分析研究.结果表明：管芯出现一条或少量细小裂纹，不需修补或用水泥净浆涂刷即可；较宽的裂缝，可按规定程序进行修补；出现多条纵向裂缝、或环向裂缝长度超过周长的裂缝、或出现十字交叉裂缝的管芯为废品管.预应力钢丝作为PCCP的主要承载体，应确保钢丝质量，避免断丝.有关部门基于研究结果和提出的工程处置建议，并借鉴国外先进国家PCCP制造厂商经验，对工程中已经出现裂缝的PCCP进行了全方位安全评估，对不满足管芯外表面裂缝控制要求的管道进行报废处理（该工程共计报废35根），以满足工程安全需要；对一些裂缝影响较小的PCCP可用在埋深较浅的地段，从而节省了工程成本.最后阐述了下一步需继续研究的工作.

 

关键词：预应力钢筒混凝土管道； 抗裂外压试验； 断丝； 预应力松弛； 塑性损伤模型

 

 

强涌潮河口河相关系及其验证

韩曾萃¹， 曹 颖^1，2， 尤爱菊¹

(1. 浙江省水利河口研究院， 浙江 杭州 310020； 2. 浙江大学， 浙江 杭州 310027)

 

摘要：分析并提出了有涌潮的强潮河口的河相关系式，其平均水位下的断面面积可用落潮时的流量（含径流量）和含沙量计算，结果较符合实际情况，但强涌潮河口河宽大、水深浅，仅采用涌潮系数仍有一定的误差，如改用涨潮流量和含沙量，则可大幅减小计算误差.本文还给出了潮汐河口纵向河宽放宽率和面积放大率的定义和计算公式.利用钱塘江河口治理前后50年的实测资料，对130 km长河段的相应断面特征、河宽放宽率、面积放大率以及弯道特征计算式进行了验证，取得了满意的验证结果.

 

关键词：强潮涌潮河口河相关系； 河宽放宽率； 面积放大率； 弯道曲率半径

 

 

我国堤坝隐患探测技术及面临的问题与建议

李 雷^1,2， 张国栋^1,2

(1. 南京水利科学研究院 大坝安全与管理研究所， 江苏 南京〓210029； 2. 水利部大坝安全管理中心， 江苏 南京 210029)

 

摘要：阐述了我国堤坝隐患探测技术的应用情况，总结了堤坝隐患探测技术在我国实际应用中探测结果不确定性的主要原因，分析了介质材料的多样性和介质特性的不确定性对探测结果的影响、被探测对象中隐患尺度和仪器分辨率的矛盾、探测结果解读的不确定性和困难性等问题.建议加强堤坝介质特性对探测结果的影响以及现场比对试验研究，多种隐患探测技术的综合应用研究，加强理论和仪器应用技术的研究和跨学科技术人员的培训.

 

关键词：堤坝隐患探测； 高密度电阻率法； 地质雷达法； 瞬变电磁波法； 面波法； 介质材料特性； 仪器分辨率

 

 

基于有限元响应面法的重力坝抗拉可靠度分析

李同春，厉丹丹，王志强

(河海大学 水利水电工程学院， 江苏 南京 210098)

 

摘要：采用有限元方法计算坝体内的应力，以可能的拉应力范围作为作用效应，容许的拉应力范围作为抗力，建立了与重力坝设计规范中有限元分析结果相对应的抗拉极限状态方程.由于此极限状态方程为隐式，故采用一阶响应面法求解可靠度，并运用正交试验设计方法减少有限元分析次数.本文以龙滩碾压混凝土重力坝为例，给出了实例计算分析结果.

 

关键词：重力坝； 有限元； 抗拉可靠度； 响应面法

 

 

提高三峡船闸完建期通过能力措施研究

胡亚安^1，2，3， 张瑞凯^1，2，3， 李 云^1，2，3， 宗慕伟^1，2， 李 君^1，2，3

(1. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210029； 3. 通航建筑物建设技术交通行业重点实验室， 江苏 南京 210029)

 

摘要：为缓解三峡船闸完建期单线运行带来的航运压力，提出了156.0 m水位船闸由五级运行改为后四级运行以及船舶待闸位置由上游靠船墩移至一闸室的创新设想.借助理论分析、原型调试及实船试验等手段，通过优化各闸首输水方式，解决了船闸四级方案超设计水头运行及一闸室待闸船舶安全的关键技术难题，阐明了一闸室水体波动特性及其与待闸船舶系缆力间的相互关系，提出了符合一闸室待闸特点的运行调度方案.船闸实际运行表明，上述措施大大提高了完建期三峡船闸的通过能力，取得了显著的经济和社会效益.

 

关键词：三峡船闸； 完建期； 通过能力； 原型调试

 

 

我国病险水库分类和除险技术

盛金保¹， 沈登乐²， 傅忠友³

(1. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 滁州市水利勘测设计院， 安徽 滁州 239000； 3. 乐清市水利局， 浙江 乐清 325600)

 

摘要：简要介绍了我国病险水库的基本情况与除险加固历程，以及基于工程安全的病险水库分类方法；在总结病险水库主要病害特点的基础上，针对不同病害分别提出了相应的工程措施进行除险加固；同时，还归纳了病险水库降等与报废的条件，分析了制约病险水库降等与报废工作进展的主要原因.

 

关键词：病险水库； 安全分类； 除险加固； 降等报废

 

船闸设计的新进展

吴 澎¹， 宣国祥²

(1. 中交水运规划设计院有限公司， 北京 100007； 2. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)

 

摘要：简要介绍了即将出版的国际航运协会船闸工作组（PIANC WG29）的报告“船闸的创新设计”，概述了近20年来船闸设计在理念和方法等方面发生的变化，介绍了船闸输水系统和水工结构等方面值得关注的一些进步.船闸设计是一个多目标优化的复杂过程，在设计中必须解决好多目标的综合优化.在设计方法方面，确定性方法正在被风险分析方法所取代，最低建设成本标准将被全寿命周期成本优化替换.

 

关键词：船闸设计； 设计理念； 设计方法； 输水系统； 整体式船闸

 

长江南京以下河段深水航道整治基本原则与思路

张 幸 农

(南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)

 

摘要：长江南京以下河段江阔水深，航运自然条件优越，通过河床条件的归类分析，结合航道现状和沿江两岸外部需求及限制条件，表明南京以下河段具备建设12.5 m深水航道的良好条件，但同时航道整治还存在一些疑难问题.进而从河道综合治理与利用出发，提出了深水航道整治的基本原则，并针对河床条件较差、碍航严重的典型浅滩河段，提出了初步的整治思路及相应的工程措施.

 

关键词：长江下游； 深水航道； 整治原则与思路

 

 

我国大跨度闸门应用趋势与抗振对策

严 根 华

(南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)

 

摘要：在分析我国大跨度闸门研制开发进展、应用现状和趋势的基础上，指出大跨度闸门的研发和应用既丰富和提高了我国水利工程建设水平和挡泄水结构的多样性，又表明我国的金属结构设计和制造水平得到显著提高，但由于结构尺寸的增大和运行方式的不同，闸门结构的流激振动问题也日益突出，成为影响工程安全运行必须考虑的首要问题之一.为此，文中阐述了各类新型闸门的运行特征和流激振动特点，给出闸门结构的动态优化和振动控制措施.

 

关键词：大跨度闸门； 应用趋势； 流激振动； 抗振对策

 

 

一种创新的码头结构新型式——整体箱板式高桩码头结构设计与施工技术

邴晓¹，邱大洪^1，2，仝成才¹，苏萍¹

(1. 大连理工大学 土木建筑设计院有限公司， 辽宁 大连 116024； 2. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室， 辽宁 大连 116024）

 

摘要：阐述了传统高桩码头结构在耐久性、整体性方面存在的主要问题，针对问题提出了几个新的设计理念，并据此设计了一个创新的码头结构方案.其要点是上部结构采用双向预应力整体箱板结构，桩基采用全直桩基础.上部结构沿码头纵向分段拼装，按短线匹配法箱梁预制施工技术进行设计，在纵向分段预制时形成横向无粘结预应力构件，预制的纵向分段在桩基上安装后，在预留的孔洞及管道中进行预应力张拉，形成纵向粘结预应力.在整体箱板与桩基连接处，采用三向预应力纤维混凝土.施工完成后，一个标准段码头的上部结构形成一个整体箱板.文中通过2个案例，从设计、施工、工程量及经济指标等方面论证了本方案的优越性及其推广应用价值.

 

关键词：整体箱板式高桩码头； 上部结构耐久性； 设计理念