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水利水电技术（中英文）
水利部发展研究中心
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欧阳越

月刊

1000-0860

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010-63205989

100038

北京市海淀区玉渊潭南路3号

水利水电技术（中英文）/Journal Water Resources and Hydropower EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊1959年创刊，是我国水利水电行业的综合性技术刊物，对国内外公开发行，以介绍我国水利水电工程的勘测、设计、施工、运行管理和科学研究等方面的技术经验为主，同时也报道国外的各项先进技术。主要栏目有：水文水资源、水利规划、泥沙研究、环境水利、水工建筑、水力发电、地质勘测、工程施工、农田水利、防洪除涝、小水电站、运行管理、水利经济、动能经济、高新技术及应用、试验研究、国外科技、技术革新等。
正式出版
收录年代

    滇东南喀斯特地区生态系统服务时空演变及权衡协同关系

    周豹陈国平赵俊三尹莹...
    123-142页
    查看更多>>摘要：[目的]滇东南喀斯特地区是我国重要的生态功能区.然而,随着城镇化进程的加快,生态环境遭受了严重破坏,导致生态服务功能普遍下降.[方法]基于 2000-2020 年土地利用、气象、土壤、社会经济等多源数据,采用PLUS模型模拟了 2035 年自然发展情景、生态保护情景和经济发展情景三种情景下的土地利用变化空间格局,并结合InVEST模型评估了产水量、碳储量、土壤保持和生境质量等四种生态系统服务,在此基础上利用Spearman相关系数探究生态系统服务之间的时空权衡协同关系.[结果](1)2000-2020 年,建设用地和水域面积显著增加,分别增加了 484.21 km2、154.40 km2;而林地、耕地、未利用地和草地面积则减少,分别下降了 438.63 km2、89.86 km2、99.47 km2、10.65 km2.2020-2035 年,生态保护情景下,建设用地、水域、林地面积呈小幅扩张,草地、耕地和未利用地则呈缩减趋势;自然发展情景下,建设用地增加明显,耕地和草地则减少;经济发展情景下,建设用地大量增加,耕地、林地、草地则大量减少;(2)2000-2020 年,研究区生态系统服务变化存在显著差异.产水量呈东南高西北低的空间分布,随时间"先增加后降低";碳储量变化幅度较小,研究期间碳储量下降区域散落分布在研究区的中部、南部和北部地区;土壤保持呈现南高北低的空间分布特征,随时间变化,西部存在大面积碳储量下降,东部地区存在大面积碳储量增加;生境质量以带状集中分布在研究区的中部和南部,20 a间整体上呈现东西部大面积下降的变化趋势.至2035 年,在生态保护情景下,产水量、碳储量、土壤保持和生境质量明显提升,显示出生态保护对于改善地区生态环境的重要性.自然发展和经济发展情景下,高值区域面积显著减少,表明生态系统服务功能受到较大的压力和影响.(3)2000-2020 年,土壤保持-产水量的相关性最强,指数高于0.8;产水量-碳储量之间的相关性最弱,且呈下降趋势.碳储量-产水量相关系数最低,土壤保持-产水量相关性系数最高.2020-2035 年,各发展情景下生态系统服务之间均呈协同关系.[结论]结果表明:滇东南喀斯特地区生态系统服务变化受土地利用结构调整影响明显,其变化趋势和权衡协同关系亦存在空间差异,可为喀斯特地貌区生态保护提供重要的技术支撑和理论参考.

    InVEST模型PLUS模型生态系统服务权衡协同滇东南喀斯特地区影响因素

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    降雨条件下裂隙土坡水土响应与变形破坏特征试验研究

    王司法江兴元杨义孙乾征...
    143-153页
    查看更多>>摘要：[目的]为了探究裂隙对斜坡降雨入渗过程的影响,研究在降雨过程中裂隙斜坡变形破坏过程,以及斜坡破坏过程中的体积含水率、孔隙水压力和土压力的响应过程与湿润锋的演化规律,[方法]采用物理模型试验与数值模拟结合的方法研究含裂隙斜坡的降雨入渗水土响应和变形破坏过程,在物理模型试验过程中实时监测风险斜坡的含水率、孔隙水压力、土压力、坡体位移及变形.在数值模拟中加入降雨对有效饱和度与塑性应变进行监测,并增加无裂隙斜坡工况,对比裂隙对斜坡入渗破坏的影响.[结果]结果显示,裂隙作为降雨入渗的优势通道,使得在降雨条件下斜坡渗流场发生改变,降雨前期湿润峰呈现漏斗状,在坡表出现裂隙过程中孔隙水压力传感器会发生波动,坡体大规模破坏前坡体内部土压力会出现分布改变情况;裂隙成为坡体的天然滑面,坡体最终沿裂隙滑动.[结论]降雨过程中滑坡变形破坏分为三个阶段,微裂隙发展、局部破坏和大面积破坏阶段,表现为前期张拉牵引—中期坡表坍塌—后期推移破坏的滑动模式.坡体前部位移有四个阶段,即,无位移阶段、缓慢蠕动阶段、快速变形阶段、缓慢蠕动与短距离快速变形阶段.与无裂隙斜坡相比,含裂隙斜坡的降雨入渗速度较快,相同降雨时长下,无裂隙塑性变形区仅限于坡脚部位.由于整个坡体为非均匀入渗,造成坡肩下部入渗缓慢,使得该部位成为后部坡体滑动的阻力区,降雨前期有效阻止了坡体沿裂隙的滑动.在坡体前部发生滑动后,前部抗滑力减小,坡体后部由于持续降雨增重与裂隙持水作用,下滑力增大,最终坡体滑面沿裂隙延伸.

    裂隙降雨入渗斜坡变形破坏数值模拟模型试验

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    硅微粉-生石灰对膨胀土强度特性及微观结构的影响

    肖桂元王一鹏刘星胡少来...
    154-164页
    查看更多>>摘要：[目的]为研究硅微粉-生石灰对膨胀土的改良效果,[方法]以南阳膨胀土为研究对象,进行无侧限抗压强度试验、固结不排水三轴剪切试验、扫描电镜试验(SEM)和X射线衍射试验(XRD),分析不同掺量硅微粉和生石灰作用下膨胀土的强度特性和微观结构变化,以及矿物组成情况,并利用MATLAB软件对SEM进行定量统计分析.[结果]结果显示:最优掺量下复合改良土无侧限抗压强度峰值为2.139 MPa,与素土相比增加了751.32%;最优掺量下复合改良土黏聚力c=494.6 kPa,明显大于素土黏聚力c=38.59 kPa;计算得到不同硅微粉掺量膨胀土分形维数拟合相关系数均达 0.9 以上.[结论]结果表明:膨胀土在硅微粉-生石灰作用下的无侧限抗压强度和抗剪强度得到明显的提高,优于任一单因素改良,且最佳配合比为硅微粉掺量15%、生石灰掺量 4%,此时孔隙率和分形维数最小,具有良好的分形特征,结构最稳定.研究成果可用于指导膨胀土地区基建工程设计和施工,具有重要的科学意义和实际应用价值.

    膨胀土复合改良硅微粉生石灰强度特性微观结构影响因素

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    考虑位移土压力的多层对撑基坑计算方法研究

    刘红谷孙勇金亚兵阮升...
    165-175页
    查看更多>>摘要：[目的]随着基坑开挖深度的不断增大和基坑周边环境的严格要求,内支撑支护体系逐渐成为基坑支护的主要型式.因此,针对多层对撑式内支撑考虑位移土压力和施工过程的计算理论的研究很有必要.[方法]首先,对宰-梅位移土压力模型进行了改进,采用复合曲线拟合位移与土压力的关系,推导出基于位移的土压力计算公式.然后,根据支护桩节点的弯矩和剪力静力平衡条件,提出一种全新的建立排桩杆系有限单元法总刚度矩阵的简易计算方法,该方法可以将两侧排桩一并进行计算.最后,依托工程实例,对考虑位移土压力和施工过程与《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)(以下简称《规程》)推荐的朗肯主动土压力和不考虑施工过程计算的桩身弯矩和剪力的差异性进行了对比.[结果]结果显示:算例中《规程》推荐的朗肯主动土压力比文中的位移土压力荷载小 16%～32%左右,并且通过工程实例加以验证,其中《规程》计算方法比监测数据最大弯矩小10%,最大位移小14%.文中方法比监测数据最大弯矩大4%,最大位移大6%.[结论]结果表明:两种方法存在较大的差异,应引起重视.对于对撑式支护桩结构,当两侧地质条件相近时两侧支护桩向坑内发生位移,这种位移主要是靠支撑梁的压缩变形产生的,其位移很小,所以作用在支护桩上的土压力荷载更接近于静止土压力而不是《规程》中的主动土压力,所以产生本文计算算例的结果,更是情理之中的事情.该方法适用于任意层的对撑支护体系的计算与分析.

    深基坑开挖对撑支护支护桩位移土压力施工过程有限杆单元法数值模拟

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    不同应力路径对岩石剪切力学参数及破坏响应的影响

    周炳昊孙钱程徐平徐晓...
    176-187页
    查看更多>>摘要：[目的]边坡岩体经历复杂的应力路径与受力模式,考虑岩体实际受力环境开展相应的力学试验,进而获取岩体力学参数,对边坡稳定性分析及安全评估具有重要意义.[方法]以红砂岩为例,通过室内试验研究其在不同应力路径和剪切模式下的力学参数特征和破坏响应,其中应力路径包括轴向压缩和轴向剪切,而剪切模式包括常规切向加载剪切和法向卸荷剪切,分析内容包括岩石的破坏模式、剪切力学参数和细观机理.[结果]结果显示:(1)不同应力路径下,岩石破坏模式有明显差异,主要表现在试样的贯通裂纹与端面或剪切面的夹角、主裂纹的偏差和岩块的脱落;(2)不同应力路径下,岩石的剪切力学参数也有明显差异,主要表现在黏聚力和内摩擦角的变化规律;(3)数值模拟结果显示,不同应力路径下,岩石的细观机理存在差异性,主要是由于骨架颗粒和充填胶结物质的作用.[结论]揭示了不同应力路径对岩石剪切力学参数及破坏响应的影响,可为边坡岩体的力学特性和稳定性评价提供参考.

    砂岩剪切特性三轴压缩切向加载法向卸荷细观机理影响因素模型试验

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    基于温度历程因子影响的混凝土空间收缩历程模型研究

    高强韦强钟孟君韦昱呈...
    188-201页
    查看更多>>摘要：[目的]目前工程中对大体积混凝土的开裂风险评估主要考虑温度应力,且视混凝土整体均匀收缩.由于该类结构的非均匀温度场对混凝土收缩的影响,其内部各个部位的收缩发展并不均匀,导致开裂风险被低估.为更好地预测与评估开裂风险.[方法]通过分布式光纤实测了某拱桥基础大体积混凝土的温度历程和变形历程.据此以温度历程为参数提出了温度历程因子,并建立了考虑温度历程因子的面内大体积混凝土收缩计算模型.随后通过有限元计算分析了分别采用该模型的面内收缩与规范的均匀收缩后混凝土的最大拉应力发展差异.[结果]光纤实测结果显示:基础混凝土中心处温度较高,收缩早期发展迅速,于3.4d发展至终值的 80%,但收缩终值较低,仅 330με;温度较低的边缘处收缩发展较缓,直到13.3d才达到 80%,但收缩终值较高,达到了 470 με.有限元计算结果显示:差异性收缩工况的早期最大拉应力虽然较低,但最终最大拉应力比均匀收缩由 5.85 MPa提升至7.42 MPa,提升了26.8%.[结论]结果表明:大体积混凝土内部和表面的温度历程差异显著影响收缩发展;早期混凝土中心收缩发展迅速且收缩值大,而外部混凝土收缩发展缓慢且收缩值小,缓解了温度梯度带来的拉应力并导致早期开裂风险被高估;随后混凝土中心收缩发展停滞,而外部混凝土收缩持续发展逐渐超过中心,则加剧了温度梯度带来的拉应力并导致后期开裂风险被低估.研究结果对大体积混凝土开裂风险评估具有指导意义.

    大体积混凝土收缩数值模型开裂风险温度应力影响因素

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    黄土掺量对河道粉砂力学性能改良研究

    闫傲坤李芒原李国超杨正仓...
    202-211页
    查看更多>>摘要：[目的]为探究黄土掺量对河道粉砂物理力学特性的影响规律,达到改良砂土的目的,[方法]结合山西省晋中市太谷区道路工程面临的实际问题,开展一系列室内试验,探究不同黄土掺量和含水量对河道粉砂的物理特性、抗剪强度、渗透性等的影响.[结果]结果显示:粉砂渗透系数随着黄土掺量增加而下降,且幅度逐渐趋于平缓,临界水力坡降逐渐提高;抗剪强度随着黄土掺量增加而上升,随含水率的增加而下降,当黄土掺量为 15%、含水率为 9%时会出现一个临界值.[结论]结果表明:黄土掺量会影响粉砂的最大干密度、孔隙比和相对密度,使得土体压实度指标明显改善,有利于地基土体的压实度和承载力提升.考虑到工程成本问题和当地实际情况,建议将黄土掺量设定为15%,能达到改良粉砂的目的.

    粉砂黄土掺量含水率抗剪强度渗透系数影响因素

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    输变电施工道路产流产沙及水动力参数特征研究

    胡亚山仓敏程曦诸德律...
    212-222页
    查看更多>>摘要：[目的]输变电施工道路分布零散、机械化程度高、水土流失治理难度大,已成为工程土壤侵蚀典型地貌单元,对生态环境造成严重威胁.[方法]选择土质硬化和土质扰动 2 种典型施工道路作为研究对象,并以原坡面为对照,通过野外放水冲刷试验开展不同放水流量条件下施工道路径流产沙及水动力参数特征研究,量化不同施工道路侵蚀动力临界值.[结果]结果显示:(1)施工扰动形成的土质硬化和土质扰动坡面的累计产流量和累计产沙量分别比原坡面增大 9.66%～141.56%和123.77%～1 822.39%,稳定产流率和产沙率分别增大 1.28～1.30 倍和 2.39～3.00 倍;施工道路及原坡面的水沙均呈现显著的线性关系(R2>0.90),土质硬化坡面稳定产沙率较土质扰动坡面增大25.34%,但稳定产流率差异仅为2.17%;(2)放水流量达到 15 L/min时,稳定产流率和产沙率由土质硬化<土质扰动转变为土质扰动<土质硬化,2 种输变电施工道路产流和产沙特征存在临界值;(3)土质硬化和土质扰动坡面的稳定流速比原坡面分别增大 59.95%和 39.77%,而临界径流剪切力比原坡面分别降低86.66%和75.87%,临界径流功率分别下降 68.29%和 34.85%,径流功率相较于径流剪切力能更好地作为侵蚀的表征参数.[结论]研究成果阐明不同施工道路进行水土保持措施设计时还需要考虑汇水条件,能够揭示输变电施工道路侵蚀内在机制并为后续开展生态修复提供科学指导.

    输变电施工道路径流产沙水动力水沙关系影响因素

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