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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

water@waterinfo.com.cn

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。
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    三峡大坝下游突发水污染事故水量应急调度模拟研究

    荆平飞张丹吴碧琼刘晓阳...
    128-147页
    查看更多>>摘要：[目的]三峡坝下游河段潜在水污染风险源众多,一旦发生突发水污染事故,将严重威胁长江沿岸供水安全.三峡水库具有对突发污染事故应急调度的潜力,但其开展突发水污染事故应急调度仍存在诸多挑战.为明确三峡水库应急调度与常态调度的协调性策略,[方法]首先采用HEC-RAS软件建模分析重金属污染团迁移变化规律,接着研究了三峡水库应急调度持续时间、介入时间等对应急调度效果的影响,最后结合以上计算分析结果,在对常态调度约束归纳的基础上提出了针对不同调度期三峡水库开展突发水污染事故应急调度的水量调度策略.[结果]水污染模拟结果显示:当宜昌河段发生20 t六价铬水污染事故时,坝下游宜昌至汉口河段污染物超标历时丰水期20 000～30 000 m3/s时为2～3d,枯水期6 000 m3/s时约为4d;开展应急调度时,三峡水库加泄流量可缩短各取水口污染物超标历时1～4h,且持续时间越长,效果越好;应急调度介入时间提前5 h会使得污染团达到取水口的时间提前1～2 h;但不论是应急调度介入时间还是持续时间均对污染物浓度影响不大.[结论]结果表明:水库增泄调度无法降低污染河段污染物浓度峰值,但可以缩短取水口受污染影响历时和超标历时;相应的减泄调度可以控制污染物扩散范围、延缓污染团传播速度,为就地处置创造条件.结合以上计算分析结果,在考虑常态调度约束的基础上提出了三峡水库开展应急调度的策略:主汛期可适当减泄,汛前集中消落期可适当增泄,蓄水期和供水期(1-3月除外)可适当减泄,也可适当增泄.研究成果对长江中下游干流突发水污染事故时三峡水库应急调度具有借鉴与指导意义.

    三峡水库突发水污染事故应急调度HEC-RAS重金属污染水环境风险源数值模拟

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    基于生态价值的水资源资产价值核算方法研究

    洪明海刘辉严涛杨荣芳...
    148-158页
    查看更多>>摘要：[目的]合理确定水资源资产价值是地方领导干部离任审计和实现水资源所有权委托代理的重要基础,针对水资源资产价值核算范围不具体、方法多、规则不统一等问题.[方法]结合水资源的特性和资产属性,明确了水资源资产的核算边界;考虑水资源的生态价值,建立了包括水量、水质净化、生态水、气候调节、洪水调蓄等五项核算内容的水资源资产核算方法,并将方法应用于贵州省白甫河流域.[结果]方法计算的水资源资产价值为19.58亿元,其中,水量价值5.44亿元、气候调节价值5.15亿元、洪水调蓄价值3.15亿元、水质净化价值1.37亿元、生态水价值4.46亿元.[结论]结果表明,相较于单方水产值法、用水量价格法和生态产品价值法等三种比较常见的核算方法,考虑水资源可利用量、河道内用水量和服务人类活动水量三部分的水资源资产核算边界相对更合理;将生态水虚拟为生活、农业、工业的价值方法充分体现了生态水的占用成本,操作性更强.该方法可为水资源增值保值和水资源高效管理提供科学依据.

    水资源资产价值核算模型生态价值影响因素

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    大规模工程点云数据的归并式八叉树管理及可视化

    张宏阳金银龙张礼兵刘全...
    159-170页
    查看更多>>摘要：[目的]随着智慧水利体系建设的不断推进,三维激光扫描技术因其全面监测、扫描速度快、精度高的技术特性备受关注.然而,高冗余、非结构化、空间分布不均匀等点云特点给超大规模工程点云数据管理和可视化带来了极大的挑战.针对传统的"自上而下,逐级细分"的点云索引构建方法不能很好适配海量点云分块处理或多点云输入场景的问题,提出一种"自下而上,由小及大"的点云八叉树索引构建策略及海量点云快速渲染方法.[方法]结合点云全局信息建立全局格网索引和索引编码转换体系,通过多线程并行读取点云数据进行逐点分配、格网归并等操作,实现海量点云数据的八叉树索引快速构建.此外,采用非冗余采样策略建立多层次细节模型和多线程动态调度技术,实现海量点云数据的高质量可视化渲染.[结果]试验结果显示,基于归并构建策略的方法可处理超50亿点规模的点云数据,索引构建过程内存消耗峰值为2.78 GB,处理效率可到200万点/s.与点云库(Point Cloud Library,PCL)、CloudCompare等点云处理工具相比,在内存资源利用、索引构建效率、点云渲染方面表现出良好的性能.[结论]大规模工程点云数据管理和可视化是深化工程点云监测全流程研究的基础问题,其关键在于优化超大体积点云数据的空间索引快速构建."先细分,后归并"的处理策略可有效缓解分块数据空间重叠冲突问题,算法逻辑清晰,尤其适用于四叉树、八叉树等基于点云包围盒空间剖分映射的索引结构.

    三维激光扫描海量点云八叉树构造内外存动态调度归并算法多层次细节模型水利工程数字孪生

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    稻壳灰地聚物固化黄土水稳定性及微观机理分析

    陈伟黄志军徐宏王旭...
    171-179页
    查看更多>>摘要：[目的]为解决黄土大孔隙、强度低、耐水性差的工程特性,[方法]采用环境友好固废材料稻壳灰改良黄土,通过不同掺量稻壳灰、不同掺量NaOH激发稻壳灰改良土的击实试验、无侧限抗压强度试验、崩解试验及扫描电镜试验,从力学及微观层面分析评价稻壳灰地聚物对黄土的固化效果及固化机理.[结果]结果显示:随着稻壳灰掺量的增大,固化土最大干密度减小,最优含水率增大;稻壳灰对黄土无侧限抗压强度提升了 87.4％,碱激发稻壳灰提升效果更大,最高增幅为2.36倍,存在稻壳灰最优掺量7.5％,NaOH最优掺量10％;稻壳灰地聚物可有效提高黄土的耐水性,稻壳灰掺量为7.5％,NaOH掺量为10％时崩解量为黄土崩解量的20％;稻壳灰地聚物使土体微观孔隙形态分布分维数从1.554减小至1.062与1.004,大幅减小了土体孔隙面积与孔隙连通度.[结论]结果表明:稻壳灰地聚物的掺入可显著减小黄土孔隙数量、孔隙大小及孔隙联通度,能有效提高黄土的密实性及耐水性,同时具有成本低廉、绿色环保等众多优点.

    黄土稻壳灰崩解微观机理力学性能影响因素

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    有荷干湿循环下滑带土细观结构演变机制及宏观力学多尺度研究

    黎细军邓黎旭张国栋易庆林...
    180-192页
    查看更多>>摘要：[目的]库区水位周期性波动使库岸涉水滑坡滑带土长期处于有荷载的干湿循环环境中,导致滑坡的稳定性受到显著影响.然而,有荷干湿循环作用对滑带土微细观结构与宏观力学性质之间的多尺度演变机制依旧模糊不清.[方法]基于此,以三峡库区树坪滑坡滑带土为研究对象,在有荷条件下,对经历不同干湿循环次数的重塑滑带土进行直剪试验、扫描电镜(SEM)和核磁共振(NMR)试验,分析了有荷干湿循环作用下重塑滑带土强度和细观结构演化规律.[结果]结果表明:随着有荷干湿循环次数的增加,重塑滑带土黏聚力呈现逐渐增加的趋势(劣化度达到约-30％),而内摩擦角呈现减小的趋势(劣化度达到约22％);孔隙微观上小孔隙逐渐贯通形成大孔隙,但宏观上孔隙度呈指数减小(降幅约7％);其内部集合体由初始的凝块状逐渐分散为细粒状,随后发生了由面-角接触逐渐向面-面接触的演化特征,导致了其内摩擦角的劣化.同时,干燥重塑滑带土的含水率与其黏聚力呈显著的正相关关系,指示其黏聚力随循环次数逐渐增大可能与矿物间水的"水桥效应"密切相关.[结论]研究成果阐明了有荷干湿循环下滑带土结构的多尺度演变机制,对由其结构劣化诱发的地质灾害研究具有重要意义.

    滑带土有荷干湿循环细观结构多尺度演变黏土矿物滑坡模型试验

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    基于p-y曲线和实体有限元法的大直径单桩水平受荷性状研究

    章巍储著宇陈学奇俞刚...
    193-202页
    查看更多>>摘要：[目的]随着海上风电在国内的兴起与高速发展,直径超过2 m的大直径钢管桩得到更为广泛的应用.由于受到风、浪、流等产生的水平荷载作用,桩体的水平受荷性状成为海上风电桩基础设计的控制因素.为了研究目前大直径单桩设计中存在的问题,为海上风机基础设计提供参考,[方法]以国内大直径的海上单桩原位试验为基础,结合海上风电设计中广泛采用的实体有限元法和p-y曲线法,揭示了大直径单桩的水平受荷性状.[结果]结果表明:API规范推荐的黏土 p-y曲线整体上偏于"柔性",从而导致p-y曲线法计算得到的结果偏于保守;实体有限元法严重依赖于设计参数的选取,在小位移条件下,实体有限元法得到的结果与实测结果较为接近,但存在高估大位移下桩体极限承载力的风险.[结论]在采用实体有限元法进行设计时,需考虑桩-土脱开效应,并且在无可靠的参数选取依据时,建议在合理范围内采用参数分析得到相对保守的结果作为设计参考依据.

    海上风电原位试验大直径单桩水平受荷p-y曲线实体有限元

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    基于地质模型的岩体结构面三维网络模拟研究

    闫福根钟坤李爽高厚...
    203-216页
    查看更多>>摘要：[目的]岩体内部各结构面相互制约、相互影响而非完全独立,为了使各类结构面有效耦合,对结构面进行三维网络模拟,建立结构面三维模型,以实现各类结构面的三维可视化表达.[方法]采用混合数据结构技术对岩石中存在的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类结构面进行精确的地质模型构建;采用Monte Carlo+动态校核方法,对Ⅳ类结构面进行网络模拟;根据实际结构面分布规律,以分组最近原则对Monte Carlo法建立的初步模型进行动态校核,实现初步模型的逐步修正,最后在Vgeo平台上对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类结构面和Ⅳ类结构面进行模型耦合.[结果]结果显示:成功构建了X水电站坝后厂房包含岩层、软弱夹层及破碎带的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类结构面三维地质体耦合模型;根据实测计算得到的2组Ⅳ类结构面实测样本,得到了开挖面实际揭露结构面三维模型并动态校核构建最终模型;对构建的多重三维地质体模型和三维结构面模型进行组合,实现了 X水电站坝后厂房各类结构面的三维可视化统一表达与重构.[结论]实践表明:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类结构面模型与实测二维剖面一致性较好,Ⅳ类结构面迹长、体密度误差较小,分别为-3.13％～-1.77％和6.36％～7.69％,且与实际揭露的结构面分布一致,模型具有较好的精度和可靠性.工程师基于模型可快速获取结构面的可视化分析成果和任意高程、任意剖面的结构面分布图,也可通过数字钻孔实现地质超前预报,同时也能为基础处理、渗流等问题处理提供直观的分析基础.

    岩体结构面三维网络模拟地质模型动态校核影响因素

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    基于图像识别的土石坝坝料颗粒级配检测方法

    罗枭雄金伟赵鹏远钟志鸿...
    217-227页
    查看更多>>摘要：[目的]土石坝坝料级配直接影响砾质土压实性、渗透性、压缩性及应力应变关系,是保证坝体稳定安全的重要标准.目前坝料级配的测量主要采用筛分法,但该方法施工效率低下、误差较大,具有很大的局限.为了实现坝料级配参数的智能检测,[方法]利用DIP技术和人工智能算法及大数据理论,建立了一套坝料颗粒级配识别系统.以两河口水电站坝料为依托,采取了规范化的取样标准,得到了具有代表性的坝料样本数字图片,采用了对比度增强和小波变换为一体的手段为坝料的快速准确分割提供了技术支撑,然后采用阈值分割算法进行坝料图像分割,获得了基于图像识别技术的坝料级配曲线,并通过基于BP神经网络的误差修正模型得到了修正后的坝料级配特征曲线.[结果]将使用该方法得到的级配曲线与实测的级配曲线进行比较,发现两者有较高的吻合度,通过该方法得到的级配曲线可以准确检测坝料的各项指标.[结论]建立的坝料颗粒级配识别系统能快速、准确地得到颗粒的级配曲线,克服了筛分法实用性较低的问题,实现了土石坝复杂坝料的快速检测.

    土石坝料级配检测数字图像处理级配修正模型BP神经网络水利工程

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    基于微粉粉煤灰不同掺配比下泡沫混凝土孔隙特性分析

    金长慧蒋宁山李辉刘成奎...
    228-239页
    查看更多>>摘要：[目的]利用建筑垃圾制备再生微粉,不仅可以提高建筑垃圾资源的利用率,还能有效降低碳排放.[方法]采用物理发泡法以再生微粉、粉煤灰为主要原材料制备泡沫混凝土,借助X射线衍射和力学性能测试方法对不同微粉、粉煤灰掺量下泡沫混凝土的性能进行了定量表征.利用电镜扫描得到14种不同配比下的SEM图像,并结合PCAS软件对其进行孔隙分析,探究孔隙体积分形维数的变化及其与泡沫混凝土的强度和耐久性的关系.[结果]结果显示:单掺40％微粉的泡沫混凝土抗压强度最大,为6.721 MPa,孔隙率最低,为6.54％,导热系数为0.095 W/(m·K).[结论]试样的抗压强度随着微粉掺量的增加先增大后减小,并在微粉掺量为40％时达到最大值.泡沫混凝土的孔结构具有明显的分形特征.随着微粉含量的增加,泡沫混凝土的强度随分维的减小而增大,孔隙率逐渐降低,导热系数不断下降,孔隙结构趋于规则化.再生微粉的活性被有效激发,达到固废的效果.

    再生微粉PCAS孔隙率分形维数影响因素

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    基于人力资本视角的水库移民经济脆弱性问题研究

    许桂生陈东明孙浩彭子威...
    240-248页
    查看更多>>摘要：[目的]在全面脱贫的背景下,巩固水库移民脱贫攻坚成果,需要重点关注关乎移民未来福祉的经济脆弱性问题.促进人力资本积累是提升移民自我增收能力的重要途径,从人力资本视角研究水库移民的经济脆弱性问题对促进移民实现可持续生计具有重要意义.[方法]基于2021年GX自治区WZ市移民后期扶持监测评估工作中对603户移民的实地调查数据,采用预期的经济脆弱性测度方法对移民经济脆弱性进行了测算,并基于熵值法从教育、健康、工作经验三个维度构建了移民人力资本指数,在此基础上构建多元线性回归模型和中介效应模型考察了人力资本积累对移民经济脆弱性的影响机理.[结果]结果表明:(1)在人均收入中位数的60％相对贫困标准下,WZ市水库移民经济脆弱性均值为0.161,脆弱性移民户占比为13.9％.(2)促进人力资本积累能显著减缓移民经济脆弱性,人力资本指数每提高一个单位,WZ市水库移民经济脆弱性会降低20.6％.教育水平、健康水平和工作经验均对移民经济脆弱性具有显著的负向效应.(3)非农就业水平在人力资本积累缓解移民经济脆弱性这一过程中起到部分中介作用.[结论]研究成果实证检验了人力资本积累在缓解水库移民经济脆弱性这一过程中发挥的重要作用.建议在推动水利乡村振兴的过程中,通过后期扶持加大移民人力资本的开发,提高移民自我增收能力.

    人力资本非农就业水库移民经济脆弱性后期扶持影响因素水利工程脱贫

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