华北水利水电大学学报(自然科学版)

Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power

气候变化与水资源国际科技动态(三)

  • 降水由降雪转为降雨将导致径流减少

    王乐扬;田烨;BERGHUIJS W R;WOODS R A;HRACHOWITZ M;

    <正>在气候变暖背景下,越来越多的降水不会以降雪的形式发生。目前大多数研究认为,由降雪为主转变为降雨为主的情势并不会显著影响平均河川径流量。然而,我们认为那些降雪所占降水比例显著减小的流域平均径流量可能会因此而减少。由于地球上有超过1/6的人口依赖于冰雪融化供水和对径流变化十分敏感的生态系统,因此这种因雪-雨转化导致的径流减少对社会经济的影响及后果是非常严重的。我们将Budyko水量平衡框架模型应用到美国不同地区的流域以研究雪-雨转化及其影响。结果发现:相比那些降雪比例较低或者没有降雪

    2018年06期 v.39;No.161 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K]
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锁固型滑坡研究专题

  • 豫西锁固型滑坡类型研究

    刘汉东;张艺冰;鲁丽萍;

    豫西地区位于我国地势第二级阶梯向第三级阶梯的过渡地带,为河南省内滑坡易发区。锁固型滑坡具有聚能效应,易形成高速远程滑坡,直接威胁着工程建设安全、生态环境和人民的生命财产安全。系统地分析了豫西地区的地质条件和滑坡的诱发因素;基于锁固型滑坡的工程地质特征、变形演化机理、锁固段存在的形式和赋存位置,提出豫西锁固型滑坡分布类型主要有顺层直剪式、跨层斜切式和挡墙式,并给出了槐扒滑坡、风脉寺滑坡和东苗家滑坡的工程案例。

    2018年06期 v.39;No.161 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1646K]
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  • 风脉寺滑坡前缘阻滑体不同产状稳定性研究

    李冬冬;刘汉东;

    为研究前缘阻滑体产状对滑坡稳定性的影响,以风脉寺深层特大型滑坡为例,在分析滑坡工程地质特征及形成机理的基础上,通过极限平衡法分析并构建前缘阻滑型滑坡力学模型,得到前缘反倾砂砾岩倾角与滑坡稳定性系数的关系。通过构建的力学模型和数值计算,研究了在反倾砂砾岩倾角分别为10°、20°、30°共3种工况下,滑体的位移分布及稳定状况。结果表明:前缘阻滑型滑坡表现出明显的后缘推移挤密现象,滑体变形主要集中在坡体后部;前缘阻滑体倾角与滑体位移呈负相关性,与稳定性系数呈正相关性;前缘阻滑型滑坡力学模型与数值计算得到的稳定性系数具有相同的规律。研究成果可为前缘阻滑型滑坡稳定性评价提供借鉴。

    2018年06期 v.39;No.161 8-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2511K]
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  • 岩质斜坡锁固段破坏模式的物理模型试验研究

    泮晓华;秦四清;薛雷;

    大型岩质斜坡的稳定性常受潜在滑面上的锁固段所控制,理解锁固段破坏机理是解决岩质锁固型斜坡失稳预测问题的关键。基于已有的岩质锁固型斜坡分类,对每一类斜坡锁固段破坏模式进行了物理模型试验研究。结果表明:跨层斜切式斜坡的锁固段破坏模式为拉剪破坏;顺层直剪式斜坡靠近坡脚临空面处的下部锁固段首先发生拉剪破坏,随之上部锁固段发生剪切破坏;均质岩桥式锁固段破坏模式为拉剪破坏,而挡墙式锁固段破坏模式为剪切破坏。

    2018年06期 v.39;No.161 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 5537K]
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  • 锁固段体积膨胀点的声发射事件能级特征

    陈竑然;薛雷;秦四清;

    确定锁固段体积膨胀点对识别锁固型斜坡的加速蠕变起点具有重要意义,但目前尚缺乏被普遍认可的方法。为此,采用数值模拟方法,研究了直剪应力状态下岩桥型锁固段破裂过程的声发射特征。结果表明:当锁固段被加载至体积膨胀点时,会发生显著的较高能级声发射事件,即标志性声发射事件,这可作为判识体积膨胀点的标志;标志性声发射事件能级与峰值强度点处的主震事件能级的差值基本为定值,说明两者之间可能存在内在的力学联系。以法国Mesnil-Val海岸某崩塌体为例,分析了其演化过程中的微震活动。结果表明,利用标志性声发射或微震事件判识体积膨胀点具有一定的可行性。

    2018年06期 v.39;No.161 19-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1732K]
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  • 东苗家滑坡中部锁固段对其稳定性的影响

    陈钧龙;刘汉东;王四巍;刘佳宾;

    基于边坡锁固效应,利用离散单元法探究滑坡锁固体的分布特征对小浪底水利枢纽东苗家滑坡体的影响,重点分析了边坡的塑性区、水平方向位移及最大主应力。结果表明:岩体作用力主要集中在锁固体上,锁固体的分布特征对滑坡体的稳定性有重要的影响;随着锁固体的损伤加剧,最终发生贯通破坏,边坡失稳;模拟计算的边坡水平方向的位移与滑坡体的表部及深部监测数据吻合,模拟效果良好。

    2018年06期 v.39;No.161 25-29+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 3250K]
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  • 滑坡稳定性的束口锁固控制效应研究

    董金玉;赵志强;黄志全;

    为研究滑坡稳定性的束口锁固控制效应,以豫西某典型束口型滑坡为例,建立了该滑坡的三维数值计算模型,利用大型岩土数值分析软件FLAC 3D对该滑坡在天然和饱和工况下的变形和破坏特征进行了计算分析。结果表明:天然状态下,该滑坡以发生在滑体中的局部变形为主;饱和状态下,滑坡滑体呈现出由于滑带破坏而整体变形的破坏特征;受地形特征的影响,滑坡束口处的锁固控制效应明显。对束口锁固控制效应的研究可从束口前缘的阻滑效应和大主应力的拱形分布特征两个角度进行分析。分析发现束口对滑坡具有显著的阻滑效应,表现为滑体前缘和后缘变形小、中部变形大的特征;束口锁固段大主应力呈拱形分布,作用模式为土体内部应力集中的转移与重分布,可为坡体的整体稳定起到控制作用。

    2018年06期 v.39;No.161 30-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 2215K]
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  • 基于滑坡变形分区的锁固型滑坡稳定性分析研究

    王忠福;李冬冬;万天同;

    锁固型滑坡是一类典型的边坡破坏失稳模式,锁固段的稳定性控制该类边坡的整体稳定。以阿海水电站进场公路K62滑坡为研究对象,基于现场调查和地表变形监测分析结果,确定了锁固段的位置及空间分布;利用有限元及人工神经网络RBF模型反演分析了滑坡体及锁固段岩土体的抗滑参数;分析研究了剪切破坏模式下锁固段的稳定性。研究结果表明:锁固段的稳定性系数为1. 85,处于稳定状态,滑坡整体滑动面未贯通,滑坡处于蠕滑变形阶段。

    2018年06期 v.39;No.161 35-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 3884K]
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  • 基于图像相关分析的锁固型滑坡模型试验方法

    姜彤;雷家华;

    针对支撑拱式、挡墙式、三段式锁固型滑坡分别设计了物理试验模型,采用整体牵引及前缘卸载方式模拟了滑坡从启动到滑动的演化过程,实现了对典型锁固型滑坡演化的全过程模拟,利用三维激光扫描、激光测振等多种非接触测试手段,获取了滑坡演化过程中位移、应力、破裂扩展等多个物理场数据。研究成果丰富了滑坡模型试验的测试方法和手段,为锁固型滑坡的破坏机制及演化规律的研究提供了新的途径。

    2018年06期 v.39;No.161 41-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 2540K]
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  • 基于物联网技术的栾川魏家沟滑坡监测预警系统研究与实践

    于怀昌;王春磊;王硕楠;潘广钊;席伟;

    基于物联网体系结构和技术方法,构建了栾川魏家沟滑坡自动化监测预警系统。在滑坡区布设分布式传感器群,将表面位移、内部位移、降雨量、地下水水位、孔隙水压力监测相集成,应用无线通信网络接入方式,及时传递和处理监测信息,准确地给出地质灾害的预警等级。多年的运行实践表明,该系统可以快速、实时收集灾害体的监测信息,能够保证数据的准确性和可靠性,可以对魏家沟滑坡灾害进行精确的监测预警,实现了全天候远程控制和无人值守,提高了滑坡灾害的防治水平。

    2018年06期 v.39;No.161 46-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1563K]
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  • 黄河根石的声学特性研究

    潘纪顺;王宾;王锐;杨磊;孙凯旋;李朋辉;

    河底根石探测对黄河河道整治、堤防安全至关重要。声波是常用的探测方法,反射波携带着丰富的河底淤积信息。总结了根石在河底的分布情况并分析了探测效果;通过室内试验,计算得到了根石和泥沙的反射系数,为河底根石的信号识别提供依据;从黄河现场探测的声波反射信号中提取了水-泥沙界面与水-根石界面的反射系数,并分析了反射波的频谱特征。从波形、反射系数与频谱3个方面给出了根石反射波的识别方法。得出结论:根石的反射波呈多峰状;在无干扰的理想状态和有水底波动的实际情况下,水-根石界面的反射系数差距在两倍以上;根石的谱峰尖锐,存在两个频谱特征区,谱能量集中。结果可为河底根石探测提供一定的技术依据。

    2018年06期 v.39;No.161 51-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 3200K]
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水资源

  • 贾鲁河流域农业干旱时空演变特征研究

    王富强;闫旭;杨欢;

    土壤相对湿度可以反映土壤水分状况和地表水文过程的大部分信息,是表征农业干旱的一项重要指标。利用贾鲁河流域内郑州、许昌、西华3个站点1991—2013年的土壤相对湿度逐旬监测数据,采用小波分析法和Mann-Kendall突变检验法,系统分析了贾鲁河流域农业干旱的时空演变特征。研究结果表明:1991—2013年,贾鲁河流域的土壤相对湿度总体呈现缓慢增加的趋势,1993年、1995年、2013年分别出现突变点;时间尺度上,存在8~12 a、12~16 a的变化周期,14 a为第一主周期,且年内农作物不同生长季农业干旱的发生频率从高到低依次为春末夏初旱、初春旱、伏期旱、秋季旱;空间尺度上,贾鲁河流域农业干旱的发生频率呈现出自西北向东南递减的变化趋势,特殊干旱年份的干旱地区主要分布在流域上、中游,下游基本无旱情发生。此研究结果可为贾鲁河流域农业干旱防治提供参考。

    2018年06期 v.39;No.161 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 4643K]
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  • 区域农业抗旱能力风险评估中的混合灰靶决策方法

    罗党;王付冰;

    在区域农业抗旱能力风险评估问题中,考虑到干旱信息的非一致性和评估者的后悔规避心理及风险偏好等因素,在包含三参数区间灰数的混合信息下定义了后悔-欣喜值函数,借助数学分析方法及混合灰靶决策理论,提出了一种基于后悔理论的混合灰靶决策方法。并将该方法应用于河南省新乡市、商丘市、信阳市、三门峡市4个地市的农业抗旱能力风险评估中。结果表明,新乡市的抗旱能力较强,商丘市的次之,信阳市的和三门峡市的相对较弱。该排序结果有助于更科学、更有效地开展农业抗旱工作。

    2018年06期 v.39;No.161 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K]
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  • 基于改进灰靶模型的广州市水生态安全评价

    郑炜;

    为评价广州市的水生态安全情况,引进熵权法的灰靶模型,运用指标加权重的方式对模型中存在的不足进行改善,并以此构建了涉及水健康、水发展及水保障的生态安全指标评价体系,评价了广州市的水生态安全状况。评价结果表明:2011—2015年,广州市的水生态安全综合靶心度值由0. 706 5上升为0. 930 9,安全等级由临界安全等级提升到理想安全等级,说明广州市的水生态朝良性方向发展。但在此过程中,水保障安全仍旧不稳定,其值在临界值周围波动,有向恶性方向发展的风险。经对比发现,由改进后的灰靶模型得到的靶心度值和安全等级的变化趋势都与综合指数法所得结果的变化趋势相同,改进后的灰靶模型解决了原模型在使用度上的不足。这些研究成果可为水生态安全评价实践提供参考。

    2018年06期 v.39;No.161 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 239K]
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  • 梧桐河生态流量分析

    徐建新;赵尚飞;杜彦良;殷淑华;王世岩;

    为定量确定大坝修成后坝址下游所需生态流量,通过Tennant法、湿周法和R2-Cross法对坝址至河口断面不同时间段维持水生态系统稳定所需的水量进行计算,并结合维持河流水环境质量的最小稀释净化水量和河滩湿地生态补水量的估算结果分析坝址断面下泄流量。计算结果为:鱼类产卵期(4—8月)的下泄生态流量为5. 74 m3/s,一般用水期(9月至次年3月)的下泄生态流量为1. 76 m3/s;除6月份外,其他月份用于维持河流水环境质量的最小稀释净化水量、河滩湿地生态补水量可由天然降水补给,6月份时对小山亮子断面的生态基流增加0. 01 m3/s后方可满足这两项水量的补给。通过对坝址断面下泄流量的分析,可为水资源配置及大坝管理提供科学依据。

    2018年06期 v.39;No.161 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1440K]
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  • 弯曲型及顺直型河道水流三维数值模拟

    陈翠霞;张小峰;冯向珍;雷恬恬;

    采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、可实现k-ε模型和Reynolds应力模型共4种紊流模型,对梯形断面连续弯道三维水流运动特性进行了数值模拟。从水面线、水流流速、紊动结构及分布特性等方面,比较了4种紊流模型计算结果与实测值的差别。结果表明,Reynolds应力模型由于考虑了水流紊动黏度的各向异性效应,对弯道水流运动特性的模拟精度高于其他3种k-ε模型。进一步采用Reynolds应力模型对连续弯道对应的同长度、同断面型态的顺直河槽进行计算,用实测值验证了Reynolds应力模型也能较好地适用于顺直河槽的水流运动模拟。研究成果可用于弯曲型及顺直型河道水流的三维模拟计算中。

    2018年06期 v.39;No.161 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 2434K]
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水工结构

  • 蒸压加气混凝土等效导热系数的数值模拟研究

    李鹏;荆鹏飞;耿静亚;陈贡联;

    蒸压加气混凝土导热性能是其作为墙体材料的重要性能指标。为研究此指标,采用有限元方法构建了蒸压加气混凝土块模型,依据孔隙率随机生成固体骨架和孔隙,并赋予相应材料属性,根据稳态热传导傅里叶定律和由有限元模拟得到的断面热流量计算导热系数,模拟了蒸压加气混凝土孔隙率和孔径对导热系数的影响。结果表明,蒸压加气混凝土的导热系数随着孔隙率的增大而线性减小;在相同孔隙率下,随着孔径的增大,孔径对导热系数的影响减小。蒸压加气混凝土孔隙率一般为70%~80%,采用图像识别法仅能识别50%左右的宏观孔,有20%~30%存在于混凝土基材的微观孔无法被识别到。为此,将混凝土基材的导热系数分别设置为孔隙率等于0. 12、0. 24和0. 36时的等效导热系数,模拟了蒸压加气混凝土的等效导热系数和导热系数修正值。结果表明,随着等效孔隙率的增加,等效导热系数与实际导热系数的差值逐渐变大。

    2018年06期 v.39;No.161 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2970K]
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