水资源与水工程学报

半分布式水文模型在长江流域模拟效果及影响因素分析
王晟 ^1,2 ，赵炫越 ³ ，张乃明 ³ ，高伟 ⁴ HBV是一种在流域水文模拟中广泛应用的半分布式水文模型，但模拟效果在不同流域内差异较大，识别影响模拟效果的关键因素有助于提升HBV模型在不同流域中的应用精度。以长江流域为研究区，采用HBV模型对38个子流域逐日流量进行模拟，分析不同子流域逐日流量模拟的决定系数（ R ² ）、纳什系数（ NSE ）和相对误差（ RE ）3项模拟精度指标，并通过随机森林模型探究土地利用、地形、气象水文等12个因素对模拟精度的影响程度。结果表明：HBV模型在长江流域具有较高的适用性，38个子流域流量模拟精度评价指标 R ² 、 NSE 和 RE 平均值分别为0.62、0.56和-0.19；长江流域HBV模型的模拟精度在不同子流域存在显著差异，各模拟精度评价指标大小在空间上呈现随机分布特点，表明HBV模型模拟精度受到非系统性因素的影响；雨量站点密度是影响模型模拟精度最显著的因素，其次是年平均气温和年平均降水量，地形特征相较于气象和水文因素对模拟精度的影响较小。HBV模型在长江流域多种空间尺度和多种气象地形的子流域中均能实现较高的模拟精度，随着高精度降水产品的不断发展，HBV模型在我国流域水文模拟和水资源管理中具有广阔的应用前景。
2024,35(4):1-11.[ 摘要 ]( 770 )[ PDF ]( 383 )

基于多种方法的信阳市水资源系统韧性评价
甘容 ^1,2 , 孔令迪 ^1,2 , 郭林 ³ ，高勇 ³ ，王英男 ⁴ ，唐辉 ³ 随着经济社会的发展，水资源系统面临的风险日益严重，探究水资源系统韧性对合理利用水资源、促进水资源可持续发展具有重要意义。根据信阳市水资源实际情况，从抵抗性、恢复性、适应性层面选取18个指标确立信阳市水资源系统韧性评价指标体系，基于熵权法确定各评价指标权重，采用模糊综合评价法、灰关联分析法、TOPSIS法，分别从评价对象的优劣等级、评价对象与最优方案之间关联度和评价对象与最优方案的接近程度等3个方面对信阳市2012—2021年的水资源系统韧性展开评价。结果表明：模糊综合评价法能更好地界定水资源系统韧性的评价标准；基于模糊综合评价法，2012—2021年信阳市水资源系统韧性水平主要为等级Ⅱ和Ⅲ，变化趋势总体是上升的，但仍存在提升的空间。
2024,35(4):12-19.[ 摘要 ]( 576 )[ PDF ]( 362 )

基于日尺度旱涝急转指数的重庆市旱涝急转事件演变特征分析
刘玉冰 ¹ ，刘波 ² ，王文鹏 ^2,3 ，邱鹏 ⁴ ，黎春蕾 ⁴ ，仵新燕 ² ，刘缘晴 ² 为准确地反映旱涝急转事件的“突发性”与“交替性”特征，对重庆市34个气象站采用日尺度旱涝急转指数 DWAAI 提取1960—2018年旱涝急转事件，根据重庆市的实际情况划分不同强度旱涝急转事件对应的 DWAAI 数值范围，探究不同强度旱涝急转事件发生频次的时空演变特征。结果表明：重庆市旱涝急转事件以旱急转涝为主，旱急转涝事件占旱涝急转事件累计次数的85%，主要发生在4—9月，多年平均次数为22.64站次，其中，中度、重度事件占所有旱急转涝事件的11.7%、2.9%；旱急转涝事件频发于重庆市西部、中部及东北部区域，发生频次的变化趋势不显著；涝急转旱事件主要发生在7—9月，多年平均次数为5.60站次，轻度、中度事件占所有涝急转旱事件的92.9%、7.1%；涝急转旱事件在重庆市东南部、中部以及东北部区域的西部地区（如开县）频发，频发地区的发生频次总体呈增加的趋势。研究成果可为保障重庆市及相关地区水安全、加强防旱抗涝减灾工作提供理论基础。
2024,35(4):20-28.[ 摘要 ]( 608 )[ PDF ]( 375 )

辽东湾北部河流氮磷入海通量及污染源解析
张媛媛，刘建卫，田晶，陈小强为量化陆源氮磷污染对辽东湾北部海洋环境的影响，以辽东湾北部的浑河和太子河流域(浑太流域)为研究对象，通过构建SWAT模型，对2015—2018年陆源氮磷污染负荷的产生量以及入海通量进行模拟，分析其年际和年内变化特征，并探究氮磷污染的来源、贡献率及驱动因素。结果表明：陆源氮磷污染产生量及入海通量整体呈减少趋势（2016年除外），太子河氮磷通量约为浑河的2.4倍；受降水驱动影响，丰水期总磷及氨氮的入海通量占比均超过55%。总磷及氨氮在入海污染中贡献率较高，其入海通量与污染物浓度的相关性远低于入海流量。因此，从源头上加强浑太流域污染治理，减少氮磷的汇入，是解决辽东湾北部海洋污染问题的关键。
2024,35(4):29-37.[ 摘要 ]( 489 )[ PDF ]( 266 )

1960—2022年洞庭湖流域多尺度径流量演变特征分析
张睿 ^1,2 ，曾春芬 ^1,2 ，龙秋波 ³ ，马昱斐 ^2,4,5 ，万芳 ⁶ ，王国庆 ^2,4,5 气候变化加剧旱涝灾害，严重制约了区域水资源利用和经济发展。洞庭湖流域是长江流域重要的生态功能区，研究洞庭湖流域径流变化特征可为洞庭湖流域水资源保护、开发利用与规划、区域协调可持续发展提供科学依据。研究基于Mann-Kendall趋势检验法和小波分析法，分析了洞庭湖湘江、资江、沅江和澧水4个流域控制水文站1960—2022年的流量多时间尺度演变特征。结果表明：各子流域实测流量呈非显著性变化趋势。其中，澧水石门站年平均流量呈减少趋势，倾向率为-0.24 m ³ /s·a ^-1 ，沅江桃源站、资江桃江站和湘江湘潭站实测流量均呈增加趋势，倾向率分别为2.42、0.43和3.33 m ³ /s·a ^-1 ；洞庭湖流域4个水文站年内径流分配极不均匀，最大流量主要集中在6、7月份，汛期4—7月份径流量可占年径流量的50%左右，非汛期流量则相对较低；澧水流域实测径流周期与其他3个流域差异明显，澧水石门站径流变化的主周期为4 a，其他3站的主周期为24 a左右；洞庭湖各子流域实测径流具有较好的同步性，年、季、月尺度下的相关系数均在0.65以上。此外，研究发现洞庭湖各子流域不同时期降水径流关系基本保持不变，人类活动对河川径流量的影响相对较小。
2024,35(4):38-46.[ 摘要 ]( 475 )[ PDF ]( 328 )

基于水-经济社会-生态环境协同演变的生态流量阈值适宜性研究
王钰 ^1,2 , 张翔 ^1,2 , 闫少锋 ³ , 刘浩源 ^1,2 , 邓梁堃 ^1,2 , 付湘 ^1,2 针对天门河-汉北河流域生活-生产-生态“三生”用水矛盾突出、水生态退化及经济社会发展受限等问题，基于水系统理论与系统动力学方法，构建“水-经济社会-生态环境”耦合模型，从系统层面研究河道内生态流量阈值的适宜性。应用情景模拟法，考虑高效节水、再生水利用率提高等调控措施及未来天然来水的不确定性，设置9种情景模拟2022—2035年研究区高、中、低3种生态流量阈值下的水资源供需及经济社会发展态势。结果表明：高效节水和再生水利用率提高均有利于缓解因生态流量阈值增大而引起的区域水资源用户间的冲突问题；从“水-经济社会-生态环境”协调发展的角度分析，建议研究区丰水年（ P =25%）生态流量阈值设置为年径流量的30%~50%，平水年（ P =50%）和枯水年（ P =75%）生态流量阈值设置为年径流量的10%~30%；增大生态流量阈值的同时应采取提高水资源利用效率的调控措施。研究结果从“水-经济社会-生态环境”耦合系统的协同演化机制出发分析河流生态流量阈值的适宜性，为复杂水资源系统的优化运行与科学管理提供了理论基础。
2024,35(4):47-55.[ 摘要 ]( 514 )[ PDF ]( 336 )

基于分层需水的水资源均衡配置研究
王澎喆 ¹ ，赵志轩 ^1,2 ，吴皓天 ¹ ，金鑫 ³ ，杨苗 ¹ ，耿雷华 ^1,2 水资源配置是缓解区域水资源供需矛盾、均衡水与发展的关键措施。根据新时期水资源精细化管理的有关要求，以农业、工业、生活、生态用水户为对象，基于分层需水相关理论和已有成果，提出了刚性需水、弹性需水的计算方法；综合考虑社会、经济、环境效益，构建了面向分层需水的水资源优化配置模型，采用NSGA-Ⅲ算法与EMW-TOPSIS法求解得到4种效益配置方案；以用水基尼系数表征配置单元间、用水户间的用水公平性，对非劣解集内配置方案的用水公平性进行评价，筛选出兼顾用水公平和效益的均衡配置方案；最后以宁夏回族自治区为典型研究区，进行案例应用。结果表明：均衡配置方案下，2025年宁夏全区总缺水量为10.74×10 ⁸ m ³ ，经济效益为2 182.6×10 ⁸ 元，污染物排放量为162.78 t，该方案对应的全区用水基尼系数为0.98，配置单元间、不同用水户间用水公平性较高；与现状年相比，均衡配置方案对应的全区地下水开采量减少了0.91×10 ⁸ m ³ ，降幅超过16.1%，地下水供水量占总供水量比例下降1.3%，进一步优化了自治区供水结构。本研究提出的水资源均衡配置思路与方法可为水资源短缺地区均衡配置提供借鉴，也可为新时期落实水资源刚性约束制度提供技术支撑。
2024,35(4):56-65.[ 摘要 ]( 428 )[ PDF ]( 249 )

基于InfoWorks ICM模型的城市小区LID组合方案成本效益研究
李军 ^1,2 ，刘学峰 ^1,2 ，王德淇 ^1,2 ，李欢 ^1,2 ，祁军业 ³ ，刘建林 ³ ，张婷婷 ^1,2 ，未碧贵 ^1,2 针对低影响开发（LID）雨水系统建设中存在成本与效益难以平衡的问题，选取甘肃省天水市某居住小区为研究对象，构建InfoWorks ICM一、二维耦合模型，以不同LID组合方案在不同降雨重现期下的径流总量控制率、径流峰值削减率、积水面积削减率、积水量削减率、固体悬浮物（SS）削减率、化学需氧量（COD）削减率为效益表征量，结合LID设施的生命周期成本定量分析成本效益。结果表明：包含绿色屋顶的LID组合方案成本效益偏低，但对于高重现期降雨具有较强的适应能力，更适用于暴雨频发地区；LID组合方案对于积水面积削减率与积水量削减率的成本效益较高，能有效缓解内涝积水，对于COD削减率的成本效益较低，需进一步优化；雨水桶+生物滞留设施+透水铺装作为总成本效益最高的方案，更适用于研究区域LID雨水系统的建设。研究成果对LID雨水系统的优化设计具有重要参考意义。
2024,35(4):66-75.[ 摘要 ]( 415 )[ PDF ]( 303 )

基于氢氧同位素的黄土区场次降水水体补给转化关系研究
孙虎 ¹ ，赵宾华 ^1,2 ，李占斌 ¹ ，李鹏 ^1,2 ，马建业 ¹ ，马方铭 ¹ ，李华杰 ¹ ，延子轩 ¹ 黄土高原地区开展的生态建设措施改变了流域地形并影响了水文过程。为探究影响途径，以黄土区典型小流域王茂沟流域为研究区，针对场次降水，采集降水前、后的坝地、梯田两种地类分层土壤样品、降水样品、地表水和浅层地下水样品，通过稳定氢氧同位素技术分析水体中的δD和δ ¹⁸ O，揭示了黄土沟壑区降水-地表水-浅层地下水、降水-土壤水之间的传输转化关系。结果表明：场次降水（20230423）时段内，降水量为70.0 mm，降水和地表水补给浅层地下水，补给比例分别为27.62%和72.38%；地表水和浅层地下水水分传输过程中存在坝地的情况下，降水对浅层地下水的补给率增加了31.90%；沿程地表水和浅层地下水之间的蒸发损失为1%~13%，且在地表水补给浅层地下水的过程中，蒸发损失随传输距离的增加而增大；坝地深层土壤水较梯田更容易受到降水补给；坝地0~60 cm土层土壤水对60~100 cm土壤水的垂向补给率（48.11%）小于梯田0~40 cm土层土壤水对40~100 cm土壤水的垂向补给率（55.11%）。研究成果可为黄土高原地区生态建设治理对流域水文过程的影响研究和区域生态环境保护提供参考。
2024,35(4):76-82.[ 摘要 ]( 383 )[ PDF ]( 258 )

基于遗传算法的碾压混凝土重力坝温度场多测点反演
黄灵芝 ^1,2 ，张朝森 ² ，司政 ^1,2 ，陈思琦 ³ 由于碾压混凝土重力坝施工现场条件复杂，实验获得的参数与实际参数存在一定的差异。为获得高精度的温度场仿真结果，根据某碾压混凝土重力坝现场实测温度数据，利用遗传算法反演该碾压混凝土坝的绝热温升 Q ₀ 、温升常数 n 和导热系数 λ ，并运用所得的反演参数进行温度场仿真模拟分析，对比不同测点个数下反演所得参数的可靠性和精确性。结果表明：通过遗传算法进行参数反演可有效提高反演的速度与精度，并且反演所依据的测点个数越多反演结果越接近实测数据，9个测点反演比3个测点反演误差减少了1.43%，比6个测点反演误差减少了0.44%。因此，在利用遗传算法进行参数反演时应尽量选择较多的测点个数，以提高仿真计算的精度。研究结果可为碾压混凝土重力坝热学参数反演提供理论指导和依据。
2024,35(4):83-91.[ 摘要 ]( 435 )[ PDF ]( 330 )

基于无人机巡检与深度学习的河道整治施工进度图像识别
刘东海 ¹ ，马子茹 ¹ ，黄斌 ² ，刘雅雯 ² ，王志岗 ² 长线性小流域治理工程中的河道衬砌、生态护岸等距离长、范围广、布置分散，且工区交通不便，人工巡检费时费力，难以及时掌握工程的整体施工进度形象面貌。提出了基于无人机巡检与深度学习的河道整治施工进度智能图像识别方法，通过定位施工节点（施工区域起点和终点）的位置计算施工进度。首先，建立了施工区域目标检测模型，针对无人机航拍影像进行河道衬砌护岸施工区域的识别以及施工节点的定位；然后，利用尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform， SIFT)算法对不同视频帧中的施工节点进行匹配，并基于单目视觉的运动视差法，计算施工节点的实际工区坐标；最后，计算当前衬砌护岸施工进度，并分析进度偏差。结果表明：该方法得到的施工节点定位平均误差为1.026 m，平均相对误差为0.74%，该方法能够较为准确地从航拍图像中识别得到当前衬砌护岸的施工进程，从而实现长线性工区快速巡检，及时掌控现场施工进度，提高工程管理的智能化水平。
2024,35(4):92-100.[ 摘要 ]( 463 )[ PDF ]( 315 )

无压圆形输水隧洞正常水深与临界水深的简便计算
杨伟峰，杨洋正常水深与临界水深是输水隧洞设计计算、运行管理的重要水力参数，圆形断面作为水力最佳断面，其特征水位计算尤为重要。针对已有公式存在精度不高、适用范围较小的问题，从水流运动的基本方程出发，引入过水断面特征参数和无量纲水深，结合数学运算中的极限思维，构造了多个函数模型。采用改进后的粒子群算法替代传统的参数确定工作，从而得出圆形隧洞无压水流特征水深的简便计算公式。通过与以往几个典型公式进行对比发现，本文提出公式在计算精度上得到了显著提高，正常水深计算的最大相对误差被控制在0.067%以下，而临界水深的计算误差也不高于0.182%，同时二者均具有较广的计算适用范围。本研究为特征水深的计算提供了新思路，同时提出的计算公式精度高、适用范围广，在隧洞、管道等无压输水系统中具有广阔的应用前景。
2024,35(4):101-110.[ 摘要 ]( 427 )[ PDF ]( 313 )

立式轴流泵装置内流瞬变特性数值分析
徐贵颖 ¹ ，王暴 ² ，王振华 ³ ，栾逸 ¹ ，单秋雯 ³ ，杨帆 ¹ 为明确立式轴流泵装置内流瞬态变化特性，采用计算流体动力学（CFD）方法求解泵装置全流道内流场，并结合物理模型试验验证数值模拟的可靠性，得到不同流量工况下泵装置叶片区的瞬态流动特性。结果表明：叶轮进口偏流角较大的区域主要集中于叶轮前缘附近且随叶轮旋转呈动态变化，叶轮出口偏流角由轮毂向轮缘逐渐增大，导叶体出口偏流角较大的区域为导叶片尾缘周向位置。1.2 Q _bep 工况时，叶轮进口轴向速度分布均匀度为89.5%，速度加权平均角为82.9°；当流量从0.8 Q _bep 增加至1.2 Q _bep 时，导叶体出口平均速度环量降低了12.1%；在流量工况为0.8 Q _bep ~1.2 Q _bep 范围内，平均速度环量的最小值为4.7 m ² /s，此时流量为1.2 Q _bep 。导叶体出口的涡结构特征显著，从导叶体进口到出口涡结构数量增多，涡体积减小，涡结构的合速度降低显著。
2024,35(4):111-118.[ 摘要 ]( 418 )[ PDF ]( 325 )

考虑源-荷协同风险的水光互补系统日前优化调度
黄显峰 ¹ ，周文 ¹ ，鲜于虎成 ¹ ，张艳青 ² ，李旭 ³ 光电高比例渗透阶段会加剧水光互补系统的源-荷协同难度，并引发弃电风险。由此提出一种考虑源-荷协同日前优化调度方法。首先基于波形分段与出力分区提取光伏出力定性特征，引入耦合云生成光电不确定性场景；然后选取波动量、弃电量评价指标建立日前调度模型，采用波形分阶补偿策略保障负荷跟踪能力与控制弃电风险，并编制发电计划；最后根据实际案例的场景集合求解系统实时运行过程。结果表明：耦合云模型能够在波形与出力两个维度模拟不同鲁棒保守度下的光电不确定性；相对于常规确定性优化，考虑源-荷协同日前优化调度方法能够充分发挥水电与水库调节的灵活性，具有更强的风险承担能力，且输电形式满足源-荷协同要求，可以有效规避弃电风险。
2024,35(4):119-126.[ 摘要 ]( 429 )[ PDF ]( 315 )

近断层地震动组合斜入射下沥青混凝土面板堆石坝响应研究
许斯年, 宋志强, 李闯西部地区水利工程多建于复杂地震断裂带附近，因此近场地震动的脉冲效应对水工建筑物所产生的影响不可忽略。近断层地震动往往由P波、SV波等共同组成，到达地表后明显带有一定角度，垂直入射假定不再适用，因此有必要开展近断层脉冲型地震动组合斜入射对沥青混凝土面板堆石坝地震响应影响的研究。基于地表二维地震动反演确定P波、SV波斜入射时程，构建近断层地震动组合斜输入模型，选取脉冲型和非脉冲型各5条地震动记录，研究近断层地震动组合斜入射对沥青混凝土面板加速度、应力和坝体永久变形的影响规律。结果表明：与地震动垂直入射相比，面板水平向加速度随P波角度的增大而增大，随SV波角度的增大而减小，竖向加速度及坝体永久变形的规律则相反；面板拉应力随着P波、SV波角度的增大而增大；近断层地震动的脉冲特性对堆石坝的响应有显著放大作用，其中面板拉应力最大增加了116％。
2024,35(4):127-135.[ 摘要 ]( 388 )[ PDF ]( 311 )

基于损伤模型的混凝土冻融循环过程数值模拟研究
孟智田 ¹ ，李宗利 ^1,2 冻融损伤是寒区混凝土主要破坏方式之一，冻融过程是混凝土材料逐渐破坏演变的过程。引入损伤理论建立了混凝土水热力损伤耦合模型，该模型可以模拟混凝土冻融过程中水的相变、孔隙水压等变化过程，通过累积损伤真实反映破坏过程。通过与相关文献中的试验数据对比，验证了模型的准确性，并研究了中心最低温度、降温速率以及初始孔隙率对混凝土试件冻融损伤的影响规律。结果表明：随着试件中心最低温度的降低、降温速率的增大和初始孔隙率的增大，混凝土的累积损伤值逐渐增大；损伤区虽然从混凝土试件四周逐渐向内发展，但在降温速率和初始孔隙率过大时，最大损伤区和裂缝却出现在棱角附近的试样内部，并向外部扩展，该结果解释了棱柱体混凝土冻融破坏后棱角最先掉落的现象。
2024,35(4):136-143.[ 摘要 ]( 439 )[ PDF ]( 310 )

煅烧水滑石对钢筋混凝土的阻锈机理研究
冀慧星 ^1,2 ，杭美艳 ^1,2 ，杨宇斌 ^1,3 通过线性极化（LPR）、电化学阻抗谱（EIS）、能谱（EDS）、氯离子含量等测试，研究了氯盐-硫酸盐侵蚀下掺入水滑石（LDHs）、煅烧水滑石（CLDHs）对钢筋混凝土的阻锈作用。结果表明：CLDHs、LDHs具有较小的粒径、较大的比表面积，产生的微集料效应可以提高混凝土28 d抗压强度6%左右，并优化了混凝土孔隙结构，提高了混凝土体系氯离子结合率；耦合盐干湿循环侵蚀下，CLDHs和LDHs明显提高了钢筋混凝土内钢筋的极化电阻和容抗弧半径，CLDHs阻锈效率大于LDHs；随着循环次数的增加，阻锈效率下降，但干湿循环90次CLDHs的阻锈效率仍在85%以上，且阻锈机理主要来源于其对自由氯离子的吸附作用，因此，掺入CLDHs能够有效提高钢筋混凝土的抗锈蚀能力。
2024,35(4):144-152.[ 摘要 ]( 419 )[ PDF ]( 303 )

纵向框架连接系对露顶式弧形钢闸门静动力特性影响分析
鲍伟 ¹ ，王晨 ² ，刘亚坤 ² ，傅学敏 ² 弧形钢闸门是水利枢纽中重要的泄水建筑物，根据事故案例发现弧形钢闸门多因支臂失稳而发生破坏，布置支臂连接系在一定程度上可以增强闸门稳定性，但目前连接系种类众多且无明确规范布置方法。以露顶式三支臂弧门为研究对象，采用CAD-CAE联合仿真的数值模拟方法综合探究了不同形式连接系对该闸门静动力特性的影响。结果表明：连接系的布置可以显著提高闸门刚度，改变闸门结构应力分布，降低最大应力；支臂内部腹杆和斜杆对闸门静动力特性提升效果显著，应进行优先布置；在数值模拟中支臂连接系等构件对模拟结果影响较大，采用空间有限元法对弧形闸门支臂校核时应尽量避免对支臂连接系进行过度简化。研究成果对弧形钢闸门支臂连接系布置及有限元计算具有一定参考意义。
2024,35(4):153-161.[ 摘要 ]( 461 )[ PDF ]( 262 )

滑石粉替代膨润土掺量对塑性混凝土性能的影响
刘彦钰，张博，罗伊明，陈博文，姚汝方在保持强度的前提下，通过滑石粉部分替代膨润土能够降低塑性混凝土的弹性模量并维持其高抗渗性能。配制了两种不同水胶比的塑性混凝土，滑石粉替代膨润土掺量分别设定为0以及胶凝材料的5%、10%、15%、20%，通过混凝土拌和物工作性能以及混凝土抗压强度、弹性模量和抗渗性能测试，结合微观形貌分析，探究了滑石粉掺量对塑性混凝土主要性能的影响。结果表明：随滑石粉替代膨润土掺量的增加，塑性混凝土拌合物的坍落度、扩展度及混凝土抗压强度均先增大后减小，而混凝土渗透系数则出现先降低后增加的趋势，且各性能指标均在滑石粉掺量为10%时出现极值；当滑石粉掺量为5％时，塑性混凝土的弹性模量比未掺时略有降低，之后随着滑石粉掺量的增加快速减小；掺入滑石粉部分替代膨润土可以减少混凝土孔洞，使基体结构密实，且滑石粉掺量为10%时相比20％时更为密实；10%掺量的滑石粉代替膨润土具有最佳的效果，不仅能改善拌和物工作性能，而且使塑性混凝土的抗压强度和抗渗系数得到提高，同时还降低了塑性混凝土的弹性模量。
2024,35(4):162-168.[ 摘要 ]( 437 )[ PDF ]( 312 )

隧道弃渣级配碎石细观力学参数研究
岳夏冰 ¹ ，董耿志 ¹ ，丁同 ¹ ，蒋双全 ² 隧道弃渣级配碎石作为道路基层填料，能有效避免资源浪费与环境污染。有限元方法将其视为连续介质进行研究时存在一定局限性，而采用离散元对颗粒材料进行模拟时，细观参数对其宏观力学性质的影响并不明确。基于三轴压缩试验和数值模拟，通过正交控制参数变化分析，揭示了颗粒间细观参数与宏观力学参数之间的关联性，明确了细观参数对隧道弃渣级配碎石路用力学性能的影响。结果表明：细观参数中，切向黏结强度对黏聚力值的影响最大，而摩擦系数与内摩擦角值变化联系更密切；初始杨氏模量与刚度比呈负相关，其他参数对其影响不大；与泊松比相关的变化关系中，刚度比与切向黏结强度较其他参数对其影响更大。研究成果可为颗粒流模拟级配碎石的细观参数标定提供参考，也为级配碎石作为道路基层填料的力学性能研究提供了基础。
2024,35(4):169-178.[ 摘要 ]( 400 )[ PDF ]( 318 )

透明砂土基本特性及其在注浆模型试验中的应用
胡焕校 ¹ ，谢中良 ¹ ，甘本清 ¹ ，卢雨帆 ¹ ，邓超 ^2,3 透明土技术为可视化监测土体内部变形、渗流提供了有效手段，充分认识透明土透明度的影响因素是该技术发展的基础，亦是实现注浆模型试验浆液扩散可视化的前提。采用熔融石英颗粒和混合矿物油配制透明砂土，通过调整混合矿物油配比、熔融石英颗粒粒径、环境温度获得透明砂土。配制与标准砂级配相近的透明砂土，测试了透明土与标准砂的基本物理力学性能，并开展了大尺寸透明砂土注浆模型试验。结果表明：混合矿物油配比、熔融石英颗粒粒径对透明砂土透明度影响显著；混合矿物油折射率对温度较敏感，折射率随温度的升高而降低；与标准砂级配相近的透明土透明度较高，物理力学特性与标准砂相近，该透明砂土实现了注浆模型试验浆液扩散过程的可视化。研究成果对促进透明土技术发展及其在注浆模型试验中的应用具有借鉴意义。
2024,35(4):179-186.[ 摘要 ]( 406 )[ PDF ]( 303 )

基于流域尺度的耕地时空格局演变与分异性研究
唐若宜，李发文流域尺度下的耕地分布跨度大，为探究流域耕地时空格局演变规律，基于1990、2000、2010、2020年4期土地利用遥感监测数据，以黄河、淮河、海河和长江4大流域为研究区，利用土地利用转移矩阵、重心模型、核密度方法分析流域耕地与其他土地利用类型转移情况、耕地重心迁移和耕地聚集特征，并对4大流域水田旱地分异现象进行分析。结果表明：1990—2020年间4大流域耕地面积均减小，其中海河流域耕地减小率最大，为9.16%；除海河流域耕地重心向西南方向迁移外，其他流域耕地重心均向东北方向迁移，整体耕地重心向北方向迁移，1990—2020年迁移距离分别为1.8、5.9和5.1 km；4大流域水田、旱地除部分水旱田调整外，主要是在林地、城乡用地和草地3种土地利用之间进行，转移主要发生在2010—2020年期间。1990—2020年黄河流域水田面积减少了9.35%，旱地面积减少了4.91%；淮河流域水田面积增加了3.51%，旱地则减少了7.10%；海河流域水田和旱地分别减少了70.46%和6.71%；长江流域水田和旱地分别减少了8.15%和1.72%。黄河、淮河、海河和长江4大流域为国家水网的主网，与本研究范围一致，研究成果可为进一步研究耕地资源与水网建设匹配性提供必要的前提。
2024,35(4):187-197.[ 摘要 ]( 433 )[ PDF ]( 329 )

串联网式过滤器泥沙拦截效果试验研究
刘贞姬 ^1,2 ，杨昊 ¹ ，李洁 ¹ ，雷辰宇 ¹ 为了探究泵前、后串联网式过滤器在实际灌溉工程中的分级过滤特性并提高滤网拦沙率，对3种进水含沙量、4种滤网孔径和3种颗粒级配条件下串联网式过滤器的过滤性能开展了正交试验和全试验。结果表明：增大含沙量会加速过滤器滤网堵塞，使部分大于滤网孔径的泥沙颗粒通过滤网；随着进水粗颗粒泥沙的增多，一级过滤效果越明显；不同滤网孔径条件下各粒组出水沙中值粒径和最大粒径变化率范围分别在5.1%~13.0%、1.7%~17.6%之间；通过极差分析和方差分析探究拦沙率对各因素的敏感度，其主次顺序为滤网孔径、颗粒级配、含沙量；当进水沙中值粒径为0.50 mm、含沙量为0.20 g/L时，泵后过滤器滤网孔径较优组合为0.25 mm×0.16 mm；拦沙量与各级滤网孔径有关，选择滤网孔径为(0.49~0.78) d ₅₀ 的泵前过滤器和(0.32~0.50) d ₅₀ 的泵后过滤器进行过滤，有利于提高过滤器拦沙率，延长其使用寿命。
2024,35(4):198-205.[ 摘要 ]( 430 )[ PDF ]( 317 )

引黄滴灌不同含沙率对灌水器堵塞影响和试验研究
相扬帆 ¹ ，岑睿 ² ，吴文勇 ³ ，胡雅琪 ³ ，许健 ¹ 灌水器堵塞是影响黄河水滴灌灌水质量的关键因素。对8种不同灌水器与1‰（1 kg/t）、2‰（2 kg/t）、4‰（4 kg/t）3种含沙率进行模拟试验，重点研究了引黄滴灌不同类型滴灌灌水器的流量变化规律和堵塞效应。试验结果表明：灌水器的流量衰减率随着灌水历时的增加而增大，灌水300 h后衰减率整体达到43％~72％；流量衰减率随着含沙率的增加而增大，低泥沙含量时（1‰），75％的灌水器呈现中度堵塞情况，高泥沙含量时（4‰），100%的灌水器呈现重度堵塞。灌水器N-1.6与N-2.0B在3种不同含沙率下的灌水均匀度均达到80％以上，可以满足作物的灌溉需求。灌水器的流量衰减与灌水器的流道长度呈正相关，随着流道长度的增加，灌水器抗堵塞性能降低，流量衰减率增大。流道内沉积泥沙的中值粒径与灌水器设计流速呈负相关，随着设计流速的增加而减小。灌水器流道内0~30 μm粒径的沉积泥沙体积比随含沙率的增加而不断降低。研究成果可为解决引黄滴灌灌水器堵塞问题提供参考。
2024,35(4):206-211.[ 摘要 ]( 409 )[ PDF ]( 297 )

基于Web of Science的1992—2023年径流小区土壤侵蚀研究文献计量分析
吴悦溪 ¹ ，任小花 ² ，严靖雯 ¹ ，孙朝阳 ¹ ，简金世 ² 土壤侵蚀是导致水土流失、土地退化和生态系统脆弱等问题的重要因素，径流小区尺度的土壤侵蚀研究有助于深入理解侵蚀机制并制定防治策略。使用CiteSpace软件对1992—2023年间Web of Science数据库收录的径流小区土壤侵蚀研究文献进行了文献计量分析。通过对4 313篇文献的系统研究，分析了土壤侵蚀研究的主要研究机构及作者的合作与贡献情况、关键词共现以及研究热点的转移。结果显示：全球范围内该领域的发文量呈增长趋势，出现了“气候变化”“土地利用”和“黄土高原”等热点话题，美国和中国是发文量最大的国家，其中美国与欧洲国家和机构合作程度较高；研究热点从传统的侵蚀机理和监测预防转向气候变化、土地利用与遥感技术的综合应用；关键词共现与时区分析揭示了生态系统服务和可持续土地管理策略的重要性日益增加。未来关于跨尺度研究和技术应用，特别是在生态系统服务领域和遥感技术与GIS的应用方面将是研究的重点，同时也需要关注土壤侵蚀测量方法的准确性和实用性，以及全球合作在解决土壤侵蚀问题中的重要性。
2024,35(4):212-224.[ 摘要 ]( 484 )[ PDF ]( 341 )