(双月刊)
目 次
柔性导流坝坝体拉力及稳定性试验研究………………………………王建中， 范红霞， 朱立俊(1)
海河流域60年降水量的变化及未来情景分析…鲍振鑫， 张建云， 严小林， 王国庆， 贺瑞敏(8)
离岸深水全直桩码头水平承载力简化计算………………………………………王元战， 贺林林(14)
混凝土中钢筋锈蚀产物模量特性研究…………………………徐 港， 鲍 浩， 王 青， 徐浩铭(22)
长江口深水航道回淤强度与潮汐动力相关性分析………………………………李文正， 万远扬(29)
太湖流域降水不均匀性研究……………………邓鹏鑫， 胡庆芳， 王银堂， 王磊之， 崔婷婷(34)
海上风电大直径单桩基础灌浆连接段轴向静载荷试验
……………………………………………李 炜， 卞恩林， 仲伟秋， 方 滔， 姜鹏宾， 徐 江(41)
竖井式进水流道尺寸对水力性能的影响……………………徐 磊， 陆林广， 王 海， 李亚楠(47)
及时支护隧洞变形规律研究及稳定性评价………………………………刘乃飞， 李 宁， 郭晓刚(53)
分布式传感光纤测量疏浚土大型充填袋变形……何 斌， 汪璋淳， 何 宁， 钱亚俊， 周彦章(61)
台阶式丁坝水动力特性及防冲效应……………………………………丁晶晶， 陆 彦， 陆永军(67)
中厚覆盖层上中低面板堆石坝应力变形分析…………………………陈 飘， 邓成发， 刘正国(75)
三峡水库蓄水后湘江长沙段低水位变化规律研究…………许足怀， 陈长英， 张幸农， 葛 瑶(81)
碎石桩复合地基的液化判别方法……………………………周元强， 白闰平， 邵 勤， 刘欣良(87)
黄河内蒙河段水流数值模拟研究…………………………………………………罗全胜， 许新勇(95)
HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING
(Bimonthly)
Oct. 2014 No.5 (Total No.147)
CONTENTS
Experimental studies on tension and stability of a flexible dam
………………………………………………………WANG Jian-zhong, FAN Hong-xia, ZHU Li-jun(1)
Analysis of precipitation in the Haihe River basin during the last decades of years and future scenarios
…………………BAO Zhen-xin, ZHANG Jian-yun, YAN Xiao-lin, WANG Guo-qing, HE Rui-min(8)
Simplified calculation methods for horizontal bearing capacity of all-vertical-piled wharf in offshore deep-water
……………………………………………………………………… WANG Yuan-zhan, HE Lin-lin(14)
Experimental studies on characteristics of modulus of reinforcement corrosion products in concrete
………………………………………………… XU Gang, BAO Hao, WANG Qing, XU Hao-ming(22)
Analysis of relationships between backsilting and hydrodynamics in deepwater navigation channel of the Yangtze River estuary
………………………………………………………………………LI Wen-zheng, WAN Yuan-yang(29)
Heterogeneity study of rainfall in the Taihu Lake basin
………………DENG Peng-xin, HU Qing-fang, WANG Yin-tang, WANG Lei-zhi, CUI Ting-ting(34)
Model tests of grouted connection for monopile of offshore wind turbine under static axial load
…………… LI Wei, BIAN En-lin, ZHONG Wei-qiu, FANG Tao, JIANG Peng-bin, XU Jiang(41)
Influence of control size of shaft inlet conduit on hydraulic performance
………………………………………………………XU Lei, LU Lin-guang, WANG Hai, LI Ya-nan(47)
Analysis of deformation and failure characteristics for surrounding rock of soft-rock tunnel and stability evaluation
……………………………………………………………… LIU Nai-fei, LI Ning, GUO Xiao-gang(53)
Experimental studies of distributed optic fiber sensor for measuring deformation of large filling bag with dredged soil
…………………………HE Bin, WANG Zhang-chun, HE Ning, QIAN Ya-jun, ZHOU Yan-zhang(61)
Hydrodynamic characteristics of a new type of spur dike with stepped head
………………………………………………………………DING Jing-jing, LU Yan, LU Yong-jun(67)
Finite element analysis of stress and deformation characteristics of low-faced rockfill dam on mid-thick overburden
………………………………………………………CHEN Piao, DENG Cheng-fa, LIU Zheng-guo(75)
Analysis of variation in water level of Changsha reach in Xiangjiang River after impoundment of the Three Gorges reservoir
……………………………………XU Zu-huai, CHEN Zhang-ying, ZHANG Xing-nong, GE Yao(81)
A new method in evaluating liquefaction of gravel pile composite foundation
……………………………………ZHOU Yuan-qiang, BAI Run-ping, SHAO Qin, LIU Xin-liang(87)
Flow numerical simulation for Inner Mongolia reach of the Yellow River
………………………………………………………………………LUO Quan-sheng, XU Xin-yong(95)
柔性导流坝坝体拉力及稳定性试验研究
王建中， 范红霞， 朱立俊
(南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)
摘要：描述了柔性坝坝体的结构和工作方式，基于力学机制分析和力矩平衡原理给出了单宽浮力的一般表达式。以钱塘江萧山杭州湾出海码头附近的河床及潮流为原型，建立了1:40正态水槽模型，通过试验研究了不同坝体形态条件下坝体底部拉力的变化情况，指出柔性坝底部拉力的大小与浮筒的大小、坝体长与水深的比值直接相关，得到了沙毯、沙枕束锚块柔性坝的起动流速及维持锚定系统稳定所需沙枕的尺寸和数量。柔性坝在不同潮位和不同流速情况下的整体稳定性试验结果表明：只要浮筒、坝高以及锚定系统选择适当，柔性坝能起到柔性、悬浮、活动和导流的作用，并能在一定的水流条件下保持稳定。作为一种创新工程措施，柔性坝结构可行性研究尚处于探索阶段，还有许多问题有待于进一步分析研究，并经工程实践检验，以期不断完善。
关键词：柔性坝； 拉力； 稳定性； 模型试验； 导流坝
海河流域60年降水量的变化及未来情景分析
鲍振鑫1，2， 张建云1，2， 严小林1，2， 王国庆1，2， 贺瑞敏1，2
(1. 南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 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：降水量是水文循环的重要因素。利用Mann-Kendall趋势检验方法，分析了1951—2010年海河流域降水量的历史演变规律；并根据大气环流数据分析了降水变化的原因；利用全球气候模式数据预测了未来降水量的可能变化情景。主要结论为：（1）1951—2010年，海河流域的年降水量呈显著减少趋势，达到了5%的显著性水平，其中夏季降水减少的幅度最大。（2）南方涛动指数(SOI)和海河流域降水具有较好的正相关，而太平洋年代波动(PDO)和太平洋年代内的波动(IPO)与海河流域降水具有较好的负相关。（3）在未来气候变化背景下，海河流域的年降水量和月降水量都将呈现出增加趋势；在A1B情景下，总体上流域东部降水量的增加幅度要大于流域西部。相关研究成果对于保障流域的水资源安全，支撑区域经济社会可持续发展，具有重要的科学价值和实际意义。
关键词：降水量； 海河流域； 演变规律； 成因； 未来情景
离岸深水全直桩码头水平承载力简化计算
王元战， 贺林林
(天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室 天津市港口与海岸工程重点实验室， 天津 300072)
摘要：全直桩码头是一种适用于离岸深水海域的新型高桩码头结构型式，其破坏模式与传统高桩码头结构存在较大差异。通过有限元法研究了水平荷载作用下离岸深水全直桩码头结构破坏模式、桩侧土压力及桩身弯矩分布，并验算了规范中m法、P-Y曲线法和NL法的适用性。研究结果表明，水平荷载作用下，基桩的塑性破坏是结构失稳的控制因素，且结构失稳时桩身最大弯矩达极限弯矩值，在此基础上，结合简化计算方法计算了结构水平极限承载力。通过对比可知，基于m法的简化方法在小位移时与有限元法吻合较好，基于P-Y曲线法和NL法的简化方法在各种位移条件下与有限元法均吻合较好，且通过桩身极限弯矩与设计荷载作用下桩身最大弯矩之比计算结构安全系数的简化方法是合理的。
关键词：全直桩码头； 有限元法； 失稳模式； 简化计算方法； 极限弯矩
混凝土中钢筋锈蚀产物模量特性研究
徐 港1，2， 鲍 浩1， 王 青1,2， 徐浩铭1
(1. 三峡大学 土木与建筑学院， 湖北 宜昌 443002； 2. 三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心， 湖北 宜昌 443002)
摘要：采用固结试验研究了不同锈蚀产物压缩模量值的变化规律。通过水泥细度负压筛析仪，得到锈样粒径范围为0.01~0.05 mm，0.05~0.08 mm，0.08~0.10 mm和0.10~0.32 mm的4种锈样；使用KH-7700三维视频显微系统分别观测锈样颗粒尺寸，得到各组锈样的等效粒径；最后对4种粒径范围的锈样分别进行固结试验。试验结果表明：锈蚀产物压缩模量不是一个定值，而是随着压应力的增加线性增大；在相同应力水平下，平均粒径相近锈样压缩模量的大小与其化学成分相关，锈蚀物氧化越充分，其压缩模量值随压应力增加变化幅度越小。设锈蚀产物为弹性材料，锈蚀产物泊松比为0.25，经分析推导得到钢筋混凝土构件保护层表面锈胀开裂时，锈蚀产物弹性模量值介于0.017~0.733 GPa之间。此值可为研究钢筋锈蚀致混凝土开裂选取分析参数提供参考。
关键词：钢筋锈蚀物； 锈样粒径分布； 固结试验； 压缩模量； 弹性模量； 锈样分析
长江口深水航道回淤强度与潮汐动力相关性分析
李文正1， 万远扬2
(1. 交通运输部长江口航道管理局， 上海 200003； 2. 上海河口海岸科学研究中心， 河口海岸交通行业重点实验室， 上海 201201)
摘要：长江口12.5 m深水航道的回淤监测资料表明，航道回淤强度大小和潮汐动力强弱存在较好的负相关关系，即大潮-中潮-小潮过程（动力减弱期），北槽实测回淤强度大；而小潮-中潮-大潮过程（动力增强期），北槽回淤强度则变小，目前的疏浚工程仅考虑大通流量的影响而忽略了外海潮汐的贡献，疏浚强度的安排明显与回淤强度不匹配。根据疏浚强度、回淤强度、潮汐动力间的相关关系来看，未来可深入研究长江口北槽深水航道潮汐动力过程和疏浚安排对回淤强度的影响，探索“疏浚-回淤”与“大通流量-外海潮汐”间的制衡关系，以及该关系对航道的宏观、微观冲淤环境的影响，这样才有利于寻找出一套较为合理的疏浚力量配置管理原则，有利于最大限度地提高疏浚效率，为长江口深水航道疏浚资源的优化配置及航道减淤提供新的思考空间。
关键词：航道淤积； 长江口； 深水航道； 疏浚效率； 潮汐动力
太湖流域降水不均匀性研究
邓鹏鑫， 胡庆芳， 王银堂， 王磊之， 崔婷婷
(南京水利科学研究院 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：基于1951—2011年逐日降水数据，采用信息熵分配紊乱指数、基尼系数和变差系数3种不均匀性指标，分析旬、月时间尺度上太湖流域及各分区降水分布的不均匀性。比较3种不均匀性指数的差异，并探讨指数与流域洪涝灾害的相关关系；同时采用基于预置白处理的 Mann-Kendall方法和Hurst系数，诊断降水不均匀性指数的变化趋势及持续性，分析对流域旱涝灾害情势的可能影响。结果表明：3种不均匀性指数间的差异较小；当年或汛期降水总量和不均匀性指数值均较大时，太湖流域较容易遭遇洪涝灾害，而在降水总量较小且不均匀性指数值较大时，则容易遭遇干旱灾害。在月时间尺度上，太湖流域汛期降水的不均匀性将持续增加，降水分布具有更为集中的态势，发生洪涝灾害的风险将有所增加。因此，有必要继续分析降水在空间上的不均匀性，以揭示降水在空间尺度上的分布差异，继而为流域防灾减灾提供技术支持。
关键词：太湖流域； 降水； 不均匀性； 基尼系数； 信息熵分配紊乱指数；旱涝灾害
海上风电大直径单桩基础灌浆连接段轴向静载荷试验
李炜1，2， 卞恩林3， 仲伟秋4， 方 滔1，2， 姜鹏宾5， 徐 江1，2
(1. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司， 浙江 杭州 310014； 2. 华东海上风电省级高新技术企业研究开发中心， 浙江 杭州 310014； 3. 国华能源投资有限公司， 江苏 盐城 224000； 4. 大连理工大学 司法鉴定中心， 辽宁 大连 116024； 5. 大连理工大学 土木工程学院， 辽宁 大连 116024)
摘要：灌浆连接段是海上风机大直径单桩基础的重要组成部分，其承载性能直接影响到基础稳定性。借助模型试验手段，以海上风机大直径单桩基础灌浆连接段为研究对象，针对灌浆连接段长度、剪力键设置、灌浆连接段形状等设计参数，确定“较短无剪力键”、“较短有剪力键”、“较长有剪力键”、“锥形有剪力键”4种模型试件，开展了轴向静载荷作用下的模型试验，研究了各设计参数对于灌浆连接段承载性能的影响。结果显示：在轴向静荷载作用下，锥形有剪力键试件承载力最优，较长有剪力键试件次之，较短无剪力键试件最差。证明了剪力键设置以及灌浆连接段的锥形构造对于提高大直径单桩灌浆连接段轴向承载性能的作用，为实际工程设计提供了技术参考。
关键词：海上风机基础； 灌浆连接段； 轴向静载荷； 承载性能； 模型试验
竖井式进水流道尺寸对水力性能的影响
徐 磊， 陆林广， 王 海， 李亚楠
(扬州大学 水利与能源动力工程学院， 江苏 扬州 225009)
摘要：根据南水北调东线工程邳州泵站的基本参数，基于进水流道三维湍流流动数值模拟方法，研究了竖井式进水流道控制尺寸对其水力性能的影响。揭示了竖井式进水流道长度、宽度和高度等控制尺寸对进水流道出口流速分布均匀度、流速加权平均角度和水头损失的影响规律和原因，并分析了流道内的流速分布情况。研究结果表明：控制尺寸对竖井式进水流道水力性能影响较为显著；控制尺寸的增加明显提高了竖井式进水流道的水力性能，当增加至一定值后，影响趋于平缓；邳州泵站竖井式进水流道方案控制尺寸取值合理，水流收缩平顺均匀、流线层次分明，流道内无任何脱流或旋涡等不良流态，水头损失小。本项研究结果可为竖井式进水流道的水力设计、控制尺寸的合理确定提供理论依据。
关键词：贯流泵装置； 竖井式进水流道； 控制尺寸； 水力性能； 数值模拟
及时支护隧洞变形规律研究及稳定性评价
刘乃飞1， 李 宁1，2， 郭晓刚3
(1. 西安理工大学 岩土工程研究所， 陕西 西安 710048； 2. 中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室， 甘肃 兰州 730000； 3. 奥地利维也纳农业大学， 维也纳 维也纳 999013)
摘要：针对软岩及土质隧洞围岩强度低、稳定性差及现有隧洞围岩稳定性评价方法对及时支护隧洞的不适用性，通过数学模型试验系统研究了弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、埋深、洞径和侧压力系数等与需及时支护隧洞拱顶围岩变形和喷层受力的相互关系，并据此探讨了以支护结构安全性为标准的隧洞围岩稳定性评价新理念。该理论在新疆库尉输水工程的成功应用表明其具有较好的可靠性。数值试验结果显示各因素对拱顶围岩变形和喷层应力影响显著，且对大主应力的影响尤为明显，随变形的发展喷层拱顶处应力主轴对调，大、小主应力名称互换。喷层大主应力随弹性参数的增大而增大，随强度参数的增大而减小。该研究成果能为软岩隧洞工程的设计和施工提供理论指导。
关键词：软岩隧洞； 拱顶变形； 变形规律； 喷层应力； 数值分析； 稳定性评价
分布式传感光纤测量疏浚土大型充填袋变形
何 斌， 汪璋淳， 何 宁， 钱亚俊， 周彦章
(南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)
摘要：港工建设中采用航道疏浚土作为新型筑堤材料的关键技术研究，对于解决资源短缺和环境制约等问题具有重要意义。由于无法应用传统点式监测技术测量充填袋充填、加载中袋体的受力及变形过程，针对高含泥量疏浚土大型充填袋袋体受力及变形监测等工程实践问题，通过室内标定试验和现场原型试验，开展了传感光纤选型、胶结固定及保护方式、测量精度及误差分析、工程原型应用测试等分布式光纤传感技术应用于高含泥量疏浚土大型充填袋受力及变形测量的可行性研究。试验研究表明，疏浚土大型充填袋袋体受力及变形监测中应选用柔性护套应变传感光纤，以柔性胶固定；选择合适的传感光纤能够使袋体受力及变形的测量精度达到±30 με，监测空间分辨率0.1 m，最大应变测量范围30 000 με；分布式光纤传感技术是疏浚土大型充填袋袋体受力及变形监测的可靠新型测量方法。
关键词：分布式光纤传感技术； 大型疏浚土充填袋； 变形； 室内标定试验； 现场原型试验
台阶式丁坝水动力特性及防冲效应
丁晶晶， 陆 彦， 陆永军
(南京水利科学研究院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：丁坝是航道整治工程中广泛采用的一种整治建筑物，然而丁坝坝头复杂的水流结构，常导致坝头局部冲刷，易诱发丁坝水毁。为减弱坝头的水流动力，提出了设置台阶式坝头的新型丁坝结构形式，并通过水槽试验研究了台阶式丁坝的水动力特性及冲淤特征。研究表明，台阶式坝头能逐级分散坝头的集中绕流，消弱坝头脱离涡的涡量强度，而台阶的台面也能逐级阻挡坝头下潜流，消弱其对床面的直接冲击；同时，台阶台面具有挑流作用，使得最大流速或最大紊动强度区相应外移，也有利于坝头的稳定。试验还研究了台阶级数、宽度以及坝身下游边坡是否设置台阶等对控制局部冲刷坑的影响。试验发现，台阶级数相对越多，宽度越宽，其减小局部冲刷的效果越好；坝身下游边坡设置台阶增大了台阶台面阻挡下潜流及挑流的面积，也有利于控制局部冲刷的发展。
关键词：丁坝； 台阶式坝头； 新型结构； 航道整治； 水动力特性； 冲刷特性
中厚覆盖层上中低面板堆石坝应力变形分析
陈 飘1， 邓成发2， 刘正国3
(1. 浙江省水利水电工程质量与安全监督管理中心， 浙江 杭州 310009； 2. 浙江广川工程咨询有限公司， 浙江 杭州 310020； 3. 浙江省水利河口研究院， 浙江 杭州 310020 )
摘要：在中厚覆盖层上修建中低面板堆石坝目前较为普遍，其应力变形特性与深厚覆盖层上修建的高面板坝有较大差异，因此有必要进行研究。利用目前应用较为广泛的邓肯-张E-B模型，采用二维有限元分析法针对位于宽河谷中的双溪口面板堆石坝竣工期及蓄水期的堆石体及面板的应力变形特性进行研究。结果表明：相比竣工期，蓄水期坝体沉降、向下游的水平位移、大坝大小主应力、应力水平及面板挠度均有所增加，其中以面板挠度及大坝水平位移增加最为明显，挠度增加了16.61 cm，水平位移增加约1倍，沉降增加幅度约为8%，大、小主应力增加10%~20%，应力水平增加约50%。大坝在竣工期及蓄水期的应力及变形均在允许范围内，大坝运行正常。
关键词：有限元； 面板堆石坝； 覆盖层； 挠度； 水平位移； 应力变形
三峡水库蓄水后湘江长沙段低水位变化规律研究
许足怀1， 陈长英2， 张幸农2， 葛 瑶2
(1. 湖南省水运管理局， 湖南 长沙 410076； 2. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)
摘要：湘江下游长沙段受湘江来水、长江来水以及洞庭湖区顶托多重影响，水文特征非常复杂。自2003年三峡水库蓄水以来，长沙段干旱严重，水位不断刷新历史最低水位。为了解三峡水库蓄水运行对湘江长沙段低水位的影响，从湘江长沙段水位流量关系、月均水位变化规律以及长沙站出现年最低水位时的水文情势多个方面进行分析研究。研究结果表明，近20年来，长沙站同流量下水位、月均水位和最低水位均呈下降趋势。三峡水库蓄水后，城陵矶站枯水位略呈抬高趋势，湖区出口水位抬高对缓解长沙段的旱情是有利的，因此长沙站水位连创新低与三峡水库蓄水运行无直接关系，湘江干流枢纽运行以及长沙段人为采沙引起河床下切是长沙站最低水位连创新低的主要原因。
关键词：湘江下游； 月均水位； 最低水位； 三峡工程
碎石桩复合地基的液化判别方法
周元强1， 白闰平2，3， 邵 勤4， 刘欣良1
(1. 江苏省电力设计院， 江苏 南京211102； 2. 同济大学 地下建筑与工程系， 上海 200092； 3. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 4. 江苏省电力公司电力经济研究院， 江苏 南京 210029)
摘要：针对目前适用于碎石桩复合地基液化判别方法相对缺乏的现状，依据碎石桩复合地基中地震剪应力按碎石桩和桩间土刚度不同来分配的思路、以Seed剪应力法和美国NCEER协会推荐的抗液化剪应力比公式为基础，提出适用于碎石桩复合地基的液化判别方法，并采用有限元数值模拟方法模拟了地震中碎石桩复合地基桩间土的剪应力变化。模拟分析结果表明，在打设碎石桩后桩间土的地震剪应力小于打设碎石桩前的地震剪应力，说明刚度较大的碎石桩分担了较大的地震剪应力，而刚度较小的桩间土分担了较小的地震剪应力。最后对比了有限元数值模拟结果、我国规范法判别结果和本文方法的判别结果，得出本文方法可以作为一种碎石桩复合地基的液化判别方法。
关键词：液化判别方法； 碎石桩复合地基； 剪应力对比法； 标贯试验； 有限元数值模拟
黄河内蒙河段水流数值模拟研究
罗全胜1，2， 许新勇3
(1. 小流域水利河南省高校工程技术研究中心， 河南 开封 475003； 2. 黄河水利职业技术学院， 河南 开封 475003； 3. 华北水利水电大学， 河南 郑州 450045)
摘要：针对黄河内蒙河段孔兑较多、洪水变幅较大、水文监测站点较少的实际情况，采用数值模拟方法，建立了内蒙河段水流数学模型，通过对模型的验证及孔兑入汇计算结果的分析，表明该模型可以真实反映内蒙河段孔兑入汇的流态及相关水力要素变化，可以作为该河段河道规划整治的研究手段之一。黄河内蒙河段孔兑的大流量入汇会对干流区的流态以及水位产生明显影响，使流向改变、水流上滩、水位壅高，因此区域防洪规划和河道整治中应予以高度重视。考虑到内蒙河段孔兑入汇干流带来的影响，不仅体现在水流形态上，而且泥沙淤积是河床演变的关键所在，加之短时段内又难以模拟水流的高含沙量过程，所以下一步工作将是在现有水流模拟基础上模拟计算含沙水流过程。
关键词： MIKE21； 数学模型； 黄河内蒙河段； 水流运动； 孔兑； 入汇； 干流
