2014年8月第4期（总第146期）

(双月刊)

目  次

深厚覆盖层上高面板坝建基条件及防渗设计综述………………………………李国英,苗喆,米占宽(1)

我国水库大坝风险标准制定研究…………………彭雪辉,盛金保,李雷,刘来红,周克发,郑昊尧(7)

布仑口水电站高温引水发电隧洞受力特性研究……………刘乃飞,李宁,余春海,姚显春,刘俊平(14)

波流共同作用下围垦促淤计算方法研究…………………………刘红,谢军,熊志强,陈中,陈海英(22)

土石坝垂直防渗加固措施综述…………………………………………庞琼,王士军,谷艳昌,张云宝(28)

破碎波作用下淤泥含沙量分布试验研究………………………………………高祥宇,高正荣,窦希萍(38)

无限深透水坝基上悬挂式防渗墙控渗试验研究……………………毛海涛,何华祥,邵东国,王晓菊(44)

我国航道重新定级的必要性分析及建议………………………………刘垒,王宇川,柳成林,李宝玉(52)

长江上游干支流汇合口河道特征研究………………………………王梅力,陈秀万,林孝松,王平义(58)

考虑尿素浓度对SWCC影响的VG模型…………………………………………………田东方,余东华(65)

滑坡涌浪影响下船舶航行限制范围试验研究………………………路鼎,王平义,喻涛,陈里,何庆(70)

中小河流生态护岸技术发展趋势与热点问题………………关春曼,张桂荣,程大鹏,何斌,费宗如(75)

参数率定方案对水温数值模拟结果的影响………………………………………刘肖,陈青生,魏小旺(82)

长江口南港瑞丰沙整治工程对周边河势的影响………………………………………………… 李文正(87)

混凝土碳化对氯离子扩散影响试验研究…………………………………………杨蔚为,郑永来,郑顺(93)

非通航孔桥墩“拦-防”组合防撞方案应用研究……………………………………………陈明栋,向祎(98)

HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING

(Bimonthly)

Aug. 2014    No.4 (Total No.146)

CONTENTS

A review of foundation condition and design scheme for seepage prevention system of high CFRD built on deep alluvium deposit

……………………………………………………………LI Guo-ying, MIAO Zhe, MI Zhan-kuan(1)

Research on dam risk criteria of China

…………PENG Xue-hui, SHENG Jin-bao, LI Lei, LIU Lai-hong, ZHOU Ke-fa, ZHENG Hao-yao(7)

Analysis of mechanical characteristics for high-temperature diversion tunnel of Bulunkou hydropower station

……………………………… LIU Nai-fei, LI Ning, YU Chun-hai, YAO Xian-chun, LIU Jun-ping(14)

Analysis of silting calculation for reclamation works under wave and current interaction

…………………………LIU Hong, XIE Jun, XIONG Zhi-qiang, CHEN Zhong, CHEN Hai-ying(22)

A review of vertical anti-seepage reinforcement measures for earth and rockfilled dam

…………………………………PANG Qiong, WANG Shi-jun, GU Yan-chang, ZHANG Yun-bao(28)

Experimental studies on sediment concentration distribution under breaking waves action along muddy coast

……………………………………………………GAO Xiang-yu, GAO Zheng-rong, DOU Xi-ping(38)

Experimental studies on seepage control of suspended cut-off wall on infinite deep pervious foundation

…………………………………MAO Hai-tao, HE Hua-xiang, SHAO Dong-guo, WANG Xiao-ju(44)

Necessity analysis and suggestions of waterways technical grade reevaluating

…………………………………………… LIU Lei, WANG Yu-chuan, LIU Cheng-lin, LI Bao-yu(52)

Channel characteristics of junctions in upper Yangtze River

…………………………………WANG Mei-li, CHEN Xiu-wan, LIN Xiao-song, WANG Ping-yi(58)

A VG model considering influence of urea concentration on SWCC

…………………………………………………………………… TIAN Dong-fang, YU Dong-hua(65)

Experimental studies of restricted waterway for ships during landslide generated waves

……………………………………………LU Ding, WANG Ping-yi, YU Tao, CHEN Li, HE Qing(70)

Development trends and the hot topics of ecological revetment technology for medium and small rivers

…………………GUAN Chun-man, ZHANG Gui-rong, CHENG Da-peng, HE Bin, FEI Zong-ru(75)

Effects of parameter calibration schemes on numerical simulation results of water temperature

……………………………………………………LIU Xiao, CHEN Qing-sheng, WEI Xiao-wang(82)

Analysis of impacts of Ruifengsha regulation works in south channel of Yangtze River estuary on surrounding river regime

…………………………………………………………………………………………LI Wen-zheng(87)

Experimental studies of concrete carbonization impact on chloride diffusion

……………………………………………………YANG Wei-wei, ZHENG Yong-lai, ZHENG Sun(93)

A study of combined anti-collision scheme for protection of non-navigable piers

……………………………………………………………………… CHEN Ming-dong, XIANG Yi(98)

深厚覆盖层上高面板坝建基条件及防渗设计综述

李国英¹, 苗 喆², 米占宽¹

(1. 南京水利科学研究院 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室, 江苏 南京 210029； 2. 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院有限公司, 陕西 西安 710065)

摘要：覆盖层上修建混凝土面板堆石坝具有简化施工导流、缩短工期和节省投资等优点,但这类工程大坝防渗系统复杂,防渗系统的应力和变形控制是工程的关键。随着工程经验的积累和技术的发展,我国相继建成了那兰、察汗乌苏、九甸峡、苗家坝、老渡口等多个百米级趾板位于覆盖层上的高面板堆石坝,并有多座百米级深厚覆盖层上高面板坝处于在建和待建状态。覆盖层上高面板坝防渗系统应力变形特性与覆盖层的力学特性及防渗系统的设计关系密切,结合已建和在建的工程资料和研究成果,对覆盖层上高面板坝的建基条件和防渗系统设计进行总结,以期为类似工程设计提供借鉴,并为这一坝型的进一步发展提供技术支撑。总结分析结果表明,如果河床覆盖层变形模量达到40 MPa以上,覆盖层上百米级至150 m级面板坝防渗系统的强度和变形能够满足要求。

关键词：覆盖层； 承载力； 面板堆石坝； 防渗设计

我国水库大坝风险标准制定研究

彭雪辉¹, 盛金保¹, 李 雷¹, 刘来红², 周克发¹, 郑昊尧¹

(1. 南京水利科学研究院, 江苏 南京 210029； 2. 南京南瑞集团公司, 江苏 南京 210032)

摘要：介绍了生命风险标准、经济风险标准、社会与环境风险标准的建立方法及表达方式,分析了国外主要风险标准之间的异同点。将我国大坝风险分为可接受风险、可容忍风险、不可接受风险和极高风险四个区域,分别用目标线、容许线和高风险线来区分。根据我国3 513座水库溃坝资料,提出了我国个体生命风险标准、群体生命风险标准。在此基础上,根据《生产安全事故报告和调查处理条例》,提出了经济风险标准。最后,提出了社会与环境影响指数计算方法及社会与环境风险标准,可为我国水库大坝风险决策提供依据。

关键词：大坝风险； 生命风险； 经济风险； 社会与环境风险； 风险标准； 溃坝概率

布仑口水电站高温引水发电隧洞受力特性研究

刘乃飞¹, 李 宁^1,2, 余春海³, 姚显春¹, 刘俊平¹

(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. 新疆水利水电勘测设计研究院, 新疆 乌鲁木齐 830000)

摘要：新疆布仑口-公格尔水电站位于西昆仑山腹地,在强烈的新老地质构造运动作用下引水发电隧洞前段存在高地温现象（实测温度105℃）,严重影响隧洞施工和支护结构的耐久性。采用解析方法研究了该隧洞围岩和支护结构的温度分布规律和受力特性。首先采用瞬态和稳态两种方法研究温度分布规律,在此基础上研究了温度和应力耦合作用下围岩和支护结构的受力特性,最后初步设计了衬砌伸缩缝间距。研究表明低温冷水对围岩和支护结构的温度场影响显著,过水瞬时围岩内壁温度发生骤降（ΔT=60℃）；运行期支护结构应力近似呈线性分布,而围岩应力却表现出明显的非线性特性。

关键词：布仑口-公格尔水电站； 高温引水隧洞； 围岩； 支护结构； 温度分布； 受力特性

波流共同作用下围垦促淤计算方法研究

刘 红^1,2, 谢 军¹, 熊志强¹, 陈 中¹, 陈海英¹

(1. 中交上海航道勘察设计研究院有限公司, 上海 200124； 2. 华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室, 上海 200062)

摘要：在改进王义刚等提出的淤泥质海岸围垦淤积计算方法基础上,提出了波流共同作用下围垦促淤计算方法。采用实测水沙资料对挟沙力公式进行率定,得到了横沙东滩水域波流共同作用下半潮平均水沙关系式,其相关系数明显优于仅考虑潮流作用的水沙关系式。采用上述计算方法和水沙关系式对横沙东滩促淤圈围工程的淤积效果进行计算,计算结果与实测值较为接近。由于考虑了波浪作用对含沙量的贡献,比仅考虑潮流作用的计算模式具有明显优势,以后可进一步尝试采用本模式研究砂质和粉砂质潮滩促淤效果问题。

关键词：横沙东滩； 淤泥质海岸； 波流共同作用； 滩涂； 围垦； 促淤； 计算模式

土石坝垂直防渗加固措施综述

庞 琼¹, 王士军^1,2, 谷艳昌^1,2, 张云宝³

(1. 南京水利科学研究院, 江苏 南京 210029； 2. 水利部大坝安全管理中心, 江苏 南京 210029； 3. 西藏满拉水利枢纽管理局, 西藏 江孜 857400)

摘要：我国土石坝数量众多,渗流问题引起的大坝病害与险情严重危及土石坝的运行安全。近年来,我国全面开展了病险水库除险加固工作,垂直防渗加固措施因防渗效果显著,在实际工程中得到广泛应用。通过收集病险土石坝除险加固资料、开展现场调研分析及查阅大量相关文献,总结土石坝常用垂直防渗加固措施主要有灌浆、防渗墙和土工合成材料防渗技术等。文中阐述各技术措施的应用历史与发展现状,归纳垂直防渗设计原则和不同垂直防渗加固措施防渗原理及其施工工艺,对比分析各自的防渗体厚度、处理深度、防渗效果、工程施工、环境影响、投资造价、适用地层、工效等特征与适用性。分析认为垂直防渗加固措施的选择,应综合考虑坝基地形地质条件、工程施工难度、环境影响及投资造价等诸多因素。

关键词：病险水库； 土石坝； 垂直防渗措施； 防渗原理； 除险加固； 适用性

破碎波作用下淤泥含沙量分布试验研究

高祥宇, 高正荣, 窦希萍

(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：淤泥质海岸是我国海岸重要组成部分,其泥沙运动主要是“波浪掀沙,潮流输沙”,在大风天破碎波作用下,水体含沙量剧增,对港口航道泥沙回淤会产生严重影响。以往研究沙和粉砂在破碎波作用下含沙量分布特征的较多。本次试验采用自来水和徐圩航道试挖槽内原状泥调配得到的试验淤泥,通过室内1∶200缓坡长水槽试验,分析研究崩破波作用下淤泥密度分别为1.35, 1.40和1.45 kg/L的水体含沙量分布特征及掀沙机理。分析研究结果表明：破碎波掀沙能力与床面淤泥密度有较强的非线性关系。淤泥密度小于1.45 kg/L时,在破波点之前,底部就开始形成高含沙区,在破波点附近达到最大,在破波点后一定距离,水体明显出现泥沙分层现象。底部含沙量较大时,破碎波作用下淤泥与粉砂含沙量垂线分布特征相似都不均匀。

关键词：淤泥质海岸； 含沙量分布； 破碎波； 淤泥密度

无限深透水坝基上悬挂式防渗墙控渗试验研究

毛海涛^1,2,3, 何华祥³, 邵东国¹, 王晓菊¹

(1. 重庆三峡学院 土木工程学院, 重庆 404100； 2. 武汉大学 水利水电学院, 湖北 武汉 430072； 3. 重庆三峡水利电力集团股份有限公司, 重庆 404100)

摘要：无限深透水地基上巨厚覆盖层的渗流控制是大坝建设成败的关键问题之一。悬挂式防渗墙已在许多此类工程中使用,但其控渗效果和渗流机理的分析研究仍未达成共识。为了进一步研究悬挂式防渗墙的渗流机理和控渗效果,应用无限单元和有限单元结合法来模拟无限深透水地基,分析不同渗透系数、防渗墙深度和水头差时坝基渗流量和渗透坡降的变化规律,拟合出精度较高计算式,并通过渗流槽模型试验进行了验证。分析研究发现,悬挂式防渗墙在控制无限深透水地基渗透坡降方面效果明显,能有效遏制渗透破坏；在控制渗流量方面,悬挂式防渗墙深度越大效果越明显,但需要辅助措施联合控制才能实现经济合理、技术可行的目标。分析研究结果有利于进一步认清悬挂式防渗墙的控渗规律。

关键词：无限深透水坝基； 渗流； 土石坝； 悬挂式防渗墙； 无限单元法和有限单元法； 渗透坡降

我国航道重新定级的必要性分析及建议

刘 垒, 王宇川, 柳成林, 李宝玉

(交通运输部水运科学研究院 航道研究室, 北京 100088)

摘要：航道技术等级评定是航道管理重要的基础工作,它的合理划分是水运可持续发展的重要保证。首先介绍了我国第一次航道定级的情况和目前我国航道等级的现状,然后将航道定级方面的理论研究、现场调研与专家咨询的内容相结合,通过统计分析法和对比分析法,指出了我国现行航道技术等级存在的若干问题。分析结果表明,原有航道的技术等级已不能适应新时期航运发展的需要,并从航运健康持续发展和经济社会发展两个方面,论证了我国航道重新定级的必要性。最后,针对新一轮全国航道定级工作,从建议管理部门厘清航道技术等级和航道规划等级的关系、实施新的航道定级方法和重点评定范围以及合理确定航道等级划分水平年等4个方面,提出了相关建议,以供相关部门参考借鉴。

关键词：航道； 技术等级； 等级结构； 可持续发展； 重新定级

长江上游干支流汇合口河道特征研究

王梅力¹, 陈秀万², 林孝松¹, 王平义¹

(1. 重庆交通大学 河海学院, 重庆 400074； 2. 北京大学 遥感与地理信息系统研究所, 北京 100871)

摘要：采用遥感卫星影像资料、实测河道地形图、地理信息系统和AutoCAD软件等相结合的方法,从河道平面形态和河床地貌形态对长江上游宜宾至重庆主城区河段9个主要干支流交汇河口的河道特征进行了分析。主要研究了交汇河段干支流河型特征、干支流交汇角和交汇位置、干流弯曲度、干支流河宽比及面积比、河道断面形态和滩地形态等。结果表明：在交汇河段长江干流主要呈弯曲型河道的特征,而支流入汇段基本为顺直河道；干支流交汇角一般在30°~90°范围内,且大多数支流在长江干流凹岸弯顶上游侧入汇；大部分干流河弯的弯曲度大于1.2,属于典型的弯曲型河道；长江干流河宽和面积远大于支流河宽和面积,干流河宽沿程变化相对平缓,河弯比较规顺；汇合口河段的河床地貌形态复杂,河谷断面形态往往发育为“偏V”字形或不完整的“U”形,存在碍航的江心滩或浅滩。研究成果对港口及航道工程、水利工程、市政工程和生态环境工程等的规划和建设具有重要的指导价值。

关键词：长江上游； 干支流汇合口； 河道平面形态； 河床形态； 弯曲型河道； 弯曲度

考虑尿素浓度对SWCC影响的VG模型

田东方, 余东华

(三峡大学 水利与环境学院, 湖北 宜昌 443002)

摘要：利用Tempe压力膜仪,进行了不同浓度尿素溶液的土-水特征曲线（SWCC）试验,得出了不同SWCC的Van Genuchten（VG）拟合模型。结合各VG模型,采用线性回归分析,确定了模型中各参数与尿素浓度的关系,进而建立了能够考虑尿素浓度影响的VG模型。所得模型中各参数拟合相关度均较高。由所建模型可知,尿素浓度对参数α影响较小,而对参数n影响较大；浓度越大,参数α越小,而参数n越大。所得结果弥补了其他方法不能考虑尿素浓度对SWCC的影响,对补充和发展SWCC试验和理论具有一定的意义。所建SWCC模型未考虑尿素浓度对溶质吸力的影响,也未开展尿素溶液对土体SWCC影响机理研究；这两方面有待以后的工作进一步研究。

关键词：尿素浓度； SWCC； VG模型； 压力膜仪

滑坡涌浪影响下船舶航行限制范围试验研究

路 鼎, 王平义, 喻 涛, 陈 里, 何 庆

(重庆交通大学 国家内河航道整治工程技术研究中心, 水利水运工程教育部重点实验室, 重庆 400074)

摘要：三峡库区滑坡时有发生,滑坡产生的涌浪对航道中的船舶航行安全构成巨大威胁。以万州沱口码头河段为原型,设计岩体滑坡涌浪物理模型试验。试验中测得不同工况下首浪高度和沿程涌浪高度,运用回归分析方法得到首浪高度和沿程涌浪衰减的经验计算式,并由此推算得出船舶航行限制范围的计算式。运用船舶模型试验的方法对船舶航行限制范围计算式进行了验证,同时对波流场中如何计算进行说明。船舶航行限制范围的确定可为船舶避险措施研究提供重要依据,对减少滑坡涌浪对船舶损坏及人员伤亡具有重要的现实意义。

关键词：滑坡体； 滑坡涌浪； 首浪高度； 衰减； 航行限制范围

中小河流生态护岸技术发展趋势与热点问题

关春曼¹, 张桂荣², 程大鹏³, 何 斌², 费宗如³

(1. 水利部水利水电规划设计总院, 北京 100120； 2. 南京水利科学研究院, 江苏 南京 210029； 3. 南京市水利规划设计院有限责任公司, 江苏 南京 210022)

摘要：目前我国河流整治工程中过度硬化现象仍较普遍,亟需开发和应用兼具生态保护、资源可持续利用以及符合工程安全需求的生态护岸技术。生态护岸不仅具有传统护岸的行洪、排涝以及水土保持等功能,而且还融入了城市景观、文化和生态等内容,以实现人与自然的和谐共处。结合生态护岸的基本定义,总结了国内外在中小河流生态护岸研究方面的进展及其不足之处,阐述了生态护岸构建技术,指出生态岸坡构建应与传统护坡技术结合、与土工合成材料结合,同时注重新型植被生长基质研发和施工方式的创新。针对现阶段生态护岸技术在破坏机理与耐久性、生态恢复效果定量评价等方面的不足之处,文中提出了若干生态护岸建设中亟需攻克的共性关键技术问题,并展望了未来的主要研究方向。

关键词：中小河流； 生态护岸； 土工合成材料； 结构型式； 植物群落

参数率定方案对水温数值模拟结果的影响

刘 肖¹, 陈青生¹, 魏小旺²

(1. 河海大学 水利水电学院, 江苏 南京 210098； 2. 浙江省钱塘江管理局勘测设计院, 浙江 杭州 310016)

摘要：建立了立面二维水动力-水温模型,运用建库前天然河道及邻近区域同类型水库两组不同实测资料对模型进行参数率定。根据这两组计算参数分别模拟了验证时段内D水库水温分布,以及A水库库区水温变化过程。数值模拟结果表明,在其他条件保持一致的情况下,天然河道及邻近区域同类型水库资料均可用于数值模拟参数的率定,将两组验证参数用于实际计算时,所得结果表现出相同的规律,但具体数值存在一定差异。分析认为,邻近区域同类型水库资料验证更符合实际情况,故在此类水库水温的数值模拟中,应尽量选择邻近区域同类型水库资料作为验证资料,若在条件不足的情况下,相关的天然河道资料也可以作为参考。

关键词：参数率定； 水库水温； 数值模拟

长江口南港瑞丰沙整治工程对周边河势的影响

李 文 正

(交通运输部长江口航道管理局, 上海 200003)

摘要：长江口南港河段近期河势发生了一些不利的变化,南港中下段河床出现深槽向北拓宽、深泓北偏,尤其是瑞丰沙中部窜沟的发展及其中、下沙体的冲刷,对深水航道的建设维护和周边水域的稳定带来了较大的影响。为控制南港下段河势不利影响,应在瑞丰沙区域实施整治工程。通过潮流数学模型、清水局部动床物理模型及其研究成果,结合河床演变分析,对瑞丰沙整治方案的治理效果及其对周边河势的影响进行分析。结果表明：瑞丰沙总体整治改进方案RFS10能够起到防护瑞丰沙、改善南港主槽航道维护条件、减少北槽底沙来量、改善南港南岸码头前沿水深维护条件、稳定长兴水道中下段码头前沿水深的效果,对圆圆沙航道维护条件基本无不利影响,对周边河势亦基本无不利影响。

关键词：长江口； 南港； 瑞丰沙整治工程； 物理模型； 数学模型； 河势变化； 航道维护

混凝土碳化对氯离子扩散影响试验研究

杨蔚为, 郑永来, 郑 顺

(同济大学 水利工程系, 上海 200092)

摘要：混凝土耐久性研究从环境层面分主要是碳化和氯离子扩散两个方面。碳化过程会改变混凝土的性质,影响氯离子扩散。在相同养护条件下制成混凝土试件,试件在内部环境条件相同的碳化箱中进行不同程度碳化并测量碳化深度。采用标准电流电量法测量不同碳化深度混凝土试件的扩散系数,分析在其他条件相同的情况下碳化深度对氯离子扩散系数的影响及产生这种影响的原因。试验结果表明氯离子扩散系数随碳化深度增加而增大。综合分析碳化影响效应,碳化对于氯离子扩散存在正反两方面的影响。一方面碳化增加混凝土密实度,阻碍氯离子扩散；另一方面碳化增加混凝土内毛细孔数量且增加自由氯离子含量,促进氯离子扩散。实际情况下碳化对于氯离子扩散系数的影响效应取决于哪一方面的作用更具主导性。

关键词：混凝土耐久性； 碳化； 氯离子扩散； 电流电量法

非通航孔桥墩“拦-防”组合防撞方案应用研究

陈明栋, 向 祎

(重庆交通大学 河海学院, 重庆 400074)

摘要：非通航孔桥墩通常结构设计单薄,即便在采用最新防撞技术情况下,也难以将船撞力减少至桥墩自身抗力可承受的范围以内。为解决这一问题,对国内外最新防船撞技术进行了调研分析,提出“拦-防”组合的非通航孔桥墩防撞方法,即触发旋转式拦截网与柔性防撞圈组合的防撞装置。当失控船舶以一定速度靠近大桥桥墩时,首先被桥梁上游的拦截网拦截,在拦截网被拉断过程中,船舶航速将大幅降低。船舶冲出拦网再撞上桥墩时,防撞装置能及早发挥整体作用,化撞击集中力为分布载荷,以及让船尽早滑离而带走尽量多的剩余动能,以达到有效保护桥梁的目的。计算分析研究表明,该装置防撞护效果良好,造价相对低廉,并且易于实施。设计中只要充分结合桥区河床地形,可避免对环境造成负面影响。

关键词：非通航孔桥墩； 防撞装置; 组合方案; 拦截消能; 柔性耗能