不同护坡条件下波浪溢流海堤内坡水动力特征

潘毅1, 2，陈淑敏1, 2，周子骏1, 2，陈永平1, 2，李琳3

（1. 河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210098； 2. 河海大学 港口海岸与近海工程学院，江苏 南京 210098； 3. 杰克逊州立大学 土木与环境工程系，密西西比 杰克逊 39217）

摘要：波浪溢流指强风暴潮引起堤前水位超过堤顶，海堤受到的越浪与溢流联合作用。波浪溢流一旦发生，极易引起大范围的海堤内坡侵蚀乃至溃堤，产生灾难性后果。基于1∶1的大型水槽试验，分析了波浪溢流过程中不同海堤内坡护坡条件下（碾压混凝土、铰接式护坡砖和高性能加筋草皮）海堤内坡水力学特征；建立了相应的内坡平均水深和平均流速计算模型，计算结果表明波浪溢流过程中海堤内坡上的波高分布仍符合瑞利分布，并分析了内坡上的特征波高和特征峰值水深之间的换算关系；提出了波浪溢流过程中海堤内坡上的均方根波高和波速经验计算式。

关键词：波浪溢流； 海堤； 内坡； 水动力特征

竖缝式与仿自然结合鱼道水力特性及其优化

魏炳乾1，黄磊1，袁海石2，李林博3，荆海晓1

（1. 西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 710048； 2. 国电电力青海万立水电开发有限公司，青海 西宁 810007； 3. 陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西 西安 710018）

摘要：仿自然鱼道和结构型鱼道结合布置而成的鱼道，既具有仿自然鱼道和结构式鱼道的优点，又能满足苛刻的地形条件。针对地盘子鱼道，在设计及优化方案下分别建立比尺为1:10的整体模型，通过实测两种方案下模型水流的水位、流速及流态，论证了设计方案的合理性及优化方案的优化效果。结果表明：竖缝式和仿自然式结合布置的鱼道内水流流态良好，结构段和仿自然段采用较大底坡比进行衔接对衔接段流态并无不利影响；各溢流槽和竖缝平均流速基本保持在0.7~1.2 m/s，大流速区主要分布在衔接段及鱼道进口附近；与设计方案相比，优化方案中过鱼设施结构段S52~S57断面竖缝宽度增大25%，池室消能率最大降低50%；仿自然鱼道段进口处水深由1.0 m增加至1.3 m，F63~F68断面流速最大降低52%，有效保障了过鱼条件。研究结果可为设计和建设复杂场地过鱼设施提供参考。

关键词：水力学； 鱼道； 过鱼设施； 物理模型； 水流流态； 水力特性

流滑型窝崩水流运动和地形变化概化模拟试验

牛晨曦，张幸农，应强，假冬冬

(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：针对长江中下游的流滑型窝崩进行了典型窝崩水槽概化模拟试验，分析研究了窝崩形成与发展及窝塘水流运动和地形变化。结果表明，流滑型窝崩主要是由水流冲刷和岸坡上部土体持续崩塌所形成，且发展迅速，发展过程主要有始发期、发展初期、发展中期、发展成熟期和发展稳定期等阶段。随着窝崩的发展，岸坡崩塌、窝塘扩展，窝塘内回流和口门外涡流逐渐下移，窝塘内回流由椭圆形趋向圆形，强度由强变弱，岸坡先整体冲刷后退，之后窝塘由上下扩展逐渐演变为以下半部分拓展为主。

关键词：流滑型窝崩； 水流运动； 地形变化； 概化试验

内河航道服务区水域面积仿真分析

韩朋1，廖鹏2， 刘重威2，倪兵1

（1. 安徽省交通科学研究院，安徽 合肥 230051； 2. 东南大学 交通学院 港航工程系，江苏 南京 210096）

摘要：内河航道服务区水域面积是内河航道服务区规划设计的关键问题。考虑到船舶进入服务区和服务时间的随机性，提出了基于船舶交通流特性和服务特征的仿真模型，并将其用于分析服务区水域面积。以长三角地区典型航道服务区为例，基于AnyLogic平台进行仿真分析，结果表明，模型预测的服务区停泊船舶数量和水域面积与实际情况吻合。敏感性分析发现，服务区停泊船舶数量与航段上船舶流量、服务特征参数的均值成线性正比关系，与服务特征参数的概率分布类型关系很小。根据调查参数和回归分析，可将服务区水域面积简化为航段上船舶流量和船舶平均吨位的连续函数，有助于方便合理地估算服务区所需的水域面积。

关键词：内河航道； 服务区； 水域面积； 仿真； AnyLogic

近20年中国水资源及用水量变化规律与成因分析

刘晶1, 2，鲍振鑫1, 2，刘翠善1, 2，王国庆1, 2，刘悦2, 3，王婕1, 2，管晓祥2, 3

(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； 3. 河海大学 水文水资源学院，江苏 南京 210029)

摘要：水资源成为制约我国经济社会再发展的主要因素之一。水安全问题已上升到国家安全的战略高度，特别是近年来水资源短缺等问题加剧了水安全形势。选取我国10个水资源一级区1997—2016年水资源量及用水数据，借助Mann-Kendall法对其进行显著性检验，采用Kendall倾斜度表征各要素时间序列变化特征。从时间和空间尺度上揭示我国水资源及用水量变化特征及规律。分析表明：近20年我国水资源总量呈不明显减少趋势，其中北方水资源总量增加不明显，南方水资源量减少不明显。我国总用水量显著增加，除农业用水增加不明显外，其他各行业用水都呈显著增加趋势，尤其生活用水增加最明显。十大水资源一级区相邻区域水资源总量和总用水量的变化特征表现出相似性，不同地区变化特征表现出空间异质性。与国际水资源利用领先水平相比，我国农业节水潜力较大。

关键词：水资源； 用水量； 演变规律； Mann-Kendall法

虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性

徐磊1，颜士开1，施伟２，王刚3，金玉杰1，周歆宇1，孙世宏1

（1.扬州大学 水利与能源动力工程学院，江苏 扬州 225009； 2. 南水北调东线江苏水源有限责任公司， 江苏 南京 210019； 3. 徐州市水利建筑设计研究院，江苏 徐州 2210

摘要：为寻求适用于大型低扬程泵站虹吸式出水流道水力性能数值计算的湍流模型，首先采用透明流道模型对某低扬程泵站虹吸式出水流道进行了试验研究，测试了流道水头损失并分析了流道内流态；在网格无关性分析的基础上，选择常用的一方程湍流模型（S-A湍流模型）、二方程湍流模型（k-ε湍流模型、k-ω湍流模型）及Reynolds Stress湍流模型分别对该虹吸式出水流道水力性能进行了三维湍流流动数值计算，并将计算结果与模型试验结果进行比较。结果表明：与一方程湍流模型和Reynolds Stress湍流模型相比，二方程湍流模型在虹吸式出水流道水头损失的计算中更具优越性，采用Standard k-ε，Realizable k-ε和SST k-ω等3种二方程湍流模型计算得到的流道水头损失相对误差小于3%，其中，Standard k-ε湍流模型计算得到的流场与模型试验结果最吻合

关键词：虹吸式出水流道； 水力性能； 湍流模型； 数值计算； 模型试验

基于GIS的大型灌区移动智慧管理系统研发

俞扬峰1，马福恒1, 2，霍吉祥1, 2，李涵曼1

（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. 水利部大坝安全管理中心，江苏 南京 210029）

摘要：大型灌区具有空间范围广、节点建筑物类型多、特征数据分散等特点，所涉及信息种类繁多且数据量巨大，目前常规人工巡检及测量手段已不能满足灌区信息高效管理和利用的要求。为提高灌区管理信息化水平，基于GIS技术及大数据等现代信息技术，构建了基于GIS的大型灌区移动智慧管理系统框架，并依据灌区常设监测和管理项目，对其系统模块和功能进行划分。以河南省人民胜利渠为例，研发了灌区GIS移动智慧管理系统。利用该系统可及时准确地掌握灌区各遥测站及节点建筑物各项监测指标的变化情况，为灌区水资源高效利用和现代化管理提供科学依据。

关键词：大型灌区； 地理信息系统； 智慧管理； 移动平台

底部加热的两板间水平流动进口段流动特性分析

宁利中1，张珂1，宁碧波2，胡彪3，田伟利4

(1. 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室（西安理工大学），陕西 西安 710048; 2. 嘉兴学院 建筑工程学院，浙江 嘉兴 314001； 3. 江西省水利规划设计研究院, 江西 南昌 330029； 4. 上海大学 建筑系， 上海 200444)

摘要：采用二维流体力学基本方程组对普朗特数Pr=0.72的具有水平流动的底部加热两板之间的流动特性进行数值模拟。结果表明，对于给定相对瑞利数r，随着雷诺数Re的增加，底部加热的两板之间依次出现定常对流滚动，均匀行波对流滚动，具有水平流动进口段的局部行波对流滚动及水平流动。对于相对瑞利数r=3，在雷诺数9.0<Re<21.0范围内，系统是局部行波对流滚动，存在水平流动进口段。随着雷诺数增加，水平流动进口段长度增加。对于雷诺数Re=25.0，在相对瑞利数4<r<12范围内，两板之间是局部行波对流滚动，出现水平流动进口段。随着相对瑞利数增加，水平流动进口段长度减小。最后给出了进口段长度随雷诺数或相对瑞利数变化的经验式。

关键词：水平流动； 对流滚动； 进口段长度； 局部行波

大坝安全监测系统评价体系

王士军1, 2，谷艳昌1, 2，葛从兵1, 2

（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）

摘要：在梳理国内外大坝安全监测相关规范及实践经验基础上，研究提出大坝安全监测系统评价总体框架安全监测设施可靠性及完备性、监测系统运行维护和自动化系统评价要素及评价方法等。大坝安全监测系统评价内容包括监测设施完备性评价、监测设施运行维护评价和自动化系统评价。监测设施完备性评价基于监测设施考证资料、现场检查与测试以及历史测值分析等方法，评价为可靠或基本可靠的监测设施是否满足大坝安全监控要求；监测设施运行维护评价包括运行管理保障、观测与维护以及资料整编分析等；监测自动化系统评价内容包括数据采集装置、计算机及通信设施、信息采集与管理软件、运行条件和运行维护等方面。监测系统综合评价分为正常、基本正常和不正常3个等级。评价为正常，应继续运行；评价为基本正常，可继续运行，但应及时修复完善；评价为不正常，需及时更新改造。

关键词：监测系统； 评价框架； 监测设施完备性； 运行维护有效性； 自动化系统可靠性

水库库区占用定量分析

——以东部某省级行政区水库为例

张士辰1, 2, 落全富3, 赵伟1, 2, 杨正华1, 2

（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. 杭州市青山水库管理处，浙江 杭州 311305）

摘要：明晰水库库区占用情况是规范库区管理、确保防洪安全和大坝安全的重要基础。长期以来库区占用以定性表述为主，未见定量分析成果，库区占用分析深度不足，制约库区管理制度建设和行业发展。依托东部某省级行政区内具有代表性的10座大中型水库，首次提出库区占用指标体系和设计调查问卷，定量分析库区确权划界、占用类型、占用分布、占用过程，研究提出库区占用监测与分析的对策建议。分析认为，库区占用总体严重，确权工作复杂且滞后，占用以商业开发、城乡住宅和农业生产3种类型为主，库区占用均不低于正常蓄水位高程，占用过程划分为原始形成、快速增长、有所抑制3个典型阶段。建议强化遥感监测手段，尽快建设库区占用数据库，制定《水库库区占用情况调查与分析技术导则》和库区占用严重程度等级划分标准。

关键词：水库； 库区； 占用； 定量分析； 等级划分标准

高拱坝枢纽工程泄洪调度方式对雾化的影响分析

余凯文, 韩昌海

（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：结合已建典型高拱坝枢纽工程泄洪雾化原型观测、数值模拟及物理模型试验成果，分析高拱坝枢纽部分孔口开启泄洪的雾化规律，探讨通过泄洪调度方式减轻泄洪雾化所带来危害的途径，保证电站枢纽安全有效运行。结果表明，坝身表、深（中）孔泄洪时雾雨区分布与下游水舌入水流速、水舌入水面积以及入水角度密切相关，其中入水流速对深（中）孔泄洪雾雨区分布的影响更加明显。当库水位和泄洪量一定时，泄洪洞运行雾化雨强及其影响范围最小，且雾化影响区集中在远离坝体的下游河段，而深（中）孔单独运行雾化雨强及其纵向影响范围明显大于表孔和泄洪洞单独运行工况，雾雨区垂向范围受泄洪调度方式影响较小。

关键词：高拱坝; 泄洪雾化; 表孔; 深（中）孔; 泄洪洞; 调度方式

基于改进小波阈值-MD算法的高拱坝结构振动响应分析

魏博文1, 2，钟紫蒙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 210098； 2. 南昌大学 筑工程学院，江西 南昌 330031)

〖HT5H〗摘要：〖HT5”SS〗 基于高拱坝泄流结构实测振动响应数据资料，针对泄流激励作用下不可避免混有各种噪声进而影响结构工作模态识别精度的问题，提出了一种基于改进的小波阈值-经验模态分解(EMD)联合算法的滤波降噪方法。以拱坝泄流结构实测振动响应资料为基础，利用改进的小波阈值算法滤除大部分高频白噪声，降低EMD分解的边界积累效应，进行EMD分解，通过去趋势波动分析(DFA)方法进一步滤除白噪声及低频水流噪声。工程实例分析结果表明，与小波分析、EMD方法相比，该方法具有更好的降噪效果，能精确滤除泄流结构实测振动响应信号中的低频水流噪声及白噪声，最大程度地保留信号中有效特征信息，并且为拱坝泄流结构在噪声干扰下提取有效信息提供了捷径，为坝体结构的安全监控打下了基础。

关键词：高拱坝； 流激振动； 滤波降噪； 小波阈值分析

湿度对薄壁渡槽受力变形的影响分析

杨乐，王亚红，李宗利，姚希望

（西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100）

摘要：混凝土力学特性受湿度影响，且存在湿胀特性。混凝土薄壁渡槽与水接触面积大，输水时间长，故其内部湿度变化会影响自身性能。基于Fick第二定律建立湿度扩散模型，应用物理试验率定了饱和湿度扩散系数。考虑到混凝土弹性模量随湿度的变化和湿胀效应，建立渡槽湿度场和应力场分析模型，以研究分析渡槽槽壁湿度不同扩散深度对渡槽变形及内力性能的影响规律。结果表明，随着输水时间延长，槽壁内湿度扩散深度沿厚度方向呈非均匀分布。湿度扩散深度会影响渡槽变形和应力分布。随湿度扩散深度增加，渡槽纵向挠度有所增加，横向变形有所减小，横向效应大于纵向影响程度。湿度增加使渡槽槽壁内侧压应力增大，外侧拉应力增大，这有利于渡槽结构整体安全，但不利于外侧抗裂。

关键词：湿度； 混凝土； 渡槽； 扩散系数； 变形； 内力

基于Najar能量法的混凝土动态双轴受压损伤特性分析

程卓群，彭刚，孙尚鹏，王普，刘苗苗

（三峡大学 土木与建筑学院，湖北 宜昌 443002）

摘要：利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下混凝土的抗压试验，基于改进的Najar能量法，提出一种新的损伤变量计算方法，以此分析侧向压力和加载速率对混凝土双轴受压状态下损伤演化的影响。研究结果表明：① 峰值应力随加载速率的增大而增大；相同加载速率下，峰值应力随侧压力增大而增大，混凝土达到峰值应力后承载力下降趋势不受侧压影响；② 混凝土双轴受压状态下损伤演化可分为线弹性阶段、损伤加速变化阶段和损伤收敛阶段；③ 加载速率越大，损伤加速发展阶段损伤变量的增长越迅速且该阶段对应的应变范围越小；④ 侧向压力对混凝土损伤演化有明显影响，混凝土损伤的发展随着侧应力的增大而出现滞后现象。

关键词：混凝土； Najar能量法； 应变速率； 双轴抗压； 损伤

冻融劣化混凝土压剪作用下力学特性及破坏准则

孙豹1, 2，王乾峰1, 2，徐童淋1, 2，贺路翔1, 2

（1. 三峡大学 土木与建筑学院，湖北 宜昌 443002; 2. 防灾减灾湖北省重点实验室（三峡大学），湖北 宜昌 443002）

摘要：为研究冻融劣化混凝土动静态抗剪性能，进行了不同冻融循环次数（0，10，25，35和50次）后混凝土在不同法向应力（0，3，6，9和12 MPa）下的压剪强度试验，混凝土强度等级为C30。研究分析了冻融循环次数和法向应力对混凝土剪切强度、峰值应变和黏聚力与摩擦系数的影响。分析结果表明：① 随着冻融循环次数的增加，混凝土在相同法向应力状态下的剪切强度均逐渐降低，而且法向应力越大，剪切强度随冻融循环次数的增加而降低的程度越小；当冻融循环次数相同且法向应力不大于单轴抗压强度50％时，剪切强度随法向应力的增大而增大，且冻融劣化程度会影响该增幅效果；② 在法向应力相同时，剪切峰值变形随冻融循环次数的增加呈线性增长趋势，对某一冻融循环次数，法向应力的存在增大了混凝土的剪切峰值变形；③ 摩擦系数和黏聚力都随冻融劣化程度的加深而降低，黏聚力大幅度降低是由于冻融劣化作用起主导作用所致。基于上述试验分析和八面体应力空间二次抛物线形式的压剪破坏准则，构建了平面应力状态下考虑冻融循环次数的混凝土压剪破坏准则。

关键词：混凝土； 冻融循环； 法向应力； 压剪状态； 破坏准则

考虑翘曲及挤压影响的深孔闸门主梁正应力解析解

陈英昕1，吴思远2，李斯3，王正中1，吴守军1

（1. 西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100； 2. 同济大学 土木工程学院，上海 200092； 3. 上海千年城市规划工程设计股份有限公司，上海 201108）

摘要：随着高水头水利水电工程的开发，深孔闸门应用越来越普遍。在梁构件设计时，按其结构特点，已属薄壁深梁讨论范畴，若仍采用传统设计中细长梁纯弯理论，则会导致计算结果出现较大误差。由此，亟待给出一种简明准确的主梁正应力计算方法。基于叠加思想和材料力学方法，充分考虑翘曲及挤压影响，建立了合理的力学计算模型，推导出工字形截面深梁在横向均布荷载作用下正应力的解析计算式，并分析了在不同跨高比和翼缘与腹板面积比下该方法计算结果与现有计算方法及数值模拟间的相对误差及适用范围。进而结合工程实例，给出了不同计算方法的精度评价。计算结果表明，相比于现有解析计算方法，该方法计算结果精度较高且适用范围较广，可为梁结构设计提供参考。

关键词：深梁； 工字形截面； 翘曲； 挤压； 均布荷载