我国水库溃坝及其生命损失统计分析

盛金保1, 2，李宏恩1, 2，盛韬桢3

(1. 南京水利科学研究院, 江苏 南京 210029； 2. 水利部水库大坝安全重点实验室, 江苏 南京 210029； 3. 河海大学 水利水电学院, 江苏 南京 210098)

摘要: 介绍了我国水库溃坝基本情况，剖析了不同年代的代表性重大溃坝事件。对 1954 年有溃坝纪录迄今所有 3 558 座历史溃坝及其生命损失数据按年代、规模、坝型、坝高、季节、建设与运行期、地理区域等进行了系统统计分析，揭示了溃坝及其生命损失的时空分布特征与社会属性，归纳分析了导致溃坝的主要原因，在此基础上总结了溃坝经验教训，提出溃坝防范对策。研究成果对进一步健全我国水库溃坝防控体系、严防溃坝事故具有借鉴意义。

关键词：水库； 溃坝； 生命损失； 时空分布特征； 经验教训

特高拱坝结构性态诊断与监控方法述评

赵二峰，顾冲时

(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)

摘要: 我国已建、在建多座特高拱坝工程，这些工程往往面临着高水头、高边坡和复杂地质条件等特殊服役环境，其设计、施工及安全监控等技术指标突破了现行规范适用范围和以往的工程认知。与一般大坝相比，特高拱坝工程复杂程度高，结构的力学行为具有独特特征，工程建设和运行安全控制要求更为严格。论述了坝体体型工程经验性评价参数、地质力学模型试验、数值模拟仿真分析等特高拱坝结构性态诊断关键技术，以及施工质量控制、温控防裂、跟踪监测反馈等安全监控技术；在此基础上，指出了特高拱坝长效服役健康诊断与安全控制的前沿热点问题，包括时空演化特征挖掘方法、服役风险率实时诊断模型、结构安全动态控制模式、智能感知与超前预警技术等。研究可指导特高拱坝的建设和运行管理。

关键词：特高拱坝； 结构性态； 模型试验； 数值模拟； 安全监控

近期我国土石坝溃决或出险事故及其启示

张士辰, 李宏恩

（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：受极端气候影响，近年来溃坝和出险事故时有发生，一些规律性趋势逐渐清晰，对超标准洪水影响、土石坝漫而不溃、应急响应机制等一些新问题新方向有待深入研究。基于最新溃坝和出险案例，从防洪标准、监测预警、应急响应、应急处置等方面总结经验教训，得出在水库大坝安全管理和防洪度汛方面的启示，进一步提出加强溃坝风险防控的思考和建议。快速降低库水位是应对超标准洪水的关键措施，土石坝可以做到漫而不溃，土石坝结构设计应充分考虑极端强降雨工况，流域梯级水库防洪能力亟待加强，管理设施对紧急情况下应急能力影响很大，低水平的管理会严重影响防洪安全。

关键词：土石坝； 溃坝； 出险； 案例分析； 风险防控

重力坝失稳破坏变形表征指标警戒值的拟定

李家田1, 2，苏怀智1, 3

(1. 河海大学 水利水电学院，江苏 南京 210098； 2. 淮河水利委员会 水利水电工程技术研究中心，安徽 蚌埠 233001； 3. 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)

摘要: 抗滑稳定是重力坝设计与运行中关注的最基本要求，其宏观层面一定程度上可表征为重力坝变形性状的转异行为。大坝变形安全警戒值的确定，传统上多基于各种确定的结构参数和数学模型，缺乏对相关影响因素不确定性的考虑。因此，从不确定性分析理论入手，在对重力坝抗滑稳定可靠指标、变形与坝前水深相关性剖析的基础上，引入响应面法，通过对大坝变形水压分量与抗滑稳定可靠指标之间函数关系的合理拟合，依据现行可靠性设计规范，提出了一种基于抗滑稳定可靠指标的重力坝变形安全警戒值拟定方法，并进行了实际工程案例验证。通过与传统典型小概率法拟定结果的比较，得出了总体合理、可行的结论。文中方法是传统方法的有益补充，可作为传统方法计算结果的有效验证手段。

关键词：重力坝； 抗滑稳定； 变形； 安全警戒值

海平面上升对长江江阴以下河段风暴潮增水的影响

王 芬1，谭 亚1，刘士诚2

(1. 河海大学 港口海岸与近海工程学院，江苏 南京 210098； 2. 上海勘测设计研究院有限公司，上海 200335)

摘要: 随全球气候变暖，海平面呈加速上升态势。长江口地处西北太平洋风暴盆地的西北缘，地势低洼，被评估为风暴潮灾害影响下的脆弱区。为研究海平面上升后长江江阴以下河段风暴潮位的变化，本文建立了精细化长江口天文潮-风暴潮耦合数学模型。该模型模拟分析了海平面上升后，在 9711 号“芸妮”和 1509 号“灿鸿”这两种典型台风作用下，长江口近岸天文潮和风暴增水的响应规律。研究表明：预计未来 100 年，海平面抬升 70 cm 后，长江口平均潮位上升 50~80 cm。长江口江阴以下河段及近岸区域增水极值略微下降。增水极值自上游江阴到下游牛皮礁先增后减，增水极值沿程最大值的具体位置与台风路径、台风强度密切相关。研究可为中长期长江口沿岸城镇防洪排涝提供一定的理论依据。

关键词：长江口； 海平面上升； 台风路径； 数值模拟； 风暴增水

进占方式对戗堤局部冲刷影响的三维数值模拟

李登松1，唐金波2, 3，金 鑫4，漆力健1，戴光清5，龚月婷1

(1. 成都信息工程大学 自动化学院，四川 成都 610225； 2. 中国科学院 山地灾害与地表过程重点实验室，四川 成都 610041； 3. 中国科学院 水利部 成都山地灾害与环境研究所，四川 成都 610041； 4. 成都理工大学 能源学院，四川 成都 610059； 5. 四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川 成都 610065)

摘要: 在实施土石堤坝溃口快速封堵、河道截流等水利和防洪减灾工程时，口门或龙口处存在较强的局部冲刷。基于已有的经圆柱、丁坝局部冲刷试验结果验证的三维数值模型，模拟了单向、双向进占方式下龙口宽度B/H = 4.3、5.8 时堤头和河床的局部冲刷发展。根据水流特性与冲刷发展的关系，分析了加剧局部冲刷的水流结构和进占方式对局部冲刷发展的影响规律。研究结果表明：单向进占时，戗堤对水流和冲刷发展存在偏移效应；冲刷在初始阶段均表现为沿堤头上游、裹头下游形成的斜向轴线冲刷趋势，堤头上游绕流后的边界冲刷在整个冲刷过程中始终剧烈；进占长度对水流冲刷偏移效应产生影响，在 B/H = 5.8 时剧烈淘刷区位于戗堤堤头上游的底部堤脚，但是在 B/H = 4.3 时则位于裹头下游。双向进占时，水流沿龙口轴线对称分布；进占长度影响戗堤局部冲刷的剧烈程度。下潜水流和涡旋是造成戗堤局部冲刷的主要原因。

关键词：戗堤截流； 进占方式； 局部冲刷； 水流流场； 三维数值模拟

非黏性沙级配对浊度法测量含沙量的影响

肖千璐1, 2，张晓华1, 2，郑艳爽1，尚红霞2，丰 青1, 2

(1. 黄河水利委员会黄河水利科学研究院，河南 郑州 450003； 2. 黄河水利委员会黄河流域生态保护和高质量发展研究中心，河南 郑州 450003)

摘要: 利用浊度仪测量水流含沙量时，泥沙颗粒级配和矿物成分是影响浊度仪标定结果的主要泥沙因素。采用黄河原型非黏性沙配制不同粒径、不同含沙量浑水水体，开展固定粒径、粗细沙、混合沙等多组次试验研究，对黄河天然沙粒径及级配对浊度仪输出浊度的影响进行定量分析和机制探讨。结果表明：固定含沙量条件下，非黏性泥沙粒径对水体浊度的影响特征符合 Mie 散射定律；含沙量变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10~102，泥沙颗粒粒径变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为 10−1~1；相同含沙量条件下，悬沙比表面积与浊度仪输出浊度符合线性分布。建立了考虑非黏性沙级配影响的含沙量与浊度关系模型，能够较准确地反映非黏性沙粒径及泥沙浓度对水体浊度的影响，可为浊度与含沙量关系的准确率定及测量结果的校准提供可靠依据。

关键词：浊度法； 浊度仪； 非黏性沙； 泥沙级配； 含沙量

振冲法加固堰塞体材料的室内模型试验研究

占鑫杰1, 2，李文炜3，杨守华1，朱群峰1，许小龙1，黄慧兴3

(1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029； 2. 水文水资源与水利工程科学国家重点试验室，江苏 南京 210029； 3. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏 南京 210098)

摘要: 为丰富堰塞坝开发利用理论，探究其改良加固的可行性，对易贡大滑坡残存的天然堰塞体进行取样，设计了不同频率的室内振冲模型试验，研究了振冲法对堰塞体材料的加固效果和密实机理。模型试验采用砂雨法制样，综合测试了振冲后地基的孔压累计消散规律、土压力发展规律，加固效果和复振效应等。试验结果表明：在振冲器的贯入过程中，松散堰塞料中的土压力和超静孔压迅速上升，在振冲器的上拔和分段留振作用下，堰塞料的超静孔压表现为小幅上升和消散、逐渐稳定的总体趋势。随着振冲次数的增加（2~3 次复振后），堰塞料地基的土压力逐渐稳定，超静孔压峰值逐渐下降并趋于稳定。因此振冲对松散堰塞体材料的加固效果明显，振冲后堰塞体材料的锥尖阻力大幅提升，但堰塞料密实后，进一步提高复振次数不能有效改善加固效果。满足易贡堰塞体材料的振冲设计方案为：采用 125 Hz 振动频率进行 4~5 次振冲，或采用 150 Hz 频率进行 2~3 次振冲。研究结果可为堰塞坝料地基的振冲加固提供理论依据。

关键词：堰塞体材料； 振冲； 频率； 加固效果； 加固机理

冻融环境下水工碾压混凝土单轴动态抗压性能研究

孙超伟1，陈兴周2，柴军瑞3，卫田霖4，马 斌4

(1. 西安科技大学 理学院，陕西 西安 710054； 2. 西安科技大学 建筑与土木工程学院，陕西 西安 710054； 3. 西安理工大学 西北旱区生态水利工程国家重点实验室，陕西 西安 710048； 4. 西京学院 陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室，陕西 西安 710123)

摘要: 为研究冻融循环和加载应变率对水工碾压混凝土抗压力学性能的影响，通过室内模拟碾压混凝土坝工程配合比和施工工艺制备碾压混凝土试件，开展不同冻融循环次数（0、25、50、75 次）下的冻融试验和不同加载应变率（10−5/s、10−4/s、10−3/s、10−2/s）下的单轴压缩试验，分析碾压混凝土冻融表观特征及加载破坏形态，研究冻融循环次数和加载应变率对抗压力学性能的影响规律；并基于多元回归分析方法，构建抗压强度、峰值应变、应力-应变曲线与冻融循环次数和加载应变率的相关关系。结果表明：碾压混凝土抗压强度与加载应变率呈线性增强关系，与冻融循环次数满足二次多项式的劣化关系；峰值应变与加载应变率满足二次多项式的降低关系，与冻融循环次数满足二次多项式的增长关系。通过全应力-应变拟合曲线与试验曲线的比较发现，在研究的应变率和冻融循环次数范围内，二者吻合较好。

关键词：碾压混凝土； 动力特性； 冻融循环； 加载应变率； 全应力-应变曲线

不同加载比时砂砾料动模量和阻尼比变化规律研究

王 景

(新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

摘要: 为探究加载比和围压对砂砾料动力特性的影响，通过大型动三轴试验，研究不同加载比和围压作用下砂砾料动模量和阻尼比的变化规律。研究结果表明：（1）随着加载比的增大，动应变显著增大，孔压明显上升，最大阻尼比增大；（2）试验数据更能反映出阻尼比随动剪应变发展的变化规律，综合考虑各动力参数的变化，建议砂砾料动模量和阻尼比试验的加载比选择范围为 1.5~2.0；（3）采用分段拟合法对动应变小于 0.01% 和大于0.01% 的试验数据进行拟合，直线与试验点的拟合度均大于 0.96，分段拟合不同试验条件下砂砾料本构关系更为合理；（4）不同试验条件下动剪切模量比与参考剪应变具有良好的归一性，通过二元线性回归得到砂砾料最大动剪切模量关于围压和加载比的经验公式。该方法可为砂砾料动三轴试验及数据处理提供参考。

关键词：砂砾料； 动模量； 阻尼比； 加载比； 最大动剪切模量

大型船闸开挖预裂爆破累积损伤特性及隔振效果分析

胡浩然1, 2，周海孝3，张玉柱1, 2，李冬冬1, 2，张 宸3

(1. 长江勘测规划设计研究有限责任公司， 湖北 武汉 430010； 2. 长江设计集团有限公司， 湖北 武汉 430010；3. 长安大学 公路学院， 陕西 西安 710064)

摘要: 针对大型船闸预裂爆破开挖时中隔墩振动与损伤控制的问题，依托现场爆破试验，对比分析了不同段主爆孔诱发振动的峰值，采用数值模拟的方式，研究了不同段主爆孔的爆破累积损伤特性，分析了不同损伤范围下预裂缝的隔振效果，并对船闸爆破开挖方案进行了优化。研究结果表明：预裂爆破开挖中主爆孔爆破会对预裂缝附近岩体产生累积损伤，但会增强对后续主爆孔的隔振效果；随着预裂缝附近岩体累积损伤的增加，其隔振效果逐渐增强，并最终稳定在 50% 左右；爆破振动峰值（PPV）衰减幅度随着损伤宽度的增加而增加，当损伤宽度达到 4 cm 后，衰减幅度趋于平缓。大型船闸开挖中应综合考虑预裂爆破累积损伤特性及其隔振效果，可采用先拉槽增加侧向临空面与设置施工预裂缝的爆破开挖优化方案，进而保证开挖效果，并降低对保留岩体的扰动。

关键词：大型船闸； 预裂爆破； 累积损伤； 隔振效果； 爆破方案优化

棉秆纤维 EPS 颗粒轻量土配合比设计

胡锦方1，潘 亮2，张爱军1，任文渊1，梁志超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. 西北农林科技大学 基建规划处，陕西 杨凌712100)

摘要: 为满足湿陷性黄土地区海绵城市道路建设需求，研制了一种具有轻质、高强并兼具一定渗透性的棉秆纤维 EPS 颗粒轻量土作为路基换填材料。该轻量土由棉秆纤维、聚苯乙烯（EPS）颗粒、水泥、黄土和水混合而成。通过室内试验对不同棉秆纤维掺量及长度、不同 EPS 颗粒掺量及粒径、不同水泥掺量轻量土的密度、强度、变形和渗透性进行研究，进而设计棉秆纤维 EPS 颗粒轻量土配合比。结果表明：轻量土各成分中，EPS 掺量和水泥掺量对轻量土密度的影响最大；水泥掺量与轻量土强度之间为正相关关系，与渗透系数之间为负相关关系；EPS 掺量和粒径与轻量土强度之间为负相关关系，与渗透系数之间为正相关关系；棉秆纤维的加入改善了轻量土的塑性性能，并使轻量土的渗透性有一定程度的提高。各因素对轻量土强度影响的大小顺序为：水泥掺量>EPS 掺量和粒径>棉秆纤维掺量和长度。满足湿陷性黄土地区海绵城市道路建设需求的棉秆纤维 EPS 颗粒轻量土最优配合比为：黄土∶棉秆纤维（长度 9 mm）∶EPS 颗粒（粒径 0.5~1.0 mm）∶水泥∶水=1 000∶4∶18∶35∶400。

关键词：轻量土； 无侧限抗压强度； 渗透系数； 配合比

皖北平原不同土壤水分养分差异性研究

杜明成1, 2, 3，张建云1, 2, 3，王振龙4，刘 猛4，刘翠善2, 3，王国庆2, 3

(1. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072； 2. 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； 3. 长江保护与绿色发展研究院，江苏 南京 210098； 4. 安徽省（水利部淮委）水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000)

摘要: 黄潮土和砂姜黑土面积占皖北平原总面积的 87%。砂姜黑土内部含有钙质结核，严重影响土壤性质进而降低作物产量。从土壤理化性质、土壤水力学参数和土壤水分等方面探讨两种土壤差异性，并结合水文气象因素分析影响黄潮土和砂姜黑土土壤水分变异的驱动因素。结果表明：黄潮土和砂姜黑土的 pH 值和密度存在显著差异，全氮、全磷、碱解氮含量差异不大；黄潮土 0~50 cm 的有效持水量显著大于砂姜黑土，保水性更好。黄潮土土壤含水率随深度增加逐渐降低，砂姜黑土土壤含水率随深度增加逐渐增大。影响黄潮土土壤含水率变化的主要驱动因素是地下水埋深和降水量；影响砂姜黑土土壤含水率变化的主要驱动因素是地温、地下水埋深和相对湿度。该研究可为进一步改善砂姜黑土土壤性质、提高作物产量提供参考。

关键词：黄潮土； 砂姜黑土； 含水率； 理化性质； 水分特征曲线； 冗余分析

桩承式加筋路堤荷载分担计算改进模型

姜彦彬1, 2, 3，何 宁2，钱亚俊2, 3，张中流2，王艳芳1, 2

(1. 金陵科技学院 建筑工程学院，江苏 南京 211169； 2. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029； 3. 水利部水旱灾害防御重点实验室，江苏 南京 210029)

摘要: 基于桩间的土拱效应与加筋效应开展融合分析，建立了桩承式加筋路堤荷载分担计算的改进 Hewlett 模型。首先，根据土拱是否处于塑性状态，结合桩-土竖向受力平衡条件，分别求解球形拱和平面拱控制方程，并对路堤荷载进行初分配。然后，假定加筋带上覆荷载为更符合实际工况的倒三角形分布，并使用文克勒地基模型考虑加筋带影响范围内的桩间土反力，无需预设土工加筋挠度形式，即可构建并求解土工加筋受力平衡控制微分方程，进而由加筋效应对路堤荷载进行再分配。综合工程实例验证与讨论，并通过多模型对比分析，表明改进模型能够合理预测荷载分担与土工加筋受力结果。参数分析表明，改进模型能够合理预测几何、材料参数变化对桩承式加筋路堤荷载分担的影响。

关键词：荷载分担； 土拱效应； 加筋效应； 桩间土反力； 桩承式加筋路堤； 改进 Hewlett 模型

重塑非饱和黄土浸水入渗规律的模型试验研究

徐硕昌1，刘德仁1，王 旭1, 2，安政山1，张转军1，金 芯1

(1. 兰州交通大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730070； 2. 兰州交通大学 道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室，甘肃 兰州 730070)

摘要: 为了研究非饱和黄土的浸水入渗规律，开展了重塑黄土的浸水入渗模型试验，分析了浸水过程中不同位置的体积含水率变化及湿润锋面发展过程，研究了入渗水分在水平和径向的发展变化规律，并通过考虑空气压力的 Green-Ampt 模型计算得到不同时间的入渗深度，与实测值进行对比分析。研究表明：不同测点的体积含水率变化趋势基本一致，都会经历稳定-快速增长-到达峰值-快速减小-再次增长-维持稳定 6 个阶段；浸水入渗过程受入渗深度、渗流路径、沿程黏滞阻力和空气压力的共同影响，入渗深度越深、距离中心轴位置越远、湿润锋发展越滞后，入渗速率越小。深度从 0 cm 增加至 100 cm 时，入渗速率从 14.93 cm/h 减小至 1.67 cm/h。对不同位置的竖向入渗速率与入渗深度的关系进行拟合发现：竖向入渗速率与入渗深度呈二次方关系，且拟合度达到 0.9 以上；径向水分运移是该深度水分径向扩散和上部水分竖向入渗综合作用的结果，故相比于竖向入渗较快；模型计算结果中湿润锋面发展趋势与实测竖向入渗情况一致，但入渗后期的入渗深度计算值比实测偏大。研究结果可为黄土地基浸水入渗研究提供参考。

关键词：非饱和黄土； 模型试验； 入渗规律； 体积含水率； Green-Ampt 模型

对雨洪资源利用的再认识

胡庆芳1, 2，王银堂1, 2，邓鹏鑫3，李伶杰1, 2，王磊之1，云兆得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. 长江保护与绿色发展研究院, 江苏 南京 210029； 3. 长江流域水利委员会水文局, 湖北 武汉 430010)

摘要: 雨水和洪水是宝贵的自然资源，雨洪资源利用是具有悠久历史的重要水资源开发利用方式。近年来雨洪资源利用的实用性技术获得了蓬勃发展，但对其基本概念尚存在明显的认识误区，相关概念和术语的不规范使用给研究和实践带来了混乱。鉴于此，从有关历史和现实情况出发，根据水文学基本理论，对雨洪资源利用进行了再认识，明确了雨水、洪水的自然资源和水资源属性，阐明了雨水资源利用和洪水资源利用的基本内涵和定义，辨析了雨水资源利用和洪水资源利用之间的关系，并澄清了“雨水资源化”“洪水资源化”等术语的规范性。对雨洪资源的思考和认识有助于夯实雨洪资源安全高效利用的理论基础，为科学开展雨洪资源利用评价、规划和技术创新及应用创造了条件。

关键词：雨洪资源； 雨水资源； 洪水资源； 雨水资源化； 洪水资源化； 雨洪资源化