中小河流维持航道尺度所需基本流量研究

王金洋^{1, 2}，陈长英¹，假冬冬^{1, 3}，仓濯缨^{1, 4}，陈小娜^{1, 2}，陈 萌^{1, 2}

(1. 南京水利科学研究院 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室，江苏 南京 210029； 2. 河海大学 水利水电学院，江苏 南京 210098； 3. 长江保护与绿色发展研究院，江苏 南京 210098； 4. 武汉大学 水利水电学院，湖北 武汉 430072)

摘要: 航道基本流量的确定影响着航道通航安全与水资源高效利用。为快速分析其随地形、水文条件变化的定量关系，需对航道进口断面的水面比降进行修正，基于曼宁公式提出了一种航道基本流量简便估算方法；以改善淮河上游息县段航道通航水流条件为例，结合实测地形、水文资料，建立水流数学模型，模拟分析航道疏浚工程实施后的效果，并将模拟结果与所提方法计算结果进行比较。结果表明：淮河息县段航道以满足航深要求为前提，在设计流量12.87 m³/s 下，对应最大河床比降为0.017 5‱；按设计底高程方案疏浚，对应所需最小流量为97.00 m³/s；提出的公式计算方法简便高效，其计算结果与模型模拟结果相近，可降低数模试算成本。研究成果可为中小河流航道规划与设计提供技术支撑，为航道基本流量的快速确定与深入研究提供参考。

关键词：航道尺度； 基本流量； 水面比降； 航道整治； 中小河流

松花江宽滩区滩槽分布特征及稳定阈值研究

吉明栋¹，谢益芹²，管功勋³，王党伟²，丁昌春³

(1. 中国水环境集团，北京 101101； 2. 中国水利水电科学研究院 流域水循环与水安全全国重点实验室，北京100048； 3. 黑龙江省水利水电勘测设计院，黑龙江 哈尔滨 150080)

摘要: 宽滩区是冲积复式河道中重要的滞洪沉沙区域，同时也是湿地与耕地资源的重要载体。如何兼顾滞洪、沉沙、农业和生态功能的平衡发展，是宽滩区治理的核心难点。基于松花江遥感影像解译与实测大断面数据的统计分析，本研究揭示了河道滩槽尺度、分布特征、河势变化及特征参数间的相互关系，并通过对主槽宽度与滩地水深的分级统计，提出了长期水沙作用下松花江河道的滩槽稳定阈值。结果表明：松花江河道宽度与滩地宽度呈现上（游）大下（游）小的空间分布特征，其变化范围分别为2.0~12.9 km和0.5~11.7 km；滩槽水深沿程变化幅度较小，主槽水深与滩地最大水深分别稳定在8.9~22.5 m和1.6~5.2 m。松花江滩槽宽度比与主槽宽度、滩槽水深比与滩地水深均呈现显著相关性，河道宽度与主槽宽度的稳定阈值分别约为6 500 m和1 000 m，主槽水深与滩地最大水深的稳定阈值分别约为13.5和3.5 m。上述稳定阈值基于长期水沙动力作用下的断面数据和遥感影像资料统计得出，可为宽滩区河道的治理宽度提供技术依据。

关键词：宽滩区河道； 主槽宽度； 滩地水深； 稳定阈值； 松花江

河岸带植被覆盖度的无人机遥感计算方法研究

皮凤岚¹，汤凤霞²，陈 阳¹，孙佳佳²，时元智¹，孙 璟³

(1. 南京水利科学研究院 水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京 210029； 2. 苏州市河道管理处，江苏 苏州215000； 3. 信江饶河水文水资源监测中心，江西 上饶 334000)

摘要: 河岸带植被覆盖度是评估河湖生态系统健康状况的重要指标，在维持生态系统稳定性、保护水土资源及支持生物多样性等方面发挥着重要作用。因此，在河岸带植被覆盖度监测方面，如何以高效且经济的方式实现监测目标，并提升计算精度，是当前亟待解决的重要科学问题。本研究构建了一种基于无人机遥感植被指数阈值的分类方法，通过归一化植被指数（NDVI）和可见光波段差异植被指数（VDVI），结合OTSU阈值法（大津法）、直方图熵阈值法和双峰直方图阈值法确定分类阈值，计算了南京市句容河典型河段的植被覆盖度，并评估了分类提取精度和方案可行性。结果表明，多光谱遥感反演NDVI和可见光遥感反演VDVI均可作为地物信息分类和植被覆盖度计算的有效指标。当采用NDVI作为分类依据时，结合OTSU算法、直方图熵阈值法或双峰直方图阈值法确定最佳分类阈值，在不同类型河岸带环境中均表现出优异的分类性能。三类阈值方法的总体分类精度均超过93%，Kappa系数均大于0.8，表明分类结果与实地验证数据之间具有高度一致性，充分体现了NDVI在计算河岸带植被覆盖度中的稳定性和适用性。当采用VDVI作为分类指标时，双峰直方图阈值法被验证为确定分类阈值的首选方法，尤其在高植被覆盖区域效果显著。在VDVI灰度直方图不具备明显双峰分布特征时，可选用OTSU算法作为补充方案，虽精度略有降低但仍具实用价值。在高植被覆盖条件下，采用成本较低的可见光无人机进行VDVI反演，并结合双峰直方图阈值法估算植被覆盖度，能够在保证精度的同时显著降低经济成本。

关键词：无人机遥感； 河岸带； 植被指数； 阈值法； 植被覆盖度

非掩护引航道通航控制标准分析方法

周千凯¹，乾东岳²，凌 威³

(1. 湖南省水运建设投资集团有限公司，湖南 长沙 410011； 2. 交通运输部天津水运工程科学研究院，天津300456； 3. 湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南 长沙 410008)

摘要: 改扩建船闸工程作为在已建成枢纽基础上进行的复杂工程，受行洪、生态、地质及已建建筑物布置等边界条件限制，引航道往往没有条件完全按照规范要求掩护布置，如何应用现有规范控制标准明确非掩护引航道布置型式存在争议。基于《船闸总体设计规范》和《船闸输水系统设计规范》中水流条件控制标准，剖析了进出闸通航条件和停泊条件控制原理，提出非掩护船闸引航道通航控制标准可按照进出闸方式和航行水域分区分段控制的分析方法，将本方法运用于洪江改扩船闸工程，采用整体物理模型流场试验和船模试验进行了验证。结果表明：提出的引航道分区分段控制方法可指导非掩护引航道布置，同时也可为相关规范修订提供参考；提出的水流条件控制标准可为类似改扩建船闸工程提供借鉴。

关键词：非掩护引航道； 通航条件； 停泊条件； 航迹带； 控制标准

中国北方典型城市雨水资源化利用潜力评估

石虹远¹，梅 超^{1, 2}，刘家宏^{1, 2}，闫江鸿³，王 佳¹，张克寒¹

(1. 中国水利水电科学研究院 流域水循环与水安全全国重点实验室，北京 100038； 2. 水利部数字孪生流域重点实验室，北京 100038； 3. 鄂尔多斯市水资源保护利用中心，内蒙古 鄂尔多斯，017200)

摘要: 在气候变化和人类活动等多重因素影响下，中国北方城市面临水资源短缺、植被退化等问题，解析降水演变趋势、量化评估雨水资源化利用潜力对解决城市水资源、水生态问题十分重要。以鄂尔多斯市为例，基于11个气象站1958—2022年降水资料，采用线性回归法、滑动平均法、M-K突变检验法等方法，分析了该地区的降水时空演变规律，并基于SCS-CN构建了地表产流模型，评估了不同水平年情景下鄂尔多斯市主城区的雨水资源化利用潜力。结果表明：鄂尔多斯市降水量年际变化基本稳定，无显著上升和下降趋势，多年平均年降水量呈东南多西北少的分布格局，降水在主城区及其周边区域较为集中；理想条件下，鄂尔多斯市主城区的多年平均雨水资源化利用潜力为7 350.18 万m³/a，实际雨水资源化可利用量需考虑多方面因素综合确定。研究结果可为干旱城市雨水资源化利用提供参考。

关键词：城市雨水利用； 雨水资源化； 降水时空演变； 干旱城市

流域水资源管理与调配“预警”方法及应用

姜 龙^{1, 2}，汝 楠³，王 坤⁴，程 亮⁴，杜慧华⁴，王宗志^{2, 4}

(1. 河海大学 水文水资源学院，江苏 南京 210098； 2. 河海大学 长江保护与绿色发展研究院，江苏 南京 210098；3. 水利部科技推广中心，北京 100038； 4. 南京水利科学研究院 水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京 210029)

摘要: 预警是数字孪生流域建设中水资源管理与调配业务应用的重要组成部分，在精准应对区域水资源短缺中发挥着重要作用。本研究认为水资源管理与调配业务应用的要点是不足水量的科学安排，基于此提出了渐进式预警概念并对其内涵进行解析，确定了基于气象干旱、农业干旱、水文干旱、社会经济干旱的渐进式预警指标和阈值，以及计算方法和数据来源，最后在黄垒河流域进行了实例应用。结果表明，本研究提出的渐进式预警体系既能提前准确预警黄垒河流域未来发生的干旱事件，也能从多角度展示不同干旱类型的变化特征，为管理者提供丰富的预警信息；构建的数字孪生系统运行稳定，对提升黄垒河流域应对干旱缺水能力具有重要支撑。研究结果可为数字孪生流域建设，特别是水资源管理与调配业务应用的开展提供参考。

关键词：渐进式预警； 预警指标； 数字孪生流域； 黄垒河流域

侵蚀性海岸浮动湿地的消浪及稳定性试验研究

龚 政^{1, 2}，周馨雨^{1, 2}，陈欣迪^{1, 2}，康彦彦^{1, 3}，王丽珠⁴，张 茜^{1, 2}

(1. 河海大学 江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室，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. 河海大学 海洋学院，江苏 南京 210098； 4. 南京师范大学 海洋科学与工程学院， 江苏 南京 210023)

摘要: 浮动湿地具有防止海岸线侵蚀、维护生态环境等功能，是活力海岸建设的重要实现路径。基于江苏射阳侵蚀海岸防护工程实例，结合实测资料，通过室内港池模型试验，开展规则波作用下浮动湿地消浪效应与稳定性分析，揭示浮动湿地相对宽度、底部消浪结构构造方式、组合单元间距等因素对浮动湿地单体及阵列的消浪，以及稳定性的影响规律。研究结果表明：浮动湿地对短周期波具有良好的消浪效果，波浪衰减系数可达60%以上，底部消浪结构对长周期大波浪的消浪效果影响较大；随着浮动湿地间距增大，浮动湿地偏移距离增大，导致锚绳拉力增加，整体稳定性显著降低。海岸浮动湿地为实现中潮滩海岸水空间的多元化利用和活力海岸建设提供了新思路，其抗浪性能与结构稳定性是保障生态系统功能有效发挥的关键前提。

关键词：潮滩； 浮动湿地； 消浪； 波浪衰减； 稳定性

基于风险评估的溃坝保险费率厘定模型研究

黄健峰¹，侯文昂^{1, 2, 3}，张士辰^{1, 2}，解苏尔·阿不都萨拉木⁴

(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. 河海大学 土木与交通学院，江苏 南京 210098； 4. 新疆维吾尔自治区水利运行调度中心，新疆 乌鲁木齐 830099)

摘要: 极端气候事件频发背景下，水库大坝工程溃坝风险加剧，逐渐引起了社会和学术界的广泛关注。溃坝事件不仅会造成巨大的生命财产损失，还对社会和环境造成深远影响。为应对溃坝带来的各类风险，本研究旨在探索保险机制在水库大坝工程领域的应用，为水库大坝构建科学的风险转移方案。研究基于风险理念构建费率厘定模型，纯风险费率的计算创新性地将溃坝生命、经济、社会与环境多维风险与保险免赔条款相结合，并从风险补偿的角度采用资本定价模型计算附加费率。以某大型土石坝为案例，通过实证分析验证了模型的有效性与适用性。研究结果可为各类水库大坝工程溃坝保险提供科学的费率计算框架，并为风险转移方案设计提供理论依据和技术支持。

关键词：水库大坝工程； 溃坝保险； 免赔额； 费率厘定； 风险评估

不同温度围压循环加卸载下砂岩渗透特性的试验研究

林志南^{1, 2}，龙海锋^{1, 2}，张 强³，王家全^{1, 2}

(1. 广西科技大学 土木与建筑工程学院，广西 柳州 545006； 2. 广西壮族自治区岩土灾变与生态治理工程研究中心，广西 柳州 545006； 3. 中国水利水电科学研究院，北京 100038)

摘要: 为探索温度和围压周期性变化对深部岩石渗透特性的影响，采用Rock Top多场耦合试验仪，对25、50、75、90 ℃不同实时温度下砂岩开展了围压循环加卸载渗流试验，分析了围压循环加卸载过程中温度对砂岩渗透特性的影响，并探讨了不同温度下砂岩微观结构特征及其对渗透特性的影响。试验结果表明：（1）在不同温度或围压条件下，砂岩的渗透率损失随循环次数的增加而减少，且主要损失发生在初始加卸载阶段；（2）初始加载过程中，砂岩渗透率对温度变化的响应程度低于对围压变化的敏感性，而在后续加卸载阶段，岩石渗透率对温度的影响则超过了对围压的影响；（3）在较低温度（50、75 ℃）作用下，孔隙和微裂纹的密实程度较高，形成的新生裂纹较少；（4）在较高温度（90 ℃）作用下，裂纹数量增加，出现明显的贯通裂纹，这是导致砂岩渗透率发生变化的根本因素。研究结果可为深部矿井工程的稳定性研究提供参考。

关键词：砂岩； 温度； 围压循环加卸载； 渗透率

码头触碰事故关键参数分析及防护措施研究

陈际丰¹，陆 俊²，何建新²，田 琦¹

(1. 中交水运规划设计院有限公司，北京 100007； 2. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029)

摘要: 船舶撞击已成为码头损伤、失效的主要原因之一，船舶对码头结构撞击所造成的损伤降低了码头结构承载能力和结构的耐久性。为明确中国码头触碰事故特征，对2005—2022年间广西自治区至辽宁省沿海和长江沿线发生的54起船舶触碰码头事故进行了统计，分析了中国码头触碰事故的基本特征、事故原因、不同结构类型码头和船舶损伤特征等。触碰事故码头损伤主要分为水工结构损伤和装卸设备损伤，重力式码头有着相对较大的水平承载力和侧向刚度，超载适应能力强于高桩码头；船舶局部刚度较大且撞击过程中由于钢材的变形可以吸收部分撞击能量，事故中船舶损伤相对于码头来说要小。采用极值Ⅰ型分布和Pearson-Ⅲ型分布计算了不同累积频率下码头触碰事故的最大撞击速度，重现期50 a最大撞击速度分别为4.08 m/s 和4.01 m/s，经检验Pearson-Ⅲ型曲线拟合效果更优，并对撞击角度进行特征描述，为异常靠泊荷载作为偶然荷载进行可靠性设计提供了计算依据。根据目前研究进展，对码头触碰事故物理防护、异常靠泊可靠性设计和风险识别预警系统等3种防护措施进行了评述，物理防护依靠能量消耗或转移对码头主体进行防护，对随机触碰事故防护性有限，重要港口码头可采用提升码头可靠性设计的方法，风险识别与预警是船舶撞击防护方向的发展趋势，结合数据模型对船舶轨迹预测并进行避碰干预具有广阔应用前景。

关键词：码头； 触碰事故； 撞击速度； 防护措施

双层衬砌输水隧洞运行安全保障技术研究进展

胡 江^{1, 2}，梁 宇³，胡靖宇⁴，李 星^{1, 2}

(1. 南京水利科学研究院 水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京 210029； 2. 水利部大坝安全管理中心，江苏 南

京 210029； 3. 中国南水北调集团中线有限公司，北京 100038； 4. 中国南水北调集团中线有限公司安全监测中心，河南 郑州 450000)

摘要: 输水隧洞是重大引调水工程的关键建筑物，其运行安全状况直接决定了工程的供水能力。针对高水压环境下传统衬砌结构防渗抗裂性能不足的技术瓶颈，工程实践中提出了结构联合、功能独立的预应力双层衬砌新型结构，但长期运行实践表明，该类结构面临材料老化劣化、防渗排水体系性能衰减、外界环境条件变化等多重安全隐患，亟需构建运行安全保障技术体系。为此，总结了双层衬砌结构输水隧洞运行安全保障方面的研究进展与存在的不足，包括输水隧洞运行风险评估方法、衬砌结构性态演化机理、输水隧洞安全监控与性态评价方法、输水隧洞安全韧性提升与险情预警方法等4个方面。面向国家水网建设需求，提出应重点突破多场耦合下双层衬砌结构长期性能演化机理、机理与数据协同驱动的衬砌结构安全性态智能评价方法、基于可靠性的输水隧洞状态检修优化决策模型、高水压环境下衬砌结构缺陷自修复材料等瓶颈，构建涵盖“风险识别-性能预测-智能诊断-状态检修”的全链条安全保障技术体系，为调水工程安全可靠运行提供理论支撑与技术路径。

关键词：输水隧洞； 双层衬砌； 风险； 安全； 性态演化； 韧性提升

利用机器学习的堰塞坝稳定性评估模型研究

王丹燕¹，杨兴国²，周家文²，冯震宇¹，廖海梅¹

(1. 贵州大学 土木工程学院，贵州 贵阳 550025； 2. 四川大学 山区河流保护与治理全国重点实验室，四川 成都 610065)

摘要: 堰塞坝是一种由崩塌、滑坡、泥石流等产生的斜坡体堵塞河道形成的自然灾害，严重威胁下游居民的生命财产安全。快速准确预测堰塞坝稳定性是制定灾后应急预案、开展后续重建工作的重要基础。通过收集国内外380座实际堰塞坝案例的数据，筛选出46组完整案例，对选取案例的数据进行相关性分析和正态转化，采用贝叶斯网络、决策树、Bagging、RBF神经网络和逻辑回归等5 种机器学习算法，分别建立稳定性评估模型。为对比模型拟合能力和泛化能力的优劣，比较了各模型训练集和测试集的正确率及模型综合效果指标，结果显示贝叶斯网络模型正确率达到89.19%（为最高）、模型效果综合指标值达1.28（为最大）。堰塞坝的稳定性受多种因素影响，稳定性评估模型能够快速评估堰塞坝的稳定性，预知堰塞坝的失稳风险，提前采取措施，也可为危险等级划分提供参考。

关键词：堰塞坝； 稳定性； 机器学习； 模型对比； 贝叶斯网络

土石坝溃坝洪水模拟与损失评估

蒋正淳¹，陈小康¹，杜镇瀚¹，杨 蒙¹，单熠博¹，钟启明^{1, 2, 3}

(1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029； 2. 水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京 210098； 3. 水利部水库大坝安全重点实验室，江苏 南京 210029)

摘要: 土石坝溃坝洪水风险评估对溃坝应急预案编制和抢险救灾具有至关重要的意义。目前土石坝溃坝洪水流量过程计算时对复杂结构坝体溃决机理考虑较少，溃坝洪水损失评估方法考虑的影响因素不够全面。提出了一个机理-数据双驱动的土石坝溃坝洪水模拟与损失评估方法，可考虑土石坝的溃坝过程、溃坝洪水演进过程，并采用贝叶斯模型定量评估溃坝洪水导致的生命与经济损失。评估方法主要包括3个模块：溃坝过程模拟方法、溃坝演进洪水致灾因子计算方法、生命与经济损失评估方法。并采用该方法对2018年中国射月沟溃坝案例进行反演分析，计算结果与实测值相比，溃口洪水峰值流量、溃口最终尺寸和溃口峰值流量出现时间的相对误差小于15%，淹没区典型断面最高水位的最大误差为−0.21 m，淹没区生命损失结果相近，验证了该风险评估方法计算结果的合理性。研究结果可为溃坝洪水应急防控和防灾减灾提供科技支撑。

关键词：土石坝； 溃口流量； 洪水演进； 生命损失； 经济损失； 风险评估

堆石料颗粒延迟破裂及时间相关变形的研究

杨宇飞，郭 宇，迟世春，王 峰

(大连理工大学 建设工程学院，辽宁 大连 116024)

摘要: 堆石料流变是堆石坝工后变形的重要成分，当前用以研究其特点的室内流变试验的成本很高，所得时间参数难以直接应用，而细观力学模拟因为成本低且理论上无尺寸约束，已成为研究堆石料流变的新途径，其底层逻辑是：自重及外荷载诱发内部颗粒随时间逐渐破裂，引起颗粒之间互相填充、滑移、重排，系统重新稳定，按此循环直到无新的破裂产生。可见，对颗粒与时间相关的力学特性进行测试是开展模拟前的重要环节。进行了堆石料颗粒恒载压缩试验，结果表明：在应力水平大于0.85时出现颗粒延迟破裂，破裂用时与应力水平呈负相关指数函数关系；颗粒变形不大但时变特征显著，可用西原模型复现，且时变特征与应力水平相关。研究结果可为堆石料流变细观力学模拟的开展提供参考。

关键词：堆石料颗粒； 恒载压缩； 颗粒延迟破裂； 应力水平； 流变模型； 时间相关变形

考虑渗流-流变耦合效应的混凝土防渗墙力学特性

朱林松¹，孙学武¹，邓杰传¹，温立峰²，曹卫锋²

(1. 中交河海工程有限公司，江苏 泰州 225400； 2. 西安理工大学 旱区水工程生态环境全国重点实验室，陕西 西安 710048)

摘要: 混凝土防渗墙是建在覆盖层地基上的混凝土面板堆石坝的主要防渗措施之一。防渗墙为隐蔽结构，其力学性态受覆盖层地基变形和渗流效应影响，直接影响地基防渗效果和大坝结构安全。通过统计分析和数值模拟的方法，研究覆盖层地基上面板堆石坝混凝土防渗墙的力学性能。基于多个工程实例的监测数据，从统计角度对防渗墙变形进行了分析；建立了考虑地基渗流-流变耦合效应的防渗墙力学行为数值计算模型；采用九参数流变模型模拟地基流变行为；采用水力耦合分析方法模拟地基渗流-流变耦合效应。结合实测数据和数值模拟结果，对防渗墙应力变形特性进行了分析，还讨论了地基渗流-流变耦合效应、大坝施工速度、防渗墙施工顺序和防渗墙深度对防渗墙力学性能的影响。结果表明：（1）竣工期防渗墙向上游变形，蓄水期向下游变形，摩阻力是引起防渗墙较大垂直应力的主要原因。防渗墙在墙体与两岸基岩接触部位及底部承受较大的拉应力，在墙体中部承受较大压应力；（2）在外力作用下地基渗流-流变耦合效应会引起应力的增加，流变作用对防渗墙变形影响更加突出；（3）较快的坝体填筑速度使坝体填筑过程中防渗墙变形和应力增量增加，防渗墙较晚的施工顺序可以减小防渗墙竣工期的应力变形但不利于蓄水期的应力状态；防渗墙深度越大其应力变形越大，不利于结构安全。研究结果可为覆盖层地基上面板堆石坝混凝土防渗墙的设计和施工提供相应参考。

关键词：混凝土防渗墙； 混凝土面板堆石坝； 渗流-流变耦合作用； 应力变形