引水工程秦巴段隧洞地应力模拟及工程地质问题

利用Ansys有限元软件对三峡引水工程秦巴段线路不同深度、不同截面形态隧洞围岩的应力重分布情况进行模拟计算,得到圆形隧洞、城门形隧洞和马蹄形隧洞围岩的应力数值和等值线图.利用库仑一纳维尔强度准则,对花岗岩区及灰岩区隧洞围岩的剪切破坏进行分析;利用三种岩爆应力判别指标,对岩爆进行初步预测;进而对不同深度、不同截面形态的隧洞围岩的稳定性进行分析;最后对引水工程隧洞设计中截面形态的选择给出了初步建议.     

Fan beheading and drainage diversion as evidence of a 3200-2800 BP earthquake event in the Esmeraldas-Tumaco seismic zone: A case study for the effects of great subduction earthquakes

The San Lorenzo area belongs to the Esmeraldas–Tumaco seismic zone where some of the strongest earthquakes of South America occurred during the 20th century. This paper provides evidence for a succession of geomorphic changes characterized by the disruption of the Quaternary drainage network and the reshaping of the Cayapas–Santiago estuary. The rise of the La Boca uplift bordered by the La Boca and San Lorenzo faults is responsible for the southward diversion of the Palabi, Tululbi, Bogotá and Carolina rivers toward the Santiago and Cayapas rivers. The increase of the discharge directed to the Cayapas River generated the change of the channel pattern downstream from the confluence, and the avulsion of a new estuary through the coastal plain. According to the dating of beach ridges the avulsion occurred in the period 3200–2800 BP. This period corresponds also to a faster accretion of the beach ridge margin, interpreted as a response to a small uplift of the shore. The coherency of the three morphologic evidences—diversion of drainage network, avulsion and increase of coastal accretion—suggest a unique morphotectonic event, in relation with the activity of the Esmaraldas–Tumaco seismic zone. The opening of a direct communication through the mangrove margin may have brought favorable conditions for the development of the La Tolita archaeological site after 3000 BP.     

Design of Inclined Covers with Capillary Barrier Effect

A design procedure is proposed to minimize water infiltration into landfills by optimizing the water diversion length of inclined covers with capillary barrier effect (CCBE). This design procedure is based on a conceptual, mathematical and numerical approach and aims at selecting materials and optimizing layer thickness. Selection among candidate materials is made based on their hydraulic conductivity functions and on a threshold infiltration rate imposed on the designer. The capillary break layer (CBL; bottom layer) is characterized by a weak capillarity, while the moisture retention layer (MRL; upper layer) is characterized by a compromise between strong capillarity and high hydraulic conductivity. The thickness of the CBL corresponds to the height where suction reaches its maximum value for a given infiltration rate. This height can be calculated using the Kisch [Géotechnique 9 (1959)] model. The optimal thickness of the MRL is determined by applying an adaptation of the Ross [Water Resources Research 26 (1990)] model. The results obtained using the proposed design procedure were compared to those obtained from numerical simulations performed using a finite element unsaturated seepage software. The procedure was applied for two cover systems; one where deinking by-products (DBP) were used as MRL and sand as CBL and another where sand was used as MRL and gravel as CBL. Using this procedure, it has been shown that an infiltration control system composed of thin layers of sand over gravel is highly efficient in terms of diversion length and that its efficiency can be enhanced by placing a hydraulic barrier – such as a layer of DBP – above the MRL.     

博斯腾湖向塔里木河输水风险分析方法

为了拯救塔里木河下游生态环境，塔里木河流域管理局根据博斯腾湖从1999年到2003年处于丰水期，湖泊处于高水位的有利时机，从2000年5月到2003年6月实施5次向塔里木河下游生态应急输水，结束塔里木河下游300多km河道近30年的断流历史。现在的问题是“博斯腾湖向塔里木河生态输水能否持续?”，“保证可持续输水的风险有多大?”本文以解决此问题为实例，介绍一般水库调节计算和水库特征水位确定方法；主要探讨水库(湖泊)向下游输水可持续性风险分析问题，提出的方法称为“水库输水可持续性风险计算时历试算法”，简称为“试算法”(T＆E方法)；并将此方法应用于实例中，计算博斯腾湖向塔里木河下游输水的可持续风险。     

荆江三口分流变化及三峡水库蓄水影响

长江中游荆江的水沙通过三口洪道分流入洞庭湖,三口分流是荆江-洞庭湖关系调整的驱动因子,为揭示其变化特征及三峡工程运用的影响,基于大量的原观数据,系统研究了近60年三口分流比的变化过程,提出其显著调整特征及诱发因素,引入径流还原计算方法,量化了三峡水库不同运用方式对三口分流量的影响幅度。结果表明:①特大洪水及重大人类活动等诱发因素作用下,三口分流比出现4~5年持续性减小的趋势调整期,之后进入分流比稳定恢复的平衡调整期;②2003-2014年,三峡水库汛前枯水补偿调度使得三口分流量年均增加8.000亿m3,汛后蓄水使得三口分流量年均减小29.00亿m3,对三口分流综合影响量为年均减少21.00亿m3,占同期三口年均分流量的4.29%。     

南水北调西线一期工程坝址处径流量计算与分析

南水北调西线一期工程调水区所涉及的6条河流(泥曲、达曲、色曲、杜柯河、玛柯河、阿柯河)坝址处均无实测的径流资料,开展该地区的水文研究属于无资料水文预报问题(PUBs)。利用年径流量的变差系数Cv值、年际变化绝对比率P和不均匀系数α对坝址下游的朱倭、朱巴、足木足、绰斯甲4站的实测年径流的年际变化进行分析,计算结果为各坝址径流年际变差系数Cv为0.15~0.26,表明调水区的多年径流量变化不大;年际变化绝对比率P为1.88~3.00,其中朱倭站的径流年际变化最大,最大径流量是最小径流量的3倍,绰斯甲站的最大径流量是最小径流量的1.88倍,4站的径流变化都不剧烈;径流不均匀系数α为0.58~0.75,表明该流域径流量的年际变化较为均匀;利用水文比拟法对坝址处的径流进行了计算,并根据R/S分析法对坝址处径流序列的未来趋势进行了初步分析,各坝址处的年径流序列的赫斯特系数均大于0.5,说明各径流序列的未来趋势具有持续性,即未来趋势与历史呈正相关,6个调水坝址中只有扎洛和克柯处的径流未来是减少的,其余坝址处径流都是增加的,这样西线一期工程调水区的河流有利于水资源的可持续开发利用。     

潟湖潮汐通道水力特性与治理

综合论述了潟湖潮汐通道口门之流速、断面面积、通道长度、延时角和饱满系数之间的关系,以及沿岸漂沙对口门的影响。对不同类型的潟湖潮汐通道,提出了中潮位射流导流堤、口门复式断面和通道分汊等治理方法及其通道口门相关尺度的具体计算。     

乌兰布和沙漠东南缘湖泊群消涨与驱动因素

湖泊是对环境变化响应敏感的地理单元,湖泊消长与响应机制研究对维持区域生态系统稳定具有重要意义。基于1999—2018年Landsat、气象、水文和农业种植面积等多种数据,在ArcGIS平台中利用改进归一化差异水体指数(MNDWI)及目视修正方法提取了乌兰布和沙漠东南缘湖泊群空间信息,运用统计学方法对主要驱动因子与湖泊消涨的关系进行了分析。结果表明:1999—2018年乌兰布和沙漠东南缘大湖泊(面积大于100 hm²)在面积上占优势,小湖泊(面积小于100 hm²)在数量占优势。趋势分析表明大湖泊面积和数量呈显著性减少趋势(相关系数分别为R=0.624 > R_18,0.01=0.561和R=0.648 > R_18,0.01=0.561);小湖泊减少趋势不显著。在空间分布格局上,研究区中部是大湖泊稳定分布区,大湖泊数量11~23个,面积2 208~4 581 hm²。研究区湖泊消长主要受到年实际引黄水量、农田面积和地下水埋深的影响。其中,实际引黄(河)水量影响所有湖泊(P≤0.01),而农田面积和地下水埋深分别对大湖泊(P≤0.01)和小湖泊(P≤0.05)影响显著。用这3个因子分别构建的多元回归模型显示,在大、小湖泊面积和数量预测方面,精度分别达到75.7%和60.5%以上。     

黄河三角洲孤东近岸冲淤演变及其影响因素

为更好地了解近40年来孤东近岸的演变过程,以研究区剖面水深地形、Landsat影像和利津站水沙数据为数据源,采用遥感技术及数理统计法对研究区域岸线及面积变化进行监测计算,并分析1976—1986年、1986—1996年、1996—2002年、2002—2014年4个不同阶段的冲淤演变及影响因素。结果表明:(1)孤东近岸经历"强淤积-冲淤平衡-侵蚀-强侵蚀"4个阶段。孤东近岸海域由淤积向侵蚀转变始于1996年,且在2002—2014年间侵蚀最为严重,大部分近岸海域蚀深达到6～8 m,侵蚀最大深度超过8 m;(2)等深线变化时空差异明显,蚀退最先出现在北侧,且近岸5 m水深区域内冲淤变化较水深10 m内敏感;(3)研究区近岸侵蚀,离岸淤积,剖面冲淤平衡位置由CS19剖面的11 m水深变化到CS21剖面的5m水深;(4)黄河入海水沙的减少、河口人工改汊、孤东大堤建设和海洋动力作用都对孤东近岸的冲淤演变产生影响,维持研究区冲淤平衡的年均来沙阈值为3.78亿t/a。通过此来进一步探究孤东近岸演变进程,为孤东近岸防护提供科学指导。     

上游建库引水对健跳港冲淤影响的经验预测

从分析健跳港水文和泥沙特性出发,探讨了健跳港水动力和河床演变的基本特征,结果表明,尽管健跳港内落潮最大流速大于涨潮最大流速,但该港泥沙净输沙方向还是朝向港内;流域径流对健跳港海床稳定起着重要作用,维护健跳港冲淤平衡的主要动力来自洪水期的径流.利用水沙关系和河相关系模型预测了健跳港上游引水后对该港海床淤积的影响.