清远抽水蓄能电站地应力测试分析与高压隧洞设计验证

为了论证清远抽水蓄能电站高压引水隧洞设计方案的合理性,需要确定地下厂房和高压隧洞的地应力状态.介绍了根据上抬理论给出的隧洞设计方案.利用应力解除法和水压致裂法进行了现场地应力测试,并结合有限元回归分析,预测了包括重要工程部位在内的整个工程区岩体应力分布.最后运用最小主应力准则,验证表明高压引水隧洞围岩满足抗水力劈裂要求,并讨论了衬砌设计方案.     

齐热哈塔尔水电站大深埋长隧洞关键技术难题及对策

齐热哈塔尔水电站工程发电引水隧洞存在隧洞长、埋深大、高地应力、岩爆和高地温等复杂工程地质问题,因此,对隧洞围岩稳定、施工期安全、隧洞支护荷载和衬砌型式等的研究至关重要。通过采用现场围岩变形和地应力释放测试、数值模拟反演分析和衬砌时机试验研究等方法,分析了深埋长隧洞高地应力与岩爆的产生机理、岩爆特征和破坏形式,以及高地温的成因,研究了高地应力、岩爆和高地温对施工、衬砌荷载和衬砌型式的影响。针对上述问题对策如下:对于高地应力围岩洞段,开挖完成后,初期支护采取时间滞后的方式消减高地应力;对于岩爆洞段,采取主动预防措施和强施工支护,确保施工安全,将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低;对高地温洞段开挖采取通风、在掌子面和风带口放置冰块、对掌子面和附近岩体喷水等降温措施,而且完善和优化了隧洞一次支护和二次衬砌设计。这些措施保证了引水隧洞的施工和运行安全,对类似地质条件的隧洞工程设计和施工具参考价值。     

中条山深埋隧洞地应力及岩爆防治措施

介绍了中条山引水隧洞工程概况,为查明中条山引水深埋隧洞段初始地应力场,在钻孔内进行了水压致裂法地应力测量,根据地应力、岩性特征等分析评价隧洞围岩地应力及产生岩爆的可能性,建议本段隧洞在施工过程中采取应力释放钻孔、超前导洞、围岩加固等防治措施。     

浅埋压力隧洞抗裂设计数值模拟分析

纵观国内已建大型工程的浅埋压力隧洞,采用抗裂式预应力衬砌形式居多,而对于长距离引水隧洞,如果大范围采用该形式则投资过高。基于裂隙岩体渗流场-应力场耦合理论的有限元方法,对浅埋压力隧洞内水外渗进行数值模拟分析,同时考虑了围岩固结灌浆、地下水位、渗流场变化对围岩的影响,反映了隧洞在开挖、充水、加压过程中围岩应力的变化。验证了孔隙水压力的增减均引起岩体有效应力的减小,岩体呈失稳趋势。围岩覆盖厚度越厚,承担荷载的能力越大。以吉林省中部引松供水工程为例,得出了长距离浅埋引水压力隧洞是否采用抗裂设计,需要结合高压水发生的频率、渗漏量、固结灌浆对提高围岩抗渗性能、岩体渗透压力、有效应力、岩体结构、是否存在排水通道、控制岩体渗漏失稳的状态等因素进行综合分析,确定隧洞衬砌形式。研究结果可为合理确定抗裂设计区段、合理选择隧洞衬砌形式和隧洞埋深提供依据。     

陕西省引汉济渭二期工程引水叉洞施工变形特性研究

在已建引水隧洞旁新建叉洞会引起交叉段围岩和支护结构的应力释放与重分配,使得交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生变化,影响已建引水隧洞的安全可靠性。基于引汉济渭二期工程,通过建立黑河引水隧洞与连接洞交叉段三维有限元模型,采用摩尔库伦屈服准则,研究在Ⅲ类围岩条件下,连接洞开挖、引水隧洞正常运行、预留岩塞段开挖及引水隧洞交叉段衬砌拆除等施工过程对引水隧洞位移、应力等影响。结果表明：连接洞前段开挖对引水隧洞的影响变形在0.02 mm以下,影响较小;引水隧洞正常运行时,在距交叉口20 m内范围内,岩塞体最大变形在0.08 mm内,因此预留20 m岩塞可以保证安全;预留岩塞段开挖,交叉口附近15 m范围内衬砌最大下沉变形为0.6 mm,衬砌未出现拉应力,引水隧洞结构安全;交叉段衬砌拆除后,剩余衬砌最大变形小于1.0 mm,引水隧洞衬砌受压,最大压应力在4.0 MPa以内,衬砌结构安全。     

高爆速炸药防治岩爆在下坂地水利枢纽隧洞开挖中的研究与运用

下坂地水利枢纽工程地处中国西部帕米尔高原,临近地震活动带并处于高地应力区。导流泄洪洞和引水隧洞穿越岩体受该区域地形地貌及岩体地质结构影响,导流隧洞局部洞段遭遇了岩爆,引水隧洞大部分洞段均遭遇了岩爆。文章介绍了导流隧洞和引水隧洞所处地理地质特点、岩爆的特点、应对岩爆处理施工措施,通过炸药爆炸机理选择爆速值大的炸药进行应力解除和降低围岩应力,实施效果良好。     

深埋特长引水隧洞岩爆预测综合研究

以南水北调西线一期工程引水隧洞为例,依据工程区地应力的现场实测及地应力场模拟与反演,综合分析评价了隧洞工程区地应力和隧洞沿线围岩应力的分布规律,并在分析岩爆发生条件的基础上,根据工程区地应力、岩性等特征,采用多种岩爆判别方法,对引水隧洞围岩发生岩爆的可能性及岩爆级别进行了综合预测.     

高地温条件下深埋隧洞围岩温度—应力分析及施工对策

以位于西昆仑山区的齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温洞段为例,初步分析了工程区隧洞高地温洞段大地热流背景及其形成机理,针对隧洞围岩的高地温分布特征,建立典型高地温洞段地质模型,利用有限元软件模拟隧洞施工贯通通水后的围岩岩体温度场,并由此来推断热应力对于围岩稳定性的影响。结果表明,围岩温度90℃以上、空气温度50℃以上的高地温洞段,内外温差大于10℃(里低外高),若采用无衬砌和一次支护方案对高地温洞段围岩进行支护,该洞段内大部分区域的最大主拉应力将超过C25混凝土的抗拉强度,易产生整体拉裂破坏;若采用钢筋混凝土衬砌结构方案,则可以通过增加衬砌结构的配筋量来降低其最大主应力值,此时隧洞围岩及衬砌结构均未出现整体拉裂破坏。研究成果能够为保证该高地温隧洞的安全运行提供可靠的设计依据。     

小孟底沟水电站引水隧洞岩爆预测和防治对策

以小孟底沟水电站工程引水隧洞为例,依据隧洞区地应力的测试值及地应力场模拟与反演,综合分析了隧洞区地应力和隧洞围岩应力的分布规律,在此基础上计算获得开挖后洞周围岩应力值。在分析岩爆发生条件的基础上,根据工程区地应力、岩性等特征,采用多种岩爆判别方法,对引水隧洞围岩发生岩爆的可能性及岩爆级别进行了综合预测,给出勘察设计阶段隧洞产生岩爆的可能性及级别,从而为设计和施工提出应对岩爆的工程对策。     

湖南省桂阳抽水蓄能电站高压引水隧洞稳定性分析

为研究湖南桂阳抽水蓄能电站高压引水隧洞稳定性,在工程区开展了高压压水试验和地应力测试,定量描述了隧洞围岩在高内水压力作用下的渗透特性,分析了整个工程区特别是重要工程部位的岩体应力状态,在此基础上根据围岩条件、抗抬理论准则、最小主应力准则、渗透准则评价了高压引水隧洞的渗透稳定性。结果表明：(1)工程区水平主应力大小总体上随深度的增加而增大,3个主应力之间的关系为S_H>S_Z>S_h,属于走滑型应力状态,钻孔附近地壳浅表层的最大水平主应力方位平均为NW32°,高压岔管及厂房区域属中等-低地应力区。高压压水试验结果显示隧洞围岩属于弱至微透水岩体;(2)高压引水隧洞各洞段具有足够的埋深条件,满足抗抬理论准则,同时隧洞围岩的抗渗透能力及抗水力劈裂能力均较好,基本满足钢筋混凝土衬砌方案的要求。     

1960-2016年贵州喀斯特山区干旱时空动态分析

干旱是造成喀斯特地区损失最为严重的自然灾害之一。以我国西南喀斯特集中分布区域为研究区,基于研究区33个气象站1960-2016年的逐日降水数据,利用PA指数和Mann-Kendall检验方法分析了1960-2016年干旱时空分布特征。结果表明:研究区降雨量有减少趋势,PA指数呈减小趋势,干旱呈增强趋势,2011年PA均值最小;研究区各季干旱强度均呈上升趋势,且冬旱强度最强、发生干旱年份最多,秋旱次之,春旱和夏旱强度较弱、发生干旱的年份较少;年际干旱频次高发区集中于研究区南部、西北部及中东部地区;仅秋、冬季西部和东南部部分地区出现特旱且频次低,秋、冬季发生重旱、中旱和轻旱的频次高,春、夏季较低;春季干旱频次西高东低,夏季中部高,秋季南高北低,冬季西高东低;干旱与地形因子显著相关,重、特旱易发生在高陡地区。综上所述,研究区干旱有增强趋势且秋、冬季趋势较强,空间上呈现明显的季节性和区域性,且与地形因子显著相关。     

上覆水磷浓度对沉积物孔隙水中磷垂向分布的影响

为探究上覆水磷浓度对沉积物孔隙水中磷垂向分布的影响,通过室内实验,利用薄膜扩散平衡技术(DET)对孔隙水中磷浓度进行测量,分析孔隙水磷浓度的垂向变化规律,并揭示平衡时上覆水磷浓度与孔隙水磷浓度以及上覆水-沉积物界面孔隙水磷浓度的关系。结果表明:上覆水磷浓度越高,则沉积物孔隙水中磷垂向分布达到平衡所需的时间越长,相同垂向位置处孔隙水磷浓度及其浓度梯度越大;孔隙水磷浓度及其浓度梯度随深度增加而降低,表层沉积物孔隙水中磷的扩散作用最强,下层沉积物孔隙水磷浓度受上覆水磷浓度变化影响较小;吸附平衡后,沉积物孔隙水磷浓度和上覆水-沉积物界面孔隙水磷浓度均与上覆水磷浓度呈幂函数关系,而留存在沉积物孔隙水中的磷浓度仅占2.26%～3.80%,上覆水中减少的磷大部分被沉积物吸附。     

Estimation and comparison of nitrogen loads and attenuation in agricultural catchments of Japan and Korea.

To help in clarifying the relationship between the time lag and attenuation of nitrogen (N) loads generated in agricultural catchments, long-term trends in activities that generate N loads and in environmental N loads were estimated in catchments in Japan and Korea dominated by non-point-source emissions. Our approach used statistical data and geographical information system software to analyze pollutant loads. The method was successful in both countries because of the availability of well-developed statistics, geographical information, and weather and water quality monitoring systems, and the accumulation of research data concerning the generation of N loads and the fate of N in soils. Comparison of environmental loads with the loads observed in river water at the outlet of each catchment revealed that: (1) the effect of changes in the environmental load in a catchment appeared almost immediately in the river water quality in Korea, but did not appear clearly even 10 years later in Japan; and (2) the strength of the attenuation appeared to be much lower in Korea than in Japan. These findings suggest that regional characteristics play important roles in the sensitivity of water quality to load-generating activities.     

坝后背管运行期温度应力分析

采用ANSYS软件,针对黄河李家峡水电站坝后背管,计算分析运行期冬、夏2个特殊阶段管壁内外温降、温升作用下的温度场和温度应力,以及温度场和内水压力叠加产生的应力。夏季管腰环向温度应力反映出从内壁到外壁、由受拉到受压的变化规律;冬季管腰环向温度应力反映出从内壁到外壁、由受压到受拉的变化规律。冬夏不同的温度梯度产生的拉压应力变化使背管混凝土裂缝处于闭合、张开的交替状态,会使裂缝的分布规律与纯粹的简支梁受弯构件的裂缝分布有所不同。     

近100多年来香港和澳门气温时序变化特征及其与ENSO的关联性

基于近 100 多年来的均一化气温数据,从趋势变化、季节差异、突变特征、周期振荡方面诊断香港和澳门的气温变化特征。结果表明: ( 1) 港澳年平均气温和不同季节气温在近 100 多年来均呈显著增加趋势,其中春冬季节增加速率较大,夏秋季节增加速率较小。除秋冬季节外,其它时间上的香港气温增加趋势均大于澳门。港澳夏冬季节气温差异均呈减少趋势。( 2) 香港和澳门年平均气温分别于 1963 年和 1991 年发生突变。在季节上,港澳地区的气温突变均在秋季发生年份最晚,冬季次之,夏季再次之,春季最早。( 3) 香港年平均气温分别存在 3 a、7 a、15 a 和 30 a、60 a 和 120 a 的周期振荡特征。澳门年平均气温存在 3 a、6 a、12 a、24 a 和 48 a 左右的周期振荡特征。( 4) ENSO 与香港年平均气温在 4 a 以下尺度以同位相或提前 1 a 位相变化关系为主,在 4 a 以上尺度以同位相变化关系为主。ENSO 与澳门年平均气温在不同时频域均以同位相变化关系为主。     

三峡库区消落带土壤金属污染特征的研究进展

三峡库区蓄水后的生态环境问题受到人们和政府的高度重视,库区消落带是水库生态环境的重要组成部分。近年来,针对库区消落带土壤金属环境问题,国内外相关学者开展了大量的研究工作。基于近十年相关研究成果,本文对三峡库区消落带土壤金属含量、时空分布特征及生态环境风险进行了梳理、归纳和分析。结果表明,三峡库区消落带土壤金属含量总体呈现库区上游及下游较高,库区中游较低的空间格局,不同水位高程不同土壤层中各金属元素的分布特征存在一定差异。与蓄水前期相比,库区消落带土壤金属含量随干湿交替周期的增加呈现动态变化,且存在向江水中迁移的环境风险。由土壤环境质量评价结果可知,研究区域土壤总体上为二类土,处于轻度污染等级,存在轻微生态风险,主要风险元素为Cd,其次为As和Hg,但目前其含量并未影响人体生命健康。针对库区消落带的研究现状,本文提出今后相关研究的着眼方向,以期为三峡库区消落带土壤重金属污染防控及库区水生态环境保护提供参考。     

中国积雪时空演变特征及其与海气环流因子的时序关联性

积雪时空变化作为表征增暖背景下冰冻圈的重要指标之一,在全球气候变化科学研究中具有重要作用。采用1961—2016年中国545个气象观测站的积雪日数、积雪深度日值数据和3个海气环流因子,通过多种统计方法,诊断中国积雪的时空演变特征及积雪与海气环流因子的时频相关性。结果表明:(1)1961—2016年中国积雪日数和深度在波动中呈缓慢增加趋势,且具有明显的年代分段变化特征。中国积雪日数和深度均具有30a和50a的周期振荡特征,其中积雪深度在1969年发生突变。(2)1961—2016年中国气候态积雪日数和深度具有明显的南低北高的空间分异特征,尤其是东北、内蒙古东部和新疆北部的积雪较多分布。中国积雪多寡具有明显的年代和区域分异特征。(3)在变化趋势上,1961—2016年中国积雪日数在东北和内蒙古东部趋于增多;而积雪深度除上述区域外,在华北、西北和江淮东部也趋于增多。在波动特征上,中国积雪日数和深度在华南南部、云南和四川东部波动较大,其它地区波动相对较小。(4)与海气因子时频关联性上,中国积雪与不同海气因子关联性不同,且与同一因子在不同时段的关联性也有一定差异。     

Post-dreissenid Increases in Transparency During Summer Stratification in the Offshore Waters of Lake Ontario: Is a Reduction in Whiting Events the Cause?

Since the dreissenid invasion of the lower Great Lakes, calcium concentrations in the offshore waters of Lake Ontario have decreased by approximately 4–5 mg/L. This decline has coincided with a three-fold reduction in August turbidity values and nearly a doubling of Secchi depths, presumably due to reduced summer calcite precipitation events in the lake. The reductions in calcium have followed a dramatic reduction in alkalinity in the central and eastern basins of Lake Erie, which provides most of the inflow to Lake Ontario. This reduction in alkalinity in Lake Erie corresponds to a period of rapid dreissenid growth in that lake, strongly suggesting calcium uptake by dreissenid mussels as a causative factor. The mass of calcium resident in the dreissenid population in Lake Erie, estimated from published lake-wide census data, is sufficient to account for the observed decreases in alkalinity. In addition, observed changes in alkalinity in Lake Ontario closely match those expected to result from inflows from Lake Erie, based on mass balance considerations. Considered in sum, our data strongly suggest that calcium uptake by dreissenid mussels in Lake Erie has resulted in decreases in the calcium concentration in Lake Ontario, reducing the frequency and/or intensity of whiting events in the latter lake. We believe this is the first report of an increase in transparency that can be reasonably attributed to a chemical change brought about by Dreissena. These increases in transparency may have very different consequences than those of dreissenid filtration activities. For example, rather than decreasing phytoplankton populations, the improved light climate might increase summer phytoplankton populations, particularly sub-epilimnetic ones.     

Capacity Building for Sustainable Water Sector Development in Peru

This paper presents activities undertaken by the Government of Peru in the course of developing a strategy for capacity building in the water sector in accordance with the principles established in the UNDP Symposium held in Delft in June 1991. Following the recommendations of this symposium an assessment was made of the water resources and their use by different productive sectors in the country. This assessment served as the basis for a detailed analysis of the main problems that the water sector has to face in Peru. Following this analysis the paper discusses the capacity building needs and strategy to be followed in Peru.     

黄河枯水和断流对下游河道冲淤及防洪的影响

近几年，由于上游水库水量的调节与中游地区产沙、三门峡水库排沙不协调，汛期水少沙多矛盾突出。特别是中游产沙集中的高含沙洪水，得不到上游来水的稀释，形不成输沙强度高的较大流量的洪水，导致下游主槽严重淤积。