人民黄河

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刘昌明;魏豪杉;张永强;田巍;栾金凯

人民黄河. 2021, 1(10): 1-6.

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黄河是中华母亲河和中华文化的摇篮,黄河径流量的变化与黄河流域乃至全国的社会经济发展息息相关。为定量解析黄河径流量变化的主要驱动因素,基于黄河干流兰州、头道拐、花园口和利津4个代表水文站1960—2010年实测径流量数据、降水量数据、潜在蒸散发量数据以及还原径流量数据,利用双累积曲线法和Budyko弹性系数法,对黄河干流径流量的变化进行归因分析。结果显示:1989年以后人类活动是导致黄河径流量显著减小的主要原因,其贡献率在85%以上,而气候变化对黄河径流量减小的贡献率不足15%,且越往下游人类活动贡献率越高,简而言之,气候变化对黄河上游径流量变化的影响大于对中下游的影响,人类活动对黄河中下游径流量变化的影响大于对上游的影响。针对气候变化与人类活动水文效应研究的若干理论与实际问题进行了商榷。

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黄河流域协同治理的若干科学问题

山仑;王飞

人民黄河. 2021, 1(10): 7-10.

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黄河流域生态保护和高质量发展是我国重大区域发展国家战略,而协同治理是黄河流域生态保护和高质量发展基本原理、方法和实施的基础,在协同治理政策制定和执行过程中需要加强对一些科学问题的研究。在简述协同治理特点的基础上,结合目前治理和发展需求,围绕水土保持与生态恢复、水资源保护与“四水四定”发展、水沙调控与地上“悬河”治理、生态产品与生态补偿等和高质量发展普遍关联的领域,提出一些需要深入思考和研究的问题,以期提高政策与需求的契合度、技术和技术体系的针对性、评价与评估的客观性,促进黄河流域协同治理工作。

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黄河水安全与流域高质量发展思路探讨

夏军;刘柏君;程丹东

人民黄河. 2021, 1(10): 11-16.

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黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略为黄河保护与治理提出了更高要求，也为黄河流域发展提供了新机遇。通过分析黄河水安全现状，研讨了黄河流域高质量发展内涵，梳理了当前黄河水安全与流域高质量发展中存在的主要问题，从立体化、多方位角度，探讨了黄河水安全与高质量发展思路并提出了相应建议。黄河水安全与流域高质量发展中的主要问题为水资源总量不足、洪灾频发与水沙关系不协调、水土流失严重与水生态环境脆弱、干支流水资源调控与区域供水工程不完善、流域协同管理能力薄弱。针对上述问题，从防灾减灾、水网优化、生态保护修复、水资源高效利用、流域管理能力、科技保障等6个方面提出了发展思路，同时提出了推动战略规划、制定发展规划、加强技术创新与支撑、探索制度创新、推进生态保护修复规划、推进法治建设等建议，为黄河水安全与高质量发展提供参考。

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生态水利学初探

黄强;邓铭江;畅建霞;白涛

人民黄河. 2021, 1(10): 17-23.

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为了适应国家生态文明建设战略需要,必须与时俱进地将传统水利转变为生态水利,以满足和支撑生态保护与高质量发展目标要求。分析了1949年以来我国水利发展经历的工程水利、环境水利、资源水利和生态水利4个阶段,生态水利发展经历的生态工程、生态水利工程、生态水利3个阶段,论述了生态水利与生态水利学的关系,阐明了构建生态水利学的目的和意义,结合国内外相关研究成果和生态水利的概念,初步探讨了生态水利学的定义、内涵、特征、研究对象、基本原理与方法、研究任务与内容等,并构建了生态水利学体系框架。研究表明:生态水利学是一门多学科交叉的新型课程,其横跨自然科学、工程技术科学以及人文与社会科学三大领域;生态水利学的研究对象是,水循环-社会经济-生态环境-水利工程组成的复合系统,可从流域整体性、生态环境保护、水利工程全生命周期、人与自然和谐和可持续发展等原理出发,采用现场观测和遥感观测、原型试验、物理试验、统计分析、数值模拟、系统分析等方法开展生态水利学研究。

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黄河立法须体现保护和治理并重的科学理念

张红武

人民黄河. 2021, 1(10): 24-29.

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通过对《黄河保护立法草案》《黄河保护法（草案）》（送审稿）进行研究,认为黄河立法应充分体现保护和治理并重的科学理念,突出黄河保护和治理的主基调,故将本法名称修改为《黄河保护治理法》更好；从本法条款构成看,其内容远远超出黄河保护和治理范畴,也可将本法的名称修改为《黄河管理法》或《黄河保护管理法》。鉴于黄河是中华民族的母亲河,是中华文明的摇篮,建议将“立法目的”条款中的表述“让黄河成为造福人民的幸福河”后面加上“实现人与自然和谐共生、中华民族伟大复兴和永续发展”。鉴于生产堤在防洪减灾中作用较大,应以河道工程为依托,将生产堤高标准改造成第一道防线,大堤为第二道防线,再将两道防线间的道路提升成格堤,形成“三堤共存”局面,故将生产堤逐步拆除既不现实也不必要。

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黄河流域生态保护和高质量发展研究综述

任保平;豆渊博

人民黄河. 2021, 1(10): 30-34.

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为探索黄河流域生态保护与高质量发展相互协调促进的双赢治理思路,从理论研究、问题研究、经验研究、路径研究出发,分析了黄河流域生态保护和高质量发展研究存在的问题,总结了黄河流域生态保护和高质量发展的测度方法和实现路径。指出现有研究讨论黄河流域协同发展的较少,多集中于对流域整体的系统性研究;对水资源可持续利用与高质量发展的协同推进的研究较少;对黄河流域高质量发展视角下的创新化研究较少等。黄河流域生态保护和高质量发展的研究涉及经济、文化、生态等方面,在新的经济发展时期,推进黄河流域高质量发展与生态保护的协同发展是未来研究的重要方向。

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泾河东庄水利枢纽工程双泥沙侵蚀基准面排沙研究

张金良

人民黄河. 2021, 1(10): 35-39.

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针对泾河东庄水利枢纽拦沙库容淤损快、淤损后无法重复利用等问题，提出在坝前创造“正常+非常”双泥沙侵蚀基准面实现拦沙库容再生利用的设计理念和排沙技术。采用理论分析、数学模型计算、实体模型试验等方法，对东庄水库设置排沙泄洪深孔和非常排沙底孔、仅设置排沙泄洪深孔两种工程布置进行对比分析，结果表明，设置排沙泄洪深孔和非常排沙底孔形成的“正常+非常”双侵蚀基准面可延长水库拦沙库容使用年限3 a，减少库区淤积量3.92亿m3，一次运用可恢复拦沙库容近1.0亿m3，实现“死”库容“不死”，长期发挥水库拦沙减淤效益。研究成果促成了工程落地，开启了在100 kg/m3级以上含沙量河流上建设重大水工程的先河。

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渭河流域水生态系统健康评价

徐宗学;刘麟菲

人民黄河. 2021, 1(10): 40-43.

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渭河系黄河最大支流,渭河流域河流水生态系统健康与黄河高质量发展息息相关。2011—2013年在渭河流域进行了4次野外采样调查,共布设采样点77个,采集鱼类、底栖动物、着生藻类和水环境因子等信息，分析了渭河流域水生态系统特征,并采用生物完整性指数法对渭河流域水生态系统健康进行了评价。渭河流域共采集到鱼类51种,底栖动物116种,着生藻类248种,影响渭河流域鱼类群落结构的环境因子为海拔,影响底栖动物群落结构的环境因子为河宽、电导率和硬度,影响着生藻类群落结构的环境因子为河宽。水生态系统健康评价结果表明:底栖动物和着生藻类健康状况优于鱼类,超过80%的采样点处于一般以上健康水平;3种生物水生态系统健康评价结果整体趋势相同,渭河干流上游和右岸支流、泾河源头以及北洛河中游支流健康状况较好,渭河中游和下游地区、泾河大部分区域以及北洛河上游健康状况较差。

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水土保持生态建设对黄河中游水文情势影响研究

穆兴民;贾昊;高鹏;赵广举;孙文义

人民黄河. 2021, 1(10): 44-50.

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以黄河中游河口镇至潼关区间（河潼区间）的头道拐、府谷、吴堡、龙门和潼关水文站日均流量为研究对象，采用水文指标改变度（IHA）方法计算1958—2020年32个水文指标值，以1958—1979年作为参照，评价各个水文站1980年以来和2000年以来水土保持生态建设对黄河水文情势的影响。结果表明：黄河河潼区间整体水文改变度呈低等级高度改变；在五大类水文指标中，年极端流量类（第II类）和高低流量的频率及历时类（第V类）水文指标呈高度改变；在32个指标中，1980年以来和2000年以来流量的逆转次数发生高度改变，11月平均流量呈低度改变。水利水土保持措施和退耕还林（草）工程对黄河中游水文情势产生较大影响，使得河流径流波动性减弱。

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黄河源区降水径流一致性及影响因素分析

孙永寿;刘弢;李燕

人民黄河. 2021, 1(10): 51-55.

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受全球暖湿化影响，青海省水资源呈现出明显由枯转丰的变化，降水量持续偏丰使全省水资源量呈显著增加趋势，流域产流机理也相应发生了明显变化，但在黄河源区呈现出降水增加、径流减小的态势。依据黄河源区1956—2016年水文气象资料，通过趋势、突变、距平等分析方法，初步分析进入21世纪以来黄河源区各水文气象要素的变化特征及规律，源区降水与径流变化趋势不一致的原因。结果表明：近年来黄河源区气温升高，蒸发量总体呈增加趋势；门堂以上、玛曲以下降水量呈增加趋势，门堂至玛曲区间降水量呈减小趋势；受气温和蒸发量增加的影响，源区产流系数明显减小，使径流变幅较降水变幅更大，由于降水增加区产生的径流增加量小于降水减小区产生的径流减小量，因此整个黄河源区总体上呈现出降水增加而径流减小的趋势；气温升高蒸散发能力增强、流域耗损量增加、产流系数降低是降水和径流变化产生差异的主要原因。

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佳芦河流域极端暴雨可能来沙量研究

王方圆;李小平;肖千璐;李奕宏

人民黄河. 2021, 1(10): 56-59.

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黄河水沙变化情势尤其是来沙量变化趋势判断是确定治黄方略的重要依据。以近年来径流泥沙锐减的黄河中游佳芦河流域为研究对象，分析了极端暴雨情况下的可能来沙量。结果表明：依据佳芦河流域1962—2017年204场降雨、输沙量实测资料点绘的次洪雨量—沙量双累计曲线在1972年、2002年出现明显拐点，相同降雨量条件下拐点后输沙量明显减少，可把1971年以前作为天然时期、把2002年以后作为现阶段；采用次降雨量拟合法、降雨侵蚀力（降雨因子组合）拟合法、次降雨分时段雨量拟合法、上包络线法等4种方法和大于50 mm场次降雨量拟合的佳芦河次洪输沙量计算公式，拟合效果较为理想；次降雨分时段雨量拟合法分析表明，场次降雨过程中最大1 h降雨量、最大2 h降雨量减去最大1 h降雨量、最大3 h降雨量减去最大2 h降雨量这3个分时段降雨量对次洪输沙量的影响较大；采用4种拟合公式和历史实测极端强降雨组合法设定的极端暴雨，计算的现阶段佳芦河可能来沙量为0.12亿~0.22亿t，与天然时期相比减沙效益为88.7%~94.8%，其中最大可能来沙量0.22亿t是实测最大次洪输沙量0.52亿t的42.3%。

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基于SWAT模型的黑河与白河流域水文模拟研究

奚建梅;杨现坤;吕喜玺;胡海珠

人民黄河. 2021, 1(10): 60-66.

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若尔盖湿地是我国最大的泥炭沼泽地，自然资源丰富。黑河与白河是该湿地中最大的两条河流，黑河与白河流域的水文模拟研究对于了解流域内的水文变化情况具有重要意义。利用黑河若尔盖水文站和白河唐克水文站2009—2016年的实测水文数据，对黑河与白河流域进行SWAT水文模拟。结果表明：唐克站率定期的决定系数R2和纳什效率系数Ens分别为0.79和0.73，若尔盖站率定期的R2和Ens分别为0.72和0.72；验证期唐克站和若尔盖站的R2分别为0.77和0.62，Ens分别为0.72和0.61，模拟结果比较理想；SWAT模型在黑河与白河流域有较好的适用性。

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推理公式计算淤地坝设计洪峰时暴雨递减指数取值研究

盖永岗;付健;李超群

人民黄河. 2021, 1(10): 67-69.

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推理公式法是现行淤地坝设计洪峰计算的主要方法，推理公式法中的暴雨递减指数n的取值具有随历时、频率、点面雨量不同而变化的特点，n的取值对淤地坝设计洪峰的计算结果具有较大影响。淤地坝地处小流域，洪水汇流时间短，一般小于1 h，其洪峰由超短历时雨峰形成，在运用推理公式法计算淤地坝设计洪峰流量时，应选取由10 min、1 h时段的点雨量资料分析得出的相应频率的暴雨递减指数值，才能计算出合理的洪峰流量值。

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黄河内蒙古段涉河桥梁孔跨布置的关键技术探讨

仝海杰;钱胜;孔纯胜

人民黄河. 2021, 1(10): 70-74.

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黄河内蒙古河段是黄河上游防洪防凌重点河段,目前这一河段规划建设的桥梁较多,为避免桥梁建设对黄河防洪防凌的不利影响,需要对大桥设计的重点指标——孔跨宽度进行多方面论证。结合黄河内蒙古乌海段河道范围内拟建大桥案例,分析提出内蒙古段大桥孔跨设计时,除满足技术审查标准中规定的最低孔跨要求外,还应重点从对防洪防凌、河势变化的影响及通航要求方面论证适宜的孔跨宽度。经论证,乌海黄河大桥从防洪防凌及河势变化要求的最小孔跨宽度不宜小于200 m;根据数学模型计算,在可通航水域范围内,桥轴线及其附近的水流最大流速为3.61 m/s,最大夹角35.6°,最大横流流速1.48 m/s,水流条件较差,应一跨跨越通航水域。综合各技术分析结果,乌海黄河大桥主槽内孔跨宽度不宜小于280 m,以保证该河段防洪防凌、河势变化及通航安全。

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基于离散元方法的河冰动力过程短期预测模型及应用

翟必垚;张宝森;季顺迎;田治宗

人民黄河. 2021, 1(10): 75-80.

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秋末冬初时黄河河道平稳封河对于预防凌汛意义重大,而什四份子作为黄河内蒙古河段主要首封河段备受重视。根据寒区河道具体冰情,基于河冰离散元方法,考虑河流表面冰的动力输移和河流水动力学的相互耦合作用,建立了针对特定重点河段的短期预测模型,可根据实际水力要素、气温、现场冰情等条件进行河冰输移、封河开河等情况的模拟和预测。模型考虑了河道的岸冰边界以及上游来冰情况,包括来冰的密集度、冰块体的尺寸分布、冰块体的冻结强度等因素对河冰输移和卡冰封河过程的影响。基于该预测模型,针对什四份子弯道在不同工况下的封河情况进行研究,结合现场情况探究了流速、来冰量、冰块尺寸、岸冰尺寸等因素对卡冰封河的影响,从冰流量和河道输冰量的角度解释了各要素的影响机理,为特定河段的封河预测工作提供参考。

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河南省引黄受水区水资源利用效率综合评价

张修宇;周莹;杨淇翔;吴二辉

人民黄河. 2021, 1(10): 81-85.

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河南省引黄受水区水资源严重短缺，建立水资源最大刚性约束制度，需要不断提升水资源节约集约利用效率。为科学分析河南省引黄受水区14个地级市的水资源利用效率现状，采用单一评价与组合评价相结合的循环修正评价法，从GDP、工业、农业、生活、生态5个方面，进行水资源利用效率综合评价和分指标单项评价。评价结果表明：河南省引黄受水区整体水资源利用效率不高，各地级市水资源利用效率差异较大；商丘、许昌、平顶山的水资源利用效率较高，濮阳、新乡、济源的较低，其余各地级市的处于中等水平。根据评价结果为河南省引黄受水区各地级市水资源利用效率的提高提出了针对性建议。

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我国水土资源承载力评价及障碍因子诊断

孙海枫;李林

人民黄河. 2021, 1(10): 86-92.

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为正确认识我国水土资源承载力并探究影响承载力的关键因素，从水土资源、社会、经济、生态4个系统出发构建了我国水土资源承载力评价指标体系，利用熵权-TOPSIS模型对我国2005—2018年省（市、区）水土资源承载力的时空变化特征进行定量研究，并结合障碍因子诊断模型识别承载力的主要影响因素。结果表明：研究期内我国水土资源承载力均值在0.370 3~0.395 0之间，整体处于中等偏下水平，并呈现轻微减弱趋势；我国水土资源承载力在空间上呈现南北较高，中部较低的分布格局；经济密度、水土资源匹配系数、生态环境用水比例、人均水资源量及人均GDP等是研究期内影响我国水土资源承载力的主要障碍因子。

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二道沙河及南海湿地生态治理总体方案研究

杨仲韬;李征;王小平;渠元闯;王彪

人民黄河. 2021, 1(10): 93-96.

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包头二道沙河及南海湿地近年来存在生态基流量小、入河污染物总量大、水体自净能力不足、生态系统脆弱等问题,针对上述问题提出了生态治理总体方案：以水资源循环利用为基础,将流域内污水处理厂外排的再生水收集后输送至河道及湿地进行生态补水,利用挡水堰及河道地形构建包含滞留塘、人工水草、人工物质迁移系统、生态净化床的河道走廊湿地,建设以多级多槽湿地为主的湿地生态修复区和以近自然湿地为主的湿地生态保护区。该方案可以实现再生水的循环利用,改善二道沙河及南海湿地的生态环境,削减包头市经由二道沙河及南海湿地进入黄河的污染物总量。

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地表水中聚乙烯微塑料的絮凝去除机制

李奉翠;刘海成;薛婷婷;周欣仪;陈卫

人民黄河. 2021, 1(10): 97-101.

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遴选地表水环境中常见的聚乙烯(PE)微塑料为目标污染物,开展絮凝试验,研究絮凝剂种类、pH值及助凝剂阴离子聚丙烯酰胺(APAM)对水体中PE微塑料去除的影响,分析絮凝机制。结果表明:相同絮凝剂投加量时,硫酸铝对PE微塑料的去除率高于三氯化铁的;水体pH值为中性、硫酸铝投加量为50 mg/L,室温下PE微塑料去除率约为40%，同样的水质条件及硫酸铝投加量下,加入5 mg/L APAM强化絮凝反应,PE微塑料的去除率提升至53.19%,当APAM投加量大于10 mg/L时,PE微塑料的去除率提升至60%;在助凝剂APAM强化硫酸铝对PE微塑料的絮凝去除过程中,吸附电中和、吸附架桥作用是絮凝去除微塑料的主要机制。

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河口湿地柽柳灌丛对土壤养分分布的影响

许婕;陈永金;刘加珍;陈曦;吴昊杰

人民黄河. 2021, 1(10): 102-108.

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运用单因素方差分析（ANOVA）和克里金空间插值法，对黄河三角洲河口湿地群落演替方向上碱蓬群落、碱蓬-柽柳群落和柽柳群落中柽柳灌丛对土壤养分分布的影响进行了研究，结果表明：①土壤有机质（SOM）和水解氮（AN）含量沿群落演替方向呈递增趋势；速效磷（AP）在碱蓬-柽柳群落含量最大、柽柳群落含量最小；速效钾（AK）在碱蓬-柽柳群落含量最小、柽柳群落含量最大。②随着土壤深度的增加，AP含量在3种群落中均呈递减趋势，SOM、AN、AK含量变化趋势在3种群落中存在差异。③在群落演替方向上，土壤表层受氮（N）限制的范围逐渐减小，底层受磷（P）限制的范围逐渐增大。④不同群落各养分在柽柳冠下平均富集率均大于冠缘的，易形成“肥岛”效应，柽柳群落“肥岛”的发育程度较碱蓬群落高，碱蓬-柽柳群落冠下“肥岛”效应不明显。⑤柽柳灌丛对不同养分的富集作用存在差异，如AK富集作用最大，AP次之；碱蓬-柽柳群落对各养分的富集作用在30~50 cm土层最强，且富集强度远大于碱蓬群落和柽柳群落的。

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侵蚀性降雨分类及植被类型对产流产沙的影响

王玲莉;张富;胡彦婷;赵秀兰;包炳琛;张佰林

人民黄河. 2021, 1(10): 109-113.

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为探索各类侵蚀性降雨及不同植被类型对产流产沙的影响，利用K-均值聚类分析法对黄土丘陵沟壑区安家沟流域布设的乔木林、灌木林、人工草地、天然草地和农作物等5种径流小区2014—2018年降雨、径流、泥沙观测资料进行了分析。结果表明：研究区侵蚀性降雨发生在5—9月，其中8月的侵蚀性降雨量及其产生的径流模数、侵蚀模数最大;可把侵蚀性降雨分为中雨量小雨强、中雨量大雨强、大雨量中雨强、大雨量超大雨强、暴雨量超大雨强等5种类型，出现的频率分别为42.85%、34.29%、14.29%、5.71%、2.86%；径流模数与侵蚀性降雨量、最大30 min雨强呈极显著相关，与降雨时长、平均雨强呈显著相关；产沙模数与侵蚀性降雨量、最大30 min雨强、平均雨强、降雨时长呈极显著相关，降雨量大且强度高的降雨是产生强烈侵蚀的主要动力来源；不同植被类型对产流产沙的调节作用差异较大，在大雨量情况下地表覆盖程度对产流产沙影响较大，地表覆盖度较高、对地表扰动小的林地和天然草地产沙模数较小，人工草地和农地因施肥、除草、收割等对地表扰动大且导致地表裸露时间长而产沙模数较大。

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基于CAD/CAE的泵站装置流固耦合数值仿真

谢伟;陈坚

人民黄河. 2021, 1(10): 114-118.

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使用钢制流道的轴流泵站方案，具有施工方便、不易开裂、使用寿命长等优点，然其复杂水力条件引起的钢制薄壁结构流激振动问题亟待解决。在解决这一类问题时，流固耦合数值仿真计算中CAD和CAE两大技术通常独立应用，造成了其过程效率较低、成本较高、周期较长等。引入CAD/CAE一体化系统，实现泵站钢制流道仿真模拟的精准建模，并利用CAD/CAE交互接口进行钢制流道结构优化初步实践。结果表明，CAD/CAE一体化系统实现了水利水电工程中特定流固耦合数值仿真问题的精准建模和快速优化设计，大大提高了水利水电工程中设计—分析—优化过程的效率。

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影响三四类水闸判定的关键因素及对策

李娜;汪自力;郭博文;常芳芳

人民黄河. 2021, 1(10): 119-122.

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针对三类、四类水闸判定中人为因素较大，直接影响除险加固效果等问题，分析了影响三、四类闸划分的关键技术、经济、政策等因素，主要包括钢筋锈蚀、土石接合部隐患、结构使用寿命、引水能力、应急处置预案编制、技术经济比选及政策导向等。提出了修改完善现行水闸安全评价导则、尽快出台水闸降等报废利用技术标准、加强病险水闸非工程措施管理、适时修订水闸安全鉴定管理办法及建立病险水闸除险加固经费正常投入机制等具体建议。

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基于GIS的黄河北干流岸线土地利用变化分析

梁之豪;时芳欣;陈融旭;穆磊

人民黄河. 2021, 1(10): 123-127.

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河岸带是水陆交错带,资源十分宝贵,其质量关系到陆地及河流两者的生态状况,黄河流域岸线资源更为宝贵,为摸清其土地利用时空变化规律,以黄河北干流岸线为研究区域,采用GIS手段分析了黄河大北干流岸线利用需求较为迫切的河曲—准格尔旗（河准段）与府谷—保德（府保段）两段河道和小北干流岸线土地利用时空变化情况,然后结合土地利用变化转移矩阵,利用马尔柯夫模型分别对其土地利用结构进行预测。分析可知,北干流岸线多年间土地利用在耕地、水域和建筑用地之间转化相对剧烈,其中大部分区域耕地、建筑用地呈增长态势,水域呈减少态势。原因可能是随着北干流岸线区域经济发展,工业化、城镇化进程加快,建筑用地、耕地需求增加。利用马尔柯夫模型对北干流岸线土地利用结构的预测结果表明，随着经济社会的持续发展,沿河人民拓宽生存空间的需求会持续增长,北干流岸线将逐渐形成以耕地、建筑用地和水域为主的布局形式。

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锦屏一级水电站左岸边坡变形监测及机制分析

何如许;裴向军;刘明;文旭;徐岗

人民黄河. 2021, 1(10): 128-133.

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针对锦屏一级水电站左岸边坡的持续变形现象，以左岸边坡的地质结构为基础，通过表面变形监测与深部变形监测相结合的综合监测手段，对其变形机制进行分析。研究结果表明，其整体的变形机制可概括为“上部持续倾倒—深部张裂—表部锁固体松弛—下部与坝体协调”。开口线以上自然边坡倾倒变形体的持续变形主要受砂岩、板岩软硬互层以及浅表部卸荷作用控制，还受下部坡体变形调整向上累积效应的影响。左岸边坡深部变形主要是受坡体深部裂缝区的持续拉张变形及断层f42-9和煌斑岩脉X所体现的非滑移式拉裂松弛变形影响，而且强支护的群锚效应明显强化、深化了对变形的作用。开口线以下人工开挖支护边坡的持续变形原因是锚墙锁固的部分坡体浅表部出现整体性侧向松弛卸荷变形。标准蓄水位附近的坡体受库水浮托力的影响较大，而抗力体边坡在蓄水之后则受到坝肩推力的影响而产生压密和抬升的周期性变化特征。

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泵房结构拓扑优化设计

蔡新;姚景智;郭兴文;边赛贤

人民黄河. 2021, 1(10): 134-138.

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为了获得更加安全、经济的泵房结构设计方案，构建了泵房结构拓扑优化数学模型，提出了两阶段式拓扑优化求解策略。首先在ANSYS平台上对泵房主体结构进行拓扑优化，获得结构最优拓扑形态；然后对拓扑结果进行适应性处理，开展工程强度、刚度及稳定性的泵房结构工作性态复核。案例优化结果表明，经优化后的泵房结构总体积较原方案减小13.7%，且优化设计方案各项指标满足规范要求。

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高聚物注浆材料剪切性能试验研究

郑勇;王超杰;张曦君;石明生;王道路;刘恒

人民黄河. 2021, 1(10): 139-143.

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双组分聚氨酯高聚物注浆材料具有早强、耐久、高膨胀力等特点,被广泛应用于基础工程防渗加固领域,但对其剪切性能鲜有研究,且对其测试方式也没有统一的认识。通过圆筒扭转、圆板0°加载法及轨道剪切法三种剪切试验研究了不同密度高聚物材料的剪切性能,并根据结果提出适用于该种高聚物材料的剪切性能测试方法。结果表明:圆筒扭转试验试样制作方便,结果较为准确,测试过程简单,适合高聚物剪切参数的测试。试样的剪切模量、剪切强度与密度成正相关关系,密度越大，剪切强度越大,试样越偏向于脆性断裂。

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风积沙的微生物固化试验研究

张世参;骆亚生;田堪良;杜玉鹏;赵耀斌;李多

人民黄河. 2021, 1(10): 144-149.

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风积沙主要分布在干旱少雨的沙漠地区，是一种结构松散、颗粒细小而均匀、自稳能力差且不易压实的特殊土体。为探讨大体积风积沙微生物固化规律，采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术，利用巴氏芽孢杆菌，在饱和状态下对风积沙沙柱进行了微生物加固试验，测定了沙柱内不同深度处的细菌浓度以及细菌吸附量、酶活性、尿素浓度等指标。同时，分析了不同深度处固化试样的干密度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量的变化规律。试验结果表明，细菌在沙柱中的最佳静置时间为4 h，胶结液在沙柱中的最佳静置时间为24 h。通过在风积沙中灌注巴氏芽孢杆菌菌液和胶结液可以在风积沙颗粒之间生成碳酸钙结晶，从而将沙颗粒黏结在一起，形成具有一定强度的整体。固化风积沙的无侧限抗压强度在0.43~7.13 MPa之间。微生物诱导碳酸钙沉淀技术固化风积沙的有效深度为0.2~0.7 m，固化沙柱不同位置处的干密度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量随深度的变化规律相似，都是先升高后降低，在0.4 m左右处达到峰值。因此，采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术可有效加固沙漠风积沙，能明显改善风积沙的工程性质。

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基于改进GWO-BP神经网络模型的箱涵沉降预测

杨阳;赵青;戚蓝;黎启贤;王毓杰;邹爽

人民黄河. 2021, 1(10): 150-153.

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箱涵受外部荷载等多方面影响，会出现一定程度的不均匀沉降，可能会对箱涵结构造成破坏，因此箱涵地基沉降预测十分重要。引入灰狼算法（GWO）对BP神经网络的权值和阈值进行寻优，建立了基于改进的GWO-BP预测模型，对箱涵的沉降值进行预测。将该预测模型应用于南水北调工程天津某标段的箱涵沉降预测，并将预测值与实测值进行对比，相对误差在5%以下。通过与未改进的灰狼算法优化BP神经网络模型、BP模型进行对比，结果表明改进的灰狼算法优化BP神经网络预测模型具有更好的寻优能力与寻优精度，能够有效地对箱涵沉降值进行预测。

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灌区小型梯形渠道圆直形量水槽试验

戚玉彬;张月云;贺光华;王昆

人民黄河. 2021, 1(10): 154-156.

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为了缓解灌区小型梯形渠道量水设施短缺的问题，设计了一种简易的圆直形量水槽。通过π定理推导量水槽流量的函数关系式，在3条梯形渠道上选用5种收缩比进行现场试验，分析了圆直形量水槽的量水性能指标。结果表明：基于π定理和灌区现场试验得到的流量公式平均相对误差为2.32%；对于坡度大于1/300的梯形渠道，量水槽收缩比小于0.5时，槽前弗劳德数可以满足测流要求；量水槽壅水高度在18.8 cm以下，不影响渠道的正常运行;圆直形量水槽可以在灌区小型梯形渠道上进行测流。

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基于CATIA Automation的锚杆自动化布设技术研究

杨立刚;蔺志刚;郑会春

人民黄河. 2021, 1(10): 157-160.

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岩土工程的锚固系统中，锚杆结构形式众多，空间分布各异，导致了其设计过程烦琐复杂。为实现锚杆的快速布设，减少BIM设计过程中的重复性工作，提出了锚杆自动化布设方法。该方法依托于CATIA Automation，结合锚固系统特点，利用UDF+VSTA开发了锚杆自动化布置插件。以黑河黄藏寺水利枢纽工程某开挖面锚杆布设为例，验证了插件的有效性。编写的程序可以自动读取Excel文件中的设计参数，根据用户选择的锚杆类型与布设面实现锚杆的自动化布设，提升了锚固系统的设计质量与速度。

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