中国科学院院士、清华大学教授 张楚汉:关于南水北调后续工程的几点思考

南水北调工程是实现我国水资源优化配置、促进经济社会可持续发展、保障和改善民生的重大战略性基础设施,是国家水网的主骨架和大动脉。南水北调东、中线一期工程先后于2013年、2014年建成通水,已累计向黄淮海平原及胶东地区调水超500亿m3,其中生态补水超80亿m3,直接受益人口1.5亿人,已成为沿线城市名副其实的“生命线”工程,同时也对沿线河湖复苏、地下水恢复发挥了重要作用。

关于黄河流域生态保护和高质量发展的思考

黄河是中华民族的母亲河,黄河流域是重要的生态屏障和经济带,也是重要的粮食和能源基地,对我国政治、经济和文化发展具有不可替代的重要作用,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为一项重大国家战略。黄河又是世界上最为复杂难治的河流之一,我国治理黄河历史悠久,人民治黄以来,黄河流域治理和生态保护取得了举世瞩目的成就,但仍面临诸多亟待解决的重大问题。梳理了人民治黄的辉煌成就,分析了当前治黄面临的形势与挑战,并针对如何实现黄河流域长治久安与高质量发展提出了构建流域水资源保障体系、实现流域重点地区生态环境修复与保护、完善流域防洪防凌与水沙调控工程体系等对策建议。

论汶川地震后我国高坝抗震标准问题

基于"5.12"汶川地震后高坝安全形势,结合我国高坝规模与抗震安全特点,参照世界各国高坝抗震设防标准对我国高坝抗震标准与安全目标提出若干观点和建议。

河谷形态对平面SH波散射的影响

本文利用文献[1]中提出的有限元与无穷元耦合模型及波输入方法,讨论了河谷形态对平面SH波散射的影响。结果表明:河谷的宽高比L/H及其断面形态对平面SH波散射有明显的影响。这一影响对狭窄河谷在较高频率的谐波水平入射的情况下更为显著。这一结果对地震时峡谷自由场运动分布规律的研究有一定意义。

各向异性介质波动问题的时域边界元法及实验验证

对前已建立的各向异性介质波动问题的时域边界元计算模型进行了实验验证．用单向纤维增强光弹性复合材料模拟正交异性介质，用冲击加载，加载方向与纤维方向分别成0°，90°及45°角度，进行了正交异性动态光弹性实验及动态应变测量，并同时对该模型进行了时城边界元计算．将时域边界元方法计算出的应力分量代入正交异性动态光弹性的动态应力-光性定律，得到双折射条纹级数随时间的变化曲线，将其与动态光弹性实验的结果进行比较；此外，由动态电测获得的应变响应曲线推算出应力时程；与时城边界元计算出的应为响应曲线也进行了比较．两种情况下，时域边界元的计算成果均与实验成果吻合较好，从而证明该各向异性介质波动问题的时域边界元计算模型具有较好的精度及稳定性，可用于各向异性介质的动态问题特别是波传播问题的分析研究．

论岩石、混凝土离散-接触-断裂分析

阐述岩石、混凝土材料与结构的力学特征;综述当今岩石、混凝土离散–接触–断裂分析模型与数值方法;同时,对这一领域的前沿科学技术问题提出作者的见解;应用离散–接触–断裂分析模型,研究高坝与地基安全稳定问题,并给出若干工程实例;最后,展望岩石、混凝土力学未来的前景,指出构建连续–非连续介质统一数值模型,以研究细观损伤到宏观破坏失稳全过程机制是其主要发展方向。

响洪甸拱坝的动水压力响应分析——考虑水库边界吸收作用的影响

本文用有限元子结构方法分析响洪甸拱坝的动水压力,以广义座标及振型迭加法求解满库坝体的位移响应,分析中考虑了不同的库底淤积层边界条件,在简谐激振下,计算得到的动水压力分布与原型实测结果符合良好,对不同水库模型(包括空库,满库不可压缩,满库可压缩库底刚性反射、库底均匀吸收以及库底粘弹性非均匀吸收等)进行了简谐激振分析,得到了动水压力与坝体位移的频率响应曲线,从中获得了若干有关库水压缩性影响的规律性认识,

高坝-水电站工程中的关键科学问题

阐述了我国水电与水资源开发利用的形势与存在的问题,列举了在水电站与高坝工程建设 中若干科技前沿问题,提出了几点结论与展望.

层状与各向异性介质波动问题的时域边界元法及工程应用

时域边界元方法是研究层状与各向异性介质波动问题的有效工具 ,本文对其研究背景和进展情况进行了扼要评述。在此基础上 ,将其运用于对某电站地下厂房在地震波作用下的波动响应分析 ,通过求解地下厂房的位移响应和应力响应并比较地基介质的各向异性程度、入射波的角度及频率对波动响应的影响 ,获得了对工程具有重要参考价值的规律。

高坝——水电站工程建设中的关键科学技术问题

水电资源的开发不可避免地要修建巨型水电站工程包括巨型高坝, 而这些巨型水电站往往具有水头高、流量大、地震烈度高及地形地质条件复杂的特点。目前中国正在规划、设计和建设的水电站中, 高坝的工程技术指标已有多项超过了世界水平, 所以必将遇到和涉及前人未曾处理过的难题。为此, 本文从高坝地基稳定的岩土力学方面、高坝的结构强度方面、高坝地震动力学与抗震方面、高坝水力学与流体力学方面、高坝混凝土材料等等方面提出了必须加强基础理论研究的若干科技前沿问题, 并提出了几点展望。

高拱坝抗震研究中若干关键问题

本文在回顾拱坝抗震研究现状的基础上,对若于关键课题进行了阐述,并结合“七五”期间的研究成果,给出有关“八五”课题的建议及意见.

三峡工程经济社会效益巨大 大坝安全可靠

在三峡的问题上,我总是一分为二来说这个问题：社会经济效益巨大,大坝安全可靠,环境影响深远,研究表明可控,加强软硬措施,实践长期检验。对于不同的声音和质疑,应认真倾听,科学分析,落实措施,求得长治久安。我觉得要用科学的态度来认识这些问题。

都江堰建堰2260周年纪念有感

在本期都江堰专辑上,我们书面采访了参加都江堰2260周年国际学术论坛的部分著名专家和院士,以及关注和了解都江堰的部分专家学者,请他们就都江堰的历史传承、工程技术、生态环境、文化影响,以及都江堰的方方面面,结合自己的研究领域发表见解,帮助广大读者更多地了解和认识都江堰。我们将他们的独到见解和深刻观点发表出来,以飨读者。

结合我国水利水电资源的开发利用开展关键科学技术研究

根据党的十六大提出的“制定国家中长期科学和技术发展规划”的战略性任务,国家科教领导小组决定由科技部会同有关部门着手研究制定国家中长期科技发展规划。为了广泛深入地研究水利科技发展战略问题,凝练我国水利科技发展的方向、重点领域及关键技术,从宏观、全局、战略的高度,提出关系到国民经济发展的重大水利科技问题,为国家中长期科学和技术发展规划提供咨询意见,水利部科学技术委员会于2003年8月14日在京举办“水利科技发展战略高层论坛”,与会专家积极建言献策,就相关领域的科技发展战略问题进行了广泛深入的研究和探讨。现刊登部分专家的发言。

堆石混凝土及堆石混凝土大坝

本文提出一种新的大体积混凝土施工方式,即以自密实混凝土在堆石体中流动充满堆石体形成完整的混凝土,简称堆石混凝土。文中简述了堆石混凝土的优点,介绍了堆石混凝土试验,试验结果证明自密实混凝土在堆石体中有良好的流动性能,利用自密实混凝土填充堆石体,可以得到具有良好密实性和高强度的堆石混凝土。本文还结合堆石混凝土的特点,建议了几种充分发挥堆石混凝土优点的新坝型:堆石混凝土拱坝/重力坝、堆石混凝土心墙堆石坝和堆石混凝土混和坝。

拱坝–坝肩三维可变形离散元整体稳定分析

三维可变形离散元是模拟不连续介质力学行为的有效数值分析方法。由于该方法采用显式差分方法和自动接触检索技术,故尤其适合于求解弹塑性、大变形和动力问题。首先介绍三维可变形离散元的基本原理及特点,然后对拱坝–坝肩系统整体抗滑稳定进行超载仿真分析和强度折减仿真分析。分析结果表明:超载计算时,拱坝坝肩失稳可能性很小,但是,当水压超载到3.5～4.0倍时,坝体材料会出现较大范围的受压屈服;强度折减计算时,当结构面强度折减3.5倍时,拱坝左坝肩在水压和渗压的作用下开始向下游坍塌,并最终导致拱坝失去支撑而溃决。

自密实堆石混凝土力学性能的细观仿真与试验研究

本文基于混凝土细观力学模型,将自密实堆石混凝土离散为自密实混凝土、块石及两者交界面3个组分构成的多相介质,建立了数值仿真模型。通过三相介质力学参数的基础性试验,分别取得3个组分的强度与本构关系。为检验模型可靠性进行了多组四点弯梁抗折试验。将细观仿真分析结果与试验进行了验证比较。结果表明,该模型能较好地模拟自密实堆石混凝土抗折试验全过程,得到的力-位移曲线及破坏形态与试验结果表现出良好的一致性。

舟山海域海相砂土循环激振下的液化破坏孔压模型

为探究舟山海相土在海洋环境中的液化失效规律,选用2类代表性海相砂土:乌石塘海相粗砂MS1及东沙海相细砂MS2,利用X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)试验获得微细观物相结构,二者均属石英矿相碱性海相沉积物。在不同激振幅值下,采用GDS动三轴系统进行一系列双向循环激振加载试验。试验结果表明:海相粗砂MS1产生高周循环液化时对应的激振幅值较低,而在低周液化下激振幅值则较高,海相细砂MS2在液化偏应力较小时可承受高周循环加载,而在液化偏应力较大时只可承受低周循环。基于归一化初始液化周数比建立舟山海相砂土的液化孔压模型并给出参数取值,模型揭示:2类海相砂土均随激振应力比增加而更易于液化;基于循环增量孔压比及Finn破损参数,建立舟山海相砂土初始液化破坏内时模型,并给出试验参数,模型揭示:过大的激振压缩应变诱发剪缩变形,导致海相粗砂MS1液化破坏,而海相细砂MS2的液化破坏则源于拉应变增大诱发的颗粒间接触失效。海相砂土宏观尺度的初始液化破坏是其微细观物相结构劣化积聚的最终结果,宏观力学机制与微细观试验分析结论吻合。

自密实堆石混凝土力学性能的试验研究

以试验为基础讨论堆石混凝土的力学性能,试验试样直接从自密实堆石混凝土大型试块中切割取样,其尺寸为1 500 mm×500 mm×500 mm。强度试验确定堆石混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗弯强度、棱柱体轴心抗压强度及其力学特征;控制自密实混凝土的自流动距离在1 500 mm范围内,可形成不低于自密实混凝土配制强度的堆石混凝土;堆石混凝土棱柱体轴心受压应力–应变关系曲线基本接近直线,其比例极限和强度极限接近,只有微小的塑性变形,破坏呈突发式纵向劈裂;试样断口形态表明:堆石混凝土中的块石与自密实混凝土界面具有较好的黏结性。