基于河道治理的河流生态修复

阐述河流整治带来的负面影响 ,论证对受损的河流进行生态修复的必要性 .基于河道治理的河流生态修复是指河道形态和河床断面的修复及恢复丧失的河岸带植被和湿地群落 ,可采用的具体方法有 :恢复河道的连续性 ;重现水体流动多样性 ;给河流更多的空间 ;慎重选择河道整治方案 .在介绍国内外相关研究进展情况的基础上对河流生态修复的研究和应用提出合理建议 .

植被护坡抗冲模型试验方法与装置研究

基于模型和原体草皮冲刷破坏时床面切应力和摩阻流速应该相等原理,研制了一套可用于模拟实际河道中的大流速冲刷水流,并测定冲刷过程中植被水力学参数的试验装置.理论分析表明,水槽设计高度对植被区的床面切应力值不存在主导性影响.试验测得的有机玻璃水槽和草皮表面曼宁糙率系数值,以及试验土壤起动流速结果证明所设计的试验装置和方法是合理可行的.在此基础上进行了植被护坡抗冲模型试验,得出了草皮护坡破坏的临界水流条件.

植草型生态护岸水力特性试验研究

为研究不同水流条件下植草型生态护岸上的植被表面曼宁糙率系数和Darcy-Weisbach阻力系数的变化规律,在室内大流速水槽内模拟河道径流对草皮护坡进行了冲刷模型试验。试验结果显示:(1)试验所选用的狗芽根(Cynodon dactylon)及高羊茅(Festuca arundinacea)的曼宁糙率值在0.025～0.090范围内;(2)植被表面曼宁糙率系数随流速的增大而减小,当流速超过4 m/s时,糙率值稳定在0.025～0.035之间,在某一稳定流量下,植被表面曼宁糙率值首先随冲刷历时的增加而递减,而后逐渐趋于稳定,并在护坡破坏时发生突增;(3)Darcy-Weisbach阻力系数不仅与植被的种类及生长状况有关,而且和植被的平均瞬时弯曲高度与水力半径的比值有关,随着水流流速及历时的增加阻力系数也随之减小。

传统型护岸与生态型护岸

传统的护岸工程以水泥、沥青、混凝土等硬性材料为主要建材,在结构型式上分为直立式,斜坡式或斜坡式与直立式组合的混合型式,断面规则渠化,偏重安全、经济的后果是极大地损害了河流的生态功能。生态型护岸的出现顺应了人与自然共生的要求,是护岸工程建设的一大进步。生态型护岸分为自然原型护岸,自然型护岸及多自然型护岸三种类型,通过绿化护面层,坡面多孔化、粗糙化,近岸流态多样化三种主要途径,重视发挥天然材料的性能,能有效地改善传统型护岸对河流环境及生态所带来的负面效果,并由此对护岸的设计及施工带来一系列有益的启发。建立关于生态型护岸生态功能的评价体系或标准以及对河道开展综合治理是今后的研究重点。

草皮护坡水力糙率实验研究

生态护岸工程可以在保护河岸的同时对河道生态系统起到良好的维护作用，其中草本植物因其生长快、易存活成为生态护岸的重要工程材料。草皮护坡糙率实验对36组章皮试件的糙率进行了系统的实验研究。研究表明，草皮糙率的大致范围为0．020-0．090，主要与土壤类型、肥沃程度、水流条件等有关。通过实验数据分析发现：草皮糙率随生长期而增加；加筋草皮（基土中设置三维加筋材料的草皮）的糙率普遍大于天然草皮糙率。

高心墙堆石坝填筑标准的试验研究

近期建成的几座高心墙堆石坝的监测资料表明,坝体的分区变形协调性并没有达到设计目标。为此,结合建设中的长河坝300m级心墙堆石坝,开展了坝壳料的室内和现场大型相对密度试验,得到了相应的相对密度指标,并对各分区的填筑标准进行了讨论。结果表明:①由于级配为较好的分形分布、压实性优良,现场堆石区的填筑平均孔隙率达到19%,优于21%的设计指标,但相对密度仅为0.65;②根据规范要求设计的反滤2区、过渡区和堆石区的填筑相对密度在0.96～0.65之间,其压实程度存在明显差异,不易保证坝体各分区的变形协调;③采用与现场压实功能相匹配的室内相对密度试验技术,可解决高心墙坝的反滤料或面板坝的垫层料相对密度大于1的问题;④高坝堆石体的变形控制设计,需要考虑级配效应的影响,宜采用孔隙率和相对密度双控填筑指标。结论可为高堆石坝的设计与建设提供参考。

航道货运量预测方法及其应用

为了精确预测航道未来货运量需求,克服传统预测方法无法实现复杂非线性拟合的缺点,分析了航道货运量的影响因素,探讨了遗传规划方法在航道货运量预测问题上的应用。根据遗传规划中复制、交换、变异等进化方式,建立了基于遗传规划的航道货运量预测模型。以江苏省连申线苏北段历年货运量及区域经济发展状况为样本,采用遗传规划方法自动找出货运量随时间变化的规律,并对未来货运量进行了预测。结果表明,本算法的计算相对误差很小,预测结果合理可信,且优于常用的回归预测,为解决航道货运量等非线性系统预测提供了一条新的途径。

涌潮作用下护滩块石起动研究

采用理论分析与试验研究相结合的方法,首先从理论上分析涌潮运动要素之间的关系,然后根据起动临界状态时的力学平衡条件,推导出涌潮作用下护滩块石稳定计算的结构公式。在公式中采用涌潮相对(滩地水深)高度表示其对护滩块石的动力作用,同时考虑了滩地水深对护滩块石稳定性的影响。在涌潮水槽试验中,进行了护滩块石在涌潮作用下的起动试验研究,验证了文中提出的块石稳定粒径计算公式的正确性,并根据试验结果率定了公式中的待定系数。

航运枢纽生态护岸结构及工程示范应用研究

根据航运枢纽库区各特征水位将护岸边坡划分为护底区、重防护区、亲水区和景观区,探讨了各区段的水动力特性,推荐了相应的护岸结构型式。最后以广西右江上的那吉航运枢纽生态护岸建设为对象,给出了应用实例,可供类似生态护岸工程参考。

航运枢纽生态护岸中植被的分区选配——以那吉库区生态护岸为例

水动力特征是生态护岸工程中植被材料选取的重要参考依据。从航运枢纽的水动力特点出发,根据不同特征水位将护岸分为护底区、重防护区、亲水区、景观区;结合植物的生态学特征(主要考虑耐淹性和耐冲性)筛选适合不同防护区域的护坡植物种类和配置模式;并以广西那吉库区生态护岸示范工程为例,探讨了不同防护区的植被选配。

三维植被网加筋草皮坡面土壤侵蚀试验研究

为研究植草型生态护坡的抗坡面侵蚀性能,对比设置三维植被网加筋材料前后草皮护坡的植被防护效果,探讨加筋材料提高草皮抗侵蚀性能的作用机理,在实验室内进行了草皮护坡坡面冲刷模型试验.试验结果表明:当坡面流流速大于2 m/s时,天然草皮的侵蚀模数较之裸露边坡平均减小了90%以上,草皮防护作用随流速的增大而减弱;设置三维土工网垫后,加筋草皮的侵蚀模数较之纯草皮减小了50%以上,防护优势随着流速的增大愈加显著;天然草皮能有效地控制坡面侵蚀,设置三维植被网加筋材料可以大大提高草皮的防护效果,其作用机理表现在边坡土体加筋作用、覆盖防护作用、增强草皮侧向连续性3个方面.

堆石体的填筑标准与级配优化研究

基于分形理论,进行了大量堆石料室内相对密度试验、压缩试验以及三轴试验,对堆石料级配与干密度、压缩模量、破坏强度、颗粒破碎等工程特性之间的关系进行了深入研究。结果表明：（1）级配对堆石料的物理力学性质影响明显,且随着试验应力的增加,其差异性越来越大。如粒度分形维数D在2.22-2.63的良好级配范围内,制样相对密度取1.0时,堆石料干密度在2.026-2.311 g/cm^3之间,相差14%;在3.2~6.4 MPa压力范围内的压缩模量相差2.47倍;制样相对密度取0.8时,在1.6 MPa围压时的三轴试验破坏剪应力相差23%。（2）相同相对密度条件下,随着粒度分形维数的增加,堆石料的极值干密度或孔隙率、压缩模量、破坏应力均表现为先增大、后减小的规律,在D=2.56-2.62附近均存在极值点,对应P5含量在35%左右,细粒含量过多时的“砂化”现象,导致颗粒骨架效应减弱,堆石的工程性质劣化,极值点对应的临界分形维数控制堆石料的工程性质。（3）堆石料的粒度分形维数与颗粒破碎之间存在良好的规律,即粒度分形维数越高,颗粒破碎越小,可通过级配优化设计控制堆石料的颗粒破碎。（4）基于堆石体的孔隙率可描述为粒度分形维数和相对密度的函数,首次提出了基于变形控制的孔隙率和相对密度双控指标,作为高坝堆石体的填筑标准,并结合如美300 m级堆石坝,提出了堆石料级配优化确定的方法。

考虑级配效应的堆石料颗粒破碎与变形特性研究

通过6组级配堆石料的相对密度试验和大型三轴试验,分析了堆石料级配与抗剪强度、剪胀性、压缩性及颗粒破碎之间的规律,建立了堆石料广义塑性模型参数与制样分形维数之间的函数关系式,并利用不同级配的三轴试验结果验证其合理性。结果表明:堆石料的性质与级配密切相关,采用制样分形维数的二次函数可以较好地反映级配对其物理力学性质的影响。研究结论可为考虑级配影响的堆石体应力变形计算提供依据。

草皮护坡抗冲性能试验研究

护岸工程中常利用草皮作为低渗透性河渠中抵御外部流场的表面防冲层。室内冲刷试验表明,土壤的结构性质和植被生长的密度及不均匀程度是影响草皮抗冲性能的主要因素。

堆石料干密度缩尺效应与制样标准研究

针对已有相对密度试验成果仅限于室内试验的现状,采用某工程花岗岩堆石料,首次进行现场大尺寸密度桶试验,研究不同缩尺方法对干密度试验结果的影响,研究干密度缩尺效应对于室内缩尺试验的制样标准以及现场压实质量评价的影响。结果表明:(1)由于缩尺后级配的截尾误差、颗粒形状差异等因素,即使采用相似级配法缩尺,堆石料干密度也随着最大粒径的增大而增大,仍然存在一定的缩尺效应;但当最大粒径达到300mm以上时,这种缩尺效应显著减小;(2)最大粒径不同的各组级配堆石料干密度测量值均存在极大值,对应的临界分形维数与级配的最大粒径无关;(3)目前普遍使用的混合缩尺方法,降低了原级配堆石料的粒度分形维数,劣化了颗粒之间的充填关系,导致同一相对密度条件下的干密度比相似级配法的试验结果更明显偏离现场,难以合理反映原级配堆石料的物理力学性质;(4)采用与现场碾压堆石体相同的相对密度标准制样,比直接采用现场填筑干密度制样,其室内压缩试验得到的压缩模量降低90%～220%;不考虑干密度缩尺效应的室内试验结果,大大高估了现场碾压堆石体的力学性质;(5)采用室内试验结果直接计算现场原级配堆石体的相对密度,高估了堆石体的压实程度,甚至可能出现相对密度大于1的问题。