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人民长江

人民长江

2026年06期

《人民长江》自1992年至今一直入选全国中文核心期刊，2015年入选RCCSE中国核心学术期刊，获得全国优秀科技期刊、湖北精品期刊等诸多荣誉，

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“丹江口库区及其上游流域水质安全保障”专题 | 丹江口库区及其上游流域水质安全保障成效评估及“十五五”对策建议

“丹江口库区及其上游流域水质安全保障”专题 | 丹江口库区及其上游流域水质安全保障成效评估及“十五五”对策建议

摘要:为系统评估南水北调中线工程水源地丹江口库区及其上游流域水质安全保障成效,科学谋划“十五五”保护治理思路,综合运用现场调研与系统分析方法,围绕水质达标率、优于Ⅲ类水质断面比例、总氮浓度、污水处理率、水土流失治理面积、水生生物完整性指数、水库营养状态及绿色高质量发展指数等指标,开展成效评估与形势研判。结果表明:截至2025年,水源区国控断面水质达标率保持100%,达到或优于Ⅲ类水质断面比例达100%,城镇污水处理率显著提升,新增水土流失治理面积超额完成规划任务,水库总体呈中营养状态,总氮浓度较约束性目标明显降低,水生生物完整性指数稳步提高,区域绿色高质量发展格局初步形成。然而,部分入库河流及库湾仍存在总磷超标、藻类异常增殖等问题,监测智慧化水平与覆盖度不足、供水安全保障韧性偏弱、资金保障长效机制尚未健全等挑战依然突出。面向“十五五”,研究提出应重点推进水质风险精细化管控、构建“天空地水工”一体化智慧监测体系、优化水资源调度、健全多元化资金保障机制、强化关键技术攻关等对策建议,为持续保障“一泓清水永续北上”提供科技支撑。
“丹江口库区及其上游流域水质安全保障”专题 | 丹江口库区藻类群落结构组成及产毒特性研究

“丹江口库区及其上游流域水质安全保障”专题 | 丹江口库区藻类群落结构组成及产毒特性研究

摘要:丹江口水库水质与水生态状况直接关系到南水北调中线工程整个调水系统的安全稳定运行,系统解析其水华藻类群落结构及产毒特性,可为水华风险防控提供科学依据。于2025年7月在库区15个样点采集水样,开展水质指标和藻类群落组成分析,并结合ELISA、荧光定量PCR及质谱法测定微囊藻和拟柱孢藻毒素含量及产毒株比例。结果表明:库区整体呈磷限制特征(氮磷比32~105),入库区及库湾总氮(1.20~1.37 mg/L)、总磷(0.031~0.043 mg/L)高于主库区(TN 0.72~0.77 mg/L,TP <0.01~0.015 mg/L)。库区浮游植物以蓝藻门为绝对优势,占比超过80%,优势种包括尖头藻、假鱼腥藻、隐球藻、细鞘丝藻和微囊藻等。空间分布上,库湾及入库支流以尖头藻和假鱼腥藻为主,主库及下游区域种类单一,以尖头藻或隐球藻占优势。毒性分析表明,仅马蹬点位检测到低浓度拟柱孢藻毒素,产毒株比例极低(0.59%~1.69%),微囊藻毒素含量亦低,总体毒性水平很低。
“丹江口库区及其上游流域水质安全保障”专题 | 基于 PLUS-CSLE 的多情景土地利用与土壤侵蚀变化

“丹江口库区及其上游流域水质安全保障”专题 | 基于 PLUS-CSLE 的多情景土地利用与土壤侵蚀变化

摘要：丹江口库区及其上游流域是中国重要的战略性水源地，了解该区域的土地利用变化格局和土壤侵蚀状况，对保障南水北调中线工程水源地水质安全具有重要意义。基于丹江口库区及上游流域2010～2020年的土地利用与土壤侵蚀动态变化趋势，结合PLUS模型与CSLE模型预测了2030年生态保护、集约发展和自然发展3种情景下的流域土地利用及土壤侵蚀分布格局。结果显示：①2010～2020年，流域林地、草地和建设用
防洪减灾 | 基于深度学习的相似洪水推荐模型研究

防洪减灾 | 基于深度学习的相似洪水推荐模型研究

摘要: 准确识别与目标洪水相似的历史洪水事件, 对提升洪水预报精度、优化防洪调度决策具有重要意义。传统方法在处理高维、非线性洪水序列时, 常面临特征提取不足、相似性度量稳健性差等局限。为此, 提出一种融合聚类分析与孪生网络 (Siamese Network) 的层次化相似洪水推荐模型。该模型采用“粗聚类 - 细匹配”策略, 首先基于 27 项洪水特征指标, 通过相关性分析与主成分分析 (PCA) 进行降维, 利用 K-means 算法将历史洪水划分为 6 类典型洪水型态; 随后构建一种改进的孪生网络, 结合双向长短期记忆网络 (BiLSTM) 与全连接层提取深度特征, 并采用对比损失函数, 在各类别内实现洪水序列的精细匹配与相似度计算; 最后选取长江上游流域典型水文站洪水实例进行验证。结果表明: 20 场样本洪水与相似洪水之间相关系数达 0.90 以上, 洪峰流量相对误差为 1.79%, 纳什效率系数均值为 0.85, 拟合优度均高于 0.90, 且洪水总历时匹配误差为零。该方法不仅能够有效捕捉洪水过程的关键形态与动态特征, 还在多站点环境下表现出良好的适应性与稳健性。研究成果可为实时洪水预报与风险管理提供一种可靠、高效的相似洪水检索工具。
水文水资源 | 1901 ~ 2022 年长江流域降水年内分配时空演变规律

水文水资源 | 1901 ~ 2022 年长江流域降水年内分配时空演变规律

摘要:为评估长时间降水序列在时空维度的变化态势及其对旱涝灾害的影响,采用降水集中指数(PCI)、季节降水集中指数(SPCI)和降水异常指数(RAI)等分析长江流域1901~2022年间降水年内分配的时空演变以及旱涝变化特征。结果表明:①1901~2022年,长江流域多年平均PCI为11~26,表明降水年内分配处于中度集中到异常集中水平;空间上,PCI值呈现出西北高、东南低的分布格局。②在整个研究时段内,PCI的年际变化整体呈增大趋势(0.029/10 a),表明降水年内集中度增强;不同时段内(1901~1960年和1961~2022年)PCI值年际变化趋势存在明显差异,这种差异反映出降水变化在时间维度上的复杂性。③RAI分析表明,1901~2022年长江流域整体呈现湿润化趋势(0.021/10 a);但在不同时间段和不同区域差异显著,部分地区经历了从干旱到湿润的转变,而部分地区则由湿润逐渐转向干旱;这种干湿状态的转变体现了流域气候的多样性和动态性。④突变分析表明,在不同研究时段内PCI与SPCI发生突变的时间不一致,但在1950年代和1990年代前后,二者均发生了突变。1901~2022年长江流域PCI经历了3次突变(1953、1988年和2002年);而春、秋和冬季发生突变的时间较早(1931、1920年和1937年),春、夏和冬季则在1953年和1989年左右再次发生突变。研究成果揭示了长江流域降水模式的转变,其时空演变特征可为旱涝灾害预测提供科学依据,有助于理解区域气候对全球变化的响应机制。
水文水资源 | 陆水流域雨水情监测预报“三道防线”耦合贯通实践

水文水资源 | 陆水流域雨水情监测预报“三道防线”耦合贯通实践

摘要:全球气候变暖背景下极端暴雨洪水频发,传统雨水情监测预报体系面临严峻挑战。以长江中游防洪重点区域陆水流域为试点,构建“天空地水工”一体化监测感知体系,耦合测雨雷达反演、降雨融合预报、纳雨能力计算、分布式水文模拟、水动力耦合计算及“正-逆-正”调度优化等模型,形成贯通“云中雨-落地雨-河中水”的雨水情监测预报“三道防线”耦合应用,实现洪水全链条精准预报与主动防控。应用结果表明:在2025年陆水流域强降雨事件中,该体系成功将陆水水库入库洪峰预报误差控制在3%以内,洪水过程预报确定性系数达0.94,并提前3 h研判强降水过程结束时间,通过比选推荐水库优化调度方案,保障了陆水水库安全运行,实现了调度决策从被动应对到主动研判的转变。研究成果可为流域防洪调度科学决策提供有力技术支撑。
水文水资源 | 基于微波雨衰的降雨干湿期判别方法对比研究

水文水资源 | 基于微波雨衰的降雨干湿期判别方法对比研究

摘要:微波雨衰是微波反演降雨的关键因素,针对传统滑动标准差法(MSD)在微波链路降雨衰减信号干湿期判别中存在主观阈值依赖性强等局限性,提出一种基于信号时变特征的多模态融合判别方法。基于南昌市典型雨季的微波链路观测数据集,系统构建了3类判别模型:K-means聚类方法、模糊C均值聚类(FCM)方法以及自适应滑动标准差阈值方法。最后,引入混淆矩阵对模型性能进行综合评估。结果表明:在长历时弱降水场景下,基于3类判别模型的综合投票法具有集成多模型优势,显著提升了指标性能,多数链路的F1分数和马修斯相关系数中位数均为0.6以上,且判别准确率达85%;在短时强降水事件中,滑动标准差阈值方法可动态调整窗口宽度与自适应阈值,准确率达95%,同时降水捕捉率达70%,显著优于聚类算法的性能。研究揭示了降水类型与判别方法之间的响应机制差异,可为工程化降水监测系统提供分级优化策略。
水文水资源 | 澜沧江流域干燥度时空演变纬度特征

水文水资源 | 澜沧江流域干燥度时空演变纬度特征

摘要:澜沧江流域跨越13个纬度带,海拔梯度明显,深入分析干燥度长期变化规律与纬度的关系对理解流域水文响应机制、进行差异化水资源管理具有重要意义。采用联合国环境规划署(UNEP)干燥度指数定义,基于公开的高分辨率数据集,将澜沧江流域按0.5°N划分为26个区域,分析了1940~2022年年际和季节尺度干燥度指数的时空演变特征,量化了干燥度指数变化趋势及其与纬度的关系。结果表明:①春季干燥度指数显著上升(斜率为0.001677,Z=2.38),主导流域整体呈湿润化趋势;②干燥度指数与纬度呈显著的空间和季节差异,南部地区(24.75°N以南)呈负相关,北部地区(30.5°N以北)呈正相关,中部地区存在明显的季节转换和以27.25°N为界的纬度分异特征;③27.25°N以北地区的干燥度指数长期趋势斜率显著高于南部地区(p<0.001)。研究揭示了澜沧江流域干燥度变化的纬度格局,可为制定气候变化背景下的适应性水资源配置策略提供参考。
水文水资源 | 中长期径流预报模型对比与集成应用

水文水资源 | 中长期径流预报模型对比与集成应用

摘要:为提升径流预报的准确性和稳健性,选取四川省9个主要江河控制站点,系统评估了多种中长期径流预报模型的应用效果并探索模型集成方法。首先选取了6种中长期径流预报模型,包括线性模型(广义线性模型GLM)、机器学习模型(随机森林RF、增强回归树BRT、Cubist模型)及神经网络模型(长短期记忆网络LSTM、BP神经网络);基于1980~2024年实测径流、降雨数据以及88种大气环流指数和26种海温指数,采用贝叶斯优化方法结合10折交叉验证对模型参数进行率定,并评估模型的泛化能力;然后,通过贝叶斯模型平均(BMA)方法、分位数平均方法和集成选择方法对高性能模型进行集成,并分析特征重要性以揭示影响径流的关键因子。结果表明:① LSTM、RF、BRT和Cubist模型在多指标综合表现中优于传统线性模型(GLM)及浅层网络模型(BP)。② 在率定期,RF模型表现最优,其纳什效率系数(NSE)中值为0.91,平均绝对百分比误差(MAPE)为13.7%;在验证期,LSTM和BRT模型展现出较强的泛化能力,LSTM的NSE中值从0.79下降至0.63,BRT的MAPE中值从21.7%上升至25.2%。③ 特征重要性分析表明,西藏高原-1指数和亚洲区极涡强度指数是岷江五通桥站径流的主控因子,且同一指数不同滞时对径流的影响效应可能相反,其非线性作用与水汽输送路径调整密切相关。④ BMA集成模型在综合性能上展现出相对优势,其验证期NSE中值为0.67,与RF模型并列第一,MAPE中值为25.7%,仅高于BRT模型,有效约束了水文不确定性。研究成果可为复杂流域的径流模拟提供优化方案,其混合建模策略可提升预测的稳健性。
水文水资源 | 水资源核算研究进展

水文水资源 | 水资源核算研究进展

摘要:水资源核算是科学进行水资源管理,促进水资源可持续发展的前提。利用 CiteSpace 6.2 软件采集 1906 篇国内外水资源核算相关文献资料,对其研究热点演化进行分析,并从研究范围、对象、内容及方法等多层面对已有水资源核算相关文献进行综述,分析其现状及不足。结果显示:① 国内外水资源核算研究热点经历了从定性到定量等多个演化阶段,从相关理论及核算模型的提出,逐渐演变为对水资源配置、保护以及可持续发展等方面的实际问题分析;② 水资源核算研究范围涵盖全球、跨国区域、国家或国内某区域等宏观层面,行业中观层面以及企业、居民、政府部门或供应链等微观层面,其中针对全球、第三产业细分部门、供应链、企业等的核算研究相对较少;③ 水资源核算对象包括水资源资产、水资源负债和水资源权益,其中有关水资源负债和权益概念的界定仍存在争议;④ 水资源核算内容包括水资源实物量和价值量,其中对水质的考虑仍相对不足;⑤ 针对不同研究目标,已有较为丰富的水资源核算方法,但在实际应用中,模糊综合评价法、环境重置成本法等水资源价值核算方法仍存在数据要求高、主观性较强等不足。针对现有研究不足提出以下建议:加强跨国水资源领域学术交流、完善水资源数据统计、制定水资源核算规范性指导文件、综合运用多种水资源评价方法等进一步完善水资源核算研究。
水环境与水生态 | 金沙江攀枝花河段梯级开发水温响应研究

水环境与水生态 | 金沙江攀枝花河段梯级开发水温响应研究

摘要:金沙江流域水电开发改变了河流水温节律,进而对水生生物栖息环境产生不利影响。为探讨金沙江攀枝花河段梯级开发背景下水温响应规律,基于攀枝花和三堆子水文站的水温数据,采用趋势检验、分段线性回归和断点回归等方法,分析了攀枝花河段水温的年际、年内及沿程变化趋势,重点评估了观音岩等梯级水库蓄水(简称观音岩蓄水)对坝下河段水温的影响。结果表明:①近50年来攀枝花河段年均水温显著上升(P<0.05);2012年后,河段水温沿程变化趋势发生显著转折,雅砻江汇口以上河段水温明显高于汇口以下河段。②观音岩蓄水对坝下河段水温产生了显著影响(P<0.05),具体表现为,年内水温分布趋于坦化,秋冬季“滞热”效应明显,春夏季“滞冷”效应明显。雅砻江汇口以下河段水温的坦化程度大于汇口以上河段。研究成果可为生态调度及鱼类繁殖栖息生境的保护提供科学依据。
水环境与水生态 | 叠梁门调控下乌东德水库下泄水温改善效果研究

水环境与水生态 | 叠梁门调控下乌东德水库下泄水温改善效果研究

摘要:分层取水措施是缓解水库低温水下泄的有效手段,明晰梯级水库实际运行后上游梯级分层取水措施的沿程效力传递与迟滞规律对构建联合水温调控体系具有重要意义。利用 CE-QUAL-W2 模型构建了乌东德水库立面二维水动力水温数学模型,基于 2022 年调度过程设置了单层取水和叠梁门设计运行两种情景,定量分析了叠梁门对乌东德水库水温节律的影响及其下游衰减特性。结果表明:叠梁门运行可显著提高流动层位置,促使平均取水高程从 935.10 m 抬升至 952.20 m,促进表层水体掺混,使得叠梁门设计运行工况下垂向温差较单层取水工况最大降幅达 2.3 ℃;叠梁门设计运行工况下,下泄水温较单层取水平均提高 0.5 ℃,旬均改善 0.1~1.0 ℃;受下游梯级调蓄影响,乌东德水库分层取水效果沿程衰减显著,平均改善幅度从坝下 0.49 ℃ 降至向家坝坝下 0.16 ℃,最大改善效果降幅达 1.01 ℃,白鹤滩、溪洛渡和向家坝水库效力显现时间分别滞后 16,53,62 d。研究成果可为优化梯级水库分层取水调度策略,保障流域生态用水安全提供科学依据。
水环境与水生态 | 基于集成学习方法的鄱阳湖水质反演模型研究

水环境与水生态 | 基于集成学习方法的鄱阳湖水质反演模型研究

摘要:针对传统统计模型与单一机器学习算法在水质遥感反演中精度不足的问题,提出一种基于多源遥感影像的集成学习优化方法,以提高水温、溶解氧和pH的水质参数反演精度。以鄱阳湖为研究区开展实例验证,采用多元线性回归及K近邻(KNN)、支持向量回归(SVR)、多层感知机(MLP)3种单一机器学习模型作为基准,同时构建Bagging(含随机森林RF)、Boosting(含AdaBoost、GBDT、XGBoost)和Stacking3种集成学习策略,分别对上述水质参数进行反演,并通过特征工程优化波段组合。结果表明:水温反演中,基于Ridge回归的Stacking策略表现最优, R² 达0.829,较最佳单一模型KNN提升8.2%;pH反演中,Bagging策略下的RF模型效果最佳, R² 为0.868,较KNN提升12.9%;溶解氧反演中,同样是RF模型表现突出, R² 为0.849,较KNN提升11.7%。此外,少波段特征组合在集成学习框架中表现出良好的有效性。综上,集成学习方法能够显著提升卫星遥感数据对水质参数的反演能力,尤其适用于弱光学活性参数(如pH、溶解氧)的监测,为湖泊水质动态监测提供了一种高效、稳定的技术方案。
水环境与水生态 | 大型水电工程生态环境技术监督实践与探索

水环境与水生态 | 大型水电工程生态环境技术监督实践与探索

摘要:近年来,国家对水电开发生态环境保护提出了更高要求,建立与之相适应的生态环境监督与管理体系,对企业可持续发展至关重要。环境保护技术监督在电网、火电等领域有较多应用与研究,但在水电行业尤其是大型水电工程方面,实际运用与创新方法研究还相对不足。系统介绍了大型水电工程生态环境技术监督实践探索和初步成果,深入分析了生态环境技术监督主要任务,提出了创新技术监督管理理念、健全技术监督管理体系、信息化管理技术监督、建立问题闭环管理机制、标准化管理技术监督等管理创新举措。以中国长江三峡集团有限公司为例,展示了应用这些管理创新举措的实践成效,并基于实践探索提出了做好大型水电工程生态环境技术监督工作的思考与建议。研究成果可为水电开发环境保护过程监管提供有益借鉴。
水环境与水生态 | 基于概率 DFM 法的赤水河生态流量研究

水环境与水生态 | 基于概率 DFM 法的赤水河生态流量研究

摘要:河道生态流量是维系河流生态系统结构稳定、保障水生生物栖息地功能的关键水文要素,对实现流域水资源开发与生态保护的协同发展具有重要意义。结合年月径流丰枯遭遇规律与流量概率密度分布特征,基于传统分布流量法(DFM),提出了一种用于河道生态流量计算的概率DFM方法。该方法以年月径流丰枯遭遇的条件概率作为来水权重,通过加权综合得到逐月生态流量;以赤水河流域为研究区,将该方法与DFM法、Tennant法及逐月频率曲线法进行应用对比。结果表明:①逐月频率曲线法与传统DFM法计算成果变化趋势相近,且波动幅度小于Tennant法;DFM法因兼顾月内流量变化与年际趋势,涵盖的水文信息更丰富;概率DFM法计算的生态流量波动较DFM法更剧烈,其原因是融入了来水遭遇概率与最小月均流量因素。②依据Tennant法评价,该方法在各站点的生态流量等级提升至“中—极好”“好—极好”等区间,较传统DFM法改善1~2个等级,更能匹配河道生态系统对水文情势的适应性需求。研究成果可为河流生态健康发展提供有效支撑。
水环境与水生态 | 浅水湖泊浮游生物对沉水植物生态修复的时空响应

水环境与水生态 | 浅水湖泊浮游生物对沉水植物生态修复的时空响应

摘要: 沉水植物对维持湖泊生态系统结构与功能具有重要作用。为深入探究清水型生态系统中水质与浮游生物群落的响应机制,于2023年10月在武汉汤逊湖子湖红旗湖通过种植沉水植物构建清水型生态系统,并对其水质参数及浮游生物群落开展了为期一年的监测调查,同时分析了环境因子对浮游生物群落组成的影响。结果表明:①红旗湖共检出浮游动物4类195种,轮虫占绝对优势;共检出浮游植物8门531种,绿藻门与硅藻门占优势。②红旗湖水质、浮游生物生物量、物种组成及多样性存在显著的时空差异,浮游生物在群落结构、生物多样性及生态功能等层面对沉水植物生态修复措施产生了明显响应。③水温和营养盐是驱动浮游生物群落结构与分布格局的主要环境因子。研究表明,清水型生态系统的构建有助于改善水体质量、提升浮游动物多样性水平,并降低蓝藻暴发风险。研究结果可为深入理解清水型生态系统的结构与功能提供基础数据支撑。
水环境与水生态 | 国内外过鱼设施科学协作及热点前沿分析

水环境与水生态 | 国内外过鱼设施科学协作及热点前沿分析

摘要:过鱼设施在维持水域生态平衡和保护鱼类资源方面发挥着至关重要的作用,以中国知网和Web of Science平台为数据源,采用文献计量法构建知识图谱,旨在系统梳理和总结过鱼设施领域研究现状及前沿动态。研究发现:①过鱼设施领域的科研力量主要集中在北美、欧洲和东亚地区,研究机构以科研院所和高校为主,作者协作呈现出明显的“机构网络”特征;②国际研究趋向于生态完整性评估与多物种兼容性过鱼设施设计,国内研究集中于西南地区、长江中下游等流域特有洄游鱼类的保护及过鱼设施适应性研究;③国内外在结构设计、水力特性、鱼类行为等方面均开展了大量实践探索,室内水力学和鱼类行为学试验作为基础支撑技术在国内外应用广泛,但国际研究更趋向于野外长期生态监测数据与鱼类行为机理的结合,而国内对数值模拟技术创新运用研究较多;④当前的研究热点集中于通过模型试验和数值模拟探究水力特性,研究前沿已延伸至利用深度学习辅助评估监测以及全球气候变化下鱼类行为响应规律,国内正从结构优化向生态效应评估及流域系统治理拓展。
地质与勘测 | 基于三维点云的隧洞岩体结构面识别

地质与勘测 | 基于三维点云的隧洞岩体结构面识别

摘要:隧洞围岩中的结构面是影响围岩稳定性的主要因素之一,而传统方法获取隧洞围岩结构面存在工作效率低、工作量大、主观性强等不足。针对隧洞围岩实景模型重构、三维点云提取和结构面识别等问题,研制了自补光地下洞室围岩数字图像采集装置以提高隧洞围岩图像采集质量,同时利用 SFM 算法重构隧洞围岩三维实景模型提取隧洞围岩点云数据,并提出了根据隧洞围岩点云法向量特征识别岩体结构面的算法,开发了隧洞围岩结构面半自动化识别系统。以一实际隧洞工程为例对所研发的系统进行验证,验证结果表明系统识别精度满足工程精度需要,但对以迹线形式存在的或数量较少的结构面,存在一定误识别,今后应通过优化算法予以解决。
地质与勘测 | 基于 Optuna 优化 GBDT 模型的静力触探土层分类研究

地质与勘测 | 基于 Optuna 优化 GBDT 模型的静力触探土层分类研究

摘要:传统的土层分类方法主要依赖于现场试验与专家评估的结合,这种方法往往伴随着较高的成本和划分的主观性。为了克服传统土层分类方法的局限性,提出了一种基于Optuna超参数优化框架的梯度提升决策树(GBDT)算法模型,用于土层分类的预测。利用在山东省黄河冲积平原5座城市所测得的静力触探试验(CPT)数据,将其划分为训练集与测试集,采用4种评估指标(准确率、精准率、召回率、F1分数)对预测结果进行全面评估,并将所提模型与KNN、RF、MLP、XGBoost、LightGBM、CatBoost等不同算法的预测结果进行了比较。研究结果表明:经过Optuna调参框架优化后的GBDT算法模型,在预测效果上相较于其他模型展现出更优的性能,具有更高的预测精度和稳定性。在实际工程应用中,该模型的预测精度达到0.8以上,少部分达到0.9以上,具有较好的预测效果。所提出的模型为土层分类问题提供了一种有效的解决方案,可为该领域的进一步研究提供有益参考。
工程建设 | 混合式和传统抽水蓄能电站的装机比选研究

工程建设 | 混合式和传统抽水蓄能电站的装机比选研究

摘要: 抽水蓄能电站对提升电力系统稳定性具有重要作用。常见的抽水蓄能电站有混合式和传统抽水蓄能电站2种类型,但在等效提升电力系统效率的情况下,两者装机容量的置换比例尚不清晰。针对这2种抽水蓄能电站,分别构建了水火风光蓄多能互补系统调度模型,统计系统的水电蓄能量、发电保证率等指标。以隔河岩-高坝洲梯级水电站为研究对象,结果表明:在装机容量均为1200MW时,相较传统抽水蓄能电站,包含混合式抽水蓄能电站的梯级水电站其调度期末总蓄能提升47.91%,发电保证率提升2.87%;当系统欠发量为0.1亿kWh时,混合式抽水蓄能电站仅需传统抽水蓄能电站0.76倍的装机容量,即可在实现更高发电保证率的同时提升总蓄能。研究成果可为比选抽水蓄能电站装机容量提供参考。
工程建设 | 融合 SNA 和 N-K 的地下洞室施工进度风险耦合分析

工程建设 | 融合 SNA 和 N-K 的地下洞室施工进度风险耦合分析

摘要:为有效控制地下洞室施工进度,降低多风险因素耦合对进度的影响,提出了一种融合社会网络分析(SNA)与N-K的风险耦合分析方法。首先,根据工作-风险分解(WBS-RBS)分析法识别风险因素,构建风险因素集;其次,运用SNA构建风险关联网络模型,明晰风险因素间的相互作用机理,揭示其潜在的耦合关系,分析各节点的重要性;然后,结合风险耦合机制,引入N-K模型构建地下洞室施工进度风险耦合模型,量化不同耦合关系下的耦合强度,求解不同耦合类型下的耦合值,并利用耦合值修正SNA中各节点的重要性;最终,构建融合SNA和N-K的风险因素耦合评估模型。以乌东德水电站泄洪洞施工为例展开实证分析,结果表明:参与耦合的风险因素越多,耦合值越大,风险事件越容易发生;13个二级风险因素中,不良地质条件、恶劣天气、变更设计和施工互相干扰是导致泄洪洞施工进度延误的关键风险因素,这与工程现场实际情况一致。
工程建设 | 超大直径 TBM 始发反力系统及其设计施工方法

工程建设 | 超大直径 TBM 始发反力系统及其设计施工方法

摘要:为满足大交通量、高输送能力以及特定功能需求,超大直径TBM的应用日益广泛,而如何在无二次衬砌条件下安全稳定地为超大直径TBM提供反力仍是工程难题。以引江补汉工程8标输水隧洞TBM10掘进段为研究对象,提出一种“现浇衬砌+锚杆(索)”组合反力系统,并建立基于荷载组合与结构力学分析的设计计算方法;通过有限元数值模型分析此系统在最大推力工况下的受力与变形特性,并结合工程实例对系统方案有效性进行了验证。结果表明:设计的组合反力系统在TBM始发反力作用下的最大变形量为9.35 mm,仅为规范限值的39%;衬砌最大应力为2.5 MPa,符合规范和许用应力要求;现场监测显示,始发过程中反力架最大位移量为3.3 mm,该系统可在无二次衬砌条件下实现超大直径TBM的安全始发,并显著提升了施工效率与经济效益。研究成果可为类似复杂条件下的超大直径TBM始发反力系统设计与优化提供理论参考与工程借鉴。
科学试验研究 | 考虑不确定性因素的管道水力瞬变模型研究

科学试验研究 | 考虑不确定性因素的管道水力瞬变模型研究

摘要:在长距离输水系统运行过程中,管道力学特性、管道锚固约束状况和水体特性等不确定性因素可能导致数值模拟结果与实际运行情况存在偏差。为了提高数值模拟的精度,基于广义Kelvin-Voigt模型,建立了考虑不确定性因素的水力瞬变模型,采用二阶Godunov格式有限体积法求解,并通过室内实验与复杂水力瞬变过程数值模拟验证了此模型的准确性。结果表明:所构建模型可以通过蠕变函数表征管道综合特性,精确模拟长距离输水管道系统中的压力峰值衰减;在复杂水力瞬变过程中,压力波峰的相对误差随着压力波的不断叠加而逐渐放大。在实际长距离输水工程中,由于流道内存在多种不确定性因素,随着压力波的多次传播,数值误差将进一步加剧,因此采用高精度的水力瞬变模型可以提升压力波动模拟、水力安全监测的准确性。
科学试验研究 | 抽水蓄能电站水力干扰稳定性分析及控制策略优化

科学试验研究 | 抽水蓄能电站水力干扰稳定性分析及控制策略优化

摘要: 针对复杂输水系统下抽水蓄能电站机组水力干扰传播机理不清及控制策略优化难题, 基于特征线法和全特性曲线, 构建了一管双机及一管四机抽水蓄能电站数学模型, 探究了输水系统结构参数对水力干扰稳定性的影响规律。结果表明: 一管双机布置时, 当选择水流惯性时间常数 T_w 值较大的支管所对应的机组作为干扰机组时, 可减少对受干扰机组的影响; 一管四机布置时, 同一引水支管上的两台机组作为干扰机组可减小受干扰机组的最大转速。针对以上两种管道布置形式, 构建了基于 NSGA-Ⅲ算法与 TOPSIS 决策方法的调速器参数优化模型, 优化后的导叶控制策略可使一管双机和一管四机布置形式的转速调节时间分别降低 10.59% 和 12.57%。研究结果可为复杂输水系统下抽水蓄能电站水力干扰稳定性的提升提供参考。
科学试验研究 | 弱胶结卵漂石混合土溶蚀分解及细观特性研究

科学试验研究 | 弱胶结卵漂石混合土溶蚀分解及细观特性研究

摘要:中国西南地区广泛分布弱胶结卵漂石混合土,因其成岩程度低、胶结性差及遇水易软化崩解等特性,已成为边坡工程中的重大隐患,严重威胁工程安全。以西藏扎拉水电站工程区6类典型弱胶结卵漂石混合土为研究对象,综合运用化学分析、溶蚀分解试验、干湿循环崩解试验及扫描电镜观测,系统研究了水土作用下其化学特性、溶蚀迁移规律、崩解特性及微观结构演化机制。结果表明:①6类弱碱性土体中,除钙质胶结类型外,其余均富含以 SO₄^2- 、 Cl^- 为主的易溶盐;地表水与地下水浸泡可加速易溶盐(尤其是 SO₄^2- 和 Ca²⁺ )的流失,而钙质胶结土表现出优异的抗溶蚀性。②干湿循环作用显著影响土体的崩解特性,其破坏作用在循环初期最为剧烈,以大孔隙类土体崩解风险最高;胶结类型与完整性是控制崩解程度的关键,二者不利的空间组合会产生协同劣化,导致崩解量倍增。③饱水作用导致土体微观结构发生系统性劣化,宏观表现为稳定致密结构(面-面接触)转变为松散状态(边-边/角接触),并伴随颗粒圆钝、裂隙扩展、孔隙增多且连通性增强等系列变化,其中胶结松散且局部孔隙发育的土样劣化程度最为显著。研究成果从微观机制上深化了对水土作用的理解,可为相关工程的边坡稳定性分析与设计优化提供参考。
科学试验研究 | 基于 NMR 的力 - 酸耦合作用下水泥砂浆微观劣化研究

科学试验研究 | 基于 NMR 的力 - 酸耦合作用下水泥砂浆微观劣化研究

摘要:为探究力-酸耦合侵蚀作用下水泥砂浆微观结构的劣化机制,采用低场核磁共振(NMR)技术对经pH为3和5酸性溶液浸饱及10%单轴抗压加载的试样进行无损检测,通过孔径分布、孔隙敏感性、分形特征分析试样劣化机理。结果表明:酸侵蚀显著降低孔隙结构稳定性,荷载作用下大孔隙更易压密形成微裂纹,导致凝胶孔含量增加,平均孔隙半径减小;凝胶孔与毛细孔对酸环境敏感性不同, T₂ 在0.4~2.0 ms区间的毛细孔呈正敏感性,而2.0~10.0 ms区间的呈负敏感性,力-酸耦合作用会强化毛细孔敏感性而弱化凝胶孔的敏感性;酸侵蚀、力-酸耦合作用均使孔隙分形维数降低,其中耦合作用导致孔隙结构简化程度最显著,这表明荷载会加剧酸蚀孔隙系统的复杂程度。研究成果可为评估复杂环境下水泥基材料的耐久性提供参考。
工程运行管理 | 基于混合整数线性规划的抽蓄机组优化调度研究

工程运行管理 | 基于混合整数线性规划的抽蓄机组优化调度研究

摘要:新能源大规模并网带来强负荷波动问题,亟需抽蓄机组发挥调峰填谷作用。提出一种基于混合整数线性规划的抽蓄机组调峰填谷运行的优化调度方法,以最小化等效负荷波动性和最大化发电效益为目标,对抽蓄机组复杂多维非线性约束进行线性化处理,采用混合整数线性规划优化抽蓄机组运行;以华中地区湖南省黑麋峰抽蓄电站为研究对象,选取2023年等效负荷典型场景进行仿真分析。结果表明:①相比于常规调度方案,优化调度方案在4种典型场景下的等效负荷波动性降幅为5%以上,最高可达34%;日发电效益超30.2万元,最高可达40.5万元,综合效益可观。②对机组的启停工况及机组间水力特性的精细化建模,使得各机组启停次数均限制在6次以内,保障了机组自身的经济高效运行。研究成果可为抽蓄优化调度提供技术支撑。
工程运行管理 | 基于 SABO - VMD 与改进 KELM 的水电机组故障诊断

工程运行管理 | 基于 SABO - VMD 与改进 KELM 的水电机组故障诊断

摘要:为了提高水电机组故障诊断的精度,提出一种由减法平均优化算法(SABO)优化变分模态分解(VMD)及改进蜣螂优化算法(IDBO)-核极限学习机(KELM)联合构建的水电机组故障诊断模型。首先,采用SABO算法来优化VMD的重要参数(惩罚因子 α 和分解个数K);提取SABO-VMD分解排列熵与互信息熵的复合函数最小本征模态分量(IMF)作为最优分量,计算其相关时域特征参数并构建故障信号特征向量;然后引入Tent混沌映射和自适应t分布扰动多种策略对蜣螂优化算法进行改进,并利用IDBO算法对KELM模型进行参数优化,构建IDBO-KELM水电机组故障诊断模型;最后采用转子实验平台模拟机组轴系故障,对模型进行验证。验证结果表明:该方法在水电机组轴系故障诊断方面的准确率达到99.375%。研究成果可为高精度水电机组故障诊断提供思路和方案。
工程运行管理 | 基于成熟度模型的水电厂智能化水平评价体系研究

工程运行管理 | 基于成熟度模型的水电厂智能化水平评价体系研究

摘要:随着智能水电技术的快速发展,智能水电厂的建设与改造工程日益增多,水电厂智能化水平评价已成为智能化建设的关键环节。建立一套科学、实用的水电厂智能化水平评价体系,并推广智能水电成熟度评价方法,成为当前行业亟待解决的重要课题。基于成熟度模型构建了水电厂智能化水平评价体系,系统阐述了水电厂智能化发展的5个阶段,建立了覆盖生产与管理业务领域的智能化水平成熟度分层模型,提出了水电智能化发展水平评价指标体系及权重评分方法;通过在三峡水电厂的应用实践,验证了该方法的可行性与指导价值。评价结果表明:目前三峡水电厂仍处于自动化为主、信息化起步阶段,智能化建设存在顶层规划缺失、基础设施薄弱、平台支撑不够、应用水平落后等不足。研究成果不仅适用于新建智能水电厂的评估,也可为现有水电厂的智能化升级改造提供科学依据,对推动水电厂智能化建设具有示范意义。
水利信息化 | 灌区数字孪生工程数据标准化研究

水利信息化 | 灌区数字孪生工程数据标准化研究

摘要:针对灌区数字孪生工程中的数据标准化问题,基于灌区涉及的基础数据、监测数据、业务管理数据、地理空间数据、跨行业共享数据,提出了灌区数字孪生工程数据标准化框架的3个核心层次(数据分类、命名与编码、数据格式与内容),并建立了层次化数据分类体系,制定了数据命名规则与结构化编码方案,确立了统一的数据格式标准与规范。研究成果揭示了数据标准化体系在工程实践中的多维价值,可为灌区数字孪生平台建设提供可复用的技术标准体系,推动水利基础设施数字化转型升级。

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