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期刊信息/Journal information
华北水利水电大学学报（自然科学版）
华北水利水电大学
华北水利水电大学学报（自然科学版）

华北水利水电大学

李凌杰

双月刊

1002-5634

hbsyxb@ncwu.edu.cn hbsyxb@126.com

0371-69127216

450045

河南省郑州市北环路36号

华北水利水电大学学报（自然科学版）/Journal Journal of North China University of Water Resources and Electric Power北大核心CSTPCD
查看更多>> 《华北水利水电学院学报》是由河南省教委主管、华北水利水电大学主办，以反映水利水电科研成果为主的刊物。目前主要栏目有：水利工程、地质资源与地质工程、管理科学与工程、土木工程、动力工程、机械工程、环境工程、基础理论研究等。此外还吸收与上述专业有关的基础学科、新兴学科、交叉学科、边缘学科等的优秀成果。 本刊创刊于1980年。1986年取得国内统一刊号，1990年获得国际刊号，2007年由季刊改为双月刊，至今已出版了33卷125期。1989年获河北省科技期刊二等奖。1995年获河南省自然版学报优秀学报二等奖。1999年获河南省高校学报优秀期刊一等奖。2000年获河南省第4届优秀科技期刊三等奖.2002年获河南省第5届优秀科技期刊二等奖。2003年被评为《CAJ-CD规范》执行优秀期刊。2009年获全国高校学报优秀编辑质量奖。2011年，被评为河南省高校学报评估优秀期刊、河南省一级期刊。
正式出版
收录年代

    基于PS-InSAR的小浪底土石坝形变监测与稳定性模拟

    刘辉朱梦源赵文飞李葛爽...
    1-10页
    查看更多>>摘要：探索土石坝形变规律及稳定性分析是全球水利工程所关注的一个重大问题，对保障人民群众生命安全和经济健康发展具有重大意义。采用 2017 年 3 月至 2021 年 9 月小浪底土石坝 55 景 Sentinel-1A 卫星 SAR影像，利用 PS-InSAR技术，监测到小浪底土石坝近 5 年从坝顶至坝底呈现"阶梯状"形变趋势，最大形变量达到-86。09 mm;并结合库水位、降雨量等因素，发现坝体整体呈现"夏急冬缓"的季节性形变趋势。进一步采用二维有限元方法，对小浪底土石坝的模拟模型进行渗流、应力分析。在高库水位情况下，相较于低水位情况，坝体渗流量更大、形变速率更大;在应力分析部分，发现坝体的垂直向形变趋势与 InSAR 监测结果相吻合，亦呈现"阶梯状"形变。研究成果不仅为小浪底土石坝运行稳定性分析及形变历史回溯提供理论基础和决策依据，也说明 PS-InSAR技术与二维有限元模型模拟技术在水利工程监测方面具有巨大的应用潜力。

    PS-InSAR土石坝形变监测稳定性分析库水位

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    新一代国产高光谱ZY1-02E卫星在内陆水体水质参数反演中的应用

    姚华鑫肖潇陈品祥周庆...
    11-20,30页
    查看更多>>摘要：2021 年 12 月 26 日，我国成功发射资源一号 02E(ZY1-02E)卫星，其搭载了新一代高光谱相机(Advanced Hyperspectral Imager，AHSI)，拥有 30 m空间分辨率的可见光到短波红外范围内的 166 个波段，在内陆水体水质参数反演方面具有重要潜力。本研究以北京市沙河水库和金海湖为研究区，开展基于 ZY1-02E AHSI影像数据的叶绿素 a浓度和透明度反演研究，以评价其实际应用效果。基于京津冀地区 12 个湖库的遥感反射率和叶绿素 a浓度实测数据，构建叶绿素 a 反演半经验模型。将该模型和基于准解析算法(Quasi-Analytical Algorithm，QAA)的透明度半分析模型应用于 ZY1-02E AHSI 影像，并利用在沙河水库和金海湖两个研究区获取的星地同步实测水质数据对反演结果进行精度评价。结果表明，基于 670 nm 和 705 nm波长的归一化指数的叶绿素a反演半经验模型的精度最高，拟合度和平均相对误差分别为 0。79 和 21。70%;基于 QAA-V6 的透明度半分析模型的精度最高，拟合度和平均相对误差分别为 0。93 和 13。90%。该研究结果初步证明了 ZY1-02E高光谱数据在内陆水体水质参数反演中的潜力。

    ZY1-02E卫星高光谱影像内陆水体叶绿素a透明度

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    基于CORS网数据的河南"7·20"特大暴雨期间大气水汽分布特征分析

    李慧张亚豪朱丹彤高旭昂...
    21-30页
    查看更多>>摘要：河南"7·20"特大暴雨导致了严重的城市内涝和多起地质灾害。大气水汽是发生极端降雨的主要驱动力之一，分析"7·20"特大暴雨期间大气水汽的时空变化，有助于提高对降雨-水汽区域性作用机制的认识。利用河南 CORS网中 8 个 GNSS测站的观测数据，反演了暴雨前后(7 月 17-24 日)时间分辨率为 5 min的PWV数据，在此基础上与基于 ERA-5 再分析数据通过积分求得的 PWV 值进行了对比，并结合实际降雨量分析了暴雨期间水汽的时空分布特征。结果表明:GNSS-PWV 的偏差和均方根误差分别为 0。4、2。3 mm;暴雨前 3 d内PWV值呈现快速上升趋势，并在暴雨前 3 h达到最大值，在 7 月 22 日后逐渐减少到正常范围;GNSS-PWV的变化趋势与实际降雨过程基本符合。研究结果可为基于 GNSS 观测数据的实时全天候气象预警工作提供一定的理论基础。

    GNSS大气水汽再分析数据"7·20"特大暴雨

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    无人机序列影像快速三维重建方法研究

    宋书学孙统领刘文锴胡青峰...
    31-36页
    查看更多>>摘要：近几年来，基于无人机倾斜摄影影像的三维重建技术已是摄影测量与计算机视觉领域的研究热点，已被广泛应用于大比例尺地形图生产以及智慧城市等领域。针对无人机倾斜影像的数据高冗余、时间与空间复杂度高等问题，本文提出了一种快速有效的无人机序列影像三维重建方法。选择南水北调中线工程开放场景某一段的序列无人机影像，在不辅助 POS等其他定位信息的基础上，仅依靠重叠影像间的匹配结果划定影像分区;在单独分区内采用改进的增量式 SFM 方法进行三维重建;最后再将各个分区依据分区间的重叠信息进行合并，完成整个测区的三维重建，并与商业建模软件以及传统的计算机视觉三维重建方法对比。结果表明，该方法在保持高精度的同时可以大幅提高重建效率，重建速度可提升 5 倍以上，尤其适用于大场景大规模数据集。

    无人机影像增量式SFM影像分区三维重建

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    基于系统结构的水利高质量发展内涵与结构解析

    金菊良王平周亮广吴成国...
    37-42,62页
    查看更多>>摘要：准确把握水利高质量发展内涵，是实施新时代水利发展战略的重要前提。通过系统梳理高质量发展和水利发展的研究进展，基于系统观，分析了水利高质量发展的基本概念体系和核心要义;基于系统结构及系统优化视角，构建了由水利高质量发展目标、发展途径、发展条件三要素组成的水利高质量发展系统的关系结构。结果表明:水利高质量发展既是水利系统优化的发展理念，也是实现系统治水的发展措施;将水利高质量发展目标解析为水旱灾害防御安全、水资源供给安全、水生态保护安全和水环境保护安全保障以及高质量水利共享;五大新发展理念内化于水利高质量发展系统的关系结构之中，其中水资源禀赋和绿色发展是前提基础和约束条件，开放是其外在环境条件和内在体现，水利科技创新、水资源优化配置、水资源集约节约利用、水利系统现代化管理、水利基础设施建设和水安全系统功能协调是发展的重要优化途径，高质量水安全保障与满足人民需求的高质量水利共享是发展目标的核心内容。基于系统结构及系统优化问题视角深入剖析水利高质量发展的系统结构及其内在关系，可进一步深化对水利高质量发展的内涵认识，为区域水利高质量发展综合定量评价奠定基础。

    水利高质量发展概念分析系统结构关系结构系统优化

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    基于相对联系数的区域水利高质量发展评价指标体系筛选方法

    金菊良周亮广王平崔毅...
    43-51页
    查看更多>>摘要：为综合判断在区域水利高质量发展目标、发展途径、发展条件相互作用下区域水资源-经济社会-生态环境复合系统不断协同优化的系统高质量发展水平状态，构建了由发展目标、发展途径和发展条件 3 个子系统组成的区域水利高质量发展初步评价指标体系。为定量分析初步评价指标体系的专家咨询信息，根据专家指标排序合理性模糊关系的取值区间特点提出了相对联系数，用相对联系数的平均集对势估计各专家指标排序合理性的权重，进而可得各指标重要性的专家综合排序值，据此筛选初步评价指标体系，构建了基于相对联系数的区域水利高质量发展评价指标体系筛选方法(SM-RCN)。SM-RCN 在陕西省的应用结果表明:筛选后的指标体系汇聚了各专家对区域水利高质量发展主要影响指标的综合评判;SM-RCN 可克服评价指标体系构建过程缺乏定量分析依据的不足，可识别不同专家、同一专家对不同评价方面的指标排序合理性的程度。该筛选方法在区域水利现代化、水资源空间均衡、水资源承载力等评价指标体系构建过程中具有应用前景。

    水利高质量发展评价指标体系指标筛选系统结构集对分析相对联系数平均集对势陕西省

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    基于集对分析的区域水利高质量发展评价方法

    王平周亮广金菊良吴成国...
    52-62页
    查看更多>>摘要：基于发展目标、发展途径、发展条件相作用形成的区域水利高质量发展系统结构和相对联系数的指标体系筛选方法，构建了由 59 个评价指标、11 个发展方面、3 个发展子系统组成的区域水利高质量发展评价指标体系;利用专家咨询和遗传层次分析法确定各指标权重，采用集对分析计算指标、方面、子系统和样本 4 个层次与区域水利高质量发展评价标准集对间的联系数，应用减法集对势判断 4 个层次区域水利高质量发展状态，建立了基于集对分析的区域水利高质量发展评价方法(SPA-HDEM)，并将其应用于陕西省 2020年 10 个地市的水利高质量发展评价中。结果表明:西安水利高质量发展状态处于中等偏较高等级，咸阳、汉中、渭南、安康、宝鸡、榆林均处于中等等级，延安、商洛、铜川均处于较低偏中等等级;非陕南的 7 个地市的发展条件均不佳，10 个地市的发展途径均相对较低;各地市处于反势的指标中，西安有"人均水资源量"等 11 个、铜川有"防洪堤防达标率"等 32 个、宝鸡有"水利投资占 GDP 比重"等 16 个、咸阳有"人均生活用水量"等 14 个、渭南有"水资源开发利用率"等 19 个、延安有"供水模数"等 21 个、榆林有"供水模数"等 22个、汉中有"防洪堤防达标率"等 15 个、安康有"防洪堤防达标率"等 21 个、商洛有"人均工资"等 25 个，重点调控这些反势指标是全省水利高质量发展工作中的重要任务。SPA-HDEM 适用性强，在已知评价等级标准的实际区域水利高质量发展评价问题中具有应用前景。

    水利高质量发展评价集对分析联系数减法集对势陕西省

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    水网结构对多灾害情景的韧性响应研究

    李锋张鹏超李慧敏张文娟...
    63-72,108页
    查看更多>>摘要：通过识别基础设施系统内部重要节点以提高基础设施韧性，对增强城市韧性具有重要意义。水网作为基础设施的重要组成部分，对水资源统筹调配与水旱灾害防控等发挥着重要作用。基于复杂网络理论，构建水网网络拓扑结构，计算水网各节点参数与灾害风险度，采用不同节点攻击策略，使用随机攻击、蓄意攻击和自然灾害 3 种攻击方式，得到整体网络效率与最大连通子图大小，对水网韧性进行分析。研究结果表明:水网结构遭到随机攻击或自然灾害时，破坏节点达 80%左右，水网韧性趋近于 0;水网结构遭到蓄意攻击时，破坏节点达 50%左右，水网结构系统崩溃;在蓄意攻击中，PageRank攻击对水网韧性影响较大;在自然灾害攻击中，水网结构在面对暴雨洪涝时表现出较强的韧性。在网络拓扑结构研究水平的基础上，在工程真实物理状态下对水网结构遭到随机攻击、蓄意攻击与自然灾害后的水网韧性进行了更全面的分析与评价，为水网工程建设与管理研究提供参考。

    复杂网络韧性水网结构节点攻击

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    再生骨料裹浆改性用碱激发材料浆液配比优化

    李克亮弓晋伟申翔宇孙作正...
    73-82页
    查看更多>>摘要：再生骨料的表面存在微裂缝和残余砂浆，导致由其制备的再生混凝土强度较差，因此需要对其进行改性处理。通过碱激发材料浆液对再生骨料进行裹浆改性处理，研究碱激发材料浆液中不同组分交互作用对再生混凝土强度的影响，并对浆液配比进行优化。通过响应面设计方法(RSM)中 Box-Behnken 优化试验设计，建立以碱激发材料浆液中矿渣粉与粉煤灰比值、水泥熟料掺量、氯盐掺量为变量，再生混凝土强度为响应的多元非线性回归模型，基于响应面数据库通过 BP 神经网络和遗传算法构建一种 BP-GA 高精度预测优化模型。研究表明:再生骨料裹浆改性用碱激发材料浆液中水泥熟料掺量和氯盐掺量交互作用对再生混凝土性能影响最显著;响应面优化浆液配比时，相对误差精度控制为 4。00%;利用 BP-GA 模型进行预测优化时，相对误差精度控制为 0。78%，实现了对裹浆改性用碱激发材料浆液配比高精度优化。

    再生骨料裹浆改性碱激发材料浆液响应面BP神经网络遗传算法

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    纤维加筋红黏土强度特性试验及微观机理分析

    顾展飞赵学文张明飞
    83-89页
    查看更多>>摘要：为研究纤维红黏土的强度特性及其筋-土作用机理，对其进行了强度特性及扫描电镜试验。试验结果表明:同一纤维掺量下，随着纤维长度的增长，纤维红黏土的黏聚力 c 值先增大后减小，且均高于素红黏土的;当纤维长度相同时，纤维红黏土的黏聚力 c 值随纤维掺量的增加表现出双峰型的变化趋势;不同纤维长度及不同掺量条件下，纤维红黏土的内摩擦角 φ值无明显变化规律。基于以上试验结果，结合二元非线性回归理论，应用 SPSS软件建立了纤维长度和掺量与纤维红黏土黏聚力 c 的二元非线性回归模型，该模型的相关系数接近 1，表明该模型的准确性高、可靠性强。采用扫描电子显微镜测试手段，对纤维在红黏土中的排列模型做出假设，分析研究了不同长度、不同掺量的纤维在红黏土中的排列形态特征及纤维红黏土筋-土作用界面的微观形态特征，揭示了不同长度、不同掺量的纤维对红黏土抗剪强度指标 c 和 φ 的微观影响机理。该研究成果可为相关地区的垃圾填埋场防渗设计提供理论依据。

    纤维红黏土抗剪强度纤维长度纤维掺量扫描电子显微镜测试

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