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期刊信息/Journal information
南水北调与水利科技（中英文）
河北省水利科学研究院
南水北调与水利科技（中英文）

河北省水利科学研究院

徐振辞 许新宣

双月刊

2096-8086

nsbdqk@263.net

0311-85020639;85020535;85020630

050057

石家庄市泰华街310号

南水北调与水利科技（中英文）/Journal South-to-North Water Transfers and Water Science & TechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《南水北调与水利科技》期刊是经国家科学技术部和国家新闻出版总署批准的我国惟一以南水北调为主体的科技期刊。该刊由河北省南水北调工程建设委员会办公室主管，河北省水利科学研究院主办，中国水利水电科学研究院、中国地质科学院水文地质环境地质研究所等单位为合作单位。本刊宗旨：坚持社会主义办刊方向，宣传党和国家的治水方针政策，加强水利技术创新，加速科技成果转化，促进水利学术交流，传播水利科技知识，提高科技成果水平。本刊特色：以举世瞩目的南水北调工程为办刊主体，宣传南水北调工程的伟大意义，回顾南水北调工程的历史背景，追踪南水北调工程的最新动态，反映南水北调工程的热点、难点问题，展现南水北调工程的技术创新成果。从而促进水利科技学术交流，提高水利科技水平，推动水利现代化。
正式出版
收录年代

    基于时变控制水位的供水管网优化调度

    张朝刘海星张蕊周惠成...
    937-945,958页
    查看更多>>摘要：城市供水管网运行的优化调度对于实现系统节能降耗至关重要.针对传统方法寻优效果差、实用性不高的问题,引入基于水塔时变控制水位的调度规则,在含多水塔的供水管网内探究最经济的多泵站联合调度机制.选用分时水泵状态、固定水塔水位和时变水塔水位为决策变量,分别构建电费最低且水压冗余度最低的多目标优化调度模型,采用第二代非支配排序遗传算法求解.结果表明:基于时变控制水位的调度规则更具经济效益,至少节约4.93％的成本;与分时调度计划相比,优化求解更高效,在非固定时段内实现运行状态的灵活切换;相较于固定控制水位,采取更低的控制水位下界,能有效降低高峰电价时段的水塔蓄存量.

    供水管网时变控制水位节能降耗水塔优化调度

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    基于IMOCS算法的跨流域水资源多目标优化调配

    席海潮解阳阳刘赛艳毛青...
    946-958页
    查看更多>>摘要：为有效求解跨流域水资源多目标优化调配问题,提出一种改进多目标布谷鸟算法(improved multi-objective cuckoo search algorithm,IMOCS).针对多目标布谷鸟优化算法(multi-objective cuckoo search algorithm,MOCS)收敛速度慢、容易陷入局部最优解的缺点,引入混沌理论和变异机制,采用自适应发现概率和步长改进MOCS,形成IMOCS算法.以南水北调东线工程江苏段为例,构建跨流域水资源多目标调配模型,分别采用IMOCS和MOCS求解模型,并运用基于组合赋权的非负矩阵分解法对2种算法所得的Pareto解集进行评价.结果表明:IMOCS在收敛性、多样性和综合性能方面优于MOCS,能够得到更高质量的Pareto解集;相较于50％、75％和95％来水频率下的MOCS所求解的最优配置方案,IMOCS所求解的最优配置方案缺水总量减少0.21亿、0.51亿和0.07亿m3,损失水量分别减少了 0.13亿、1.53亿和1.11亿m3.因此,IMOCS可为跨流域水资源多目标优化配置计算提供有效的算法参考.

    改进多目标布谷鸟算法多目标优化水资源优化配置南水北调东线工程江苏段

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    基于MTL和AM的水泵机电运行参数趋势预测

    邵知宇薛美玲何聪李精伟...
    959-966,977页
    查看更多>>摘要：针对复杂工况下水泵机电运行参数趋势预测的问题,建立基于多任务学习(multi-task learning,MTL)和注意力机制(attention mechanism,AM)的水泵机电运行参数趋势预测模型.充分利用历史工况数据,使用多任务学习分析方法,寻找历史工况数据的共同特征;在预测新工况数据变化趋势时,引入注意力机制动态分配共同特征映射时的权重系数,突出关键共同特征,提升模型的预测精度;根据模型监测统计量阈限分析,建立机组运行监测多级预警模型,优化运维管理策略.以某泵站机组实际运行工况数据进行测试并与不同模型计算结果进行对比分析,结果表明:与传统单任务学习和静态共同特征映射权重的模型相比,基于多任务学习和注意力机制的模型,其统计量T2和Q均未超过95％和99％的控制限,表明该预测模型具有很好的稳定性和准确性.

    趋势预测水泵机组多任务学习注意力机制状态监测多级预警

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    高寒地区低热水泥混凝土拱坝温控防裂方案

    李文伟江敏敏向欣欧阳金惠...
    967-977页
    查看更多>>摘要：高寒地区年平均气温低、昼夜温差大,拱坝易产生温度裂缝,从筑坝材料源头就降低温升,可进一步降低拱坝开裂风险.开展中、低热水泥混凝土拱坝温度场、应力场的对比分析;进行低热水泥混凝土拱坝温控措施优化比选;形成适合高寒地区低热水泥混凝土拱坝的温控防裂方案.结果表明:低热比中热水泥混凝土拱坝最高温度低4.0 ℃左右,应力最大值低0.7 MPa左右,安全系数从2.48提升到3.65;低热水泥混凝土拱坝可放宽约束区冷却水管间距至1.5 m×1.5 m,强约束区浇筑层厚可从1.5 m放宽至3.0 m,坝体表面流水措施可取消,夏季浇筑温度可放宽至16.0 ℃,冬季实现常温浇筑;脱离约束区,高温季节5-9月浇筑温度可放宽至18.0℃,层厚对大坝最高温度及应力影响较小,因此可放宽至6.0 m;大坝采用全年永久保温,等效放热系数取β≤3.05kJ/(m2·h·℃).研究结果验证了低热水泥混凝土拱坝抗裂性能的优势,给出高寒地区温控优化措施,实现大坝快速施工,进一步降低了温控和施工成本.

    低热水泥混凝土拱坝温度场应力场防裂方案

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    泵站单机组优化调度组合改进粒子群算法

    代金汕葛恒军阚永庚仇锦先...
    978-986,1040页
    查看更多>>摘要：开展泵站节能降耗优化模型算法研究、实现泵站经济运行具有重要的现实意义.动态规划法在泵站优化调度模型求解中较为常用,针对动态规划法决策变量离散处理对精度的影响,引入决策变量在可行域内随机生成并不断更新的粒子群算法,并提出"Sobol序列优化初始种群+实时调整惯性权重+正余弦替代学习因子"多策略融合的改进方法,通过4种基准函数性能测试,验证了改进粒子群算法在搜索能力和计算精度上有显著提升.在此基础上,将改进粒子群算法应用于某大型调水泵站以耗电费用最小为目标的单机组变速优化模型求解中,得到不同时段的最优决策方案及相应的目标最优值,并与动态规划法计算结果进行对比,2种方法最优决策过程基本一致,最优目标值精度相当.结果表明:粒子群算法组合改进策略是可行的,计算结果是可靠的,可以作为泵站优化调度模型求解的一种有效方法.

    粒子群算法组合改进策略单机组变速优化动态规划

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    基于DIC技术的碾压混凝土层面裂缝扩展规律

    李志龙王璟李阳柴嘉启...
    987-996页
    查看更多>>摘要：为研究碾压混凝土劈裂过程中层面裂缝演化规律,对不同砂浆处理的碾压混凝土开展劈裂抗拉试验,分析试件破坏形态和不同龄期的劈裂抗拉强度,结合数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术观测碾压混凝土劈裂过程中层面裂缝发展规律,获取裂缝相关参数,包括裂缝宽度、裂缝扩展速率,并测定层面附近的显微硬度,分析裂缝扩展速率与显微硬度的关系.结果表明:砂浆处理可以有效提高层面结合效果和劈裂抗拉强度,降低裂缝扩展速率;层面裂缝发展过程分为初始、萌生、扩展、贯通4个阶段,扩展速率在贯通阶段呈陡增趋势,未处理试件的裂缝宽度最大;层面显微硬度明显低于上下层,砂浆处理能增强层面显微硬度,层面显微硬度与裂缝扩展速率、劈裂抗拉强度的决定系数R2均在0.9以上,相关性较高.

    碾压混凝土劈裂抗拉层面裂缝数字图像相关技术显微硬度

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    基于UMAP、CNN的水工闸门安全评价指标体系降维

    薛晨刘东科赵建平刘丰...
    997-1006页
    查看更多>>摘要：针对当前研究在处理复杂指标体系中指标间相关性不足以及指标筛选机制缺乏明确性的问题,从整体指标体系转化与逐个指标删减2个维度出发,采用统一流形逼近与投影(uniform manifold approximation and projection,UMAP)以及卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)技术,开展复杂水工闸门安全评价指标体系降维研究.构建水工闸门安全评价的初始指标体系,在分析指标相关性的基础上,使用UMAP对原始指标体系进行降维处理;提出一种基于指标值离散化的CNN训练样本生成方法,引入相对变化幅度和敏感度两个指标,以定量评估指标本身及其相对变化对闸门安全综合评价结果的影响,筛选关键评价指标;基于沙坪二级水电站中孔闸门的监测数据,对评价指标体系降维前后的结果进行对比验证,并从多角度探讨2种评价指标体系降维方法的差异及其各自的优缺点.提出的基于UMAP、CNN技术的2种方法不仅实现了复杂水工闸门安全评价指标体系的有效降维,而且为水工闸门安全综合评价与预警提供了重要的前置工具,为相关领域的研究提供了新的视角.

    水工闸门安全评价指标体系降维UMAPCNN

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    黄土改良砂土的三轴剪切渗透试验

    闫傲坤王俊锋张中善杨志强...
    1007-1015页
    查看更多>>摘要：研究大方量砂土的改良,综合考虑材料易得性、工程造价需求,采用黏粒含量较低的黄土对砂土进行改良,井深入探究应力场与渗流场的耦合作用,为实际工程中类似工况提供一种相对经济而且有效的改良方法.以晋中地区砂土为研究对象,借助应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪,探究黄土对砂土应力-渗流耦合关系的影响,分析多因素耦合下砂土强度和渗透性的变化.结果表明:在剪切过程中,砂土的强度随含水率增大而减小,随围压的增大而减小,其受黄土掺量影响最大;砂土渗透性随应力变化而变化,渗透系数随着轴向应力的增大而减小,且砂土渗透系数随着黄土掺量的增大出现数量级的下降.根据砂土应力-渗流耦合试验所提供的数据分析,证明掺入当地黄土对于改善砂土性质的有效性.尽管当地黄土和黏土在黏性上有一定差异,但其在强度、渗透性等方面的特性依旧能够取得类似的改良效果.

    砂土黄土掺量应力-渗流耦合强度渗透性

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    天津平原地下水水化学特征与碳酸盐风化碳汇特征的时空演变

    张博深李海明苏思慧李梦娣...
    1016-1028页
    查看更多>>摘要：为研究天津平原地下水的水化学特征和碳酸盐风化碳汇特征的时空演变,在研究区内利用2020-2022年的采样数据分别进行ArcGIS反距离权重空间演化分析、聚类分析以及SPSS数据统计分析等工作.研究表明:在时空演化特征方面,2020-2022年Na+和Cl-的质量浓度呈现逐年增加趋势,地下水中的咸水含量逐渐增加,其中在 116°63'E～116°84'E、117°12'E～117°47'E最为显著,Ca2++Mg2+与HCO3+S02-的质量浓度比值均大于 1,天津平原地下水的咸水Ca2++Mg2+与HCO3-+SO42-的毫克当量浓度比值均小于1;在天津平原地下水阴阳离子的空间分布中,地下水中的阳离子Na+、Ca2+的质量浓度区间分别为[104.00,4 812.21]mg/L、[38.30,713.67]mg/L,阴离子Cl-、HCO3-的质量浓度区间分别为[73.60,11282.49]mg/L、[78.00,539.46]mg/L;在海咸水入侵的影响方面,通过对比和分析地下水中的Cl-和其他离子(Na+、Ca2+)质量浓度比例发现,靠近滨海区域,地下水的咸化程度较高,进一步实证分析发现海水入侵对地下水化学组成有显著影响(Δ[Na+]=4 708.21 mg/L,Δ[Cl-]=11 208.89 mg/L);在碳酸盐风化碳汇特征分析方面,天津平原西部地区的地下水碳酸盐风化碳汇量减少,而东部地区的地下水碳酸盐风化碳汇量增加,其中Ca2+、Mg2+的质量浓度对碳酸盐风化碳汇具有显著的正向影响(B[Ca2+]=0.910,P=0.03;B[Mg2+]=0.312,P=0.09).

    天津平原地下水水化学特征碳酸盐风化

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    气候变化对我国水能、风能和太阳能资源影响评估研究进展

    翟然胡圣堃梁犁丽陶福禄...
    1029-1040页
    查看更多>>摘要：通过对相关文献的研究梳理,归纳常用的水能、风能、太阳能资源评估指标及方法,总结历史时期气候变化对我国水能、风能和太阳能资源的影响以及未来气候变化背景下我国水能、风能、太阳能资源的变化.水能、风能、太阳能资源的评估方法均可归纳为基于观测的评估方法、基于数值模式的评估方法、基于卫星遥感的评估方法及基于再分析资料的评估方法.在未来气候变化背景下,现有研究大多认为未来我国水能资源将会增加,风能及太阳能资源将会减少,而且存在时空异质性,气候变化将影响以水能、风能和太阳能为主的可再生能源的开发利用.为应对气候变化带来的不利影响,未来应加强水能、风能和太阳能资源评估指标体系研究,推动水能、风能、太阳能资源评估基础数据库及通用化资源评估软件系统建设,统筹推进未来气候变化背景下水能、风能、太阳能资源评估及水能、风能、太阳能发电的中长期预报/预测研究.

    水能资源风能资源太阳能资源可再生能源资源评估气候变化"双碳"目标

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