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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。
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收录年代

    基于Almon-BP时滞神经网络模型的叶绿素a趋势预测

    刘振旗李建江善虎
    1137-1147页
    查看更多>>摘要：基于数据驱动的机器学习方法是预测叶绿素a的一种重要的非机理方法，但是现有以神经网络模型为代表的叶绿素a预测方法较少考虑藻类生消对环境因子的时滞效应。以三峡库区叶绿素a质量浓度较高的典型支流香溪河为研究区域，采用相关性分析、主成分分析和灰色关联分析3种方法综合确定叶绿素a的主要贡献因子，利用交叉相关分析及Almon分布时滞模型筛选主要贡献因子中的时滞因子，并确定其最优滞后时间，在此基础上构建Almon-BP时滞神经网络模型进行叶绿素a趋势预测。结果表明:香溪河峡口主要时滞因子为气温、风速、太阳辐照、pH、溶解氧，最优滞后时间分别为4、2、3、7、3d;香溪河平邑口主要时滞因子为水温、气温、风速、降雨量、太阳辐照、浊度、pH、溶解氧、三峡水位差、氧化还原电位、三峡水位，最优滞后时间分别为2、2、2、4、2、10、3、2、6、10、6 d;相比于只考虑叶绿素a主要贡献因子的BP神经网络模型(贡献因子-BP)，Almon-BP时滞神经网络模型对香溪河峡口预测结果的均方误差(EMS)、均方根误差(ERMS)、平均绝对误差(EMA)、平均偏差(EMB)等误差指标分别降低44。4％、25。6％、31。3％、53。9％，对香溪河平邑口预测结果的EMs、ERMS、EMA、EMB等误差指标分别降低66。7％、42。1％、37。5％、45。8％。研究模型对叶绿素a预测具有较高的准确度，对叶绿素a早期预警具有重要意义。

    叶绿素a预测主要贡献因子时滞效应最优滞后时间Almon-BP模型

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    基于水团追踪法的丹河水质降解系数

    林秋成陈立斌任焕莲丁森...
    1148-1159页
    查看更多>>摘要：为探明山地河流污染物降解系数的变化规律，采用现场水团追踪法对丹河流域NH4+-N、TN、NO--N、NO2--N、COD、BOD5、TP 和PO43--P 的降解系数进行了测算，其结果分别为(0。684±0。486)、(0。518±0。411)、(0。444±0。280)、(0。628±0。350)、(0。482±0。343)、(0。491±0。430)、(0。905±0。461)、(1。226±0。612)d-1;通过阈值分析得出，当NH4+-N 实测质量浓度≥0。6 mg/L，TP和PO43--P实测质量浓度≥0。04 mg/L时，降解系数计算误差处于合理范围;通过相关性分析得出丹河降解系数的主要影响因素为pH、ORP和DO;通过回归分析得出流速和流量与TP降解系数均呈抛物线趋势，当流速和流量分别达到0。459 m/s和2。726 m3/s时TP降解系数达到最大值。相较于平原地区，山地河流的水质降解系数偏高，降解系数对水文条件和温度变化的响应更为强烈。研究结果对丹河的水质管理具有重要意义，为理解山地河流污染物降解过程以及闸坝生态调度提供参考。

    降解系数山地河流水团追踪法丹河水质参数自净能力

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    滨海水库沉积物-水界面扩散边界层水化学特征及成因机制

    尹晓燕李海明苏思慧李梦娣...
    1160-1172页
    查看更多>>摘要：为解决滨海水库在建成并投入使用后的水质咸化问题，选取天津市北大港水库为研究区域，采用实地取样与室内模拟试验相结合的方式，探究滨海咸化水体扩散边界层位置的水化学演变规律及成因机制。结果表明:水体蓄存过程中总溶解性固体(TDS)与溶解氧(DO)在水体中均存在扩散边界层，扩散边界层内是TDS高含量区与DO低含量区，试验初期扩散边界层内的耗氧反应与盐分释放现象最明显;扩散边界层上边界(diffusion boundary layer，DBL)与下边界(sediment water interface，SWI)的水化学成分占比呈现明显的集群性，且分层现象明显的Na+、Mg2+、SO42-、HCO32-的相对含量随时间的变化表现出一致性;岩盐、碳酸盐与硫酸盐类矿物的溶解作用是决定扩散边界层内水化学成分变化的主要因素，水体扩散边界层下边界处水文地球化学作用更复杂，受硫酸盐、硅酸盐溶解作用更加显著。

    滨海水库咸化溶解氧扩散边界层水化学类型水文地球化学作用

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    立轴双向泵装置压力脉动特性相似律

    张仁田朱峰夏正创邵园园...
    1173-1180页
    查看更多>>摘要：压力脉动特性是影响立轴双向泵装置运行稳定性的主要因素之一，因此针对该泵装置开展原型和模型压力脉动特性相似性研究非常必要。以某立轴双向泵站为例，采用非定常三维模拟方法对模型泵装置和原型泵装置关键位置的压力脉动特性进行预测，并在模型试验装置和原型泵装置中测量相应测点和工况下的压力脉动幅值，分析原型和模型泵装置压力脉动之间的相似关系。结果表明:泵装置压力脉动幅值与外特性之间存在一定的关联性;模型泵装置试验测试脉动信号的频谱比原型泵装置丰富得多，但两者在3、6、9倍转频处均存在压力脉动峰值，在这些频率处的压力脉动表现出很好的相似性;原型和模型压力脉动数值模拟结果完全相似，主频下原型实测幅值与模型实测幅值误差在3％左右，与模拟预测值幅值的误差约为16％，均为偏安全，能够满足工程设计要求。

    压力脉动相似律双向泵装置

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    引水隧洞超前预处理灌浆材料研究与应用进展

    陈亮孙晨王雷雨邵晓妹...
    1181-1188页
    查看更多>>摘要：采用灌浆材料对引水隧洞施工中不良地质体进行超前预处理，是突涌水等地质灾害预防和治理的有效手段，然而在高压大流量动水条件下，超前预处理灌浆材料无法满足现场需求，迫切需要提高其动水工作性能。作为常用的超前预处理灌浆材料，水泥基多从抗分散能力、力学性能和可灌性等方面进行改进，如在水泥中添加抗分散剂和矿物掺和料，研发新型水泥等;聚氨酯材料多从提高其动水留存率和材料力学性能与微观结构演变关系等方面改进;环氧灌浆材料的研究着重于提高其对低渗性岩体的浸润渗透性，近年来超吸水聚合物也引起研究者的兴趣。本文综述近年来引水隧洞施工中针对突涌水处理常用的超前灌浆材料最新研究成果，从特种水泥灌浆材料的开发、遇水发泡聚氨酯力学强度的提升、在动水条件下环氧浆液的固化等方面展望引水隧洞超前预处理灌浆材料未来的发展方向。

    引水隧洞不良地质体突涌水地质灾害灌浆材料超前预处理

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    滨海枢纽北船闸输水系统阀门运行方式

    王铁力陈莹颖金晓宇缪树杰...
    1189-1195,1213页
    查看更多>>摘要：滨海枢纽北船闸为淮河入海水道与通榆河间通航永久性建筑物，通过物理模型试验，分析在不同阀门开启时间船闸输水系统的物理指标，重点探究输水过程的水力特性、闸室内流态和输水廊道顶部的压力变化特性以及闸室的船舶停泊条件。结果表明:该船闸在运行水头不大于5。99 m时，充水阀门双边匀速连续开启的时间为7 min，而当运行水头大于5。99 m时，充水阀门双边匀速连续开启的时间为9 min;在各运行水位组合时，泄水阀门双边匀速连续开启的时间均为7 min。在推荐的阀门运行方式下，船闸输水水力特性、输水廊道压力特性和闸室船舶停泊条件等均满足规范和设计要求。

    北船闸输水系统水力特性瞬态压力模型试验

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    基于固-流-热耦合的移动式曝气装置扰流增温特性

    赵坊朋崔澂李志竑陈阳...
    1196-1204页
    查看更多>>摘要：移动式曝气装置通过推流螺旋和曝气扰动水体掺混，提升水面温度，阻碍渠道水流结冰，可延长寒区渠道冬季输水时间。为对移动式曝气装置在明渠水环境中的运行进行计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)模拟，基于固-流-热耦合模拟技术，对不同装置曝气参数和运行条件下的明渠水流物理场进行仿真分析，并对装置运行效果进行评价。结果表明:移动式曝气装置对渠道水流表层温度有一定提升作用，增加曝气速度，可以增强水体的温度掺混效果;曝气深度的增加能够扰动更深层的较高温水体，但考虑岸坡影响，推荐1。5 m深度的曝气参数;增大行走纵距可以提高影响水体范围，但会产生"低温断层区"，最优行走纵距为2 m;行进速度对温度提升影响趋势先减弱后增强，行进速度大于2 m/s时，速度越大，装置对渠道水流的扰流增温效果越好。

    冰期输水曝气水温掺混固-流-热耦合

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    弯道水流对桥墩下游水流流态的影响与改进

    杨焘铭王志国张才杰李鑫垚...
    1205-1213页
    查看更多>>摘要：在实际工程中，经常将桥墩设置于弯道水流影响范围之内。当桥墩上游存在偏流现象时，桥墩下游漩涡脱落产生的低流速区与偏流相互影响，导致下游流速分布呈现极不均匀状态，从而对下游边坡与相关建筑物构成危害。为改善弯道水流引起的桥墩下游水流流态紊乱，基于ANSYS Fluent建立k-ω SST三维数值模拟与物理模型试验相结合的方法，研究不同桥墩尾部形态对下游流速分布的影响，并对下游偏流加剧的原因进行分析。结果表明:当上游来流发生偏移，偏流与桥墩尾部的低流速区之间相对流速差增大时，将导致下游水流紊乱增强;改进桥墩尾端形态可以改善下游流速分布状况，桥墩尾端长度与稳流效果在本研究范围内呈正相关关系，桥墩前端圆弧半径与稳流效果呈负相关关系。本研究成果可为弯道水流中桥墩修建等提供参考。

    桥墩弯道水流流速分布尾部流态分布影响数学模型

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    超大流量大功率离心泵泥沙磨损特性

    吴国颖翁映标周福宁陈门迪...
    1214-1223,1238页
    查看更多>>摘要：环北部湾广东水资源配置工程地心泵站泵组属于超大流量大功率离心泵组，泵体长期在含沙工况下运行引起的磨损危害需要分析。以该工程离心泵为研究对象，基于欧拉-拉格朗日方法对离心泵内固液两相流动进行数值模拟，采用Oka磨损模型对离心泵过流部件磨损特性进行预测。根据西江实测数据选取泥沙参数(质量浓度及粒径)，开展超大流量大功率离心泵泥沙磨损特性数值模拟，研究不同扬程工况、不同泥沙参数组合对离心泵磨损特性的影响规律。结果表明:典型泥沙参数条件下，离心泵内压强分布在含沙工况与清水工况下无明显差异，低质量浓度泥沙对泵内流场无明显影响。离心泵偏离设计扬程工况运行会导致磨损面积及磨损强度增大，最低扬程工况下泵体磨损强度约是设计扬程工况的3倍。泥沙质量浓度主要影响磨损强度大小，而泥沙粒径主要影响强磨损区域分布位置，二者均是影响离心泵磨损特性的主要因素。随泥沙质量浓度增大，叶轮前盖板磨损面积增大强度增强，但强磨损区域位置无明显变化;随泥沙粒径增大，叶轮前盖板的磨损面积减小，强磨损区域位置变化显著。

    离心泵扬程工况泥沙质量浓度泥沙粒径磨损特性

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    基于AquaCrop模型的玉米产量与水分利用效率模拟

    唐博文孟凡香孟波王瑾...
    1224-1238页
    查看更多>>摘要：以黑龙江省松嫩平原为研究区，探究不同降水年类型下灌溉对玉米产量和水分利用效率(water use efficiency，EWU)的影响，并制定科学合理的玉米灌溉方案，以提高农业水资源的利用效率。考虑玉米不同生育期和灌水定额的影响，共拟定37种灌溉方案，并将其输入本地化的水作物模型(AquaCrop)中进行模拟分析。探究不同降水年类型下雨养和灌溉对玉米产量、水分利用效率和灌溉水利用效率(irrigation water use efficiency，EIWU)的影响，确定关键灌溉期。通过对不同降水年类型下玉米产量和EWU的对比关系进行分析，确定最优的灌溉制度。结果表明:AquaCrop模型能较好地模拟松嫩平原玉米的生长过程;在玉米关键生育期，适时适量的灌溉能确保作物获得足够的水分，减少产量损失，提高EWU，但过度灌溉会导致两者降低;综合考虑玉米产量和EWU，在特枯水年，苗期-拔节期(20 mm)、拔节-抽雄期(60 mm)和抽雄-灌浆期(60 mm)为最优灌溉方案;在枯水年，拔节-抽雄期(60 mm)和抽雄-灌浆期(60 mm)为最优灌溉方案，平水年和丰水年降水可以满足玉米水分需求，不需要灌溉。研究可为黑龙江省松嫩平原地区制定更加合理有效的玉米灌溉制度提供相应的理论依据，从而更好地应对气候变化和水资源短缺带来的挑战，保障粮食安全。

    玉米AquaCrop模型产量水分利用效率灌溉水利用效率

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