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水利水电技术（中英文）
水利部发展研究中心
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欧阳越

月刊

1000-0860

water@waterinfo.com.cn

010-63205989

100038

北京市海淀区玉渊潭南路3号

水利水电技术（中英文）/Journal Water Resources and Hydropower EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊1959年创刊，是我国水利水电行业的综合性技术刊物，对国内外公开发行，以介绍我国水利水电工程的勘测、设计、施工、运行管理和科学研究等方面的技术经验为主，同时也报道国外的各项先进技术。主要栏目有：水文水资源、水利规划、泥沙研究、环境水利、水工建筑、水力发电、地质勘测、工程施工、农田水利、防洪除涝、小水电站、运行管理、水利经济、动能经济、高新技术及应用、试验研究、国外科技、技术革新等。
正式出版
收录年代

    结合Causal-LSTM单元的CrevNet深度学习模型在对流降水临近预报中的试验研究

    张永轩黄兴友王雪婧于华英...
    1-14页
    查看更多>>摘要：[目的]中尺度对流降水预报是天气预报的重点和难点之一，天气雷达探测的高时空分辨率降水数据是开展0～2 h临近预报的重要依据，对高分辨率中小流域雨洪预报具有重要意义。利用雷达数据开展对流降水临近预报为人们出行、农业生产指导、防灾减灾提供便利，在气象和水文领域具有实际应用价值。[方法]以广州新一代S波段天气雷达体扫资料为基础，采用基于Causal-LSTM记忆模块的条件可逆网络CrevNet开展对流降水临近预报的能力研究，并将模型的预报效果与基于普通ST-LSTM的模型进行对比分析，验证其优越性。为提升预报模型对强回波的记忆能力使用了带权重Huber损失。采用临界成功指数(CSI)、命中率(POD)、虚警率(FAR)评估了测试集在不同预报时效和检验阈值下的预测效果。此外，还采用峰值信噪比(PSNR)、图像结构相似性(SSIM)以及偏差评分(BIAS)检验新生对流回波的预测能力。[结果]结果显示:基于Causal-LSTM记忆单元的CrevNet模型在预报时段内CSI、POD较高，FAR较低。在两次对流个例的预测中，该模型在多个预测时效下具有较高的PSNR、SSIM以及更接近1 的BIAS。[结论]研究表明:条件可逆网络CrevNet深度学习模型对于时空序列有较强的时空特征提取能力，搭配不同的卷积循环神经单元，预报效果会有不同;结合Causal-LSTM记忆单元的CrevNet模型能更好地保留对流回波形态，适用于对流降水临近预报。

    对流临近预报深度学习CrevNetHuber损失雷达反射率降水气候变化防灾减灾

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    应急视域下山洪灾害复盘与应对过程分析:以2022年6场典型事件为例

    付潇然王中根祁书文孙洪泉...
    15-25页
    查看更多>>摘要：[目的]近年来，全球气候变暖导致极端降水强度不断加剧，引发的山洪灾害严重威胁人类生存与发展。为提高防灾减灾救灾应急处置能力，从历史典型山洪事件中深入理解灾害发生的原因，总结并吸取经验教训，发现灾害应对过程中的问题短板。[方法]以 2022 年发生在黑龙江、四川、山西、青海等地的6 起山洪灾害为例，综合运用灾害现场调查、灾情统计、归因分析和分类梳理等方法，从灾害成因和应急防范视角出发，客观复盘灾害发生应对全过程。系统分析对比了6 起灾害事件所呈现的共性规律与差异特征，厘清监测预警、响应联动等应对防范过程中暴露出的问题和不足，并提出了对策建议。[结果]对比发现:有5 起灾害事件是因短历时强降雨诱发山洪成灾，且均发生在我国夜雨现象频发高发地区，增加了山洪灾害的危险性和应急救援难度;有3 起山洪灾害事件发生在我国西部高山峡谷区，属于山洪灾害重点防范区域;有 4 起事件因人类活动区域叠加险情精准感知、临灾及时预警能力不足，加剧了山洪受灾的严重程度。[结论]结果表明:2022 年发生的 6 起典型山洪灾害具有短时强降雨、洪水迅猛、威胁严重等特点。尽管我国已采取一系列治理措施且取得了长足进展，但在应对突发性山洪灾害防范过程中尚有提升空间。建议坚持"以防为主"的山洪灾害防治策略，探索人员转移避险的险情精准监测和临灾及时预警技术研究，吸取历次山洪灾害复盘分析的经验教训，不断提升我国基层应对山洪灾害的综合能力。

    复盘分析暴雨山洪成因分析应急响应监测预警气候变化降雨山洪灾害

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    基于Copula函数的淮河流域非平稳气象干旱特征研究

    王易姚蕊孙鹏葛晨昊...
    26-38页
    查看更多>>摘要：[目的]淮河流域干旱时空变化显著，部分地区易发生严重干旱，研究其干旱特征对于该地区的农业生产、水资源管理以及生态保护等方面都具有重要的作用。[方法]对 1980-2019 年淮河流域195 个气象站点月非平稳的标准化降水蒸散指数(NSPEI)数据进行分析研究该地区的气象干旱，并通过游程理论识别历史干旱事件提取出干旱历时、干旱烈度，而后对干旱历时和干旱烈度依次使用用单变量函数和多变量Copula函数进行分析。[结果]结果显示:淮河流域干旱事件主要表现为轻旱和中旱，分别占干旱事件总数的 39%和 47%，且主要分布在流域西北部和南部，极旱事件极少。Generalized Pareto函数在对干旱历时、干旱烈度的单变量分布拟合都为最合适，87 个站点显示t-Cop-ula函数为拟合效果最好的的联合分布函数。重现期在 20a以上时，干旱历时和干旱烈度的空间分布特征大致相同，高值区为流域西南部。联合重现期和同现重现期概率空间分布随着重现期增长几乎不变，同现重现期高值区主要为流域南部和西部。[结论]结果表明:淮河流域的干旱事件以月内中旱、季内轻旱和季内中旱为主，极端干旱发生频率很低;随着重现期增大，干旱历时和干旱烈度的高值区主要分布在淮河流域西南部，因此该区域的干旱灾害风险最大;联合重现期和同现重现期的空间分布特征变化不显著，当重现期为 100 a时西南部会发生干旱历时可达 10。8 个月，干旱烈度可达11。9 的长历时高烈度的干旱事件。

    非平稳气象干旱干旱特征Copula函数淮河流域气候变化非平稳标准化降水蒸散指数(NSPEI)水资源极端干旱

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    基于卫星遥感和塔基视频的河流流量监测研究

    张雪容王雪蕾张浩彬王琦...
    39-48页
    查看更多>>摘要：[目的]为了实现对西江流域典型断面河流流量的长时序、高频次监测，有效支撑洪涝预警及水资源管理的需求[方法]联合无人机遥感和智能无人船等手段获取断面水面以上和水面以下的高程数据，构建高精度的三维数字河道模型。利用光学和雷达等多源卫星影像提取河流的水面宽度，并采用融合塔基视频和深度学习模型的算法识别河流水位及表面流速，从而实现对河道流量的快速监测。[结果]结果表明:联合塔基视频和三维数字河道模型获取的河流水面宽度与卫星遥感影像监测结果具有较好的一致性，误差在1～2 个像元之间(即 10～20 m)。受气候和岸边植被的影响，当河流水面宽度较大时，两种结果间的误差也会随之增加。河流表面流速与水下地形存在密切的联系，当河流较深时，河流表面不同位置处流速也会有较大幅度的变化;与利用声学多普勒流速剖面仪水文测验的流量数据相比，利用视频和遥感手段获取的流量结果基本一致，误差整体控制在 2%以内。[结论]通过联合卫星遥感和塔基视频对西江流域典型断面的流量进行监测并开展准确性评估，为西江流域不同情景下的流量监测和洪涝预警提供数据支撑和技术保障。

    卫星遥感视频测流无人机河道流量计算精度分析径流水资源

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    乡镇减灾能力评估方法比较研究

    丁建闯钟海仁许礼林余洁...
    49-61页
    查看更多>>摘要：[目的]减灾能力是减灾主体在某层面上用于防灾、抗灾、救灾全过程各方面能力共同作用所形成的总合力。为准确评价并客观反映区域减灾能力大小与不足。[方法]以北京市延庆区"第一次全国自然灾害综合风险普查"基础调查数据为例，分别采用TOPSIS法、RSR法和构造的(T+R)法对该区18 个乡镇的减灾能力进行定量化评估，对应得出各乡镇减灾能力Ci 值、RSRW 值和(T+R)μ值，基于实例数据评估结果与计算过程，从评估数值大小、等级排名、整体趋势等方面进行对比分析。[结果]结果显示:18 个乡镇中，TOPSIS与RSR法减灾能力排名差距大于 3 档的有 4 个乡镇，TOPSIS与(T+R)法减灾能力排名差距大于3 档的有 2 个乡镇，RSR与(T+R)法减灾能力排名差距大于3 档的有2 个乡镇。同时，(T+R)法评估结果平均值为 0。406、极值差为 0。375、标准差为 0。119，均处于TOPSIS和RSR法中间。三种模型均适用于区域减灾能力定量化评估，可根据区域评估目的和要求进行选择。总体上，RSR法信息损失最大、优劣分档最佳，受异常值干扰最小;TOPSIS法信息损失最小、优劣分档最差，受异常值干扰最大;构造的(T+R)法既克服了RSR法源数据的信息损失，又能对TOPSIS法的优劣分档进行优化，同时有效降低了异常值干扰。[结论]结果表明:将RSR法应用于减灾能力定量化评估可行，因(T+R)法在信息损失、优劣分档、抗异常值干扰等方面的优势明显，是三者中的最佳选择，且可适用于省、市、县、乡、家庭，甚至流域等其他尺度的评估。对(T+R)法的深入研究可为减灾能力定量化评估提供思路和参考。

    乡镇减灾能力评估TOPSIS模型RSR模型(T+R)模型信息损失优劣分档异常值干扰影响因素

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    基于水资源配置模型的供水安全韧性评价:以北京市为例

    王利贺华翔游进军任政...
    62-75页
    查看更多>>摘要：[目的]在全球气候变化背景下，人类活动加剧引发城市供水风险增加，尤其是特大型城市供水安全面临巨大挑战。为评估特大城市在供水风险事件中可能受到的影响以及承受风险的能力[方法]通过解析供水安全韧性内涵，选取风险率、可恢复性、稳定性和脆弱性作为评价指标，以模糊综合评价法评价供水安全韧性;以北京市为例，通过分析城市供水安全涉及的风险场景，设置了三种供水风险组合情景;采用ROWAS水资源调配模型，模拟各情景的缺水方案，评价北京市整体及各区域的供水安全韧性。[结果]研究结果表明:(1)各情景下区域供水安全韧性的空间差异性较大;(2)通过各情景对比分析，识别了与水源保障范围相匹配的供水薄弱区域，为提高局部区域供水保障能力指明了方向;(3)在最不利情景(情景 3)下，北京市整体供水安全韧性水平较低，评价值仅为0。116，与情景1 相比下降68。8%，与情景2 相比下降 12。5%，进一步说明外调水对北京市供水系统的重要性。[结论]该方法通过情景模拟，有助于识别特大城市各区域在应对供水风险事件中存在的区域短板，为提升城市供水安全保障能力、风险管理的超前决策水平提供技术支撑。

    供水安全韧性供水风险情景组合ROWAS模型模糊综合评价北京市水资源

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    山东潍坊抽水蓄能电站地下厂房爆破开挖期通风气流组织数值模拟

    郑万通司翔许淑惠李浩天...
    76-86页
    查看更多>>摘要：[目的]为解决抽水蓄能电站地下厂房爆破开挖期爆破施工通风散烟时间过长的问题，[方法]基于山东潍坊抽水蓄能电站爆破开挖期施工，现场采集相关数据，采用Fluent数值模拟软件，对实际抽水蓄能电站爆破开挖期的施工通风气流组织进行了数值模拟，并对通风气流组织进行了改进。[结果]结果表明:通过分配给不施工洞室一定送风量的改进措施，可在不爆破洞室内维持正压，以避免污染物进入，形成二次污染;通过爆破面送风口下移，局部廊道设置挡风墙等改进措施，送、排风可形成通风路径最短的顺流式通风;在竖井打通前，将射流风机加装在长距离隧道中间位置可形成机械排风，使机械排风和自然排风相结合，可有效缩短污染物达标时间;在竖井打通后，将排风机安装在竖井出口处，永临结合，可提高竖井排风能力，使污染物达标时间大幅度缩短。[结论]研究成果为类似工程的施工通风设计提供依据和技术支撑。

    抽水蓄能电站地下厂房爆破气流组织数值模拟

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    基于泵阀联合调度的技术供水系统节能优化研究

    张新陈致远袁静李成军...
    87-97页
    查看更多>>摘要：[目的]技术供水系统是保障水电机组安全、经济运行的重要环节。针对技术供水系统冬季或小流量工况下冷却水供需差异所造成的水资源与能源浪费问题[方法]以某电站技术供水系统为研究对象，提出了一种泵阀优化控制方法。首先，建立符合工程实际的供水管网与变频泵数学模型。其次，在满足流量需求和压力约束的条件下，以水泵转速与阀门开度等参数为优化变量，建立小流量下泵阀联控及单调泵节能优化模型。最后，采用沙猫群优化算法(SCSO)对优化模型进行参数寻优，确定最小功耗下水泵转速及阀门开度，实现系统节能与水量的按需调配。同时根据电站实际情况对优化模型进行简化，得到单调泵优化模型。[结果]对所述节能方法进行试验，并计算优化前后供水流量与系统功耗。结果显示:相比传统调控方式，经泵阀联控、单调泵优化后系统在满足冷却需求的前提下可分别节省9。85%与6。4%的耗水量，同时节能率分别达到 15。18%与 12。75%，具有显著优势。[结论]结果表明:所述方法可以基本实现系统节能与供水量按需分配，可为水电站技术供水系统智能化、节能化改造提供参考。

    技术供水系统节能沙猫群优化算法泵阀联合调节优化调度泵站

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    河套灌区典型农业区浅层地下水氮磷变化特征及来源分析

    赵荣博汪洋蔡绪贻谢自建...
    98-109页
    查看更多>>摘要：[目的]内蒙古河套灌区是我国重要的粮食生产基地，区域内浅层地下水存在不同程度的污染，农业面源污染对其有重要的影响，为有效提升区域水环境质量，及时准确把握区域浅层地下水污染状况和变化趋势至关重要。[方法]以内蒙古五原县典型农业区浅层地下水为研究对象，通过对整个灌溉期浅层地下水水质和水化学特征进行调查，采用主成分分析法、相关性分析法、Piper图解法等方法对水质和水化学数据进行系统分析，分析区域地下水形成机制，阐明不同灌溉期浅层地下水水质变化趋势和氮磷的形态特征，探究影响区域浅层地下水污染的主要影响因子。[结果]研究区浅层地下水整体呈中性—弱碱性，属微咸水;水中阳离子和阴离子优势离子分别为Na+和HCO3-，地下水水化学类型为HCO3-Na型水，地下水组分受蒸发浓缩作用影响较大。浅层地下水总氮、总磷平均浓度分别为3。24 mg/L和0。11 mg/L，高于沟渠地表水氮磷浓度。总氮中无机氮平均占比 76。6％，其中硝态氮平均占比69。4％，总磷中无机磷和有机磷平均占比分别为 28。9％和 71。1％;氮磷浓度峰值出现在春灌前，春灌和秋浇后地下水氮磷浓度呈下降趋势，夏灌后氮磷浓度呈先增加后降低趋势。[结论]河套灌区浅层地下水氮磷变化呈明显季节性变化，总氮浓度较高，总磷浓度相对较低。总氮来源受单独人类活动影响大，总磷则受人类活动和矿物溶解的共同影响。

    地下水氮磷水化学组分水质污染特征主成分分析来源分析河套灌区

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    基于L-系统的生态护岸植被根系生长模拟研究

    周子棚赵进勇韩会玲丁洋...
    110-122页
    查看更多>>摘要：[目的]生态护岸植被根系作为一种活体工程材料，在岸坡土体失稳变形时通过承受拉力限制土体位移变形，提高土体抗剪强度，保证岸坡稳定。基于L-系统构建植物根系模型目前在生物科学、农业、林业、园艺等领域开展了较好的研究，但在生态护岸植被根系生长模拟仿真方面，相关研究还尚未开展。[方法]基于生态护岸区植物生境的特点，通过L-系统建立了生态护岸植物根系三维生长模型，构建了考虑根系轴向生长和侧向分支、岸坡坡度、浸润线高度、根的随机自由弯曲和向地性生长的植物根系生长规则;利用Matlab开发植物根系三维模型程序，并以华北平原永定河莲石湖段两岸边坡的狗牙根-连翘-榆树植被类型为例，采用根表面积密度的相对误差对模型进行校验。[结果]结果显示:狗牙根根系扫描的表面积密度为 7。62 cm2·dm-3，模型模拟计算出的根系表面积密度为10。48 cm2·dm-3，其相对误差为 37。50%;连翘根系扫描的表面积密度为 11。01 cm2·dm-3，模型计算出的根表面积密度为15。28 cm2·dm-3，其相对误差为38。78%;榆树根系扫描的表面积密度为11。96 cm2·dm-3，模型计算出的根系表面积密度为 16。26 cm2·dm-3，其相对误差为 35。95%。[结论]结果表明:草本植物狗牙根、灌木植物连翘以及乔木植物榆树这三种植被的根表面积密度的相对误差均在40。00%以下，符合预期效果，说明建立的模型能较好地反映草灌桥植被类型的根系形态结构;程序生成的图像在根系总体走向和形态分布上与根系扫描图形非常接近，说明开发的程序能很好地实现建立的模型。通过案例的对比分析，校验了模型的可靠性和有效性，揭示了根系对护岸生境的适应性，并为生态护岸工程植物配置提供了科学方法。

    生态护岸L-系统植被根系生长模型产生式规则指标体系影响因素

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