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期刊信息/Journal information
水利水运工程学报
水利水运工程学报

张建云

双月刊

1009-640X

jnhri@nhri.cn

025-85829135

210024

南京市虎踞关34号

水利水运工程学报/Journal Hydro-Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊系国家水利部主管，南京水利科学研究院主办的学术性刊物。主要报道水利水电、水运、海洋和土木建筑等工程的规划，可行性研究、设计、科研、施工、监理以及管理工作中的新理论、新技术、新方法和新成果等。读者对象为从事水利、水运工程建设事业的广大科技工作者及有关院校的师生。
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    气候变化对南方典型小水电站入库径流及发电的影响

    王乐扬张建云宁忠瑞贾雨凡...
    1-9页
    查看更多>>摘要：在全球气候变化不断加剧的背景下,降水、气温、蒸发等气象要素的变化对流域水文和水力发电产生重要影响;中国作为水能资源丰富的国家,水力发电在能源结构中具有重要地位,研究气候变化对入库径流和水力发电的影响,对实现水资源和水电能源的可持续开发利用具有重要意义.以位于北江支流的官溪水电站为研究对象,基于 19个CMIP6全球气候模式数据,利用RCCC-WBM模型分析了未来气候变化对官溪水电站入库径流和发电量的影响.结果表明:(1)在SSP2-4.5情景下,官溪水电站以上流域的气温、降水均呈现上升趋势;(2)尽管不同GCMs模式预估结果存在一定差异,从 19个模式集合平均结果看,官溪水电站未来入库径流和水力发电量将有所增加;(3)与基准期(1981-2020年)相比,2031-2060年和 2061-2090年官溪水电站入库流量将增加 3.55%[-34.14%,39.84%]和 5.66%[-32.27%,41.96%],发电量将可能增加 5.87%[-29.3%,50.1%]和 8.03%[-27.3%,52.4%].未来径流和发电潜能的增加为官溪水电站的扩容改造提供了一定的科学依据.

    气候变化水资源RCCC-WBM模型入库径流水力发电

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    气候变化和人类活动对流域径流及其年内分配的影响

    郭心仪贾雨凡范丽丽王国庆...
    10-19页
    查看更多>>摘要：气候变化和人类活动对流域径流有着显著影响,径流变化的定量归因计算是流域管理的重要工作.采用M-K突变检验界定葫芦河流域径流的基准期和影响期,基于SWAT模型模拟结果量化气候变化、土地利用变化和其他人类活动对流域径流变化的贡献.结果表明:(1)1961-2014年葫芦河流域年径流量先增后减,整体呈下降趋势,1986年变化较为显著.(2)SWAT模型能较好模拟葫芦河流域天然径流量过程,率定期和验证期的纳什效率系数大于 0.74、决定系数大于 0.75.(3)1986-2014年葫芦河流域年均径流量相较于基准期(1961-1985年)减少了 2.95亿m3,其中气候变化、土地利用变化和其他人类活动的贡献分别为 67%、2%和31%;在影响Ⅰ期(1986-1999年)和Ⅱ期(2000-2014年)内,气候变化对径流减少的贡献分别占 96%和 44%,其他人类活动分别占 3%和 52%,土地利用变化分别占 1%和 4%.(4)2000-2014年,土地利用变化和其他人类活动作用下,月径流量均表现为减少;气候变化对径流量的影响在 1月和 12月表现为增加,在其余月份表现为减少.2000年前气候变化是葫芦河流域径流的主要影响因素,2000年后人类活动是葫芦河流域径流的主要影响因素.研究结果可为土地利用结构优化和水资源合理利用提供参考.

    流域管理径流变化气候变化人类活动SWAT模型归因分析葫芦河流域

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    气候变化对嘉陵江流域水资源和极端水文事件的影响

    李文鑫金君良舒章康张建云...
    20-33页
    查看更多>>摘要：全球变暖导致降水变率增大,水文波动性增强.嘉陵江水资源丰富,科学预估其未来水资源变化及极端水文事件对支撑经济社会和生态环境平衡发展至关重要.已有研究主要集中于嘉陵江历史径流演变,对气候变化背景下未来流域水资源响应及极端水文事件预估较少.基于第 6次国际耦合模式比较计划CMIP6计划的22个气候模式耦合可变下渗容量模型(VIC模型),预估了不同代表性典型浓度路径下嘉陵江流域未来径流变化趋势,分析了极端水文事件强度的未来演变趋势.结果表明:(1)VIC模型在嘉陵江流域的适用性较好,各站点日径流模拟纳什效率系数均大于 0.7,多年水量相对误差在 8%之内,对极端水文指标年最大洪峰流量和年最大 5日洪量模拟较好;(2)流域未来气候变化将以暖湿化为主,2031-2090年降水量相较基准期(1985-2014年)将增加 5.5%～13.8%,温升幅度超 2℃;(3)未来径流量很可能会增加,在 2061-2090年,径流量相较基准期(1985-2014年)将增加 7.0%～14.0%;(4)流域未来洪水强度可能增大,在 2061-2090年,SSP5-8.5排放情景下基准期年最大洪峰流量与年最大 5日洪量 50年一遇值的重现期将缩短为 10～20年.气候变化将导致流域水循环加快,水文形势不容乐观,需加强水资源综合管理及洪涝风险应对能力.

    径流预估气候模式VIC模型Copula函数极端水文事件嘉陵江流域

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    信江流域水文情势变化及归因分析

    段小宁李国芳李国文陈静...
    34-43页
    查看更多>>摘要：水文情势演变及归因分析是变化环境下水利发展研究的基础.以信江流域为例,根据信江入鄱阳湖控制站(梅港水文站)1953-2020年实测水文资料,对其近 70年来年平均流量和水位的非一致性变化进行诊断;通过在基准期建立的随机森林模型模拟影响期的流量和水位,利用残差分析方法量化气候变化、人类活动对年平均流量和水位变化的贡献率;针对梅港站水文情势演变特点,提出了一种先采用保证率频率法推求其设计最小通航流量,再通过不同时期的水位流量关系推求变化环境下设计最低通航水位的方法.结果表明:梅港站的年平均流量序列呈微弱的上升趋势,1991年为界的前后 2个子序列的流量差异最大,气候变化起主要作用;年平均水位序列有显著下降趋势,2002年为界的前后 2个子序列的水位差异最大,人类活动起主要作用;当最低通航水位的设计频率为 80%时,2020年(代表现状环境)梅港站 95%和 98%年保证率的最低通航水位设计值较1991年分别下降1.78和1.79 m.研究结果可为变化环境下的航道航运、水资源合理开发利用等提供参考.

    非一致性诊断归因分析机器学习随机森林通航水位信江流域

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    考虑降雨空间分布的城市内涝对模式雨型响应特征分析

    梁鑫侯精明陈光照李东来...
    44-54页
    查看更多>>摘要：短历时暴雨是形成城市内涝的主要原因,其雨型对内涝致灾影响显著.以陕西省西咸新区沣西新城为研究区域,基于模式雨型设计了具有不同集中度的典型暴雨过程,并考虑了降雨空间分布的不均匀性,应用城市雨洪模型(GAST-SWMM耦合模型)对 7种模式雨型在不同重现期下的致涝特征进行模拟分析.结果表明:(1)单峰雨型比双峰雨型具有更强的致涝性,雨峰为中后峰的单峰雨型致涝性更强,雨峰为中峰的单峰雨型在小于 50 a重现期下淹没量最大,而在大于 50 a重现期下雨峰为后峰的单峰雨型淹没量最大,100 a重现期下其淹没量较雨型Ⅳ增大 6.58%;(2)双峰雨型中雨型Ⅴ的致涝性最强,在 100 a重现期时,其淹没量较雨型靠前的单峰雨型增加 1 912.42 m3;在大于 20 a重现期时,雨型Ⅴ在中风险区的积水面积较雨峰靠前的单峰雨型增大1.81%～2.29%;(3)各雨型在高风险区的积水面积峰现时间随重现期的变化而不同,雨型Ⅵ的峰现时间始终在降雨结束时出现,雨型Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ的峰现时间随着重现期增大而提前;雨型Ⅰ、Ⅲ的峰现时间在小于 20 a重现期时随着重现期增大,分别从 105 min延后至 120 min、110 min,在大于 20 a重现期时随着重现期增大,分别从120 min、110 min提前到100 min.城市内涝特征对不同模式雨型条件下的响应规律的研究,可为相关部门抗涝救灾提供参考.

    模式雨型降雨空间分布城市内涝GAST-SWMM耦合模型基尼系数

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    蒙开个地区河库连通工程的泵站运行方式研究

    吴巍王高旭吴永祥张轩...
    55-61页
    查看更多>>摘要：蒙开个地区河库连通工程包含南洞一级泵站、南洞二级泵站和长桥海泵站,研究水泵机组不同运行方式对各泵站运行能耗的影响有助于提升工程运行效益.构建了考虑定速节流运行方式和变频调节运行方式下3座泵站站内机组优化组合模型,运用标准遗传算法、精英保留遗传算法对模型进行求解,考虑变频调节装置成本,分析了改造方案的经济性.结果表明:精英保留遗传算法在求解精度上与标准遗传算法相差较小,但在求解效率上显著优于标准遗传算法,能够更好地求解蒙开个地区河库连通工程的泵站机组优化组合模型;变频调节运行方式的节能效果最为显著,各级泵站在流量范围中段存在高效节能段;当各级泵站大部分时间提水流量低于0.7 m3/s或接近满带流量,无需变频改造;其他情况下改造后各级泵站能快速实现正向收益,经济效益较为明显.研究可为蒙开个地区河库连通工程的泵站节能改造提供参考.

    泵站精英保留策略遗传算法节流调节变频调节蒙开个地区

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    湟水与黄河交汇区水力特性数值模拟

    刘晓雁王凯谌霞魏子淳...
    62-71页
    查看更多>>摘要：河流交汇区在流域系统治理中发挥着控制节点作用.为探究中国西北地区典型Y型天然河流交汇区的水动力特性,以湟水与黄河交汇区为例,构建交汇区紊动水流二维水动力数学模型进行数值模拟研究.结果表明:湟水与黄河交汇区存在典型的高流速区,且其位置和大小与汇流比有关;交汇区在各水文条件下均未形成明显的水流分离区;受干流顶托影响,支流入汇口左右岸会出现反方向回流区,沿水流方向呈翼状贴合壁面分布,其形态随汇流比发生变化.交汇区水流紊动能较大的区域分布在水流剪切层和下游右岸,在各水文时期,随着汇流比增大,剪切层紊动能减小;随着干流流速增大,交汇区下游右岸紊动能增大.本研究可为该交汇区及下游的河道治理、水环境保护及防洪减灾等提供理论基础.

    河流交汇区水动力特性汇流比湟水黄河

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    单向流水域蘑菇头式排水口热扩散特性三维数值模拟

    李宏鹏陈文焕吴修锋高昂...
    72-80页
    查看更多>>摘要：由于蘑菇头排水口近区温排水受排水射流、环境流和密度流多因素协同驱动,输移扩散规律较复杂,理清蘑菇头式排水口近区水力及热力特性对指导工程设计具有重要意义.采用三维数值模拟方法,研究单向流环境水域蘑菇头式排水口(四面开窗)近区三维水力和热力特性,结果表明:随着单向流流速的增大,各窗口排出的温排水向单向流下游方向的偏移程度逐渐增大;逆单向流方向窗口排出的水流受单向流顶冲影响显著,流量随着单向流流速的增大而减小,减小的流量主要通过垂直于单向流方向的两个窗口排出,顺单向流方向窗口的流量对单向流的响应并不敏感;随着单向流流速的增大,顺单向流方向窗口射流逐渐由向水面的"上喷射"流态转变为向海床的"下扫掠"流态;各窗口温排水的温升分布随着流速比增大,先汇合后逐渐呈"元宝"形;单向流流速增加能有效减小1.0℃温升水体积.

    电站温排水蘑菇头式排水口流场温度场

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    涟漪算法及其在马斯京根模型参数优化中的应用

    王庭辉顾正华周统马勇...
    81-90页
    查看更多>>摘要：基于自然界的涟漪现象,提出一种新的启发式智能优化算法——涟漪算法(Ripple Algorithm,RA).该算法模仿涟漪的结构,搜索过程采用由中心点出发的三层涟漪随机取点搜索,搜索中心点群以当前适应度与全局最优适应度的比较信息为基础;采用涟漪半径函数与收缩函数对涟漪的展开进行控制,相对独立地向解空间最优点收敛.通过测试函数将涟漪算法与粒子群算法、标准遗传算法、引力搜索算法进行对比测试.结果表明:涟漪算法在较低维度与运用广泛的启发式算法相比有很强的竞争力;在马斯京根模型参数优化应用中,涟漪算法寻优能力强、精度高,有很强的实用性.对涟漪半径函数、收缩函数及其他影响涟漪算法优化过程的参数进行讨论,提出了几种改进涟漪算法的思路与方向.

    启发式算法涟漪算法测试函数马斯京根模型参数优化

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    紊动与盐度共同作用的黄河口黏性泥沙絮凝沉降试验研究

    陈柏文拾兵王俊杰巴彦斌...
    91-99页
    查看更多>>摘要：为研究多因素共同作用对黄河口黏性泥沙絮凝沉降的影响,利用盐度、温度和紊动剪切率同时可控的沉降桶,开展黄河口黏性泥沙絮凝沉降系列试验,分析并厘清了盐度和紊动剪切率共同作用对黄河口黏性泥沙絮凝沉降的影响机制;基于正态分布的多元非线性回归模型,建立了絮凝体沉降速度与紊动剪切率、盐度间的关系式,揭示出絮凝体沉降速度和粒径均随着紊动剪切率和盐度的增大呈现先增后减的规律.试验研究发现,黄河口泥沙最佳絮凝条件为紊动剪切率 13～15/s、盐度 7‰～10‰.研究结果有助于更好认识黄河口黏性泥沙颗粒的絮团发育和沉降过程.

    黄河口黏性泥沙多元非线性回归模型紊动剪切率盐度

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