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期刊信息/Journal information
水利学报
中国水利学会
水利学报

中国水利学会

陈炳新

月刊

0559-9350

slxb@iwhr.com

010-68786221；68786919

100038

北京复兴路甲一号中国水利水电科学研究院A座1156室

水利学报/Journal Journal of Hydraulic EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国水利学会主办的综合性学术刊物。刊登反映水利、水电、水运领域较高水平的学术论文、专题综述和工程技术总结，开展学术论文的讨论和评论，介绍国内外科技动态和消息。主要专业范围包括：水文及水资源、防洪、灌溉及排水、水力学、泥沙、河港及水运、岩土工程、水工结构及材料、水利水电施工及监理、水力机电、水利经济、水环境、水利史研究等。
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收录年代

    基于机器学习降雨动态时空特征识别山丘区小流域洪水预报方法研究

    刘媛媛刘业森刘洋刘正风...
    1009-1019页
    查看更多>>摘要：山丘区洪水产汇流速度快,破坏力强,预报难度大.如何进一步提高山丘区洪水预报的准确性和预见期,是当前亟待解决的主要问题.针对该问题,本文基于机器学习技术,创新性地提出了一种洪水预报的新方法.该方法通过识别与当前降雨动态时空特征最相似的历史降雨洪水过程,"借古喻今"进行洪水预报.结果表明,在人为影响小、流域面积在600 km2左右的山丘区小流域,该方法预报洪峰流量平均误差为8.33％,洪量平均误差为14.27％,峰现时间平均误差1h,均达到了洪水预报精度要求.区别于传统的洪水预报方法,该方法从整场降雨发展趋势的角度上预报山洪,更有针对性,为山丘区小流域洪水预报提供了新思路,为"三道防线"数据深度挖掘,防洪"四预"智能化水平提升提供有力技术支撑.

    人工智能流形学习降雨时空特征山丘区小流域洪水预报

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    黄河水流阻力及河床比降计算方法研究

    侯琳张红武李琳琪李希稷...
    1020-1032页
    查看更多>>摘要：冲积河流动床阻力对洪水演进、河床冲淤变形分析有重要影响.本文首先利用黄河下游现场测验资料,分析了多个单水力因子及无量纲水力参数与糙率系数的相关关系,认为影响糙率的主要水力因素是水深、比降、含沙量及河道纵向稳定系数.之后,以张罗号流速一般表达式为基础,借助河流过程原理,确定了水深指数与比降指数,以反映流速梯度、河床稳定性及输沙强度等物理特性对水流阻力的影响;同时提出河床比降与能坡计算式,该公式不再采用观测误差较大的水面比降值直接替代水力坡度,从而提高了糙率计算精度.最后建立出适用于黄河,仅需较少实测参数即可推求水流阻力的计算式.经黄河干支流3188组实测资料验证表明:本文计算方法得到的糙率与实测值更为相近,相关系数0.894,相对误差16.5％.本文方法可为黄河水流阻力计算提供理论支持.

    水流阻力河床比降黄河糙率河床纵向稳定系数

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    碾压混凝土分层碾压离散元模拟及施工成层细观机理研究

    刘东海马子茹孙龙飞
    1033-1044页
    查看更多>>摘要：碾压混凝土(RCC)坝特有的大仓面分层碾压工艺带来的层间结合质量问题,是影响其安全运行的重要因素.从施工控制的角度分析RCC施工成层机理,进而合理调整碾压参数,可有效保证大坝的施工质量.首先,通过RCC分层碾压试验,分析了碾压过程中含层面RCC的沉降规律、压实度及抗剪强度,为后续离散元模拟提供了基础;然后,建立并验证了 RCC双层碾压与抗剪试验离散元模型;最后,给出了表征层间结合质量的骨料嵌入值指标,进而从孔隙率、层间骨料嵌入、层面应力分布、层间抗剪强度等方面分析了 RCC施工成层的细观机理.结果表明:碾压参数对RCC的嵌入值、压实特性、层面应力和层间结合质量均有一定影响;嵌入值是影响层间抗剪强度的重要因素,二者呈线性相关,嵌入值每增加1mm,模拟抗剪强度约增加1.583 MPa;激振力的增加以及行进速度、碾压厚度的减小均有利于提高层间结合质量,且碾压厚度是影响层间结合质量的最敏感参数.研究结果可为施工中RCC层间结合质量控制标准的制定提供理论依据.

    碾压混凝土坝施工成层细观机理层间结合质量碾压参数离散元模拟碾压试验

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    基于自适应时序分解筛选的大坝变形预测模型

    谷宇苏怀智张帅姚可夫...
    1045-1057,1070页
    查看更多>>摘要：高精度的大坝变形分析和预测是掌握大坝工作性态、诊断大坝异常的重要手段.针对现有模型信息特征挖掘不充分、泛化能力弱、难以实现精准预测等问题,采用灰狼算法优化自适应噪声完备经验模态分解解决多维参数标定问题,使用阈值评价指标保留变形时序数据的有效信息特征;引入交叉验证的递归特征选择法通过多个学习器综合筛选出最优因子集,移除冗余特征、提取有效信息并增强模型可解释性;考虑时序数据特性优化双向长短期记忆神经网络时间窗步数,结合大坝变形数据降噪、最优特征因子输入等多种方法,构建大坝变形预测模型.以实际工程为例,结合多种预测模型进行对比分析,结果表明该模型具备挖掘非线性信息能力,预测性能得到改善,可为大坝安全监测提供参考.

    大坝变形预测灰狼算法阈值降噪双向长短期记忆神经网络自适应噪声完备经验模态分解

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    考虑炭质泥岩颗粒破碎的级配演化预测模型

    付宏渊杨海涛吴二鲁曾铃...
    1058-1070页
    查看更多>>摘要：为准确预测炭质泥岩在冲击荷载过程中的颗粒破碎及级配曲线的变化,建立炭质泥岩"冲击能和含水率-破碎指标-级配分布"的数学模型.通过引入一个可以描述连续级配曲线的单参数级配方程,建立单参数级配方程和颗粒破碎率Bw的数学关系表达式,实现了"破碎指标-级配分布"的转换.通过设置反S型和双曲线型两种典型炭质泥岩填料连续级配,开展了一系列不同含水率和冲击能的冲击试验.结果表明:无论炭质泥岩的初始级配是双曲线型分布还是反S型分布,当冲击能一定时,炭质泥岩的颗破碎率均随着初始含水率的增大而增大;当含水率一定时,炭质泥岩的颗粒破碎率随冲击能的增加而增加,当冲击能量达到6.075 kJ后,颗粒破碎率基本保持不变,各粒组的颗粒含量相对于初始含量的变化趋于一个稳定的比例.根据炭质泥岩在冲击过程中的颗粒破碎率Bw与初始含水率和冲击能的关系,建立了颗粒破碎率与含水率、冲击能的数学关系式,实现了"冲击能和含水率-破碎指标"的转换.从而以破碎指标为媒介,建立了"冲击能和含水率-破碎指标-级配参数"的数学模型,并通过验证发现该模型可以较好反映不同冲击能和含水率条件下炭质泥岩级配曲线演化规律.

    炭质泥岩冲击试验级配方程颗粒破碎级配演化

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    基于本体和自然语言处理的土石坝险情知识图谱构建方法研究

    张继勋王虞清焦修明张玉贤...
    1071-1083,1097页
    查看更多>>摘要：土石坝在运维阶段可能受施工质量低、极端环境灾害等因素的影响,从而发生滑坡、裂缝、洪水漫顶等一系列险情.现阶段与土石坝险情相关的大量数据存储分散、结构多样,难以直接转化为经验和知识得到有效利用,快速指导险情处置.本研究针对土石坝险情领域提出了基于本体和自然语言处理(NLP)的知识图谱(KG)构建方法,分别采用自顶向下与自底向上法,构建图谱的模式层和数据层.模式层围绕险情类型、险情原因、险情措施三大概念,从土石坝结构、过程、环境、材料4方面建立领域本体库,搭建KG的概念结构.数据层通过数据预处理、知识抽取、语义对齐等操作,运用NLP对文本进行处理并根据语料的特征建立相应的提取规则,获得数据层的具体知识内容.最后以三元组形式存储不同类型的实例和相互关系,运用Neo4j图数据库进行土石坝险情领域KG的可视化表达及查询应用,使领域内分散数据向集成知识转化,为土石坝安全管理和险情处置提供技术和理论支持.

    土石坝险情知识图谱本体自然语言处理

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    基于集成时变矩模型和动态蒙特卡洛方法的防洪风险分析

    董立俊董晓华马耀明魏冲...
    1084-1097页
    查看更多>>摘要：与作为水利水电工程设计依据的历史水文情势相比,未来受到全球气候变化影响的水文情势将与之产生偏差,进而导致流域内各水电工程水文分析成果的改变.这些成果的改变又将对流域梯级水库群中长期的运行安全和防洪调度产生影响.本文以雅砻江流域为研究区域,通过耦合SWAT水文模型和全球气候模式,定量识别未来气候变化条件下的流域气象水文要素变化情况,在此基础上提出能同时考虑非一致性和历史特大洪水的集成时变矩模型方法,最后选取流域内杨房沟水电站,基于动态蒙特卡洛方法进行未来气候变化条件下的调洪演算.主要结果如下:率定好的SWAT模型模拟精度较高,且在雅砻江流域有较好的空间适用性.在未来气候变化条件下,麦地龙站洪峰流量序列在SSP1-2.6情景下,从现在到2070年左右小幅上升,随后小幅下降;在SSP2-4.5情景下,从现在到2070年左右明显上升,然后趋于稳定;仅在SSP5-8.5情景下持续上升,且上升趋势非常明显.在未来气候变化条件下,除SSP1-2.6情景的超校核洪水位风险率外,其他情景下杨房沟水电站超设计洪水位、校核洪水位风险率较设计标准均明显增大.未来全球气候变化将对雅砻江流域水循环和陆气水分交换产生显著影响,导致水文极端事件更加突出,流域内基于稳定环境下水文情势及水文分析成果规划建设的水电站(水库)将面临更大的防洪风险.本文提出的融合集成时变矩和动态蒙特卡洛模型的防洪风险分析方法,在考虑未来全球气候变化导致的非一致性基础上同时融入了历史特大洪水信息,经验证适用性较好.研究成果可为相关运行管理部门应对相应风险和指导实际生产提供一定参考.

    气候变化非一致性集成时变矩模型防洪风险

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    带分流叶片水泵水轮机甩负荷过渡过程中的压力脉动特征

    周廷鑫俞晓东张健徐辉...
    1098-1109页
    查看更多>>摘要：为减轻水泵水轮机过渡过程中剧烈压力脉动对抽水蓄能电站安全产生的不利影响,需充分认识水泵水轮机的压力脉动特征.本文对某带分流叶片水泵水轮机甩负荷过渡过程中的实测压力脉动数据开展深入研究.首先从压力脉动的频域特性出发,提出了一种基于变分模态分解的时均压力和脉动压力提取方法.然后采用傅里叶变换和短时傅里叶变换分析水泵水轮机稳定运行和甩负荷过程中蜗壳进口、无叶区、顶盖和尾水锥管进口的脉动压力,揭示了带分流叶片水泵水轮机在稳定运行和甩负荷过渡过程中压力脉动的频率组成和时频变化特性的普遍规律.研究表明,带分流叶片水泵水轮机无叶区压力脉动的主频由叶片通过频率及其半次谐波共同主导,且叶片通过频率的半次谐波具有向上下游传播的特点.尾水锥管进口压力脉动频率主要由低频成分及叶片通过频率的半次谐波构成.甩负荷过渡过程中,无叶区叶片通过频率及其谐波的频率会随着时间的变化出现增大和减小现象,且变化规律与转轮转速的变化趋势一致.本文所提出的方法为压力脉动实测数据分析提供了一种新手段,为带分流叶片水泵水轮机压力脉动的特征研究提供了参考与借鉴,对结构异常振动溯源和保障机组安全运行具有重要意义.

    分流叶片水泵水轮机过渡过程压力脉动信号处理

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    基于机器视觉的闸坝表面位移非接触式监测方法

    陈波何梦佳刘伟琪马聪...
    1110-1122页
    查看更多>>摘要：针对闸坝表面位移常规监测方法劳动密度高、监测频次低,且难以实现长期稳定监测等问题,提出一种融合时空特征的闸坝表面位移非接触式智能监测方法.该方法采用人工靶标作为标志物,以摄像机为采集设备,通过无线传输图像信息,利用加权分布的自适应伽马修正(AGCWD)与边缘感知因子改进的加权引导滤波(WGIF)增强低照度图像的特征表达能力,通过计算机搭载基于贝叶斯框架的时空上下文信息(STC)算法深度挖掘靶标图像上下文时空信息,进一步地,引入曲面拟合获取靶标的亚像素级位移时程信息,实现闸坝水平和垂直双向表面位移的亚像素级非接触式监测.实验室与现场试验结果表明,不同实验场景下位移监测数据与校验数据高度一致,误差小于0.05 mm;相比于图像优化处理方法,基于AGCWD与WGIF的图像优化处理方法的峰值信噪比提升2.70％,信息熵增加4.91％,标准差降低2.63％;相比于目标追踪算法,基于曲面拟合的STC目标追踪算法的现场监测数据较同类目标追踪算法精度提升48％,可为闸坝表面位移监测提供高精度的解决方案.

    闸坝表面位移监测图像序列时空特征数字图像优化亚像素级目标追踪

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    基于分布式产流要素和时空深度学习算法的径流后处理研究

    吴垚许月萍刘莉何柯琪...
    1123-1134页
    查看更多>>摘要：准确的径流模拟是流域水资源管理和区域综合政策制定的重要前提.为提高径流模拟的精度,本文以浙江省台州市永安溪流域为研究区域,基于2010-2019年柏枝岙站出口断面的实测日径流数据和网格化HBV模型(Grid-HBV)的模拟结果,提出了一种耦合卷积神经网络CNN和长短期记忆网络LSTM的CNN-LSTM时空后处理模型;构建了基于单一产流要素的s-CNN-LSTM模型和基于两种产流要素的bi-CNN-LSTM模型,并与基准模型s-LSTM开展径流后处理和比较分析.研究结果表明:Grid-HBV模型率定期和验证期的纳什效率系数(NSE)分别为0.78和0.81,整体径流模拟效果较好,但存在中、高水低估和低水高估的不足.经s-LSTM模型后处理后,率定期和验证期NSE提升至0.87和0.85,提升幅度为11.2％和5.8％;s-CNN-LSTM模型后处理后NSE分别为0.90和0.89,提升幅度为14.6％和10.9％.bi-CNN-LSTM模型后处理后率定期和验证期NSE皆达到0.92,提升幅度为17.2％和14.2％,比s-LSTM模型的提升幅度分别大6.0％和8.4％,且该模型对原模拟径流高、中、低各流量等级中的局部缺陷有针对性改善.在4个典型洪水事件的分析中,bi-CNN-LSTM模型总体后处理效果最好,与Crid-HBV模型模拟结果相比,各洪峰误差平均减小36.6％,s-LSTM模型和s-CNN-LSTM模型则平均额外减小了19.3％和30.3％.基于分布式产流要素的CNN-LSTM模型具有较好的径流后处理能力,能够显著提高水文模型径流模拟效果,有助于流域水文水资源的科学管理.

    径流后处理CNN-LSTM深度学习网格化HBV水文模型椒江流域

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