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人民长江

人民长江

2026年05期

《人民长江》自1992年至今一直入选全国中文核心期刊，2015年入选RCCSE中国核心学术期刊，获得全国优秀科技期刊、湖北精品期刊等诸多荣誉，

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流域规划与江湖治理 | 鄱阳湖入江水道冲淤变化对湖区水动力影响分析

流域规划与江湖治理 | 鄱阳湖入江水道冲淤变化对湖区水动力影响分析

摘要:受人类活动影响,近20年鄱阳湖入江水道发生显著冲刷,对湖区接纳五河来流及调蓄后出湖的水动力过程产生了深远影响。通过实测断面与水文资料构建高精度二维水动力模型,在模型中设计入江水道原始、弱冲刷(-0.5 m)、中冲刷(-1 m)、强冲刷(-2 m)4种工况,定量分析了鄱阳湖入江水道冲淤变化对湖区水动力的影响。结果表明:①空间上,北部湖区(湖口站—都昌站)对冲刷的响应最为显著,强冲刷工况下枯水期(1月)都昌站水位降低0.55 m,入江水道段流速平均降低0.05 m/s,而同期南部湖区(棠阴站—康山站)对冲刷的响应偏微弱,平均水位降低0.10 m,流速增大0.01 m/s。②时间上,对冲刷的响应在枯水期(1月)最为强烈,导致湖区水位显著下降和出流量增加,丰水期(7月)则因来水量大、水位高而几乎不受影响,各工况下不同站点水位差异不足0.01 m。③湖口断面出流流量随入江水道冲刷加剧而增加,最大增加190 m3/s,日均泄流量最大提升5.48%。④鄱阳湖洪水调蓄能力随入江水道冲刷加剧而削弱,强冲刷工况下鄱阳湖30 d洪水调蓄量从69.79亿m3减少到69.31亿m3,洪量调蓄能力从25.99%降至25.81%。⑤鄱阳湖湖区水面面积随着冲刷加剧而缩减,强冲刷工况下水位上升期(3月)最大缩减43.12 km2(幅度2.27%),而丰水期(7月)仅缩减6.37 km2(幅度0.21%)。研究成果揭示了鄱阳湖入江水道冲淤变化对湖区水动力的影响具有北强南弱的空间差异性与枯强丰弱的季节异质性,可为鄱阳湖洪枯调控与枢纽工程建设提供参考。
防洪减灾 | 大高滩水库溃坝洪水模拟及损失评估研究

防洪减灾 | 大高滩水库溃坝洪水模拟及损失评估研究

摘要:水库溃坝洪水具有突发性强、破坏范围广的特点,科学评估其风险对下游区域防灾减灾至关重要。现有的一维模型无法反映洪水横向动态,而传统的二维模型又存在计算效率无法满足实时预警的问题。为此,以大高滩水库为例,将GPU加速的二维模型与渐进式溃坝边界条件相结合,构建了一种高效精准的水库下游洪水模拟与损失评估方法。该方法结合水库坝体材质,采用逐渐溃坝计算模型计算不同溃坝工况下的溃口流量,作为二维水动力学模型的流量边界,再利用高分辨率DEM数据为水动力学模型网格赋值,用土地利用数据为模型糙率参数赋值,模拟淹没水深、淹没范围和淹没历时等洪水风险因素,并使用基于GIS的空间权重叠置分析方法评估经济损失。结果表明:大高滩水库下游全溃洪水先蔓延至低洼区并积水,随后淹没范围与水深逐渐扩大,达最大后逐步消退;区域洪水演进过程呈上游受冲强烈、下游滞洪缓冲的规律,上游特征点水深峰值出现早、数值高且积水可完全消退,下游特征点水深峰值延后、数值低且积水也可消退,河边低洼区域则因地形影响持续24 h滞水;在设计洪水位局部溃坝、校核洪水位局部溃坝、全溃3种工况下,淹没水深与面积呈递增趋势,且总淹没面积的显著增加主要源于高水深区域面积扩大;溃坝严重程度与经济损失呈正相关,全溃工况造成的经济损失(4.39亿元)远超局部溃坝工况,且其对民居和农业的破坏性尤为突出。研究成果可为大高滩水库下游的防洪避险提供参考,还可为相关部门制定科学的应急方案和减灾措施提供支持。
防洪减灾 | 基于博弈论组合赋权和改进 MABAC 的洪水风险分析

防洪减灾 | 基于博弈论组合赋权和改进 MABAC 的洪水风险分析

摘要:精准评估地区洪水风险程度对降低洪涝灾害损失意义重大。利用水文水动力耦合模型计算不同工程条件下河道流量变化,从承灾体韧性、承灾体暴露性和洪水概率3个维度构建洪水评价指标体系,利用博弈论组合赋权和改进多属性边界面积比较(MABAC)模型分析伊洛河流域不同工程条件下的洪水风险等级。结果表明:最近水系最大流量、人口密度和坡度3个指标对洪水风险影响程度最大;流域内洪水风险呈现“西低东高”空间分异格局,在不考虑水利工程条件时,商洛市、三门峡市和渭南市洪水风险为较低风险等级,郑州市和洛阳市为中风险等级;考虑水利工程影响后,流域内所有城市洪水风险等级均为较低风险等级,且东部洪水高风险面积减少约35%。考虑水利工程条件的洪水风险评估可为精细化洪水管理提供依据。
水文水资源 | 长江流域高温事件识别中两类阈值方法对比研究

水文水资源 | 长江流域高温事件识别中两类阈值方法对比研究

摘要:全球气候变化背景下,极端高温事件频发加剧了长江流域水资源供需矛盾。为客观揭示长江流域高温事件时空分布特征及其演变趋势,利用流域735个国家气象观测站1961~2022年逐日最高气温资料,分别采用绝对阈值法和相对阈值法识别长江上游、中下游暖季区域性高温事件,并从发生频次、时空分布、综合强度等多个维度对比分析两类阈值方法的适用性与敏感性。结果表明:①绝对阈值法在长江上游和中下游分别识别出299次和383次高温事件,相对阈值法在长江上游和中下游分别识别出423次和410次高温事件,相对阈值法对长江上游高温事件更敏感。②绝对阈值法识别出的高温事件集中于7~8月,相对阈值法识别出的高温事件在5~9月分布较均匀,绝对阈值法对极端高温时段响应更灵敏。③绝对阈值法识别的高温事件持续时间在7.1~8.7d之间,相对阈值法识别的高温事件平均持续时间仅5.4d,绝对阈值法对高温过程持续时间识别更稳定。④两种方法识别出的典型高温年一致率为60%,均揭示出近60年来区域性高温事件频次和强度呈显著上升趋势,21世纪以来高温事件极端性显著增强。相对阈值法对气候变化响应更敏感,而绝对阈值法对高强度极端高温事件刻画更突出。研究成果可为长江流域高温事件研究和应对提供参考。
水文水资源 | 金沙江上游径流变化特征及驱动机制分析

水文水资源 | 金沙江上游径流变化特征及驱动机制分析

摘要:金沙江上游径流变化对长江流域水资源管理至关重要,其长期变化受多种气候因子影响,分析其影响因子及驱动机制具有重要意义。基于站点数据、全球海温数据和再分析数据,分析了金沙江上游径流的时空变化特征,揭示了太平洋和大西洋海温异常对金沙江上游融雪影响关键期(4~6月)及主汛期(7~9月)径流的驱动机制。结果表明:①金沙江上游年平均径流量呈显著波动上升趋势。②径流补给的主控因子具有显著的月尺度差异,4~6月,季节性积雪消融对径流的贡献率显著提升;7~9月,降水则成为控制石鼓站径流变化的主导因子。③海温异常对径流的驱动作用存在区域与季节分异,3月赤道太平洋冷海温异常通过在金沙江上游上空激发异常低压系统与暖平流,显著增强融雪期降水与积雪消融,进而导致径流增加;6月北大西洋三极型(NAT)海温异常则通过调控欧亚遥相关波列,强化西南风水汽输送,促进主汛期降水增多,进而使径流增加。研究成果可为金沙江上游季节尺度径流预报提供理论支撑。
水文水资源 | 水电站建设对区段水面蒸发影响的量化分析

水文水资源 | 水电站建设对区段水面蒸发影响的量化分析

摘要:水电站建设造成的区段水面蒸发损失已成为备受关注的热点问题,现有研究多关注水库区间蒸发皿蒸发变化,尚缺乏对蒸发损失水资源量的核算与对比分析。针对金沙江A水电站投产前后水库区段水面蒸发的量化分析,以Sentinel-2和Landsat8卫星影像为数据源,设计基于特征字段筛选影像重构的水域面积提取方法,结合单景影像局部面积拟合,将区段2018~2023年水域面积时间序列由原来的198个增加至294个,实现了水域面积变化的高时频监测;利用拟合风速函数后的PenPan模型,进行蒸发皿蒸发变化的插补延长,结合水面饱和差变化重构折算系数,计算水面蒸发速率;综合二者,进行水域蒸发损失水资源量的估算分析。结果表明:①水电站投产后,引起区段水域面积大幅扩张的同时,水面蒸发速率日均值较建库前增加25.5%,二者叠加使得日蒸发损失水量增加5.26倍。②水电站投产形成水库,通过影响区域小气候,使得12月至次年6月份蒸发辐射项和空气动力学项“双减小”,引起蒸发皿蒸发量减少;而7~11月空气动力学项的大幅增加,使得蒸发皿蒸发量增大。③蒸发皿蒸发叠加水库热环境效应引起的风速和水面饱和差变化,使得区段4~6月份水面蒸发速率较建库前最大减小55.17%,其余月份则大幅增加,最大增幅90.31%。研究成果对揭示水库蓄水影响下的区段水面蒸发变化具有借鉴作用,并可为水电站水资源精细管理提供数据支持。
水文水资源 | 鄱阳湖枯水位变化及对环湖地区供水的影响分析

水文水资源 | 鄱阳湖枯水位变化及对环湖地区供水的影响分析

摘要:近年来,鄱阳湖枯水情势发生显著改变,对环湖区域供水安全构成严重威胁。基于1980~2022年鄱阳湖主要水文站点水位观测数据、五河径流数据及Landsat遥感影像,采用Mann-Kendall趋势检验、突变点识别、遥感水体反演与空间分析等方法,系统解析三峡工程运行前后鄱阳湖枯水期历时、水位变化及空间分异特征,定量评估不同水位条件下湖区水量来源结构及取水设施运行效能。结果表明:三峡工程正式运行后鄱阳湖枯水期起始时间平均提前35d以上,结束时间平均推迟20d以上,枯水期整体延长58.0~82.3d,平均水位下降0.61~1.76m,其中都昌站水位降幅最大,康山站相对稳定;赣江是湖区最主要补给水源,贡献占比近60%~71%,而饶河不足6.7%,且在极枯水位下来水量急剧减少;星子站12.00m水位被确定为环湖区域供水安全的临界阈值,低于该水位时取水保证率显著下降,缺水影响人口可达百万规模。研究成果可为鄱阳湖流域水资源协同管理、供水工程适应性改造及风险防控提供参考。
水环境与水生态 | “三水统筹”治理绩效评价及影响因素研究

水环境与水生态 | “三水统筹”治理绩效评价及影响因素研究

文章编号：1001-4179（2026）05-0067-12 引用本文：，，，等.“三水统筹”治理绩效评价及影响因素研究：以长江中下游地区为例[J].人民长江，2026，57（5）：67-78. 摘要：受经济社会活动影响，长江流域面临着资源短缺、污染频发与水土流失问题，水资源与生态环境的保护亟待加强。基于“自然-社会”二元水循环、陆海统筹与“四水四定”理论，构建由可持续系统、屏障系统、涵养系统
水环境与水生态 | 武汉市重要湖泊水质时空演变特征及污染源解析

水环境与水生态 | 武汉市重要湖泊水质时空演变特征及污染源解析

摘要:为探究武汉市重要湖泊水质时空演变特征,揭示关键驱动因子,解析污染来源,采用主成分分析、Spearman秩相关系数和APCS-MLR模型等方法对梁子湖、斧头湖、东湖、武湖、鲁湖、涨渡湖、豹澥湖、后官湖8个湖泊进行研究。结果表明:①2013~2023年8个湖泊水质以GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅳ类为主,其次是Ⅲ类,水质主控因子为高锰酸盐指数、总磷、总氮和溶解氧。②从年度变化来看,2019年以前,各主控因子浓度呈明显的逐年上升趋势;2019年以后,除总磷外,基本趋于平稳甚至偶有下降。从年内变化来看,汛期水质明显劣于非汛期。③从空间分布来看,历史和现状分布特征略有差异,整体呈现长江以南湖泊水质略优于长江以北。④污染源解析表明湖泊内源和城乡面源为主要污染源,其对主控因子平均贡献率接近80%。因此,应重点加强汛期内源和城乡面源污染防控。
水环境与水生态 | 基于多变量的水体混合事件检测方法及性能比较

水环境与水生态 | 基于多变量的水体混合事件检测方法及性能比较

摘要: 长距离输水工程内水外渗、外水入渗等问题会引起潜在的工程隐患和水质隐患, 如何能够快速而准确地对水体混合事件进行监测和预警是当前面临的新课题。针对传统的水体预警技术和算法存在假阳性率高和真阳性率低的缺点, 提出了一种基于多参数匹配算法的水体混合检测方法, 综合集成皮尔逊相关系数与马氏距离进行水体识别; 通过实验室混合模拟实验对检测方法进行了验证及评价, 比较了皮尔逊-马氏距离 (PM) 和传统的皮尔逊-欧氏距离 (PE) 两种算法的差异。结果表明: 对于水体指标差异大的混合事件, PE 及 PM 法均可以正确检测到 100% 的混合事件, 误报率均为 0; 对于水体指标差异小的混合事件, PE 及 PM 法均可以正确检测 95% 的混合事件, 误报率分别为 1.92% 和 0。PE 法易受外水与干渠水差异性的影响, 最优阈值选取区间小, 而 PM 法受其影响小, 最优阈值选取区间大, 具有更高的检测性能和更低的误报率, 算法性能稳定性好, 能够更好地区分水质波动和混合造成的波动。
水环境与水生态 | 全氟化合物在望虞河的污染特征及健康风险评估

水环境与水生态 | 全氟化合物在望虞河的污染特征及健康风险评估

摘要: 调水工程在缓解水资源短缺的同时, 可能成为全氟及多氟烷基化合物(PFASs)跨流域迁移的重要通道。望虞河作为引江济太的主要输水河道, 其水体中 PFASs 污染特征尚不明确。以望虞河为研究对象, 系统分析了 23 种 PFASs 在水体中的污染特征, 采用 Spearman 相关性分析与主成分分析探究其潜在来源, 并开展了生态风险和健康风险评估。结果表明: ① 望虞河水体中 PFASs 浓度空间差异显著, 受工业园区点源排放影响, 呈现由上游工业区向下游入湖口梯度递减的趋势。其中, 工业园区段以新型替代品六氟环氧丙烷二聚体(HFPO-DA)及短链全氟己酸(PFHxA)为主, 中下游区域则以传统全氟羧酸全氟丁酸(PFBA)、全氟辛酸(PFOA)为主。② 相关性分析与主成分分析发现, 工业园区段的特征污染物(HFPO-DA、PFHxA)与中下游特征污染物显著分离(主成分累计方差贡献率达 90.22%), 表明两者来源不同, 非调水期工业园区中的 PFASs 未通过望虞河对太湖产生直接显著污染。③ 多维风险评估发现, 除 PFOA、PFOS 对藻类和鱼类存在中等风险外, 其余 5 种 PFASs 的风险熵(RQ)值均低于 0.01, 处于可接受水平。④ 健康暴露评估表明, 太湖入湖段成年人和儿童饮用水摄入的 PFASs 未存在健康风险, 但儿童经由饮水途径的每日摄入量(11.25 ~ 11.36 ng/(kg·d))高于成人(8.32 ~ 8.39 ng/(kg·d)), 未来还需加强 PFASs 持续监测, 结合多种途径评估人群 PFASs 暴露风险。
水环境与水生态 | 长江沙市江段仔鱼空间分布及其生境因子研究

水环境与水生态 | 长江沙市江段仔鱼空间分布及其生境因子研究

摘要:仔鱼在河流中的漂流扩散过程与外界环境密切相关,该过程影响个体的生长与存活,进而决定种群补充量,是当前相关研究的热点问题。基于2018~2019年在长江沙市江段开展的漂流仔鱼及其生境因子同步采样调查数据,分析漂流仔鱼的种类组成、空间分布及其与生境因子的关系。结果表明:①两年间沙市江段采集到的仔鱼主要包括飘鱼、鰲、银鮈、蛇鮈、鰕虎鱼类和四大家鱼等,发育期主要集中在眼黑色素出现期和鳔雏形期,其中飘鱼和鰕类涵盖了所有发育阶段,且体长范围最宽。②仔鱼密度的空间分布呈现两岸较高、江心较低的特征,但河道中央与沿岸带之间无显著差异,变异系数进一步揭示采样断面的位置对仔鱼密度具有重要影响。③随机森林模型分析显示,仔鱼总密度在不同采样断面的分布主要受浮游植物Shannon多样性、水温、pH、水位、流量和离岸距离6种生境因子影响,模型预测效果良好。后续应关注不同种类和不同发育期仔鱼与多种生境因子的相互关系及其差异,探讨仔鱼种间特征对适宜栖息地的选择偏好,阐明水文调控影响鱼类早期资源补充的机制,以指导合理的水库生态调度与河流管理。
水环境与水生态 | 赤水河鱼类产卵场水动力分布特征研究

水环境与水生态 | 赤水河鱼类产卵场水动力分布特征研究

摘要:赤水河作为长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的关键河段,其适宜的物理生境条件为鱼类产卵提供了基本保障。为量化赤水河鱼类产卵繁殖所需的适宜流速及水深,选取5个典型产卵场作为研究区域,聚焦鱼类产卵对水动力的需求,通过开展产卵场生境水动力的原位观测,解析了鱼类产卵场水动力学特征。结果表明:鱼类产卵场分布在具有特定形态的弯曲型、分叉型河段,产卵场弗劳德数Fr在0~0.359之间,水流流态均为缓流;产卵场水流流速上限为1.93 m/s,水深上限为18.27 m;通过构建鱼类产卵场流速与水深的频率分布曲线,将25%~75%分布区间定义为鱼类产卵的水动力适宜区间,进而构建产卵场流速与水深的适宜性曲线,据此确定鱼类产卵适宜流速范围为0.16~0.57 m/s,适宜水深范围为2.68~9.74 m。研究结果可为赤水河保护区鱼类繁殖生境质量评价及保护实践提供科学支撑。
水环境与水生态 | 基于环境 DNA 技术的黑水河下游鱼类多样性研究

水环境与水生态 | 基于环境 DNA 技术的黑水河下游鱼类多样性研究

摘要:黑水河是金沙江下游白鹤滩库区干流鱼类的重要替代生境和优先保护支流。为探索适用于该区域鱼类多样性监测的新方法,于2024年11月(秋季)和2025年5月(春季)在黑水河下游干流设置11个采样断面采集水样,采用环境DNA技术开展鱼类多样性研究。结果表明:①高通量测序共检测到鱼类57种,隶属于4目14科40属。其中,鲤形目种类最多(39种),其OTU相对丰度占比最高(76.45%),其次为鲈形目(18.87%)和鲇形目(4.68%)。优势种为横纹南鳅、鲤、真吻虾虎鱼、宽鳍鱲、四川裂腹鱼、尼罗罗非鱼和红鳍鲌。②检出长江上游特有鱼类8种,短须裂腹鱼和四川裂腹鱼在所有断面均有检出;检出外来鱼类5种,尼罗罗非鱼在春、秋两季所有断面均大量检出。③多样性分析表明,秋季与春季的多样性指数无显著差异;断面H11物种数最多,其鱼类组成与其他断面存在明显差异。研究揭示了黑水河下游鱼类多样性现状,验证了环境DNA技术在流域鱼类资源调查中的可行性,表明其可作为传统调查方法的有效补充,为流域鱼类资源监测与保护提供重要技术支撑。
水环境与水生态 | 极端干旱下河流浅滩－深潭式仿自然生境修复技术

水环境与水生态 | 极端干旱下河流浅滩－深潭式仿自然生境修复技术

摘要:针对一品河流域因极端干旱与小水电建设引发的生物栖息地退化问题,选取三巧湾电站至百节电站段为研究对象,运用二维数值模型,结合实测水文与地形数据,采用淹没直立式正挑丁坝构建浅滩-深潭式仿自然生境修复模型,分析水深、流速等水动力指标的变化特征;基于Leslie矩阵建立鱼类种群数量模型,评估极端干旱影响下生境修复后的鱼类种群恢复效果,并通过实地生境营造前后的鱼类资源监测数据对改善效果进行验证。结果表明:在2022年极端干旱期间最小日平均流量为0.10 m3/s的条件下,三巧湾减水河段丁坝坝前及坝间水深由0.36~0.38 m提升至0.43~0.75 m,桥口坝减水河段水深由0.14~0.47 m提升至0.70~1.30 m;坝头流速增高、坝间流速降低,形成规则的水流分布格局;极端干旱导致鱼类种群数量骤减,其中幼鱼群体受影响最为显著;生境修复后,鱼类种群数量显著增长。研究成果可为河流生境修复提供参考。
水环境与水生态 | 内陆水域系统治理中生态完整性理念的实践

水环境与水生态 | 内陆水域系统治理中生态完整性理念的实践

摘要:作为地球生物圈的重要组成部分,内陆水域生态系统为人类社会提供了赖以生存与发展的生态系统,其原生物种构成了这些生态系统服务功能的核心基础。在全球环境变化和人类活动加剧的背景下,内陆水域生态系统在全球、流域和区域等不同空间尺度上正面临前所未有的压力与挑战。因此,科学、准确地认识内陆水域生态系统完整性,对于制定有效的生态环境治理与保护策略及措施具有重要的理论价值和实践意义。系统梳理了完整性概念的沿革及演变,提出了内陆水域生态系统完整性的科学定义,构建了一种内陆水域生态系统完整性应用的概念框架,包括尺度界定、概念模型构建、关键指标遴选、量化评估和适应性管理等核心环节,为水域生态系统完整性的系统性实践提供一种视角。生态系统完整性不仅是认识水域生态系统的重要理念,更是实施流域系统治理的有效工具。鉴于内陆水域生态系统的复杂性、不确定性和动态变化特征,未来需要进一步加强跨学科协作,不断完善理论体系,创新技术方法,推动生态系统完整性理念在流域治理中的深化实践。
地质与勘测 | 考虑蠕变劣化效应的库岸边坡变形机制与预测研究

地质与勘测 | 考虑蠕变劣化效应的库岸边坡变形机制与预测研究

摘要:库岸边坡长期稳定性是确保水库安全运行的关键。以西南地区典型库岸大变形边坡为研究对象,系统揭示了多因素耦合作用下边坡长期变形机制,重点阐明了蠕变劣化效应对变形过程的控制作用。基于西原体力学模型,结合多元回归分析,提出了一种综合考虑岩体软化、蠕变时效特性及有效应力演化的边坡长期变形预测方法,实现了边坡变形趋势的定量预测。结果表明:库水周期性涨落,尤其是水位回落阶段,是诱发消落带岩体劣化及边坡长期变形的主导因素,消落带岩体的黏塑性变形随库水循环呈阶跃式增长特征,并逐渐成为边坡累计变形的主要贡献源,因此,消落带岩体的黏塑性变形控制及其动态监测是保障库岸边坡长期稳定的关键。研究成果可为库岸边坡长期变形预测及稳定性评价提供参考。
地质与勘测 | 承压水作用下黄土斜坡滑动失稳机制研究

地质与勘测 | 承压水作用下黄土斜坡滑动失稳机制研究

摘要:在黄土高原地区,黄土滑坡灾害频发,其发生机制与动水渗流作用密切相关。为了明确季节性持续降雨和承压水反向渗流动水作用下的黄土斜坡失稳机制,以青海省红崖村滑坡为例,结合现场野外调查,利用数值模拟方法系统研究在降雨入渗和反向渗流条件下,黄土斜坡土体物理力学指标的响应特征及时空分布规律;根据斜坡稳定性和应力应变特征分析斜坡失稳过程,并揭示降雨与承压水在黄土滑坡过程中的关键作用。结果表明:新近系地层和黄土-泥岩的二元结构为滑坡的发生提供了有利的地质条件;丰富的水文地质环境和充足的雨水补给为滑坡的形成提供了必要的动水渗流作用条件;持续性降雨是红崖村滑坡的重要诱发因素,而承压水的反向渗流作用是关键控灾因素。
工程建设 | 抽水蓄能电站天然库盆与半库盆 DEM 协同选址研究

工程建设 | 抽水蓄能电站天然库盆与半库盆 DEM 协同选址研究

摘要:随着全球能源转型加速推进,抽水蓄能电站因其调节能力和经济性优势,成为了新型电力系统的关键支撑。然而,传统依赖人工勘查的抽水蓄能电站选址方法存在效率低、覆盖范围有限等弊端,难以满足规模化开发需求。为此,提出一种基于数字高程模型(DEM)的自动化选址方法体系,通过融合地形特征分析与水文分析的约束建模,构建天然库盆与半库盆协同提取框架。所提方法整合洼地识别、汇水区搜索、干流分析及坝址优化等关键技术,结合动态阈值筛选库容、水头及距高比等核心参数,显著提升了选址效率与工程适应性。案例研究表明,该方法可精准识别候选库盆,降低勘测成本,有效解决人工建坝中地形改造的可行性评估难题。
工程建设 | 复杂地层双模 TBM 刀盘装机主参数设计方法研究

工程建设 | 复杂地层双模 TBM 刀盘装机主参数设计方法研究

摘要:针对软硬岩交替、围岩等级低、地下水发育等复杂地层条件下,双模TBM刀盘装机主参数缺乏系统设计方法的问题,提出一种适用于土压平衡/单护盾双模TBM的装机主参数设计方法。分别建立土压平衡模式与单护盾模式的刀盘推力和扭矩计算模型。土压平衡模式考虑刀盘正/背面摩擦、侧面摩擦、切削抗力等7项扭矩分量及5项推力分量;单护盾模式区分正常掘进与卡机脱困两种工况,分别计算破岩所需推力和扭矩,并考虑围岩压力对卡机脱困的影响。以引江补汉工程输水隧洞TBM 10标段为例,计算得到土压平衡模式所需额定扭矩不小于30 961 kN·m、最大推力不小于125 983 kN。设计确定的双模TBM实际装机参数为刀盘额定扭矩32 667 kN·m、系统最大推力159 042 kN,均大于计算结果。所提出的双模TBM刀盘装机主参数设计方法可为复杂地层条件下土压平衡/单护盾双模TBM的选型与装机参数确定提供参考。
科学试验研究 | 多模型融合的桥梁壅水计算框架构建与验证

科学试验研究 | 多模型融合的桥梁壅水计算框架构建与验证

摘要:针对单一桥梁壅水计算方法在复杂地形下存在误差可控性差、计算效率低等问题,提出了一种基于“分工-反馈-集成”架构的多模型融合计算框架。该框架融合HEC-RAS一维模型、MIKE 21二维水动力模型及3种壅水计算经验公式,通过动态数据同化机制实现模型间的参数交互与误差抑制,并引入贝叶斯模型平均(BMA)方法进行权重自适应优化,从而在保证高效率计算的同时提升壅水预测的精度。以洮河卓尼段6座桥梁为例,选取不同频率的洪水工况对计算框架进行了验证。结果表明:通过3种检验方法对比分析,在多种洪水频率和桥墩类型下,利用此融合框架计算的壅水误差波动范围最小,综合精度最高;融合框架计算耗时仅10.5 min,较全流域单一数值模拟效率提升30%以上;融合框架规避了经验公式的盲目性和单一数值模型的局限性,提供了一个取值更合理、机理更清晰的壅水长度预测值,既能避免因过度预估造成的工程浪费,也能防止低估带来的防洪安全隐患;河道关键参数发生扰动时,融合框架的最大相对误差最低,且此框架对异质桥墩结构适应性良好。该融合框架为桥梁防洪安全评估提供了一种高精度、高效率的计算方法,可为复杂河道环境中桥梁壅水分析与工程优化设计提供技术参考。
科学试验研究 | 循环荷载下加锚复合层状岩体离散元细观机制研究

科学试验研究 | 循环荷载下加锚复合层状岩体离散元细观机制研究

摘要:随着岩体工程规模的不断扩大,软弱夹层变形损伤引起的复合层状岩体失稳及锚杆破断现象日益突出,其中,水位涨落或降雨是导致岩体锚固系统受到循环加卸载的主要力源。为此,基于PFC ^2D 离散元数值模拟并结合室内拉拔试验,从细观角度探究了不同加载方式下锚杆抗拔力、围岩位移场的演变及其内部微裂纹的扩展特征。研究结果表明:循环荷载效应显著缩短了岩体锚固系统达到其预设使用年限的时间;岩体位移场呈“U”形对称分布,伴随着加载锚杆出现剪缩现象;锚杆端部分布有具有收敛性的微裂纹,微裂纹延伸范围随循环次数的增加而增大;当岩体含泥岩夹层时,泥岩颗粒在循环载荷作用下出现明显的剪胀现象;随着泥岩夹层厚度增大,岩体锚固系统抗拔力峰值降低明显,微裂纹分布特征由均匀分布变为倒“V”形分布;相对于低频循环加载,相同泥岩夹层厚度下高频循环加载导致的微裂纹数量更多,且主要分布在泥岩内部。研究结论可为认清含软弱夹层的复合层状岩体的锚固机理及优化岩体工程稳定性控制设计提供参考。
科学试验研究 | 波浪荷载纯圆应力路径下海床黏土动力特性研究

科学试验研究 | 波浪荷载纯圆应力路径下海床黏土动力特性研究

摘要: 目前, 波浪荷载对饱和淤泥质粉质黏土的影响研究仍然以室内动三轴试验为主, 无法真实地反映波浪荷载影响造成的主应力轴连续旋转这一特点。利用动态空心圆柱扭剪仪(DHCA), 考虑主应力轴旋转, 对浙江省台州淤泥质粉质黏土进行了波浪荷载应力路径下的不同循环应力比和循环圈数的循环剪切试验以及循环后静力剪切试验; 研究得到了黏土孔隙水压力发展、应力应变发展规律、骨干曲线发展以及刚度衰减等动力特性, 并建立了应力应变骨干曲线与循环圈数的关系。研究表明: 相同循环应力比条件下, 循环后抗剪强度与循环圈数呈正相关; 循环圈数越多的试样, 其参考模量 E₅₀ 越大, 并出现刚度强化的现象, 与熟知的土体循环后刚度弱化现象相反。研究成果可为波浪荷载作用下饱和淤泥质粉质黏土的工程特性评估提供试验依据和理论参考。
科学试验研究 | 堆石颗粒破碎强度尺寸效应的试验与模拟研究

科学试验研究 | 堆石颗粒破碎强度尺寸效应的试验与模拟研究

摘要: 堆石料的力学性能受颗粒破碎的影响,由于颗粒强度随着粒径的增大而降低,粗粒料更容易因破碎发生性能的衰减,颗粒强度的尺寸效应是进一步研究堆石料缩尺效应的基础。开展了20~120 mm粒径石灰岩的单颗粒破碎试验,发现不同粒径的颗粒强度均服从Weibull分布,特征强度与颗粒尺寸服从幂律函数关系,幂指数为-0.54。提出了一套通过Voronoi剖分建立多面体块颗粒模型的方法,并使用平行黏结接触模型开展破碎试验模拟,模拟中根据单颗粒试验结果将黏结键的抗拉强度和黏聚力设置为与尺寸相关。模拟结果显示,不同粒径的颗粒强度分布与试验结果相一致,模拟方法能很好地体现颗粒强度的尺寸效应。最后分析了体积单元尺寸对颗粒强度统计特征的影响,建议单元尺寸与颗粒模型尺寸比值最少为4,即模型至少含有约50个单元刚性块。研究成果可为开展可破碎堆石颗粒材料的离散元数值试验提供参考。
科学试验研究 | 非对称荷载下船闸闸室－桩基础受力变形特性研究

科学试验研究 | 非对称荷载下船闸闸室－桩基础受力变形特性研究

摘要:为研究非对称荷载作用下船闸闸室-桩基础的联合受力特性,以赣江下游尾闾主支枢纽的船闸工程为例,采用三维有限元数值模拟方法对闸室结构在完建、运行、检修和校核工况下的变形与应力响应进行了研究。结果表明:船闸闸室结构在完建工况下整体沉降显著,最大沉降发生于闸室底板的中部,反映出中央区域荷载集中与刚度协调的关键作用;运行工况下闸墙顶部出现明显的横向位移,表明非对称荷载对挡水结构侧移的显著影响;检修工况下闸室-桩基础交接区的压应力集中突出;校核工况下闸墙拐角的拉应力较为显著,表明结构转型与几何突变区域为应力敏感部位,荷载与刚度突变区域桩体受力较大。研究成果可为类似船闸工程结构设计与桩基差异化处理提供参考。
科学试验研究 | 格形地连墙十字钢板接头抗拉极限承载力研究

科学试验研究 | 格形地连墙十字钢板接头抗拉极限承载力研究

摘要:在部分水利工程中应用格形地连墙时,由于结构受力模式的改变,接头区域可能出现拉力作用,然而目前针对十字钢板接头抗拉承载性能的系统研究仍较为匮乏。以富池船闸为工程背景,开展了1:3比例的缩尺模型试验,对格形地连墙中单、双十字接头的抗拉承载力和破坏机理进行了详细分析。试验结果表明:在受拉过程中,单、双十字钢板接头试件中钢板与钢筋应变随着荷载的增加而增加,且在试件破坏时均未发生屈服现象;两种试件在受拉破坏过程中呈现相同的裂纹发展趋势,裂缝围绕接头呈“几”字形分布;单、双十字钢板接头试件极限抗拉承载力分别为100 kN和162 kN。基于受力机理及破坏模式分析,提出了一种针对格形地连墙十字钢板接头的抗拉极限承载力计算公式,该公式计算结果与现场试验结果误差小于5%,具有较高的可靠性。
科学试验研究 | 离心泵启停过程泵组与厂房结构耦联振动数值模拟

科学试验研究 | 离心泵启停过程泵组与厂房结构耦联振动数值模拟

摘要:大型离心泵具有设计流量大、扬程高的特点,在启停过程中机组内部会产生显著的压力脉动。由于压水室、吸水室和座环直接埋设在混凝土中,压力脉动会通过压水室等结构作用到厂房上,引起厂房振动。为深入研究水泵启停过程中厂房与泵组的振动响应特性,采用SST k-ω湍流模型对水泵启动与停机过程中的暂态流场进行了数值模拟,并以机组启停过程中压水室、吸水室和座环表面的暂态压力作为载荷,采用时间历程分析法对水泵与厂房整体结构进行了耦联振动分析。结果表明:压水室和厂房的变形与压水室内部压力变化趋势一致。压水室的最大变形出现在出口部位,厂房最大变形出现在压水室外包混凝土处,且均发生在导叶开度较小的时候。离机组最近的水泵层振动最为显著,从水泵层至电缆夹层,离机组越远,振动越小;然而受厂房自身结构鞭梢效应的影响,电缆夹层以上楼层呈现出离机组越远振动越大的特征。研究结果可为厂房结构的安全评价与设计优化提供理论依据。
工程运行管理 | 融合时空聚类和 ILOF 的混凝土坝变形异常值识别方法

工程运行管理 | 融合时空聚类和 ILOF 的混凝土坝变形异常值识别方法

摘要:针对传统大坝变形监测数据异常值识别方法难以表征各测点异常值时空关联的问题,提出了一种融合时空聚类和改进的局部离群因子(ILOF)的混凝土坝变形异常值识别方法。首先,融合最大最小距离法与动态时间规整(DTW)算法,构建时空综合距离度量模型;其次,采用K-Means算法实现测点时空聚类分区;再次,在各分区内选取代表性测点,结合基于加权马氏距离改进LOF算法进行异常值识别;最后,通过分析测点的环境相关性变化来验证该方法的有效性。在锦屏一级拱坝变形监测中的应用表明:不同程度的异常值干扰下,该方法查全率达93.02%,查准率达88.54%,准确率达96.54%;识别准确率较传统LOF、K-Means-LOF及基于DTW的识别方法均有所提升。该方法通过深度挖掘监测数据的时空关联特征,显著提升了异常值识别精度,为大坝安全监测数据的质量控制提供了有效技术支撑。
工程运行管理 | 多维工况影响下水电多尺度调节能力量化表征方法

工程运行管理 | 多维工况影响下水电多尺度调节能力量化表征方法

摘要:在水力电力复杂多维工况的耦合影响下,精准量化梯级水电多周期调节能力,对于西南地区新能源高效消纳和电网保供具有重要意义。为此,提出了多维工况影响下的水电多尺度调节能力量化表征方法。短期和中期尺度上,分别从电力、电量、时间3个维度,建立了包含强迫出力、顶峰能力、上下调备用能力、顶峰电量和顶峰时长等指标的水电调节能力量化表征方法;长期尺度上,建立了水电梯级蓄能计算模型。以雅砻江梯级水电站为应用实例,探究了水位、发电流量、水能转换效率等多维运行工况对水电多尺度调节能力的影响。结果表明:短期尺度上,能够达到出力上限的最低水位状态对应最强的顶峰能力,且所提方法可有效应对水电上调备用计划无法可靠实现的风险;中期尺度上,将水电站的月末水位消落得更低有利于应对较高的顶峰电量需求和较长的顶峰时长需求;长期尺度上,蓄能与水位呈正相关,且由于“一滴水重复发电”的杠杆效应,上游龙头电站水位对梯级水电蓄能的影响最大。研究成果可为电力生产调度决策提供科学参考。
工程运行管理 | 考虑多元盈利路径的抽水蓄能容量优化配置方法

工程运行管理 | 考虑多元盈利路径的抽水蓄能容量优化配置方法

摘要:以新能源为主导的新型电力系统中,针对抽水蓄能因市场机制不完善导致的建设成本分摊不畅、价值疏导受阻及成本回收困难等问题,提出了考虑多元盈利路径的抽水蓄能容量优化配置方法。该方法结合服务需求及服务补偿电价的不确定性差异,通过量化抽水蓄能在容量租赁、削峰填谷及调频等多元辅助服务中的价值,以抽蓄投资效益最大和净负荷波动方差最小为目标构建抽蓄容量多目标优化配置模型;选用改进的NSGA-Ⅱ算法求解,引入自适应比例因子和正态分布交叉算子,以保持种群多样性。算例验证结果表明:经多场景对比与经济性分析,160 MW容量下的抽蓄综合效益最优,考虑辅助服务收益后,成本回收年限缩短了2 a;改进后的NSGA-Ⅱ算法的帕累托解质量和空间搜索能力显著提升。所提方法可作为探索抽蓄投资成本回收及盈利的有效途径,进而提升抽蓄电站的投资积极性。

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