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  • 李杰, 崔东文
    中国农村水利水电 . 2023, (11): 1-9.   DOI: 10.12396/znsd.230674
    HTML253 PDF106

    为科学评价云南省2006-2022年及2025年水资源空间均衡状态,建立基于社交网络搜索(SNS)算法、登山队优化(MTBO)算法优化双向门控循环单元(BIGRU)、双向长短时记忆(BILSTM)网络的水资源空间均衡评价模型。首先,从水资源支撑、水资源压力、水资源调控力3个方面遴选15个指标构建水资源空间均衡评价指标体系和等级标准,采用线性内插和随机选取的方法生成样本构建BIGRU、BILSTM适应度函数;其次,简要介绍SNS、MTBO算法原理,利用SNS、MTBO优化BiGRU、BiLSTM隐含层神经元数、学习率(超参数)构建SNS-BIGRU、MTBO-BIGRU、SNS-BILSTM、MTBO-BILSTM模型,通过不同样本大小和连续10次运行的方法验证SNS-BIGRU等4种模型的稳健性;最后利用SNS-BIGRU、MTBO-BIGRU、SNS-BILSTM、MTBO-BILSTM模型对云南省2006-2022年及2025年水资源空间均衡进行评价,并与SNS-支持向量机(SVM)、MTBO-SVM和模糊综合评价法的评价结果作对比。结果表明:①所建立的SNS-BIGRU等4种模型具有较好的识别精度和稳健性能;SNS、MTBO能有效优化BIGRU、BILSTM超参数,提升BIGRU、BILSTM预测性能。②SNS-BIGRU等4种模型对云南省2006-2011年水资源空间均衡评价为“不均衡”,2012-2013年评价为“较不均衡”,2014-2018年评价为“临界均衡”,2019-2022年评价为“较均衡”,2025年基本可达到“均衡”水平;4种模型评价结果与SNS-SVM、MTBO-SVM、模糊综合评价法有3年存在1个等级的差异。本文构建及提出的模型方法可为水资源空间均衡评价提供参考与借鉴。

  • 薛联青, 周天文, 刘远洪, 杨丽娟
    中国农村水利水电 . 2023, (7): 1-7.   DOI: 10.12396/znsd.221993
    HTML259 PDF112

    为提高月径流预测精度,提出了基于两阶段分解策略的预测模型。首先通过基于加权回归的季节趋势分解(Seasonal-Trend Decomposition Using Loess, STL)将原始径流序列分解为趋势项、季节项和残差项,再通过变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)将随机性较强的残差项进一步分解以剔除噪声,利用长短期记忆网络(Long-Short Term Memory, LSTM)、卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)和支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)3种机器学习模型对各分量逐一预测,月径流预测结果为各分量预测值的线性集合。以澧水流域石门站为研究对象,选取平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE)、平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error, MAPE)和纳什效率系数(Nash-Sutcliffe Efficiency Coefficient, NSE)等指标对模型预测精度进行综合评估,并结合SHAP(SHapley Additive exPlanations)可解释机器学习方法探究最优模型中各输入特征对径流预测结果的贡献程度。结果表明:LSTM和CNN模型预测精度整体优于SVR模型,但模型结构差异造成的预测精度变化小于输入项差异造成的变化;两阶段分解后各分量对预测结果的贡献优于其他输入特征,模型预测精度整体提升,且对高流量事件预测精度的提升尤为显著。

  • 赵作章, 陈劲松, 彭尔瑞, 李荣亮, 吴大真
    中国农村水利水电 . 2023, (6): 202-208.   DOI: 10.12396/znsd.221319
    HTML256 PDF43

    随着全球资源环境问题日益凸显,土壤盐渍化受到广泛关注,全球约有8%的土地受到盐渍化的威胁。我国是土壤盐渍化比较严重的国家,盐渍土面积占全球盐渍土面积的1/10,且近年来在自然和人为因素等条件影响下,受盐渍化胁迫的土壤还在不断发展,严重影响耕地资源、作物产量、农业发展等其他方面。因此,采用经济合理高效的治理措施改善盐渍土壤质量和提高作物的产量具有现实意义。总结了土壤盐渍化的成因及来源,从灌排措施、物理调节、化学改良、生物措施这4个方面综述了盐渍化土壤的治理途径,为进一步开展盐渍土的治理研究提供参考。

  • 许怡, 曾艳丽, 刘敏芝, 刘天, 张轩, 吴巍, 周星池
    中国农村水利水电 . 2023, (5): 1-4.   DOI: 10.12396/znsd.222180
    HTML217 PDF100

    分析人工生态池不同水生生物对于稻田排水的净化作用。选取不同的挺水植物、浮水植物以及沉水植物,开展稻田排水人工生态池净化试验,分析不同水生植物对于稻田排水中的TN和NH4 +-N等污染物的净化作用。人工生态池对于稻田排水中TN、NH4 +-N的净化效果明显,不同水生植物在净化后第6~7 d左右均能够将污染物浓度降低到排水前的水平。其中黑藻对于TN、NH4 +-N的去除效果最好,净化4天即可达到90%以上的去除效果。人工生态池能够有效地净化稻田排水水质,减少农业面源污染的排放;黑藻的净化效果最好,适宜在人工生态池中进行推广种植。

  • 何子贤, 顾文权, 邵东国, 刘杰
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 1-13.   DOI: 10.12396/znsd.221588
    HTML216 PDF82

    城乡结合带是流域复杂多样污染物的主要源汇区。科学识别该类区域的污染物入河湖特征,并根据河湖水功能区划等环境保护目标要求,优化区域城乡发展规模与种养结构,对河湖保护和综合治理具有重要意义。以四湖流域中下区这一典型城乡结合带为研究对象,采用改进输出系数法与浓度法,分别计算2008-2018年各市县的非点源与点源污染物入河量,得到污染物入河时空分布规律与特征,探明洪湖市农业种养是主要贡献源区之一。通过建立区间模糊多目标规划模型,对低、高两种节水控污水平下2030年种养结构及城乡规模进行了优化。结果表明:①2008-2018年研究区TP、COD入河量呈增高趋势,分别增加3.86%、11.11%,而NH3-N减少14.91%,TN减少0.4%,各类污染物入河总量最大值来源由监利市转移至洪湖市,研究区污染主控来源由城市污染逐渐转为农村污染,应加强农村面源污染的治理;②2030年研究区优化后节水减排效果显著,在高节水控污水平下荆州区域和潜江区域的万元GDP用水量比2018年最多下降42.2%和61.7%,TN、TP、COD、NH3-N比2018年最多分别削减47.9%、50.5%、56.2%、57.3%;③2030年研究区内水田种植应转变为旱作或虾稻种养模式,畜禽养殖量缩减20.9%,水产养殖量增加8.9%,农村人口缩减48.5%~49.4%,城镇人口增加76.2%~77.7%,工业增加值提高183.4%~183.9%。研究结果为洪湖水环境治理和四湖流域污染物入河总量控制提供了科学依据。

  • 唐锡良, 周奉, 孙溢点, 张万顺, 樊皓
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 54-61.   DOI: 10.12396/znsd.222238
    HTML227 PDF31

    开展流域重金属污染迁移转化规律研究,对有效防控流域重金属污染、保障流域生态环境质量具有重要意义。流域内重金属来源复杂具有多源性,在环境中的迁移与转化途径多且机理复杂。基于流域内重金属迁移转化过程及模型的精准模拟是进行重金属污染迁移转化规律研究的基础及关键途径,文章全面综述了流域内重金属在大气、陆面土壤、河流水体中的来源、迁移转化过程及影响因素,对流域重金属迁移转化模型研究进展进行系统介绍,提出了现有流域重金属迁移转化研究存在的不足,并对未来研究工作进行了展望。

  • 常利伟, 程磊, 陈进, 韩东阳, 张橹, 刘攀, 常剑波
    中国农村水利水电 . 2023, (6): 1-11.   DOI: 10.12396/znsd.230479
    HTML210 PDF87

    水资源时空分布不均的现象普遍存在,修建水库是调节水资源最有效的手段之一,在中国,已建成的各类水库达九万多座。科学和智慧地调度以最大化水库群的工程效益和水安全保障能力,亟需全面的、准确的、地理信息化的水库和大坝数据集作为支撑,提供包括水库和大坝的位置以及水库边界、大坝高度、库容、用途等属性信息。近年来,多个水库和大坝数据集相继发表,极大地推动了水库和大坝相关的大尺度研究,但各个数据集在数据量和属性内容上存在明显的差异,亟待开展数据集的对比差异与应用需求分析。介绍了目前公开发表的水库和大坝数据集,总结了水库和大坝信息的多种数据来源和数据集的生产过程,比较了各数据集在大坝的位置和分类、水库的边界上的差异,重点比较了各数据集在中国的统计差异和空间分布特征,并探究了数据集中存在的数据时效性、水库与湖泊的重复定义、水库面积大小差异等问题。梳理了基于此类数据的热点研究问题:水库防洪、发电、灌溉效益评估,水库和大坝的水文效应、碳效应、截留效应研究,以及对河流生境破碎化的评估等。最后展望了水库和大坝数据集的生产和应用发展趋势。研究发现数据集中大型水库数量多、属性全面,小型水库数量少、属性不足,且不同数据集之间存在诸多的差异,未来需要进一步完善水库和大坝的数据记录,协调各数据集的差异以实现对水库和大坝的完全模拟。

  • 刘慕嘉, 杨秀芹, 姚飛, 张洁, 张余庆
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 167-176.   DOI: 10.12396/znsd.221201
    HTML195 PDF29

    全球变暖增加了极端气候事件的发生概率,复合极端事件比单个极端事件对社会经济与环境造成的影响更严重。基于中国639个气象站点1961-2020年逐日降水和最高气温数据,采用加权平均降水指数(WAP)和相对阈值法识别出洪水和热浪事件,分析中国7日内洪水-热浪复合极端事件总频次及发生概率等时空变化特征,对比不同时段单个极端事件与复合事件两者之间变化差异,并探讨了洪水-热浪中热浪最长持续时间和平均强度变化,为我国防洪减灾方案提供参考。研究结果表明:①近60年几乎所有站点都发生过洪水-热浪复合极端事件,并表现出明显空间差异,出现频次较高的区域主要分布在长江流域、东南诸河流域、珠江流域及内陆河流域;②1961-2020年洪水-热浪事件总频次及中国区域平均发生概率均呈显著上升趋势(P<0.01),且不同年代以来上升速率越来越大;不同年份复合事件出现的频次和概率差异较大,2016年频次、概率最高(261次、17.4%),1985年频次、概率最低(8次、0.5%),发生概率与频次呈现出高度一致性;③与单个发生的极端事件相比,洪水-热浪复合事件发生频次增幅更大,1981-2000年、2001-2020年洪水-热浪事件总次数与1961-1980年的比值由1.26增加至2.96,且在长江流域东部、珠江流域东南部及东南诸河流域表现最为突出;④与热浪前没有洪水的热浪事件相比,洪水-热浪事件中热浪的最长持续时间相对较短、平均强度相对较小,不同流域空间差异表现不明显。

  • 何莉, 储梦溪, 张进朝, 杜煜
    中国农村水利水电 . 2023, (8): 1-6.   DOI: 10.12396/znsd.222501
    HTML176 PDF97

    为进一步研究水资源的动态性,并针对传统TOPSIS评价水资源承载力存在的问题,如评价值临近分级区间边界时,等级区分度不高,从而难以形成客观有效评价。利用D-S证据理论能有效降低数据差异性带来的损失,融合结果客观准确的优势,改进TOPSIS方法进行水资源评价。通过融合TOPSIS方法中的指标向量与正负理想解的距离,获取水资源承载力各等级合成信度,基于具有较大区分度的合成信度值判断水资源承载力等级。在此基础上,引入指标增量计算历年水资源承载力的变化情况,利用时间权向量组合历年变化情况,分析水资源承载力发展趋势。算例结果表明:改进TOPSIS方法后,2018、2020年的水资源承载力评价值与区间边界的区分度,由0.000 3、0.001 1提升到0.019、0.336 7。同时,利用提出的趋势分析法计算2020年水资源承载力趋势,与实际结果差距仅为0.001 9,验证了方法的有效性。最后根据本文方法预测2021年水资源承载力为负向变化趋势,并采用障碍因子模型诊断主要影响指标为年降水量及人均水资源量,提出加强生态环境建设及优化水资源合理配置的建议。利用本文方法进行水资源承载力评价具有更高的等级区分度,评价结果合理客观,符合实际情况,并且能综合利用历年动态数据,较为准确的描述水资源承载力的变化情况,可为水资源的开发保护提供科学依据。

  • 奚斌, 陈倩倩, 陈伟, 奚望, 邹燕, 黄海涛, 陈志刚, 沈世煊, 陈叶欣, 孔庆昊
    中国农村水利水电 . 2023, (5): 5-11.   DOI: 10.12396/znsd.221812
    HTML143 PDF45

    行船从航道驶入饮水源河道时,会将污水牵引进入饮水源河道。为了改善饮水源河道水质,减少某饮水源河道受到污染,对饮水源河道汊流边界进行优化。利用Mike21FM水动力模块建立了现状河道和汊流边界优化后的饮水源河道二维水动力数学模型,并通过物理模型试验对数学模型参数进行率定验证,模拟了现状和优化方案下的饮水源河道流场并计算了不同船行速度牵引进入饮水源河道的污水量。结果表明:优化方案能大幅减少行船驶入饮水源河道时牵引进入饮水源河道的污水量,且船行速度在6节时,行船驶过饮水源河道牵引进入饮水源河道的污水量最少。建议行船在驶入饮水源河道之前减速慢行,可以有效减少船行牵引进入饮用水源河道的污水量。

  • 祝宾皓, 周建中, 方威, 张勇传
    中国农村水利水电 . 2023, (5): 119-123.   DOI: 10.12396/znsd.221329
    HTML223 PDF28

    为具体考虑各水文模型适用条件、灵活利用模型预报特征对研究流域进行高精度耦合径流预报,将雅砻江流域雅江~吉居区间作为研究对象,以提升径流预报精度和稳定性为首要目的,构建涵盖新安江模型、水箱模型和TOPMODEL模型的多模型径流预报方法库,引入最小二乘法、岭回归法和极端梯度提升树法耦合各模型进行水文预报,并提出多评价指标体系对各耦合方法的预测性能进行对比分析。结论表明,极端梯度提升树法相较于其余两种方法有稳定的预测性能和强大的泛化能力,为该流域其他区间的预报工作提供了新的思路。

  • 左翔, 赵杏杏, 叶瑞禄, 丛小飞, 刘修恒
    中国农村水利水电 . 2023, (11): 10-18.   DOI: 10.12396/znsd.230826
    HTML136 PDF73

    模型参数率定是提高水文模型模拟效果的重要手段,通过研究一种改进的自适应遗传算法(IAGA)对新安江模型参数进行优化率定,解决传统遗传算法初始种群质量不高、容易早熟收敛、局部搜索能力差等问题。该算法利用混沌变量遍历性特点,随机生成初始种群并选优,提高初始种群的个体质量;针对交叉与变异的进化过程,设计了反映种群离散程度的种群目标函数离散系数,利用该系数构建了自适应调整交叉与变异概率算子,防止遗传算法过早收敛;依托环形交叉算子,提高算法全局搜索能力;采用自适应非均匀变异算子,实时优化算法的局部搜索能力,避免陷入局部最优。将自适应遗传算法、传统遗传算法(GA)和自适应遗传算法(AGA)应用于秦淮河流域新安江模型的参数率定,并从率定的收敛性、耗时、稳定性和效果方面进行算法的性能比较,结果表明:IAGA算法具有更优的寻优能力,更好的收敛结果,更高的稳定性和精度,场次洪水的模拟效果优于GA算法和AGA算法,率定期与验证期确定性系数(R 2)均在0.85以上,纳什效率系数(NSE)均在0.8以上,总体达到了水文预报的乙级标准。结果表明采用上述的综合手段改进传统遗传算法是可行的,改进后的IAGA算法具有良好的应用前景,为新安江模型的自动率定提供了一种有效的途径。

  • 范怡静, 刘真, 苑佳, 刘心
    中国农村水利水电 . 2023, (9): 35-45.   DOI: 10.12396/znsd.230548
    HTML234 PDF28

    城市水资源规划和管理是确保城市可持续发展和居民生活基本需求得到满足的关键环节,城市短期需水预测是城市水资源规划和管理的基础。由于气温、降水量和蒸发量等随季节变化明显,直接影响不同季节的用水峰值、高峰期,导致传统基于时间序列算法的固定时隙预测无法适应时隙的变化,从而不能保证预测精度。针对固定时隙预测精度低的问题,研究了基于四季24 h时间分辨率和夏季15 min时间分辨率的双时间尺度城市短期需水预测模型。该模型使用Anomaly-Transformer模型进行异常值检测,并通过分段曲线拟合对异常值校正,采用主成分分析法对城市短期需水影响因子进行分析提取主成分,在AutoML的标准模型分析中选取三个效果最好的模型作为Stacking模型的基学习器再结合长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)和Optune 框架超参数优化后的NeuralProphet模型对双时间尺度的城市短期需水量进行预测,同时加入安全网机制,以保证LSTM-NeuralProphet模型的精确度。与其他模型(LSTM模型、NeuralProphet模型、BP神经网络模型)相比,LSTM-NeuralProphet模型的平均绝对误差在四季24 h时间分辨率的数据集上降低了0.18%~1.96%,在夏季15 min时间分辨率的数据集上降低了0.45%~11.90%。实验结果表明,LSTM-NeuralProphet模型具有更好的拟合效果和更高的预测精度,能较准确地预测双时间尺度下的城市需水量,可以较好地应用于城市短期需水预测研究中。

  • 王欣, 胡铁松, 曾祥, 李想
    中国农村水利水电 . 2023, (12): 1-6.   DOI: 10.12396/znsd.230969
    HTML170 PDF85

    水库汛末提前蓄水调度具有主从递阶的决策结构,而发电目标的异参同效性使给定防洪规则时最优蓄水方案不唯一,即水库优化调度求解存在“不适定性”,水库运行管理单位是否选择对防洪安全更有利的蓄水方案影响调度效益的实现,表明防洪与兴利在竞争关系外还存在合作潜力。针对这一问题,围绕如何加强兴利部门对防汛部门的合作意愿从而提升水库调度整体效益,建立了基于下层决策者满意度的合作激励模型。该模型以不适定二层规划为框架,从水库调度决策特点出发,对兴利部门的合作意愿与其在给定防洪规则下的预期发电收益的非线性相关关系进行描述,进而得到兴利部门选择有利于防洪目标蓄水方案的概率,并采用多种群混合进化粒子群算法对模型求解。同时设置量化指标,对合作激励机制下的水库优化调度决策效率损失和整体目标实现度进行评估。在三峡水库汛末提前蓄水调度实例中,将新模型与乐观、悲观和部分合作模型结果进行了对比分析。结果表明,合作激励的机制会促使防汛部门适当让渡部分效益以提高水库蓄水发电效益,进而鼓励兴利部门选择更有利于防洪安全的方案,同时能较为显著地减少主从竞争博弈导致的调度决策效率损失。此外,与线性满意度模型相比,本文提出的非线性的满意度~预期调度效益值关系曲线更符合水库调度的实际决策特征。

  • 张晓雷, 朱裕, 崔振华
    中国农村水利水电 . 2023, (9): 146-152.   DOI: 10.12396/znsd.230211
    HTML147 PDF111

    为了研究小浪底水库运行后黄河下游游荡段河势演变情况,选取黄河下游游荡段2001-2020年近20年的Landsat卫星遥感影像图片,基于ARCGIS和ENVI软件采用边缘提取算法提取河道水边线及修正归一化差异水体指数(MNDWI)法提取水体,分析汛期河道水面宽度、汛后主流位置、汛后心滩数量等特征指标。结果表明:①小浪底水库运行后,经过20年的冲淤调整,黄河下游游荡段河势在汛期得到明显改善,主流基本归顺;②该河段河型没有明显变化,汛期水面宽度随流量同增同减,总体上逐年变宽,但夹河滩-高村河段水面宽度由于河道整治工程的控制较为稳定;③采用MNDWI法对水体的智能化提取,发现主流摆幅呈现3种规律:①主流位置基本不变②主流位置向同一个方向移动③主流位置迁徙不定;④心滩数量与流量呈负相关,总体上在2001-2007年逐年减少,2007年达到最小值13个,2007-2015年逐年增多,2015年达到最大值58个,2015-2020年又逐年减少,同时在河道河型突变位置也会发生变化。河势调整会改变河道整治工程的有效性,同时也会对滩区群众的生产生活造成影响,因此需要加强黄河下游游荡段河势的监测并对心滩的变化予以足够的重视,提升对黄河下游河势调整规律及心滩演变的认识。

  • 王汉辉, 丁刚, 王吉亮, 阳友奎
    中国农村水利水电 . 2023, (5): 199-205.   DOI: 10.12396/znsd.221260
    HTML155 PDF39

    我国西南地区水电资源丰富,但坝址区特高陡环境边坡高度达数百米甚至上千米,坡度达50°~60°以上,其上危险源严重威胁水电工程建设和运行安全,是制约水电工程建设的关键技术问题。围绕特高陡环境边坡勘察难、防治难、管控难等问题,开展了系统深入研究,研发了快速精准勘察、系统高效防治和高效集成管控等关键技术,并在乌东德水电站特高陡环境边坡防治中成功应用。

  • 陈鹤, 刘俊国, 王鹏飞, 孟莹
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 152-157.   DOI: 10.12396/znsd.221058
    HTML187 PDF28

    陆地水储量是降水、蒸散发、径流及下渗等水文过程的综合反映,控制不同尺度的水文循环过程。分析青藏高原陆地水储量在长时间尺度上的变化情况,明晰气候变化产生的影响,可为认识青藏高原的水安全风险并制定相应的水资源管理措施提供科学参考。研究综合使用GRACE数据与ISI-MIP2b多模型数据,利用多模型权重法、Mann-Kendall趋势分析等方法分析了青藏高原1861-2005年与2006-2099年陆地水储量的时空变化情况,通过试验情景设计探究了气候变化对陆地水储量及地下水储量的影响。结果表明:①GRACE数据显示青藏高原陆地水储量在2002-2017年间呈减少趋势,水储量变化空间异质性强,高原南部呈减少趋势,北部呈增加趋势。②ISI-MIP2b模拟结果显示1861-2005年间青藏高原陆地水储量在工业革命前情景(PIC)与历史情景(HIST)下呈增加趋势,气候变化降低了陆地水储量的增加速率(0.50 km3/a),同时使高原东部及中部大部分地区的陆地水储量由PIC情景下的增加趋势变为减少趋势。③2006-2099年间,PIC情景下青藏高原陆地水储量呈增加趋势,RCP2.6、RCP6.0及RCP8.5情景下均呈减少趋势,气候变化使陆地水储量的变化趋势由增加变为减少。三江源大部分地区陆地水储量在4种情景下均呈下降趋势,内陆河流域水储量在RCP2.6、RCP6.0及RCP8.5情景下呈增加趋势。地下水储量在PIC情景下呈减少趋势,其余辐射强迫情景下呈增加趋势,辐射强迫越高情景下的增加速率越快。

  • 马梦阳, 赵勇, 王庆明, 刘蓉, 李恩冲
    中国农村水利水电 . 2023, (7): 55-62.   DOI: 10.12396/znsd.221988
    HTML177 PDF14

    受气候变化和人类活动等因素的影响,海河流域是我国目前水资源量衰减最为严重的区域之一。为了研究海河流域水资源量演变的影响因素,考虑到年内降水强度等级的变化,基于气象观测数据以及海河流域第3次水资源评价和水资源公报,利用线性斜率、M-K趋势检验和t检验分析了1956-2019年海河流域水资源总量、不同等级降水量、潜在蒸散发的变化规律。利用M-K突变检验分析了海河流域水资源总量突变时间点,并利用偏最小二乘回归分析了各气象因素以及下垫面改变对突变前后水资源总量变化的定量贡献。结果表明:①海河流域水资源总量变化速率为-30.48 亿m3/10 a,呈显著下降趋势,并在1980年发生突变,突变前后水资源总量由410.9 亿m3下降到299.0 亿m3。②突变前后,小雨、中雨、大雨、暴雨和潜在蒸散发分别下降8.34、6.69、12.96、21.17和19.1 mm。其中,小雨、中雨、大雨和潜在蒸散发下降不显著,暴雨下降显著。③水资源总量下降的111.9 亿m3中,小雨、中雨、大雨、暴雨、潜在蒸散发、下垫面的贡献分别为-8.0 亿m3(7%)、-5.2 亿m3(5%)、-16.0 亿m3(14%)、-34.7 亿m3(30%)、1.2 亿m3(1%)和-49.1 亿m3(43%)。暴雨量减少和下垫面变化是海河流域水资源量减少的主要因素。研究为海河流域制定可持续的水资源开发利用方案提供科学依据。

  • 阿哈提·克力木, 曾俣杰, 刘德地
    中国农村水利水电 . 2023, (6): 21-26.   DOI: 10.12396/znsd.221458
    HTML123 PDF25

    水资源是限制干旱区可持续发展的关键因素。为缓解干旱区因社会经济需水增加引起的水资源供需矛盾,以哈密市伊州区为例,以2021年为基准年、2030为近景规划水平年、2040为远景规划水平年,在分析水资源系统中供、用、耗、排的基础上,展开水资源合理配置研究,分析不同规划情景下水资源供需平衡情况。结果表明,随着社会经济快速发展,哈密市伊州区的需水将会显著增加,由现状水平年的37 502 万m3增加至2030水平年的39 717 万m3与2040水平年的48 756 万m3,水资源供需矛盾日益凸显。水资源配置能够通过水库运行调度,有效缓解因水资源时空分布不均导致的缺水,有效保障各个部门的用水过程,使得哈密市伊州区现状与2030水平年的总体缺水率保持在较低水平,分别为2.78%与4.20%,维持了社会经济的稳定发展。但随着需水的持续增长,需水逐渐超过当地水资源系统承载能力,2040水平年的哈密市伊州区总体缺水率大幅增加至15.46%,其中生态、工业与农业部门的缺水率分别达到了8.37%、9.98%与22.15%,扰动了水生态稳定,限制了社会经济稳健发展,进而为哈密市伊州区可持续发展目标带来挑战。研究不仅可为哈密市伊州区水资源合理配置和用水结构的合理调整提供技术支撑,而且可为实现干旱区水资源统一管理和水量的统一调度提供理论依据。

  • 郭家力, 郭东淏, 丁光旭, 李颖, 李英海, 杨旭, 张海荣
    中国农村水利水电 . 2023, (5): 72-78.   DOI: 10.12396/znsd.221373
    HTML142 PDF25

    高质量的水文气象观测数据是开展气象和水文灾害监测、预报预警及长期气候变化趋势分析的基本支撑。针对流域尺度内现有融合降水数据空间分辨率低的问题,通过集合卡尔曼滤波(EnKF)融合算法对清江流域33个地面站点和TRMM及CMORPH两种卫星产品的降水数据在日尺度上进行融合,得到了0.05°×0.05°的清江流域融合降水数据MSAP。利用留一交叉验证的方式对卫星降水、地面插值和MSAP融合降水数据进行定量分析,证明EnKF融合算法能从相关性系数R、平均绝对误差MAE和均方根误差RMSE 3个方面改善清江流域降水的精度,并且融合算法改善了卫星数据和地面数据在流域边界部分区域精度低的缺点,展现了EnKF融合算法在降水数据融合中的应用潜力。进一步地,将MSAP与CMFD、ERA5和MSWEP等3种主流再分析数据进行对比,并对1998年汛期清江流域与长江干流四次洪峰遭遇中最大的两次遭遇所对应的场次强降水进行了空间分析。结果表明,在时间尺度上,MSAP数据具有最高的R和最小的MAERMSE;在误差的空间分布上,MSAP数据在各站点精度评价指标的空间差异最小,四种再分析数据精度由高到低排序为MSAP > CMFD > MSWEP > ERA5;在历时5日和历时2日的场次强降水过程中,CMFD、MSWEP和MSAP均能在一定程度上反映出暴雨中心,在空间分布和降水量级上,MSAP和CMFD基本保持一致。

  • 张璐, 刘真, 李磊, 刘心
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 105-113.   DOI: 10.12396/znsd.220946
    HTML112 PDF14

    径流过程是地球上水文循环中的关键一环,科学准确地预测月径流的来水量对于流域的水量调度、水资源规划及管理具有十分重要的意义。然而由于径流过程的复杂性以及人类活动的影响,在变化环境中精准捕捉月径流时间序列的变化规律变得十分困难。针对月径流时间序列预测中存在的对于样本数据中先验信息识别不够彻底以及对时间步长嵌入维度难以有效地自适应选取这两点问题,设计了基于VMD-PSR-BNN的月径流时间序列预测模型。基于变分模态分解(VMD)算法对噪声良好的鲁棒性和对时序信号精确分解的特性,将月径流时间序列视为一种时序信号,利用VMD方法将月径流时间序列分解为多个相对平稳的固有模态函数(IMF),再基于相空间重构(PSR)理论对各个IMF分别进行重构,对各个重构后的IMF分别采用基于变分推理的贝叶斯神经网络(BNN)进行预测,最后将各个BNN的预测结果进行聚合重构得到月径流时间序列的最终预测结果。选取渭河流域咸阳和华县两个水文站1953-2018年的月径流时间序列进行实例分析。结果表明:VMD对月径流时间序列具有很好的分解效果,两个水文站基于VMD-PSR-BNN模型的月径流预测结果均可达到水文预报的甲级标准,并且对于样本中的极端值具有较好的拟合效果,为月径流时间序列的预测提供了新的方法参考。

  • 黄梦婷, 张薇, 闫浩迪, 刘正军, 丁鸣鸣, 邵光成
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 182-188.   DOI: 10.12396/znsd.221050
    HTML118 PDF32

    为研究水稻叶片叶绿素相对含量(SPAD)在3种水分处理和5种施氮处理下的变化规律,探讨无人机多光谱遥感技术反演水稻SPAD的可行性,本研究利用大疆精灵4多光谱无人机,采集了水稻拔节孕穗期、抽穗开花期和乳熟期的冠层多光谱遥感影像,并同步测定水稻SPAD值,基于25个光谱变量(5个波段反射率和20个植被指数),采用多元线性逐步回归、岭回归和套索回归3种方法构建了水稻SPAD的反演模型。结果表明:水稻3个生育期的SPAD最佳反演模型均是采用套索回归方法构建的,其中乳熟期建立的SPAD最佳反演模型在3个生育期中的反演精度最高,决定系数为0.782,均方根误差为1.217 7,相对误差为6.611 3%。因此,该研究可对水稻叶片SPAD进行遥感监测,并为水稻精准灌溉和施肥提供科学依据和数据支撑。

  • 马文生, 周清松, 李方忠, 王天周, 杨勇, 黎义斌
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 189-194.   DOI: 10.12396/znsd.221041
    HTML122 PDF15

    低比转速离心泵具有流量小、扬程高、效率低的特点。在满足扬程的使用要求条件下,为进一步提高低比转速离心泵的效率,通过修改叶轮子午面优化低比转速离心泵,再选择叶片出口宽度、进口shroud安放角、进口hub安放角、出口安放角和包角5个参数进行优化,以扬程和效率作为共同优化目标,采用最优拉丁超立方设计方法设计40组实验,利用BP神经网络作为优化参数与优化目标之间的代理模型,并运用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法进行扬程和效率的寻优。寻优之后通过斜切叶轮出口抑制驼峰现象,通过多参数优化结果表明,离心泵在标准工况下扬程提升了13 m、效率提升了8.07%。

  • 杨延梅, 高达铭, 赵健, 籍瑶, 苏婧
    中国农村水利水电 . 2023, (5): 18-25.   DOI: 10.12396/znsd.221456
    HTML126 PDF21

    研究提出了一种基于直觉模糊-熵权-TOPSIS的农业面源污染防治技术评估方法,在TOPSIS技术框架基础上,耦合直觉模糊集理论和直觉模糊熵权法,同时实现了对定性指标的定量转换和客观赋权;以典型种植业面源污染防治技术为例,开展方法应用验证,分别从源头类、过程类、末端类和全过程类技术中,筛选出综合效益较高的农业面源污染防治技术,从环境、经济、技术性能等不同维度深入剖析了各项技术的优势与不足。结果表明,该方法能够克服定性数据和主观赋权对评价结果的影响,综合考虑农业面源污染防治技术的环境效益、经济效益和技术性能,实现技术综合评价与优选,并为技术未来的改进方向提供科学指导。

  • 孙莺沙, 卢明明, 王奕森, 杨中华
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 23-32.   DOI: 10.12396/znsd.221497
    HTML146 PDF30

    密集的人类活动导致了土地利用类型的显著变化,进而会对流域的景观和生态环境健康产生影响。利用2000年、2010年和2020年三期土地利用数据,对汾河流域的土地利用、景观格局指数和生态系统服务价值的变化进行了建模和计算,并基于压力-状态-响应(PSR)模型从县域尺度对汾河流域进行了生态系统的健康评价。结果表明:20年来,汾河流域的建设用地急剧增加,增加了3.64%,而耕地面积大幅减小,减小了4.51%,耕地减少主要转移到建设用地、林地和草地,建设用地增加主要来自耕地和草地。流域内的建设用地和耕地的PD均增加了约23%,表明这两种土地类型近20年景观破碎化程度加剧。流域整体景观水平的SHDI呈上升趋势,而斑块密度PD和景观形状指数LSI先增大后下降,这反映了土地的使用程度有所提高,人类活动影响加剧,流域内景观存在碎片化的趋势。流域的生态系统健康状态在不同时空均存在一定的差异,2000-2020年生态健康状态较好的地区呈增加趋势,但随着城镇化的发展,太原市周边和汾河下游地区等人口聚集区域的生态健康压力仍然较大。研究结果可以为该流域的环境保护和生态管理提供理论依据。

  • 白梦婷, 李发文, 杨锁林, 白锐峥
    中国农村水利水电 . 2023, (9): 1-8.   DOI: 10.12396/znsd.230471
    HTML135 PDF46

    20世纪90年代逐渐衍生出生态水文学科,生态水文学主要研究生态过程与水文过程的耦合机制与发展规律。近年来,水资源短缺、水资源时空分布不均、水资源浪费、水污染等问题突出,掌握时空变化下水资源分布规律、制定适合当地生态环境可持续发展的生态保护策略,确立基于水资源承载力条件下的流域管控模式及水资源开发战略,已成为当前水资源合理配置的紧迫需求。要实现以上需求和目标,生态水文区划是基础,生态水文区划目标是为不同生态系统和不同水文特征条件下的分析和评价提供最小的管理单元。生态水文区划主要用来研究生态水文现象的地域性分异,揭示生态水文现象地域性分布规律。研究重点论述了生态区划、水文区划及生态水文区划的发展历程,生态水文区划指标体系构建,生态水文区划划分方法等研究进展。探讨了当前研究存在的问题:国外研究主要集中于生态区划或水文区划的单独研究,考虑生态与水文耦合关系的区划研究较缺乏,国内生态水文区划的研究虽已开展,但都集中于主成分分析及聚类法等传统方法、固定时间段的分析以及大中空间尺度的研究等。根据现存的问题,提出了未来研究方向及发展趋势:优化评价指标体系、融合多源数据、提升区划方法精度以及监测区划动态变化等。

  • 林星宇, 蔡暾, 杨克君
    中国农村水利水电 . 2023, (10): 1-8.   DOI: 10.12396/znsd.230512
    HTML124 PDF72

    床面粗糙特性是河流动力学中的重要研究内容,其量化方法一直是研究的难点。在顺直水槽中采用非均匀天然沙铺制初始床面,并逐渐增大流量粗化床面,基于激光扫描获得的床面数字高程资料,应用统计理论以及变异函数模型探讨不同粗化程度的床面表层粗糙特性。结果表明:采用非均匀沙人工铺制的床面高程频率分布呈现出近似正态分布,经历过不同水流强度依次累积冲刷后形成的稳定粗化床面高程频率分布都出现了轻微正偏态的趋势;高程标准差随水流强度增加严格增大的特点让它可以成为量化床面粗糙特性的可靠指标;水流塑造试验床面是各向异性的,随着流量的增大,床面粗化层破坏再粗化,床面高程二维变异函数的基台值越大;由于水流的作用,横向剖面平均变异函数的基台值与块金值略大于纵向剖面高程平均变异函数,径向剖面的基台值与块金值远小于横向与纵向剖面。研究加深了对床面粗糙特性的统计规律的探索,对于建立基于统计学的粗糙度定量表达方式具有一定的启示。

  • 李宁宁, 赵璧奎, 程涛, 刘霞, 谭超, 廖华明, 林浩伟
    中国农村水利水电 . 2023, (11): 19-26.   DOI: 10.12396/znsd.231012
    HTML70 PDF30

    近年来,广东省多地遭遇了罕见的严重旱情,具有持续时间长、影响范围广、干旱后果严重等特点,与人们对南方丰水地区的普遍认知有所不同。为了摸清广东省的干旱成因、影响因素、干旱特征,有效识别干旱灾害防治的薄弱环节,以省内典型易旱县区——粤东潮南区和粤西徐闻县为例,基于自然灾害风险理论,构建了耦合危险性、易损性、抗旱减灾能力三要素的干旱灾害风险评估区划模型,提出了评价指标体系及综合风险指数的计算方法,采用层次分析法确定指标权重,运用自然断点法科学划分区划,并引入风险矩阵方法将干旱风险与抗旱减灾能力聚合以表征干旱灾害防治水平,对干旱灾害风险影响因子及风险等级进行定性定量评估。结果表明:在天然降雨少、经济社会用水需求大导致水资源供给不足的主要影响下,潮南区干旱灾害综合风险自西向东递增,多数镇街为中等干旱风险,徐闻县全域均为中高及以上干旱风险,西部和中部干旱灾害综合风险较高,再叠加供水工程能力、河流水系密度、抗旱投入水平不高,可确定潮南区多数镇街为中等防治区,徐闻县多为重点防治区。通过典型历史干旱事件验证了结果的合理性,并针对易旱县区抗旱薄弱环节提出了措施建议。研究成果可以为完善广东省典型易旱县区抗旱减灾体系提供技术支持。

  • 邵欣欣, 雷国庆, 曾文治, 黄介生
    中国农村水利水电 . 2023, (6): 168-174.   DOI: 10.12396/znsd.221346
    HTML134 PDF20

    气孔导度是表征植物蒸腾状态的重要指标,气孔导度的准确量化对于地表水文循环研究具有重要意义。为探索提高气孔导度模拟准确性的方法,本研究利用分类梯度提升算法(CatBoost,CAT)和人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)两种机器学习模型对食松(Pinus edulis)与樱核圆柏(Juniperus monosperma)的气孔导度进行了模拟,并将二者的模拟结果与Ball-Berry模型和Medlyn模型进行了比较。机器学习模型以净光合速率An 、叶表二氧化碳浓度Cs、相对湿度RH、饱和水汽压差VPD、叶片温度TL和黎明前叶水势LWP为输入变量,设计了3种建模策略:策略①输入变量为AnCsRH;策略②输入变量为AnCsVPD;策略③输入变量为AnCsRHVPDTLLWP。结果表明①Ball-Berry模型和Medlyn模型模拟效果相近,RMSE分别0.013 8和0.013 9 mol/(m2·s);②机器学习模型对气孔导度的模拟效果明显优于Ball-Berry模型和Medlyn模型,不同输入策略下CAT和ANN模型的RMSE相比于Ball-Berry模型分别降低了19.35%~45.65%和26.90%~55.07%;③机器学习模型中策略③模拟效果优于策略①和②,且ANN优于CAT,其中策略③中ANN模型的RMSE比策略①和②分别提高了36.70%和38.54%;④各模型和策略下对两种植物组成的整个数据集的气孔导度模拟与分别对食松和樱核圆柏的气孔导度模拟规律是一致的,其中对食松的气孔导度模拟结果优于樱核圆柏。研究表明,机器学习模型(特别是ANN模型)更适用于植物气孔导度的精准模拟,可为植物蒸腾能力估算和农业水文模拟提供实用工具。

  • 段文华, 吕延春, 郑阳, 吕怡静, 陈启卷, 姚琛
    中国农村水利水电 . 2023, (5): 206-211.   DOI: 10.12396/znsd.221102
    HTML119 PDF28

    为提高水电机组开机过程的动态品质,提出了一种基于非线性模型的水电机组开机规律多目标优化方法。为了准确描述系统的水力和机械动态特性,建立了调节系统非线性模型。选择优化的目标综合考虑转速上升的快速平稳性和对水压波动和机械振动的抑制,选取转速相对误差绝对值积分、蜗壳水压相对误差绝对值积分和最大轴向水推力相对值作为3个目标函数。利用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对导叶开启规律进行优化,得到帕累托最优解集,并以加权方式选择4个解进行仿真试验。结果表明,开机规律多目标优化方法能在确保转速平稳上升的同时有效平抑水压波动和机械振动,达到良好的控制品质,优化结果可为水电机组的安全稳定运行提供决策支持。

  • 蔡木良, 支欢乐, 李文欢, 黄河, 刘贤, 蒋水华, 张秀平
    中国农村水利水电 . 2023, (7): 35-40.   DOI: 10.12396/znsd.221749
    HTML115 PDF22

    目前实时降雨下流域洪水淹没过程分析复杂,难以满足实际工程应用要求。虽然目前推广性较强的无源淹没分析方法计算简便,但是其实际物理意义不强。为此,基于实时降雨预报和地理信息系统(GIS)技术,建立了基于元胞自动机的洪水淹没分析模型,借助GIS技术生成数字高程模型格网数据,并结合流域下垫面条件求解洪水淹没范围及淹没水深。最后,以江西省宜春市袁州流域为例,考虑植被截留量和土壤下渗量这两种降雨损耗,利用径流系数表示降雨产生径流的损耗过程,进而采用建立的元胞自动机洪水淹没分析模型计算得到4个不同时刻(10 min、30 min、1 h和2 h)的袁州流域洪水淹没数据。同时,利用无源淹没分析方法和基于MIKE SHE的坡面流模型计算结果验证了建立的元胞自动机洪水淹没分析模型的有效性。结果表明:相比于无源淹没分析方法和基于MIKE SHE的坡面流模型,本文建立的模型可以充分考虑流域下垫面条件以及降雨产汇流过程的影响,更加合理地模拟洪水淹没过程,并能够动态输出不同时刻洪水淹没数据。所建模型具有应用推广性强、实际物理意义明确、计算过程较为简便,并且可准确地显示实时降雨下洪水淹没过程等特点。研究成果可为强降雨作用下洪水灾害风险评估、防汛抢险决策方案的制定提供理论参考。

  • 叶长亮, 燕虹夜雨, 安东森, 李怀成, 郑源
    中国农村水利水电 . 2023, (11): 196-201.   DOI: 10.12396/znsd.222515
    HTML72 PDF20

    为探究交错叶轮对双进口两级双吸离心泵过流部件压力脉动特性的影响,对同一水泵分别配置对称叶轮与交错叶轮作为对比方案,采用实验与数值模拟结合的方法开展研究,量化了吸水室、过渡流道及蜗壳在0.6Q、1.0Q、1.2Q三种典型工况下的压力脉动特性。结果表明:①在外特性方面,采用交错叶轮在各工况下的泵扬程与效率均高于采用对称叶轮,且1.0Q工况下可高出2%与3%;②在压力脉动特性方面,对于吸水室,各工况下交错叶轮对压力脉动的影响均较小,主频幅值相差不超过2%;对于过渡流道,各工况下交错叶轮对压力脉动均有抑制作用,如过渡流道隔舌处主频幅值较对称叶轮最高可降低13.5%;对于蜗壳,各工况下交错叶轮对压力脉动均有改善效果,如蜗壳隔舌主频幅值最高可削减31.9%。这一发现可为交错叶轮在双进口两级双吸离心泵中的应用提供参考。

  • 葛新峰, 孟涵, 孙洁, 何涛, 黄金伟, 王建明
    中国农村水利水电 . 2023, (7): 229-235.   DOI: 10.12396/znsd.221415
    HTML111 PDF26

    空化空蚀的存在对水轮机的运行十分不利,不仅会降低水轮机的出力和效率,破坏水轮机的过流部件,严重情况时会导致水轮机不能安全稳定运行。对空化位置的准确识别有助于预防空蚀破坏,文章利用流体软件中的VOF多相流模型及SST k- ω湍流模型,基于Schnerr-Sauer空化模型对冲击式水轮机喷射机构进行了数值模拟。通过分析额定设计水头下不同喷针开度的参数变化对喷射机构流场的影响,获得速度、压力和气相体积分数的分布规律。得到的主要结论如下:流体流经收缩管段,速度迅速升高,喷嘴的出口转弯处绝对压力迅速下降至形成空化所需要的饱和蒸汽压力,为空化创造了条件。在喷针中心存在速度衰减,在喷嘴出口以及喷针针尖区域存在低压区。气相主要分布在喷嘴的出口位置,在开度为20%与80%条件下,气相呈对称分布于喷嘴出口圆环面,但并未全覆盖,气化区域与前段导流体区域位置相对应,开度为40%与60%条件下气相呈圆环面均匀覆盖于喷嘴出口。不同喷针开度下最大气相生成率及气体沿轴向的分布随开度的增大先增加后减小,40%开度下水蒸气含量最多,此时空化范围最大。

  • 白佳琦, 张召, 陈铭瑞, 薛萍, 雷晓辉, 桑国庆
    中国农村水利水电 . 2023, (7): 153-159.   DOI: 10.12396/znsd.221618
    HTML119 PDF39

    大型跨流域明渠调水工程中各类输水元件相互连接,其过流特性各异,且在输水过程中各元件相互扰动,导致沿线水情复杂多变,开展渠池水力响应特性分析对维持工程安全平稳运行具有重要意义。通过构建一维水动力模型,以安全调控为导向,分析安全调控时间可行域。即为避免水位超限现象的发生,计算调控后不超渠池水位上下限的建筑物最早调控时间与最晚调控时间,并以引江济淮工程派河口泵站上下游渠池为例开展实例研究。研究过程中,因渠段选取原因,最早调控时间为0 h,故对最晚调控时间进行分析。结果表明:①当上游初始流量与下游水位保持不变时,最晚调控时间随目标流量、流量变化量增大而呈幂函数关系递减;②上游初始流量相同流量变化量不同时,最晚调控时间随下游水位增大而逐渐减小,且流量变化量越大最晚调控时间减小趋势越平缓;③最晚调控时间与流量变化量的相关性最强,与上游初始流量相关性较差。最后基于安全调控时间可行域计算结果,构建了最晚调控时间快速生成公式。

  • 郭世浩, 殷淑华, 姜彤, 刘来胜
    中国农村水利水电 . 2023, (6): 57-65.   DOI: 10.12396/znsd.221449
    HTML138 PDF23

    以宁夏银川都市圈城乡东线供水工程及其供水范围为研究对象,建立水资源、经济和环境的多目标数学优化配置模型,通过二代非支配排序遗传算法(NSGA-II)对多目标问题进行求解,采用超体积(HV)指标对不同迭代次数获得的Pareto解集进行收敛性以及分布性评价,综合考虑计算时间以及收敛性和分布性情况,确定以700次迭代得到的 Pareto解集作为后续数据分析计算的基础,通过对方案集中各目标值的模糊隶属度进行计算以及对各目标间两两关系进行分析,得到水资源目标与经济目标以及经济目标与环境目标间呈负相关关系,水资源目标与环境目标间呈正相关关系。之后采用二元比较法确定各目标的权重为(0.48、0.32、0.2),采用多目标模糊优选模型对Pareto解集进行筛选,确定优属度最大(ui =0.757)的方案为最优方案,在最优方案下地下水用水量为993.29 万m3、地表水用水量为6 456.90 万m3、经济目标为407.45 亿元、环境目标为104.09 万kg;此方案可实现水资源的优化配置,为区域决策者在进行水资源分配时提供参考依据。

  • 张玮, 孙长平
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 285-293.   DOI: 10.12396/znsd.221293
    HTML128 PDF17

    水风光一体化是我国构建新型电力系统、实现“30·60”双碳目标的重要途径之一。水风光一体化的实施能够结合资源禀赋有序统筹开发送端可再生能源、有效提高电网消纳风光新能源的水平、极大提升送出通道利用率和电价竞争力。对于以梯级水电站群为核心的、千万千瓦级以上的水风光一体化发电系统,梯级水电站群是其动力引擎。然而,随着风光新能源的接入,梯级水电站群将会面临输入不确定性加剧、调度运行边界改变、协调目标对象愈加复杂等问题。加之,当前水风光一体化涉及的理论方法视角多样、应用对象规模有限,系统性梳理总结不足。为此,围绕水风光一体化发电系统的开发利用、规划设计、调控运行,通过整理与分析国内外专家学者的大量研究成果,总结关键技术进展、归纳存在问题,并探讨未来水风光一体化发电系统的重点攻关建议。据此,为我国十四五规划的水风光一体化清洁能源基地的开发建设和运行管理提供参考依据。

  • 孙雪岚, 张朝瑜, 白玉川, 段京京, 冀自青
    中国农村水利水电 . 2023, (6): 95-100.   DOI: 10.12396/znsd.221931
    HTML112 PDF18

    为了探究植被对天然弯曲河流水力特性的影响,通过连续弯曲水槽试验,设计均匀、簇状两种布设形式分别模拟人工规律种植以及自然丛生的植被群,对比分析不同的布设形式对弯道水流流场、水动力轴线、紊动能分布的影响。结果表明:①连续弯槽中水流流场出现明显的流速分区:高流速区靠近凸岸,低流速区则分布在凹岸附近;底层水流与表层水流相比,高流速区分布范围扩大,低流速区减小;布设植被后高流速区分布范围增加,低流速区则剧减,且簇状布设的影响幅度明显大于均匀布设。②连续弯槽水流的水动力轴线偏离正常位置,其沿程表现出先贴近凸岸后脱离凸岸的动态变化过程;植被布设大大延缓了该进程,且簇状布设的延缓程度大于均匀布设。③连续弯槽水流的紊动能沿程分布呈现出不均匀性,最大值出现在弯顶附近区域;从紊动能数值变化可知,植被布设使得水流的紊动能普遍增加,且簇状布设的影响程度大于均匀布设。

  • 马哲轩, 肖志怀, 徐龙, 张辉, 丁萁琦, 余明明, 高玲, 明星宇, 刘超
    中国农村水利水电 . 2023, (4): 270-275.   DOI: 10.12396/znsd.220860
    HTML107 PDF17

    顶盖排水系统是水电机组辅机系统之一,对水电厂安全运行起着重要作用,评估顶盖排水系统健康状态是保证机组安全运行的必要措施,运用层次分析法将顶盖排水系统分解为多个层次,结合数据挖掘提取表征系统健康状态的状态特征参数,并建立健康样本,运用AHP权重法赋权,构建基于健康基准值偏离程度的健康评估模型,实现水轮机顶盖排水系统健康状态评估,结合实际水电站顶盖排水系统实际运行数据,验证了该方法的有效性和可行性。

  • 汪雪纯, 宋兰兰, 张其成, 李士军
    中国农村水利水电 . 2023, (11): 105-111.   DOI: 10.12396/znsd.230813
    HTML75 PDF4

    坑塘是新一轮水域保护规划的重要组成部分之一,开展坑塘重要度评价,是坑塘发挥其生态服务功能的关键和治理保护的基础。基于聊城市土地利用状况分析其坑塘特性及空间分布,构建坑塘重要度评价指标体系,采用层次分析法确定指标层权重,计算聊城市坑塘的重要度。研究发现:聊城市坑塘面积分布集中,形状较规则,与骨干河湖距离与两栖动物的迁移距离接近;周边为耕地、林地的坑塘保留数居多;坑塘有6个集聚中心,密度在3~10 个/km2;坑塘密度、重要度均呈现北高南低,东高西低;聊城市中部和北部的坑塘需重点保护。

  • 邹德兵, 王一帆, 丁刚
    中国农村水利水电 . 2023, (11): 79-85.   DOI: 10.12396/znsd.230995
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    近年来城市供水项目的兴建使有压输水管道日益增多,而水厂处理工艺要求对输水管道水流内的微气泡进行控制。以深圳北坑水库有压输水埋管为例,采用高速摄影图像法,通过模型试验对输水管道水流内的微气泡分布特性进行了研究。成果表明:在有压输水管道进口前消力池消能率更高的工况下,管道内微气泡尺寸更小、分布密度更低;输水流量从2.50 m3/s增加至5.35 m3/s,输水管内微气泡尺寸增大,分布密度增加;流量进一步增加至7.64 m3/s,输水管内微气泡尺寸变化不明显,但分布密度降低。在此基础上的微气泡控制措施试验结果表明:采取小流量预充水、适当设置排气阀、适当减小管道直径均可有效控制管内微气泡的大小和数量。研究成果可为类似工程提供有益参考。