摘要:人水关系是人类与自然界关系中最重要的关系之一,人水关系学是研究人水关系的一门新交叉学科,构建其基本方程和模型是深入研究人水关系的核心内容之一。基于前期研究工作和不同学科成果梳理,提出了人水系统“四大过程”(水循环过程、物质循环过程、生物过程、人文过程),总结给出了“四大过程”的基本方程及其耦合与计算方法,提出了考虑“四大过程”的分布式人水关系模型构建框架与人水关系模拟器的构建设想,并介绍了沁河流域分布式人水关系模型应用研究实例。人水系统“四大过程”是表征人水关系的重要基础,其基本方程是研究人水关系学的基础方程,由基本方程耦合构建的模型是模拟人水关系问题的重要工具,可为进一步完善人水关系学奠定基础,为深入研究人水关系模型提供思路。

摘要:为支撑海河流域特大洪水的决策及预报预警工作,基于实测降水与流量资料,采用新安江-海河模型对海河流域2023年7月发生特大洪水的大清河2个典型小流域——紫荆关流域和漫水河流域进行了洪水模拟,并选取紫荆关流域1996—2020年5场洪水、漫水河流域1953—2016年8场洪水进行了参数率定,选取海河“23·7”流域性特大洪水进行了验证。结果表明:新安江-海河模型对“23·7”流域性特大洪水的模拟精度较高,可反映实际洪水过程,两个小流域洪峰、洪量模拟的相对误差均在20%以内,峰现时间误差均为0.h；相较于受人类活动影响小的紫荆关流域,在受人类活动影响更大的漫水河流域,新安江-海河模型的模拟效果较新安江模型的模拟效果提升更为明显。

摘要:为解决雨水管道中未经处理的污水直接排放造成的一系列水污染问题和排水管网环境复杂性导致的反问题不确定性问题,基于暴雨洪水管理模型(SWMM)模拟的排水管网水质变化,采用MatSWMM工具箱构建了基于贝叶斯-马尔可夫链蒙特卡罗法的SWMM-贝叶斯溯源模型,估算每个潜在污染源的位置、排放量和排放时间的概率分布。实例验证结果表明:在推理单污染源单个未知参数的情况下,SWMM-贝叶斯溯源模型可准确判断未知参数的真实值；当单污染源3个参数均未知时,由于存在多种组合性,溯源准确度将显著降低,只能判断出近似范围,但可以通过增加适当的水质监测点,提高SWMM-贝叶斯溯源模型的准确性和效率；对于最大污染源为2个的情况,SWMM-贝叶斯溯源模型容易陷于局部最优解,通过利用似然函数对迭代过程的初始值进行择优处理的方法改进溯源模型,可以有效解决局部最优解的问题。

摘要:以大渡河上游某水电站坝下13.km大渡河干流河段和坝下支流入大渡河汇合口以上4.km支流河段鱼类栖息地为研究河段,从鱼类有效栖息地面积计算、支流河底连通性模拟两方面开展栖息地适宜性评价,重点分析评价了产卵期齐口裂腹鱼和重口裂腹鱼两种目标鱼类对流速与水深的适宜性指标,得到了研究河段鱼类栖息地适宜性指数和等级:坝下干流鱼类栖息地适宜性指数为0.68,适宜性等级为适宜；支流河口以上4.km河段鱼类栖息地适宜性指数为0.58,适宜性等级为一般适宜评价。

摘要:基于物理模型试验,研究了平面闸门在动水闭门过程中动水压力、持住力和闸门爬行振动强度的变化特征,分析了闸门竖向水流作用和闸门支承摩擦对爬行振动的影响。结果表明:随着平面闸门开度减小,爬行振动强度和振动周期逐渐增大,振动主频率逐渐减小,并与简化系统固有频率范围一致；闸门竖向水流作用在强度和频域上与爬行振动间存在显著差异,水流脉动压力不是引起闸门爬行振动的主要因素；闸门支承摩擦是诱发爬行振动的主要因素,证实了理论模型中简化摩擦因素的合理性。

摘要:为了解决当前施工方案优化方法大多忽略各关键节点施工进度指标的随机性对施工方案优化的影响,同时属性权重确定方法难以实现对高维度多层次的多属性决策问题进行整体优化的问题,提出了基于前景随机理论和麻雀搜索算法的高拱坝时序多属性施工方案随机智能优化方法。针对高拱坝工程建设特点,基于前景随机理论建立时序多属性随机智能优化模型,提出了基于阶段发展特征的动态参考点设置方法；基于麻雀搜索算法建立最优属性权重及时间权重搜索模型,并以差异最大化思想构造适应度函数,实现模型的求解。工程实例验证结果表明该优化方法具有合理性,优化结果与前景随机占优-CRITIC方法、随机占优方法优化结果一致,且具有更好的方案区分度。

摘要:基于粒子群优化(PSO)算法和最小二乘支持向量机(LSSVM)算法构建非线性映射关系,结合反向传播(BP)神经网络对非线性映射关系生成的数据库进行机器学习,构建了PSO-LSSVM-BP模型确定最优岩体力学参数。PSO-LSSVM-BP模型以高边坡监测位移数据作为输入信息,通过反分析获得高边坡岩体力学参数,将反分析参数用于FLAC3D位移数值计算,结果表明模拟结果与监测数据吻合较好,验证了该模型的可行性和有效性。基于PSO-LSSVM-BP模型,对不同蓄水位下两河口水电站进水口高边坡稳定性进行了评价,发现水位是影响边坡稳定性的主要因素,随着水位上升,边坡位移逐渐增大,其表面和断层处损伤程度加深,边坡局部点安全系数有所下降,但整体点安全系数均大于1.30,有一定安全裕度。

摘要:为探究水力梯度对土体内部渗流侵蚀的影响规律,利用熔融石英砂作为透明土材料,以十五号白油与正十二烷按一定比例配置孔隙溶液,采用自研的PIV-PLIF(粒子图像测速-平面激光诱导荧光)渗流侵蚀试验系统研究了水力梯度对渗流侵蚀过程中孔隙溶液流速分布以及细颗粒运动的影响。结果表明:随着水力梯度的增大,示踪粒子流速也随之增大且不规则运动现象加剧,直到试样发生破坏流速才趋于稳定；同一水力梯度下,宏观流速略大于微观流速,两者之间的差距也随水力梯度的增大而不断缩小；当水力梯度达到临界水力梯度时,骨架颗粒中的细颗粒开始流失,渗透系数也开始发生变化,继续提升水头会使细颗粒大量流失而导致渗流通道不断发展扩大,最终达到破坏临界水力梯度,试样发生渗透破坏。

摘要:为研究大型箱体浮式结构在海上运输过程中的作业安全问题,开展了正常作业条件下浮式结构拖带时的水动力响应物理模型试验,以不规则波浪荷载作用下浮式结构的六自由度运动量为主要研究对象,从各运动量谱的演变规律出发,探讨了在不同有效波高、平均波周期和拖带速度情况下浮式结构的运动响应。结果表明:迎浪拖带时,纵摇与垂荡两自由度对不规则波浪荷载响应较为稳定,且对平均波周期和拖带速度较为敏感；随着平均波周期增大,两者的运动量谱从多峰谱过渡为单峰谱,谱形逐渐规则且束窄,谱峰频率与波浪谱峰频率接近,相对谱峰频率在1左右且随着平均波周期增大而增大；随着拖带速度增大,垂荡运动量谱的谱形逐渐尖陡,谱峰密度、相对谱峰密度均增大,水动力响应加剧；垂荡最大可能距离和最大可能纵摇角度均随有效波高增大而增大,最大可能纵摇角度随拖带速度增大而减小。

摘要:应用OpenFOAM开源计算平台,基于黏性流理论和有限体积法建立数值水槽模型,系统验证了强非线性波浪的传播及潜堤地形上波浪传播变形的计算准确性和精度,并分析了入射波幅、潜堤坡度等因素对波浪传播特性的影响规律。结果表明:数值水槽模型可较好地模拟强非线性波浪的生成和传播以及波浪经潜堤传播的变形过程；小波陡工况下水面波形具有较好的周期性规律,不同坡度之间存在相位差,具体表现为坡度越平坦,相位越滞后；强非线性波浪条件下,由于波浪破碎,不同坡度波面形态呈现强非线性,水面波形有较大差别；入射波陡由0.53%增大到3.00%的过程中,无量纲化波面的峰谷差均值逐渐减小,体现出潜堤反射作用随着波陡的增大而逐渐增强。

摘要:为准确评估电网中气象敏感负荷需求响应潜力,提出了一种基于机理-数据驱动方法融合的气象敏感负荷需求响应潜力评估方法。该方法根据数据驱动的双分支神经网络模型估算电网层级的气象敏感负荷功率,基于热力学等值模型建立气象敏感负荷的机理聚合模型,并以聚合功率与估算功率误差最小为目标,采用控制变量法和粒子群优化算法优化确定机理聚合模型的等效参数(温控负荷设备数量、温度设定值等),同时综合考虑用户舒适度与意愿度等因素评估气象敏感负荷需求响应潜力。实例验证结果表明,该方法估算的气象敏感负荷功率与温度具有显著相关性,获得的机理聚合模型等效参数及需求响应潜力与实际情况相符且合理。

摘要:为了解决风电和光伏等新能源场站大规模并网时带来的电压波动及越限问题,以及传统无功电压优化求解算法易陷入局部最优问题,提出了基于改进萤火虫算法