摘要:为全面评估资源利用效率,提出了一个结合多区域投入产出分析和数据包络分析的效率评估框架,核算了广东省城市尺度的消费侧水、能源和粮食足迹,并在此基础上从水-能源-粮食系统的角度评估了区域间贸易影响下的投入产出效率。结果表明:各城市的消费侧水、能源和粮食足迹以省外地区流入为主,其次是本地消费足迹,而省内其他城市输入的贸易隐含资源占比相对较小；水-能源-粮食系统效率与消费侧水、能源和粮食足迹的空间分布特征趋同,主要呈现由珠三角地区向外部递减的趋势；考虑区域间贸易对水、能源和粮食消费的影响下,大多数城市的效率得到改善,区域整体效率提高；各城市中,深圳和中山达到了最优的投入产出配置,其余城市具有不同的投入冗余量,广州具有最大的资源节约潜力。

摘要:基于国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的22个全球气候模式对淮河流域1985—2014年降水和气温的模拟数据,选取7个指标采用秩评分方法对各气候模式的模拟能力进行综合评估,并讨论秩评分对各指标的敏感性,同时进一步分析了优选气候模式的空间模拟能力。结果表明:各气候模式对淮河流域月平均降水和气温的模拟能力差异较大,整体上各气候模式对气温的模拟效果更优,对月平均降水普遍存在高估；综合秩评分前五的气候模式依次为EC-Earth3(7.83)、EC-Earth3-Veg(7.66)、ACCESS-CM2(7.62)、TaiESM1(7.27)、FGOALS-f3-L(7.20)；降水的秩评分结果对标准差、Mann-Kendall趋势分析的统计量 z 和斜率 β 的敏感性较高,气温对 z 和 β 的敏感性较高,不同秩评分指标组合对秩评分有一定的影响；综合模拟能力相对最优的EC-Earth3模式能很好地再现降水空间分布特征,而对气温空间分布特征模拟略差。

摘要:为研究江西省山丘区地下水储存量变化的时空特征,基于2003—2023年GRACE/GRACE-FO卫星反演数据,构建了集降尺度重建与趋势识别于一体的地下水时空演变分析框架,揭示了地下水储存量异常(GWSA)数据的变化格局。通过深度学习模型对GWSA进行高分辨率重建,应用STL分解提取长期趋势分量,结合Mann-Kendall检验与Theil-Sen斜率估算法识别地下水变化趋势及其显著性。结果表明:重建后的高分辨率GWSA数据清晰地揭示了江西山丘区地下水储存量的时空演变特征；经STL分解,序列表现出显著的长期趋势和稳定的季节波动,2003—2023年全省地下水整体缓慢上升,长期趋势整体呈“东北—中部恢复、南部持续亏损”的演变格局,南部赣州市减储显著,是典型亏损区；地下水变化呈现出区域差异性、阶段性演变及高频异常增强的复合特征,反映出系统尚未稳定,仍处于易亏的临界状态。

摘要:为解决设计洪水计算中传统推理公式法与瞬时单位线法难以反映地形地貌特征和土地利用变化的问题,考虑地形地貌特征和土地利用变化对汇流时间的影响,提出了一种新的设计洪水汇流计算方法——径流曲线法(SCS)地貌广义单位线法,并与SCS产流模型耦合构建完整的产汇流模型,以杭州市上埠河流域为例对该方法进行验证。实例验证结果表明:与传统的推理公式法和瞬时单位线法相比,SCS地貌广义单位线法在城镇化地区小流域设计洪水计算中更具合理性,能够更好地反映流域地形地貌特征以及适应土地利用的变化；情景分析发现城市化带来下垫面的改变会进一步增大设计洪量和设计洪峰。

摘要:为提升长春市洪涝灾害应对能力,构建了基于压力-状态-响应概念模型的洪涝灾害应对能力综合评估指标体系,该体系将城市洪涝系统解构为压力(P)、状态(S)和响应(R)3个子系统,对应灾害成因、损失现状与应对措施,分别精选了4、6、4个核心评估指标,运用熵权法计算了长春市2002—2021年各子系统的时序权重,并利用耦合协调度模型分析了S子系统分别与P、R子系统的动态协调关系。结果表明:P子系统、R子系统呈显著线性增长趋势,表明城市面临的致灾压力与应对能力均在增强,而S子系统未表现出明显趋势；2010年、2013年、2017年S子系统与P、R子系统之间出现了不同程度的失调或耦合协调度下降现象,这与同期强降水量呈现相对高值高度吻合；城市洪涝灾害应对能力受强降雨显著影响,需协同工程与非工程技术策略,并优化城市规划、建设与管理策略,以提升系统协调性与灾害应对效能。

摘要:以上海市核心建成区虹口北外滩为研究区域,构建融合管网拓扑优化与地表微地形修正的1D-2D耦合模型,精细化模拟城市高密度区域的暴雨内涝过程,并基于2020—2024年多场实测暴雨事件对模型的可靠性和适用性进行动态验证,同时基于该模型对北外滩区域的2套排水系统优化方案(方案1:新增雨水干管+滨江泵站扩容；方案2:干管改造+既有泵站效能提升)进行评估。结果表明:不同降雨条件下,构建的1D-2D耦合模型能够准确模拟城市高密度区域的暴雨内涝过程；在10年一遇设计暴雨情景下,方案1可使溢流节点减少52.5%,淹没面积缩减44.6%,较方案2(溢流节点减少47.3%,淹没面积减少42.2%)展现出更优的系统韧性。

摘要:为解决水动力水质模型建模过程数据需求量大且获取难度较高的问题,提出了一种基于水文学方法求解一维水质模型基本方程的方法,该方法采用水文学中河道汇流的马斯京根法参数 K 、 X 等效替换河道地形、流速等数据,与一维水质模型的基本方程进行耦合构建马斯京根法汇污模型。为解决 K 取定值导致的马斯京根法汇污模型计算污染物传播时间不合理的问题,建立 K 、 X 与流量 Q 的函数,使用马斯京根非线性模型与一维水质模型耦合构建非线性马斯京根法汇污模型。淮河上游大坡岭—长台关段实例验证结果表明,非线性马斯京根法汇污模型解决了马斯京根法汇污模型预测峰现时间不准确的问题,同时将污染物质量浓度预测结果的确定性系数提升了0.04,均方根误差减小了0.07 mg/L,平均绝对误差减小了0.022 mg/L。

摘要:为研究气候变化下三峡库区湖北段降水时空演变规律,利用2022年10月至2023年9月收集的187个降水样品,分析了降水氢氧稳定同位素特征,并探讨了气温、降水量和相对湿度等气象因子的影响,同时利用HYSPLIT模型追踪水汽输送轨迹,解析了水汽来源。结果表明:三峡库区湖北段降水氢氧稳定同位素具有明显季节性变化,夏秋季相对贫化,冬春季相对富集；研究区降水 δD- δ 18O关系为 δD=8.21 δ 18O + 11.23( R 2=0.94, p ＜0.01),反映了区域湿润多雨的气候特征；降水量和相对湿度是影响研究区降水氢氧稳定同位素的主要因素,气温是影响d-excess的主要因素；研究区降水来源存在季节性差异,即夏季降水主要来自东南季风和西南季风所携带太平洋、南海和印度洋海洋水汽,冬季降水则多为来自亚欧大陆西和西北方向水汽,春秋季是海源、陆源水汽对降水贡献主导地位变化的过渡时期。

摘要:为准确反演安徽省土壤湿度,提高机器学习模型的适应性和精度,选用支持向量机回归、极端梯度提升、CatBoost、随机森林、自适应提升和Stacking模型(将前5种机器学习模型作为基模型,线性回归作为元模型)反演安徽省土壤湿度,并对Stacking模型的土壤湿度反演结果进行空间分布和时间序列分析。结果表明:在输入相同遥感数据的情况下,Stacking模型与单一模型相比具有更高的精度和鲁棒性,反演得到的土壤湿度与实测数据之间的相关系数达到0.72,均方根误差为0.05 m³/m³；安徽省土壤湿度空间异质性较高,北部地区较为干旱,平均土壤湿度约为0.2 m³/m³,东部巢湖、长江地带较为湿润,平均土壤湿度可以达到0.4 m³/m³；大别山区和皖南山区虽然海拔较高,但土壤湿度还是高于淮北平原,说明南北气候的差异可能影响土壤湿度；整体看,安徽省土壤湿度是由西北向东南递增的空间格局。

摘要:为量化评估拉洛鱼道过鱼效果,揭示其适宜的过鱼环境条件,实地测量了流场、水温和过鱼数量,构建并验证了拉洛鱼道二维数学模型以获得更为详细的流场数据,同时分析了过鱼的日间和季节节律。结果表明:拉洛鱼道在4—5月、7月为过鱼高峰期；流速是影响过鱼的关键因子,维持竖缝平均流速在目标鱼类极限游速的74.8%~81.2%最有利于鱼类上溯；水温也是显著的影响因子,与鱼类上溯行为呈正相关关系,具有显著阈值效应,建议保持水温在8℃以上并适当提高；流量对鱼类行为影响较小,在0.4~0.8 m³/s的范围内最适宜过鱼。

摘要:为揭示井喷过程的气团演变特性,对两侧入流条件下排水管道系统的滞留气团释放过程进行了数值模拟,分析了井喷发生机制、排气特性以及水气能量演化规律。结果表明:管道滞留气团进入竖井释放会诱发气团驱动型井喷,在气团驱动型井喷后出现快速填充型井喷；依据气团驱动型井喷、快速填充型井喷发生过程是独立或叠加,井喷过程可划分为分离式和叠加式；管道无量纲压差 P *越大或无量纲气团初始体积 V *a越小,越容易出现叠加式井喷过程；气团驱动型井喷的气团排放比例约为2%~47%,随 P *增大先升高后降低,随 V *a增大而降低；快速填充型井喷的气团排放比例约为0~5%,受 P *和 V* a的影响有限；井喷过程中,气体动能的峰值出现在气团驱动型井喷阶段,竖井内水体动能的峰值出现在快速填充型井喷阶段；井喷强度随 P *的增大而减小,随 V *a的增大而增大；当单位质量气体最大无量纲动能大于1.5时,气团驱动型井喷会发生；当单位质量水体最大无量纲动能大于0.5时,快速填充型井喷会发生。

摘要:为从根本上降低小型土石坝漫溃失事率,以实际坝高15 m的小型土石坝工程为例建立缩尺模型,采用草皮、胶结土以及干砌石等修筑下游护坡,分析了不同抗冲刷性能护坡材料对土石坝漫顶溃决进程的影响,研究了溃口形态演化规律,并结合溃口断面流速、流量变化过程,深入探究了不同抗冲刷性能材料下游护坡抗冲刷破坏成效。试验结果表明:入库流量稳定条件下,应用胶结土与干砌石等抗冲刷性能较强的材料修筑下游护坡可显著削弱漫坝水流的侵蚀作用,有效延长漫顶溃决历时2~3倍,溃口最大流速降低约3%,断面最大流量下降10%~12%；采用草皮护坡进行防护可稍许延缓漫坝水流侵蚀破坏,但延缓效果相对不明显,只延缓近1倍历时。

摘要:为了提升水电机组的快速响应能力和运行稳定性,针对基于水轮机特性曲线的调速器新型功率调节模式,建立机组仿真模型研究了该模式下机组的阻尼特性、频率特性及稳定性,并提出了新型功率调节模式的两种改进策略。结果表明:相较于传统的功率调节模式,新型功率调节模式下机组的负阻尼更大,在小网运行时稳定性更差,但是在大网运行时调频速动性更好；插值输出控制策略与导叶速率控制策略均能有效抑制功率反调,但是均略微降低了系统一次调频速动性,其中导叶速率控制策略对功率反调的抑制效果更好,插值输出控制策略对调速器其他调节功能的兼容性更强。

摘要:为了揭示自由液面变化对安装螺旋列板的水下管道水动力载荷的影响,并检验螺旋列板在部分脱落状态下的涡激振动抑制效果,通过安装螺旋列板的水下管道水动力模型试验,研究了不同雷诺数下近自由液面区域(浸没深度与管道直径比值为1~4)和近假底区域(离底间隙与管道直径比值为1~4)阻力系数变化,分析了螺旋列板在30%长度破损情况下的涡激振动抑制效果。试验结果表明:当水下管道从4倍直径浸没深度逐渐接近自由液面时,其阻力系数逐渐增大；当水下管道从4倍直径离底间隙逐渐靠近假底时,其阻力系数逐渐减小；随着雷诺数增大,30%破损的螺旋列板对涡激振动的抑制效率变化与螺旋列板全覆盖方案基本一致,均呈下降趋势,但仍然具有较好的抑制效果。

摘要:为提高浑浊水体环境中的水下图像质量,基于室内水下成像试验,提出了一种适用于浑浊水体环境中混凝土结构偏振图像复原方法:通过分析混凝土结构信息光与后向散射光之间的偏振特性差异,结合Stokes矢量获取水下图像的偏振图像,再利用限制对比度自适应直方图均衡化方法提升图像对比度,最终结合水下偏振成像模型实现图像复原。与10种图像处理方法的对比试验结果表明,在高浑浊度泥沙水体环境中,提出的方法对平均梯度、熵增强度量、水下彩色图像质量评估和水下图像质量度量4个评价指标的提升幅度分别达到252%、561%、241%、93%,能够获取高对比度且细节清晰的水下混凝土结构表观缺陷图像,可用于混凝土结构水下表观缺陷图像的复原。

摘要:针对剪切连接耗能器腹板上焊接的加劲肋焊缝处存在较高的焊接残余应力,在反复荷载作用下容易产生疲劳破坏的问题,设计了一种设置接触式加劲肋的剪切连接耗能器,并通过往复加载试验验证了其滞回性能。试验结果表明:无加劲肋的剪切连接耗能器过早发生腹板面外屈曲,设置传统焊接式加劲肋的剪切连接耗能器过早发生腹板开裂,低周疲劳性能和耗能能力均受到较大影响,而设置接触式加劲肋的剪切连接耗能器能够较好抑制腹板面外屈曲并避免加劲肋焊缝引起的残余应力,从而有效延缓腹板裂纹的产生和扩展,使低周疲劳性能和耗能能力得到明显改善。

摘要:针对GB/T.50010—2010《混凝土结构设计标准》附录G 中深受弯构件受剪承载力计算公式(GB/T.50010公式)未考虑孔洞影响、无法准确适用于开方形孔深梁设计的问题,围绕开方形孔深梁受剪承载力计算方法进行了分析探讨。在统计相关试验数据评估传统方法可靠性的基础上,通过非线性有限元仿真对比了9组构件的极限承载力,分析了孔洞参数对受力性能的影响,同时采用拟合方法给出了 GB/T.50010公式的修正公式,并验证了修正公式的适用性。分析结果表明:传统围绕孔洞增配钢筋的经验配筋法可靠度不足；开方形孔对深梁受剪承载力的削弱程度主要受孔洞位置和开孔率的影响,孔洞形心到加载点与支座连线上压力路径的垂直距离越短、开孔率越大,构件受剪承载力则越低,且开孔行为主要削弱了混凝土对于构件受剪承载力的贡献；修正后的计算公式通过调整混凝土抗剪贡献项,可充分考虑单孔或双孔的不利影响,在特定孔洞尺寸与位置范围内,有效提高开孔深梁受剪承载力预测的准确性。

摘要:针对浅表层黏性土与大气环境相互作用强烈,在气候因素影响下工程性质恶化而诱发地质灾害和生态环境的问题,采用生物胶和稻秸秆纤维复合改良黏性土的强度特性,通过无侧限抗压强度试验和直剪试验探究了单掺和复合改良方式下土体无侧限抗压强度特性及抗剪强度指标的变化规律,分析了生物胶含量和纤维含量对复合改良效果的影响,并基于扫描电镜分析了生物胶-秸秆纤维复合改良黏性土的作用机理。研究结果表明:随着生物胶含量和纤维含量的增加,改良土应力-应变曲线趋于应变硬化,峰值位置后移,且峰后应力衰减减缓；改良土的无侧限抗压强度和抗剪强度显著增强,其主要通过提升黏聚力来增强土体性能,而对内摩擦角影响较小；生物胶通过表面包覆、颗粒联结和孔隙填充改善土体结构,提高纤维-土界面的加筋效果,结合纤维形成的网络框架提升土体的力学性能。

摘要:针对电缆沟敷设方式土地资源利用率低和排管沟敷设方式散热能力不良的问题,为提高有限空间范围的电缆载流量,构建了110.kV交联聚乙烯电缆磁-热-流多物理场耦合有限元仿真模型,分别模拟计算了电缆沟与排管两种典型敷设方式的电缆载流量和排管敷设方式下管外敷设混凝土、使用高导热排管、管内添加回填材料3种方法对提升电缆载流量的影响,并基于正交试验对回填材料进行改进,得到回填材料最优配比。研究结果表明,在高导热排管外浇筑混凝土、管内添加最优配比的改进回填材料能大幅提升电缆载流量,相较于电缆沟敷设方式单回路提升了31.64%,双回路提升了18.49%。

摘要:针对光伏功率预测模型中直接使用历史数据集作为输入数据难以满足预测精度的问题,提出了一种基于分时段卷积动态时间规整(CDTW)选取相似日和混沌麻雀搜索算法(CSSA)优化长短时记忆网络(LSTM)的短期光伏功率预测模型(CSSA-LSTM模型)。该模型在数据预处理后,通过皮尔逊相关性分析选出影响功率的重要气象因素,避免不相关数据的干扰；根据待测日总辐射序列进行时段划分,对各时段采用CDTW进行相似时段的选取并重构为相似日集,同时利用CSSA对LSTM模型进行超参数寻优,自适应搜寻最佳超参数。我国南部地区某光伏电站2021年的实测数据仿真分析结果表明,相比普通相似日和采用麻雀搜索算法优化参数的LSTM模型,本文提出的相似日选取方法和CSSA-LSTM模型具有较高的预测精度和鲁棒性。