摘要:针对目前考虑融雪的概念性水文模型大多为集总式水文模型这一问题,以网格新安江模型为基础,通过耦合融雪模块构建了考虑融雪和降雨径流过程的网格新安江模型(iRainSnowHydro模型),以金沙江上游梨园流域和澜沧江上游乌弄龙流域为典型流域进行日径流模拟,并与集总式融雪径流模型(Hydromad模型)进行对比分析。结果表明:iRainSnowHydro模型在梨园和乌弄龙流域的日径流模拟效果均良好,率定期和验证期的决定系数和纳针效率系数均超过了0.85,百分比偏差绝对值均小于10%；iRainSnowHydro模型的模拟性能优于Hydromad模型,且其分布式结构具有显著优势。

摘要:为提升水文模型结构对流域产汇流时空异质特征的适配能力,改善传统固定结构模型在不同流域的适用性局限,系统阐述了基于灵活架构理论的 SuperflexPy 建模框架基本原理,以重庆綦江流域为研究区,构建了分散式流域水文模型,通过 18 种水文过程元件组合方案开展对比试验,定量评估不同模型结构的日径流模拟效果。结果表明:基于 SuperflexPy 构建的分散式水文模型可较好地模拟流域控制断面日径流过程；不同元件组合的模拟结果存在显著差异,能够有效识别并反映径流形成过程中的关键水文环节；SuperflexPy 采用面向对象范式实现水文元件模块化封装,通过模拟单元、节点与网络分层组织概化流域拓扑结构,可灵活组配不同产汇流过程,具备较强的流域适应性,能较好刻画流域产汇流时空异质性。

摘要:为解决岸基摄像机在高洪期因水尺易被漂浮物缠绕、损坏而导致水位监测精度低、可靠性差的问题,基于单目视觉摄影测量原理,建立了图像水位线像素纵坐标与实际水位的映射关系,采用金字塔场景解析网络对水体与河岸进行语义分割,同时结合断面地形数据构建虚拟水尺,将水位线像素纵坐标转换为实际水位。实例验证结果表明:水位线检测的均方根误差小于2像素,通过合理的摄像机选型控制成像的高程空间分辨率,可使水位测量精度优于 2.cm；本文方法采用岸基倾斜布设,无需实体水尺与地面控制点,实现了完全非接触式水位在线监测,具有运维成本低、鲁棒性强、结果直观等优点,适用于天然河道、人工明渠等不规则断面场景。

摘要:利用盘古气象大模型对台风天气下的地表气象要素以及高空气象要素进行预报,结合热带气旋追踪算法对台风路径进行预报研究；基于盘古气象大模型的路径预报结果和直接修正法改进的预报风场数据驱动SWAN模式,将计算得到的有效波高数据与实测数据进行对比验证,评估该模型在广东和海南岛台风路径及台风浪预报的效果。结果表明:盘古气象大模型能够实现长时台风路径预报,且结果优于高分辨率的数值大气模式(ECMWF-HRES),但盘古气象大模型对台风风场存在低估现象；将盘古气象大模型预报的台风路径与直接修正法改进的台风风场相结合,以此驱动波浪场,能有效提高台风浪波高的预报精度。

摘要:利用1979—2019年长江上游流域79个雨量站日降雨资料以及三峡逐日流量资料,探究了不同阈值判别条件下长江上游流域雨季入汛与流量入汛之间的协调关系,基于不同阈值下雨季入汛日期和流量入汛日期的相关系数,确定了降雨和径流关系最显著时降雨和径流各自对应的阈值,并依此确定了长江上游流域雨季入汛指标和流量入汛指标。结果表明:长江上游流域降水量增加提前于三峡入库流量上涨2~4候,入汛前降水量最显著的增加出现在第30候,相应的三峡入库流量在第32候亦出现明显的上涨；雨季入汛和流量入汛日期的多年平均值分别为5月31日和6月11日,1979—2019年大部分年份雨季入汛日期早于流量入汛日期,但有8年雨季入汛稍晚于流量入汛,主要原因是雨季入汛指标中达标雨量站数量不足；采用流域降雨体积指标优化雨季入汛指标后,优化效果显著,仅2年雨季入汛日期晚于流量入汛日期。

摘要:基于8座海绵城市建设试点城市的气象资料,采用全分布式地表水-地下水耦合模型ParFlow-CLM对理想化生物滞留汇水区长期水文过程开展数值模拟,系统探究典型生物滞留单元径流、渗漏、蒸散发过程对气象条件的响应特征。结果表明:生物滞留单元的地表径流量主要受模拟年降雨场次的平均降雨强度影响；平均降雨强度也是影响年深层渗漏量与年降水量比值的主要气象因子；当生物滞留单元底部原土的渗漏能力为零(或生物滞留单元经过防渗处理)时,年地下径流系数与年内各场次的平均降雨强度呈一定的负相关关系,而与年降水量、年潜在蒸散量与年降水量的比值( E p/ P )基本不相关；随着原土渗漏能力的增强,年地下径流系数与平均降雨强度的相关性逐渐转向正相关,与年降水量、 E p/ P 也逐渐呈现一定的相关性；生物滞留单元总蒸散量与汇水区年降水量的比值与 E p/ P 呈现较强的线性相关关系。

摘要:通过分析粤港澳大湾1960—2020年的降水量和潮位数据,并结合泰森多边形方法与相关性分析,揭示了雨潮复合灾害与风暴增水的非一致性现象及其空间分布特征。结果表明:大湾区风暴增水的非一致性显著,其中口门地区的变异点集中于1987年前后,上游流域的变异点则提前至1975年前后；雨潮复合灾害的变异点在口门处为1987年前后,中腹部流域延后至1994年；风暴增水的非一致性主要与气候变化、上游建闸和河口挖沙等人类活动相关,而复合灾害的变化显著受到风暴增水与降雨相互作用的影响。

摘要:以珠江三角洲水资源配置工程中的公明水库-清林径水库连通工程为研究对象,基于实测水质与气象数据,结合未来气候模式数据,采用GOTM水库水动力学模型与GOTM-FABM-WET水库生态动力学模型,构建了公明水库与清林径水库连通工程水动力-水质-生态耦合模型,模拟了不同调度方式下连通工程的水动力特征与水质响应规律,并预测了2022—2031年SSP1-2.6与SSP3-7.0两种气候变化情景下水库的富营养化演变趋势。结果表明:连通后,受水水库清林径总氮质量浓度呈现1—7月上升、8—12月下降的季节性反转特征,而公明水库总氮质量浓度略有下降,叶绿素a与总磷质量浓度变化相对较小。在气候变暖背景下,连通工程运行10 a后两水库叶绿素a质量浓度预计将达到30~40.μg/L,富营养化指数(TLI)进入轻度富营养化区间(50~60),且高排放情景下公明水库总氮质量浓度存在超过Ⅲ类水质标准限值的风险。

摘要:为解决梯级水库长期运行中因有效库容持续衰减、入库水沙条件显著改变而导致排沙比经验公式计算精度偏低的问题,通过设计金沙江下游梯级水库未来100 a的区间来水来沙过程,分别采用一维水沙模型、水库排沙比Siyami经验公式计算梯级水库排沙比,分析了两种方法计算梯级水库排沙比结果的量化关系,并对水库排沙比Siyami经验公式进行了修正。结果表明:一维水沙模型计算排沙比的波动性大于Siyami经验公式的计算结果,并且随着梯级水库运行时间增加,一维水沙模型计算排沙比的增长速率明显大于Siyami经验公式的计算结果；修正的Siyami经验公式在乌东德水库、白鹤滩水库、溪洛渡水库、向家坝水库的拟合优度 R 2分别为0.95、0.96、0.87、0.86,说明修正公式精度较高。

摘要:针对传统溃坝生命损失评估中层次分析法赋权主观性强、生命损失风险时空分布研究不足以及风险指标具有较大模糊性和随机性的问题,提出了一种基于组合赋权-云模型的溃坝生命损失风险评价方法。该方法综合考虑各类影响因素,构建溃坝生命损失评价指标等级划分标准,基于溃坝洪水演进结果构建下游淹没区的单元人口分布模型,综合G1法-熵权法组合赋权方法确定的指标权重及云模型得到的各单元风险隶属度,实现溃坝过程中不同时空单元的风险动态评估,通过计算生命损失值判定水库溃坝的总体生命损失风险等级。实例验证结果表明:G1法-熵权法组合赋权方法融合了洪水演进过程中的数据变化,能有效平衡溃坝生命损失风险评价中相关指标的主客观权重；组合赋权-云模型方法能有效处理风险评估过程中的随机性和模糊性问题,实现溃坝过程的动态风险评估,更符合洪水演进的实际过程,能更准确地反映溃坝初期洪水对受灾群体风险的影响。

摘要:结合某实际调水工程,建立了基于水力学原理的机理模型并率定了水力参数,根据系统布置参数、上游水库水位、沿线管道实测压力和流量、调流阀实测流量及开度等数据,建立了BP神经网络数据模型,并采用GA算法优化初始权值、偏置以提高数据模型精度；对比分析了两种模型计算得到的调流阀目标开度数据,并给出了两种模型的适用条件。结果表明:输入数据与训练数据的余弦相似度较高(0.95 以上)时,数据模型的平均误差为0.58%,较机理模型降低了0.11个百分点,最大误差降低了0.46个百分点；然而余弦相似度小于0.95时,数据模型的最大误差可达9.02%,机理模型平均误差不超过1.13%,数据模型依赖于数据,在高余弦相似度条件下的计算速度和精度较高。

摘要:为探究渗流-盐侵耦合作用下水泥砂浆力学性能酸蚀劣化规律,开展了不同酸性环境(pH=7、3、1)Na₂SO₄溶液及渗流作用下水泥砂浆侵蚀试验、单轴压缩试验和劈裂抗拉试验,揭示了渗流-盐侵耦合作用下水泥砂浆在不同酸度条件中的力学性能劣化机理,建立了水泥砂浆力学性能劣化分析模型。结果表明:pH为7和3时水泥砂浆试样抗压强度和抗拉强度随侵蚀历时先增大后减小,侵蚀历时为60、45.d时,达到最大值,分别为39.33、3.12 mPa和36.71、2.86 mPa；pH为1时,水泥砂浆试样抗压强度和抗拉强度减小,其最大值分别为31.00和2.30 mPa；侵蚀溶液酸度越大,水泥砂浆抗压强度与抗拉强度最大值越小,力学性能劣化效应越显著；渗流-盐侵耦合作用下,随酸度增大,水泥砂浆由主要发生溶出性侵蚀和硫酸盐侵蚀耦合作用转为酸性侵蚀为主导；渗流-盐侵耦合作用下水泥砂浆强度损伤系数与侵蚀历时呈现良好的二次函数关系,且抗拉强度与抗压强度之间具有线性相关性。

摘要:为了研究整流幕不同设置条件对河道型水库支流库湾水华关键驱动因子的影响,采用数值模拟方法,以三峡支流库湾香溪河为例,通过构建三维水动力和水温模型,模拟对比了整流幕设置前后以及不同设置位置和淹没水深条件下支流库湾流场和水温特性的变化特征。结果表明:整流幕对水流有明显的阻隔作用,整流幕设置断面处的上层水体会出现水团混合现象,其上游侧的水温降低,同时水温分层现象减弱；整流幕不同设置位置条件下,支流库湾中层水体受整流幕影响较明显,其流速变化高于上层和下层水体,且整流幕设置位置越靠近库湾上游,对河口处水体流速的影响越显著,而整流幕对水温的影响效果则与设置位置关联性不大；整流幕断面的各层温差平均值随着淹没水深的增加而增大,且上层水温变幅最大,水温变化的水深范围也随淹没水深的增加而增大,可达到全垂向断面水温降低的效果。

摘要:针对高水头闸门水封密封有效性受材料衰减效应影响面临较大不确定性的问题,通过橡胶水封的本构特性试验,分析了橡胶材料的应力松弛、滞回效应与塑性变形等衰减特征和时变规律,结合水封填充狭隙空间的密封机理,建立了密封力学模型,明确并试验验证了水封可靠密封的约束条件。结果表明:压缩率是影响高水头闸门水封密封有效性的关键要素,其中压缩率小于25%的水封密封有效性与压缩率呈现良好的正相关性,而压缩率大于25%的水封密封有效性与压缩率呈现显著的负相关性；建立的密封有效性约束条件与极限承压试验结果吻合较好,可为高水头闸门的可靠密封提供重要的参考依据。

摘要:为探究电阻率层析扫描技术对非均质岩溶管道的刻画能力,开展了不同边界布置和激发源条件下的非均质岩溶含水层探测室内模型试验。试验结果表明:相对于绝缘边界的探测模式,采用受控的电势边界条件作为层析扫描探测的反演约束条件可有效降低估计参数的不确定性；随着电势边界数量的增加,电阻率层析扫描对非均质岩溶管道的刻画精度逐渐提高；相较于恒流激发源模式,恒压激发源模式具有更高的成像精度和反演确定性,但其估计的电导率偏高；基于连续线性估计算法的电阻率层析扫描技术可有效刻画岩溶含水层电导率分布的非均质特性。

摘要:为探明拉应力对水工混凝土抗盐冻性能的影响,在0%、30%、50%极限抗拉应力作用下开展了抗盐冻试验,分析了质量损失、动弹性模量衰减和氯离子扩散规律,并结合孔结构演化揭示了水工混凝土损伤机理。结果表明:拉应力显著加速了混凝土劣化的进程,在50%极限抗拉应力作用下,200次冻融循环后低含气量混凝土试件的质量损失率增长了21.7%,相对动弹性模量降低了35.5%,氯离子扩散系数最高提升了47.0%；拉应力诱导的微裂纹显著增大了孔径并加强了孔隙连通性；虽然提高含气量可减缓盐冻破坏,但高含气量混凝土中有害孔占比较高,叠加拉应力作用可能影响混凝土的耐久性。

摘要:为提高钢结构模块单元连接效率,提出了块单元间的卡件-螺栓式连接节点,通过建立该节点的有限元模型分析了卡件-螺栓式连接节点构件静力性能、抗震性能及角件与模块钢梁焊接连接面的侧壁厚度(角件侧壁厚)、定位卡件壁厚、模块钢梁壁厚3个参数对节点力学性能的影响规律。结果表明:卡件-螺栓式连接节点构造简单合理,传力机理明确,抗震性能良好；增加模块钢梁壁厚可以在一定程度上提升节点的最大承载力以及整体刚度与耗能能力；增加定位卡件壁厚可以提高节点的初始刚度但会降低节点的耗能能力,且定位卡件壁厚过大会降低节点的极限承载力；增大角件侧壁厚可以提升节点的承载力,并较大程度上提升节点的耗能能力,但会削弱节点的刚度。

摘要:针对Holland台风风场模型计算中最大风速半径和Holland- B 参数难确定、经验依赖性强的问题,结合卫星遥感反演数据机器学习模型数据集,利用随机森林算法对Holland台风风场的最大风速半径以及Holland -B 参数计算方法进行优化,并将优化后参数化台风风场模型风速与实测风速进行了对比验证,比较了算法优化参数值与经验公式计算值的精度差异。结果表明:优化后的两个台风经验参数与验证集数据拟合性较好,平均误差均小于4%,相较传统经验公式预测精度提升约50%；基于随机森林算法可快速、有效获取参数化台风风场模型经验参数,风速模拟误差在7%以内,提高了参数化台风风场模型模拟风速的精确性和稳定性,可为台风数值模拟提供新的技术途径。

摘要:以淤泥质海岸的两类典型生态友好型消浪要素牡蛎礁和红树林为研究对象,基于非静压波浪SWASH模型,对规则波经牡蛎礁、红树林传播演变的水动力特征开展数值模拟,探究不同水位与波浪组合工况下淤泥质海岸单一牡蛎礁、单一红树林及二者协同作用的消浪变化规律。结果表明:牡蛎礁与红树林组合工况可有效提升整体减灾效能,消浪过程呈非线性变化特征；协同消浪工况中红树林对牡蛎礁具有显著增益效应,工程布设可优先提升红树林栽种规模以实现高效减灾；低水位条件下牡蛎礁消浪贡献率可达50%以上,高水位时红树林依托冠层结构发挥主导消浪作用,二者梯次配合可实现逐级消能减灾。

摘要:针对大规模海上光伏群桩对近岸波浪场的影响,依托SWAN模型提出一种基于底摩擦系数等效的概化方法,从而解决高密度桩基全网格模拟计算效率低的瓶颈；运用该方法模拟了山东省青岛市棋子湾海上光伏站5万根桩基在不同工况下对波浪场的衰减效应。结果表明:群桩对波浪传播具有显著的阻挡作用,波高衰减由海向陆逐渐增大,极端工况下近岸侧波高衰减率可达30%。该方法能有效解决大规模群桩模拟的计算难题,可为海上光伏项目的波浪场影响以及桩基设计与参数选择提供技术手段。

摘要:基于盐度对流扩散方程,在盐度纵向对流扩散系数恒定与沿程变化两种假设条件下,构建了珠江口虎门盐水入侵定常扩散系数解析模型和变常扩散系数解析模型,结合现场实测径流与盐度数据,模拟复演盐水入侵过程,对比分析了盐度纵向对流扩散系数时空变化规律,探讨了虎门盐度扩散特性。结果表明:虎门盐度纵向对流扩散系数变化幅度较小,盐水入侵过程曲线呈现钟形过渡形态,表现为下游外凸、上游内凹的特征,盐度梯度沿上游方向先逐渐增大后减小；虎门下游水道的盐度扩散特征受东江来水影响显著,呈明显区段特征；大、小潮期间,受东江影响的虎门下游水道盐度纵向对流扩散系数时空平均值为1 785 m²/s,而虎门上下游水道的整体时空平均值为2 649 m²/s；黄埔右站为虎门水道的分段特征站点,相较于综合考虑上下游扩散特征的取值方式,解析模型采用黄埔右站下游水道率定得到的盐度纵向对流扩散系数,可提高模型对东江影响河段纵向盐度分布变化的预测精度,但会在一定程度上低估虎门盐水入侵的实际长度。