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2024,52(5):1-12 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.001
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。
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。
2024,52(5):13-19, 92 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.002
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。
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。
2024,52(5):20-29 DOI: 10.3876/j.issn.1 000-1980.2024.05.003
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。
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。
2024,52(5):30-36 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.004
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。
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。
2024,52(5):37-44 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.005
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。
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。
2024,52(5):45-51 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.006
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。
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。
2024,52(5):52-59 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.007
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。
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。
2024,52(5):60-66 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.008
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。
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。
2024,52(5):67-75 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.009
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。
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。
2024,52(5):76-84 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.010
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。
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。
2024,52(5):85-92 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.011
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。
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。
2024,52(5):93-100 DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2024.05.012
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
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
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2018,46(2):128-133, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2018.02.005
摘要：
为提高土石坝的安全运行性能，提出在常规土石坝中设置混凝土纵向增强体，这一刚性结构体在坝体内具有防渗、受力和抵抗变形三重作用。采用经典力学方法定量分析了纵向增强体的防渗作用、抗变形能力和承受外力的能力，得出增强体厚度与上下游水位、堆石坝体物料特性之间的定量关系。理论公式推导将增强体作为竖向固端梁，主要受上下游水体作用、堆石主动土压力和因心墙和堆石差异沉降而产生的堆石对墙体两侧的拖曳力作用。由扰曲微分方程得出增强体顶部变位及转角和底部固定端应力计算公式，并以此进行设计复核，进而提出通过兼顾基础灌浆和满足增强体应力要求的预埋灌浆钢管的施工方法。
为提高土石坝的安全运行性能，提出在常规土石坝中设置混凝土纵向增强体，这一刚性结构体在坝体内具有防渗、受力和抵抗变形三重作用。采用经典力学方法定量分析了纵向增强体的防渗作用、抗变形能力和承受外力的能力，得出增强体厚度与上下游水位、堆石坝体物料特性之间的定量关系。理论公式推导将增强体作为竖向固端梁，主要受上下游水体作用、堆石主动土压力和因心墙和堆石差异沉降而产生的堆石对墙体两侧的拖曳力作用。由扰曲微分方程得出增强体顶部变位及转角和底部固定端应力计算公式，并以此进行设计复核，进而提出通过兼顾基础灌浆和满足增强体应力要求的预埋灌浆钢管的施工方法。
2019,47(1):1-6, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.01.001
摘要：
为了提高淮河洪水预报的精确度，以鲁台子和鲁蚌区间作为研究区域，选取2000—2017年之间的13场洪水资料，在降雨径流方面采用新安江三水源模型进行模拟预报，分别将鲁台子以上和鲁蚌区间分为9个和4个自然子流域，进行参数率定；对具有行蓄洪区的淮河干流河段进行节点概化，结合分流比法和马斯京根法，建立了具有行蓄洪区流域的洪水预报模拟方法，取得较好的模拟预报效果。研究结果表明:在洪量相对误差方面，鲁台子和鲁蚌区间的预报合格率都达到100%；在洪峰相对误差方面，鲁台子流域的合格率达到100%，而鲁蚌区间则达到92.3%。2003年和2007年这2场大洪水的洪峰相对误差和确定性系数方面都得到显著改善。
为了提高淮河洪水预报的精确度，以鲁台子和鲁蚌区间作为研究区域，选取2000—2017年之间的13场洪水资料，在降雨径流方面采用新安江三水源模型进行模拟预报，分别将鲁台子以上和鲁蚌区间分为9个和4个自然子流域，进行参数率定；对具有行蓄洪区的淮河干流河段进行节点概化，结合分流比法和马斯京根法，建立了具有行蓄洪区流域的洪水预报模拟方法，取得较好的模拟预报效果。研究结果表明:在洪量相对误差方面，鲁台子和鲁蚌区间的预报合格率都达到100%；在洪峰相对误差方面，鲁台子流域的合格率达到100%，而鲁蚌区间则达到92.3%。2003年和2007年这2场大洪水的洪峰相对误差和确定性系数方面都得到显著改善。
2020,48(1):1-7, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.01.001
摘要：
基于水科学发展历程和实体水-虚拟水耦合流动理论基本框架，指出过程水文学是揭示实体水-虚拟水在复杂系统中耦合流动规律与伴生效应的交叉学科，进一步明确了其科学内涵、主要特征、学科框架、学科基础、方法体系和主要研究方向。在明晰过程水文学科学价值的基础上，认为过程水文学的发展有望解决未来经济社会复杂系统面临的水科学问题。
基于水科学发展历程和实体水-虚拟水耦合流动理论基本框架，指出过程水文学是揭示实体水-虚拟水在复杂系统中耦合流动规律与伴生效应的交叉学科，进一步明确了其科学内涵、主要特征、学科框架、学科基础、方法体系和主要研究方向。在明晰过程水文学科学价值的基础上，认为过程水文学的发展有望解决未来经济社会复杂系统面临的水科学问题。
2021,49(1):1-6, DOI: 10. 3876/ j. issn.1000-1980.2021.01.001
摘要：
介绍了我国中小河流及洪水灾害基本情况,简要分析了中小河流洪水防御重点难点及亟需 解决的科学技术问题,提出了中小河流洪水预报预警的对策与措施,并对未来影响预报、风险预警、 网格精细化风险管理等理念创新实践提出了展望:将实现由水文要素预报向洪水影响预报转变,由 基于防洪阈值的预警向洪水风险预警拓展,由“预测-应对“应急处置向网格精细化风险管理转变, 由监测数据提供向信息产品服务延伸,水文现代化发展水平不断提升。
介绍了我国中小河流及洪水灾害基本情况,简要分析了中小河流洪水防御重点难点及亟需 解决的科学技术问题,提出了中小河流洪水预报预警的对策与措施,并对未来影响预报、风险预警、 网格精细化风险管理等理念创新实践提出了展望:将实现由水文要素预报向洪水影响预报转变,由 基于防洪阈值的预警向洪水风险预警拓展,由“预测-应对“应急处置向网格精细化风险管理转变, 由监测数据提供向信息产品服务延伸,水文现代化发展水平不断提升。
2020,48(1):22-28, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.01.004
摘要：
通过概述微塑料进入水环境后与有机污染物相互作用行为(微塑料进入水体后吸附有机污染物，并且会在水环境中释放有机添加剂)及其发生的机制、影响因素及生物毒性，分析当前研究的不足，认为还需对微塑料与有机污染物相互作用的研究进行扩展，如加强淡水环境中的研究、建立系统研究体系、注重生物膜影响，为进一步研究微塑料在生态环境中行为及功能性提供理论依据。
通过概述微塑料进入水环境后与有机污染物相互作用行为(微塑料进入水体后吸附有机污染物，并且会在水环境中释放有机添加剂)及其发生的机制、影响因素及生物毒性，分析当前研究的不足，认为还需对微塑料与有机污染物相互作用的研究进行扩展，如加强淡水环境中的研究、建立系统研究体系、注重生物膜影响，为进一步研究微塑料在生态环境中行为及功能性提供理论依据。
2020,48(2):95-101, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.001
摘要：
为解决马斯京根法在河道洪水演算中未考虑河道断面特征和水力特性的变化问题，在淮河中游吴家渡至小柳巷河段、滹沱河中游黄壁庄至北中山河段采用考虑河道断面几何形状和水力学糙率的Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法进行河道洪水演算研究，探讨考虑河道断面特征和水力特性的演算方法在湿润区淮河中游及半干旱区滹沱河中游的适用性，并将模拟结果与马斯京根法进行比较。结果表明，Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法在研究河道上模拟精度较高，洪峰合格率均在86%以上，确定性系数均大于0.8，可应用于河道洪水预报。
为解决马斯京根法在河道洪水演算中未考虑河道断面特征和水力特性的变化问题，在淮河中游吴家渡至小柳巷河段、滹沱河中游黄壁庄至北中山河段采用考虑河道断面几何形状和水力学糙率的Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法进行河道洪水演算研究，探讨考虑河道断面特征和水力特性的演算方法在湿润区淮河中游及半干旱区滹沱河中游的适用性，并将模拟结果与马斯京根法进行比较。结果表明，Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法在研究河道上模拟精度较高，洪峰合格率均在86%以上，确定性系数均大于0.8，可应用于河道洪水预报。
2019,47(1):7-12, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2019.01.002
摘要：
为了能充分利用抽水试验规范所规定的连续性抽水试验数据资料，原位确定承压含水层不同水头降落漏斗范围的渗透系数(K)、导水系数(T)和储水系数(μ*)，基于Theis井流公式及叠加原理导出一种流量变化时无量纲形式的承压含水层降深随时间变化的解析解，提出一种含有参变量的一组无量纲降深-时间标准曲线及相应的配线方法。将变流量抽水试验得到的降深随时间变化的实测曲线与标准曲线进行配线，选择任一匹配点记录其在标准曲线、实测曲线中的坐标值和配线的参变量值，将这些记录值代入相关公式，确定对应某一流量时承压含水层的水文地质参数。以苏锡常南部高速无锡境内的场地抽水试验为例进行实例验证，运用配线法分阶段完成，最终求得该场地2-3粉土层承压含水层在变流量下的渗透系数分别为5.12×10-4cm/s、2.54×10-3 cm/s、2.83×10-3 cm/s。
为了能充分利用抽水试验规范所规定的连续性抽水试验数据资料，原位确定承压含水层不同水头降落漏斗范围的渗透系数(K)、导水系数(T)和储水系数(μ*)，基于Theis井流公式及叠加原理导出一种流量变化时无量纲形式的承压含水层降深随时间变化的解析解，提出一种含有参变量的一组无量纲降深-时间标准曲线及相应的配线方法。将变流量抽水试验得到的降深随时间变化的实测曲线与标准曲线进行配线，选择任一匹配点记录其在标准曲线、实测曲线中的坐标值和配线的参变量值，将这些记录值代入相关公式，确定对应某一流量时承压含水层的水文地质参数。以苏锡常南部高速无锡境内的场地抽水试验为例进行实例验证，运用配线法分阶段完成，最终求得该场地2-3粉土层承压含水层在变流量下的渗透系数分别为5.12×10-4cm/s、2.54×10-3 cm/s、2.83×10-3 cm/s。
2020,48(3):189-194, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.03.001
摘要：
为解决子流域与网格河道之间的匹配问题，在新安江模型(XAJ)的基础上，采用考虑旁侧入流的扩散波和修正后的Muskingum-Cunge-Todini(MCT)2种演算法对河道汇流计算进行改进，建立了XAJ-DCH模型。分别采用原新安江模型的Muskingum以及XAJ-DCH模型中的MCT和扩散波演算法对呈村流域进行洪水模拟，模拟结果表明:呈村流域率定期和验证期的洪峰相对误差为-20%~20%，洪量相对误差为-10%~10%，确定性系数都大于0.7，并且3种方法的洪峰相对误差、洪量相对误差、确定性系数模拟的结果相似，从而验证了XAJ-DCH模型的合理性；相比于新安江模型，XAJ-DCH模型不仅可以用于出口站点的流量模拟，同时可以预测流域内部河道断面的水位和流量；由于汇流计算模块中引入了扩散波方法，可提高模型在地势平缓地区的预报精度。
为解决子流域与网格河道之间的匹配问题，在新安江模型(XAJ)的基础上，采用考虑旁侧入流的扩散波和修正后的Muskingum-Cunge-Todini(MCT)2种演算法对河道汇流计算进行改进，建立了XAJ-DCH模型。分别采用原新安江模型的Muskingum以及XAJ-DCH模型中的MCT和扩散波演算法对呈村流域进行洪水模拟，模拟结果表明:呈村流域率定期和验证期的洪峰相对误差为-20%~20%，洪量相对误差为-10%~10%，确定性系数都大于0.7，并且3种方法的洪峰相对误差、洪量相对误差、确定性系数模拟的结果相似，从而验证了XAJ-DCH模型的合理性；相比于新安江模型，XAJ-DCH模型不仅可以用于出口站点的流量模拟，同时可以预测流域内部河道断面的水位和流量；由于汇流计算模块中引入了扩散波方法，可提高模型在地势平缓地区的预报精度。
2017,45(3):277-282, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2017.03.014
摘要：
为了保证氧化锌避雷器的安全运行，必须对其运行状态进行监测。为了选择避雷器状态在线监测的最佳方式，对每种监测方法的优缺点及其适用范围进行分析。结果表明，目前对避雷器状态进行监测的最有效的方法是谐波分析法。在实际应用时通过对阻性泄漏电流进行修正，以及对采集信号进行快速离散傅里叶变换时选取合适的窗函数能够改善谐波分析法的不足。通过对国内外监测技术的总结可以发现，未来氧化锌避雷器在线监测方法的总体发展趋势是形成全自动、多功能的综合性绝缘在线监测系统。
为了保证氧化锌避雷器的安全运行，必须对其运行状态进行监测。为了选择避雷器状态在线监测的最佳方式，对每种监测方法的优缺点及其适用范围进行分析。结果表明，目前对避雷器状态进行监测的最有效的方法是谐波分析法。在实际应用时通过对阻性泄漏电流进行修正，以及对采集信号进行快速离散傅里叶变换时选取合适的窗函数能够改善谐波分析法的不足。通过对国内外监测技术的总结可以发现，未来氧化锌避雷器在线监测方法的总体发展趋势是形成全自动、多功能的综合性绝缘在线监测系统。
2015,43(5):384-394, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2015.05.002
摘要：
中国的水资源问题是一个重要的瓶颈问题。关于水的起源仍然值得深入研究，涉及地球的 形成、目前宇宙水球的来源及地球深部水的问题。强调了划定水圈几个带的尝试，以及圈层间的复 杂作用，进而探讨了水资源开发问题，在圈层运动基础上建立全流域演化综合效应与有关评价的理 念，并以黄河中游及长江中上游及内河流域演化为例进行了分析，水资源开发应考虑有限性、相对 性和生态性“三性”，以及“水可载舟也可覆舟” 的两重性。论述了“ 六水” （ 雨水、河水、湖水、地下 水、库水等人工水体和海水） 的综合开发利用问题，以及６ 种灾害统一防灾减灾的问题，洪灾、涝 灾、旱灾、风暴潮、地质灾害、水污染这６ 种灾害与“ 六水” 有关，指出了分段控制库水水质与地表 水地下水综合开发调蓄及修建地下水库的重要性。提出了水资源开发与灾害防治应多部门多学 科协作，大力推行节水措施，建立完善的多功能水资源网络，以供定需，加强评价与开发的追究责任 制度等建议。
中国的水资源问题是一个重要的瓶颈问题。关于水的起源仍然值得深入研究，涉及地球的 形成、目前宇宙水球的来源及地球深部水的问题。强调了划定水圈几个带的尝试，以及圈层间的复 杂作用，进而探讨了水资源开发问题，在圈层运动基础上建立全流域演化综合效应与有关评价的理 念，并以黄河中游及长江中上游及内河流域演化为例进行了分析，水资源开发应考虑有限性、相对 性和生态性“三性”，以及“水可载舟也可覆舟” 的两重性。论述了“ 六水” （ 雨水、河水、湖水、地下 水、库水等人工水体和海水） 的综合开发利用问题，以及６ 种灾害统一防灾减灾的问题，洪灾、涝 灾、旱灾、风暴潮、地质灾害、水污染这６ 种灾害与“ 六水” 有关，指出了分段控制库水水质与地表 水地下水综合开发调蓄及修建地下水库的重要性。提出了水资源开发与灾害防治应多部门多学 科协作，大力推行节水措施，建立完善的多功能水资源网络，以供定需，加强评价与开发的追究责任 制度等建议。
2020,48(4):377-384, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.04.013
摘要：
首先，从电力电子的发展历程，以及当前电力系统电源、电力传输、用电等方面发展面临的问题，说明电力系统电力电子化的必要性；其次，从能源安全与政治建设、资源和环境效益、发输配用电变革3个方向，阐述电力电子化的政治、经济、技术等驱动因素；最后，对电力系统电力电子化的发展趋势和主要制约因素进行分析，并对有关的研究方向进行梳理，以期对后续研究提供参考与借鉴。
首先，从电力电子的发展历程，以及当前电力系统电源、电力传输、用电等方面发展面临的问题，说明电力系统电力电子化的必要性；其次，从能源安全与政治建设、资源和环境效益、发输配用电变革3个方向，阐述电力电子化的政治、经济、技术等驱动因素；最后，对电力系统电力电子化的发展趋势和主要制约因素进行分析，并对有关的研究方向进行梳理，以期对后续研究提供参考与借鉴。
摘要：
与传统的计算流体动力学方法(如FDM，FEM等)相比，Lattice Boltzmann方法(LBM)具有算法简单、精度高、压力可以直接求解、能够模拟具有复杂边界条件的问题以及适合于并行计算等优点.边界条件处理和提高模拟流场Re的新方法，促进了LBM理论的发展和完善,并且在二维和三维的水力学、多相流、热传导以及对流-扩散问题的模拟中获得了广泛的应用.
与传统的计算流体动力学方法(如FDM，FEM等)相比，Lattice Boltzmann方法(LBM)具有算法简单、精度高、压力可以直接求解、能够模拟具有复杂边界条件的问题以及适合于并行计算等优点.边界条件处理和提高模拟流场Re的新方法，促进了LBM理论的发展和完善,并且在二维和三维的水力学、多相流、热传导以及对流-扩散问题的模拟中获得了广泛的应用.
摘要：
综述目前国内外土体动力本构模型、动力分析和动力测试研究的现状和进展，着重对复杂荷载下的动力弹塑性模型和弹塑性动力分析研究作了较详细的介绍，并对各种方法的优缺点进行了比较和评述.对今后土动力学和岩土地震工程的研究提出了初浅的看法.
综述目前国内外土体动力本构模型、动力分析和动力测试研究的现状和进展，着重对复杂荷载下的动力弹塑性模型和弹塑性动力分析研究作了较详细的介绍，并对各种方法的优缺点进行了比较和评述.对今后土动力学和岩土地震工程的研究提出了初浅的看法.
摘要：
以宜兴抽水蓄能电站所提供的岩芯为例,对该电站岩芯的强度特性进行研究,依据 单轴压缩试验结果分别提出了风干状态下岩石的单轴抗压强度与高径比,自然状态、饱和状态下岩石的单轴抗压强度与横截面积之间的非线性关系式.该式可以很方便地在有关工程中为相似岩石估算其强度值提供参考.
以宜兴抽水蓄能电站所提供的岩芯为例,对该电站岩芯的强度特性进行研究,依据 单轴压缩试验结果分别提出了风干状态下岩石的单轴抗压强度与高径比,自然状态、饱和状态下岩石的单轴抗压强度与横截面积之间的非线性关系式.该式可以很方便地在有关工程中为相似岩石估算其强度值提供参考.
摘要：
基于矢量控制原理，介绍永磁同步电机参数测量的一种新方法.该方法借助于同步伺 服系统实现电机相关参数的测量，不需要特殊的仪器，也没有特别的测试要求，适用于永磁同步电机参数的现场测量.利用矢量控制情况下电机启动制动过程中速度的线性变化过程，测量电机转子的转动惯量，为电机控制系统的数学建模与仿真分析奠定基础.
基于矢量控制原理，介绍永磁同步电机参数测量的一种新方法.该方法借助于同步伺 服系统实现电机相关参数的测量，不需要特殊的仪器，也没有特别的测试要求，适用于永磁同步电机参数的现场测量.利用矢量控制情况下电机启动制动过程中速度的线性变化过程，测量电机转子的转动惯量，为电机控制系统的数学建模与仿真分析奠定基础.
摘要：
通过单位荷载法分析了两端固支超静定梁在均布荷载作用下的弹塑性加载及变形过程, 并给出了加载各阶段的弯矩和位移计算公式.分析结果表明,受力变形过程可分为4个阶段:弹性阶段;固支端附近产生塑性变形阶段;固支端为塑性铰而固支端附近塑性区卸载阶段;固支端保持为塑性铰而梁中部部分区域产生塑性变形直至形成塑性流动阶段.
通过单位荷载法分析了两端固支超静定梁在均布荷载作用下的弹塑性加载及变形过程, 并给出了加载各阶段的弯矩和位移计算公式.分析结果表明,受力变形过程可分为4个阶段:弹性阶段;固支端附近产生塑性变形阶段;固支端为塑性铰而固支端附近塑性区卸载阶段;固支端保持为塑性铰而梁中部部分区域产生塑性变形直至形成塑性流动阶段.
摘要：
在分析河流生态系统特征的基础上,从河流生态系统的非生态变量和生态变量角度研究了大坝对河流生态系统等方面的影响,认为大坝在发挥调蓄区域水资源、降低洪涝灾害、获得清洁能源等重要作用的同时,也对河流系统水文情势、形态、地貌、水质以及生态环境产生了不利影响,并建议大坝建设者和管理者通过应用现代技术、深入开展环境影响评价、制定利于生态环境的大坝运作模式等手段来减轻大坝对河流生态系统环境等方面的影响,实现可持续发展.
在分析河流生态系统特征的基础上,从河流生态系统的非生态变量和生态变量角度研究了大坝对河流生态系统等方面的影响,认为大坝在发挥调蓄区域水资源、降低洪涝灾害、获得清洁能源等重要作用的同时,也对河流系统水文情势、形态、地貌、水质以及生态环境产生了不利影响,并建议大坝建设者和管理者通过应用现代技术、深入开展环境影响评价、制定利于生态环境的大坝运作模式等手段来减轻大坝对河流生态系统环境等方面的影响,实现可持续发展.
摘要：
对大涡模拟(Large Eddy Simulation LES)理论的发展过程、基本理论及其应用现状和前景进行了系统的论述，并概要地介绍了运用LES理论，数值模拟方柱绕流的流动分离现象和动量射流与线性波相互作用的数值模拟成果，表明了LES理论对紊流细部结构具有较强的数值模拟能力，可望用以解决大量的工程实际问题.
对大涡模拟(Large Eddy Simulation LES)理论的发展过程、基本理论及其应用现状和前景进行了系统的论述，并概要地介绍了运用LES理论，数值模拟方柱绕流的流动分离现象和动量射流与线性波相互作用的数值模拟成果，表明了LES理论对紊流细部结构具有较强的数值模拟能力，可望用以解决大量的工程实际问题.
2015,43(4):288-293, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2015.04.002
摘要：
以雅鲁藏布江奴下水文站以上流域为研究对象，针对缺资料流域的水文计算和预测问题，采用流域水文模型THREW，用地面气象观测、遥感植被覆盖和积雪面积等资料，基于断面水文监测数据对模型进行率定，应用CMIP5数据对径流演变进行预估。结果表明:对于雅鲁藏布江奴下水文站以上流域，THREW模型对1991—1995年率定期月径流模拟的纳什效率系数为0.75，对1996—2000年验证期月径流模拟的纳什效率系数为0.76；IPCC AR5所设置在CO2排放量最大的情况下，径流明显增加。
以雅鲁藏布江奴下水文站以上流域为研究对象，针对缺资料流域的水文计算和预测问题，采用流域水文模型THREW，用地面气象观测、遥感植被覆盖和积雪面积等资料，基于断面水文监测数据对模型进行率定，应用CMIP5数据对径流演变进行预估。结果表明:对于雅鲁藏布江奴下水文站以上流域，THREW模型对1991—1995年率定期月径流模拟的纳什效率系数为0.75，对1996—2000年验证期月径流模拟的纳什效率系数为0.76；IPCC AR5所设置在CO2排放量最大的情况下，径流明显增加。
2020,48(2):102-108, DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2020.02.002
摘要：
为研究太湖风场特征、湖流特征以及不同类型风场对太湖湖流的影响，在太湖不同区域布设6台多普勒剖面流速仪和4座气象站，获取同步流场和风场数据，分析夏季风与湖流流场的关系。结果表明:(a)风场方面，空间分布具有不均匀性，各观测点间风速差异较大，各观测点间风向随风速减小而差异扩大化。(b)太湖流场具有明显的风生流特征:空间上，大风(时段平均风速在6.7 m/s以上)情况下，西部湖区出现逆时针环流，湖流分层不明显；小风(时段平均风速在3.8 m/s以下)情况下，没有明显的环流出现，上、下层湖流分层明显，各层流向相对稳定但不相同，补偿流发育。(c)流速方面，10 cm/s以下流速比率90%以上，局部区域水流速度在强风条件下可达20 cm/s。
为研究太湖风场特征、湖流特征以及不同类型风场对太湖湖流的影响，在太湖不同区域布设6台多普勒剖面流速仪和4座气象站，获取同步流场和风场数据，分析夏季风与湖流流场的关系。结果表明:(a)风场方面，空间分布具有不均匀性，各观测点间风速差异较大，各观测点间风向随风速减小而差异扩大化。(b)太湖流场具有明显的风生流特征:空间上，大风(时段平均风速在6.7 m/s以上)情况下，西部湖区出现逆时针环流，湖流分层不明显；小风(时段平均风速在3.8 m/s以下)情况下，没有明显的环流出现，上、下层湖流分层明显，各层流向相对稳定但不相同，补偿流发育。(c)流速方面，10 cm/s以下流速比率90%以上，局部区域水流速度在强风条件下可达20 cm/s。
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