日月其迈,岁律更新。当新年的晨光洒向奔腾不息的万里长江,我谨代表《人民长江》编委会,向长期以来关心、支持和帮助本刊发展的各级领导、专家学者、广大作者及读者朋友们,致以最诚挚的问候和最美好的祝福! 回望2025,波澜壮阔。2025年是“十四五”规划收官之年,在水利部坚强领导下,长江水利委员会认真贯彻党的二十大和二十届历次全会精神,深入践行习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思
摘要:随着全球变化,尤其长江干流城市群所联系的经济带建设与长江开发等高强度人类活动影响愈来愈凸显,长江流域水循环正在发生变化。深入解析流域水文循环与水环境演变机制及其驱动因素,对长江经济带绿色高质量发展和长江大保护具有重要意义。1980年以来,在气候变化与高强度人类活动双重胁迫下,长江流域水循环发生了显著变化。水库群调控重塑了径流过程,城市化则导致地表水文过程与水安全需求发生显著改变。在洪旱极端灾害条件下,长江流域上下游水安全形成了“调控-响应-反馈”复杂互馈关系。在此背景下,系统综述了水库群调控效应、城市群水文效应及流域水循环演变规律三方面的研究成果。研究表明:① 水库群削丰补枯作用明显,显著改变了天然径流情势,但在未来极端事件频率升高条件下,其削峰作用可能减弱。 ② 城市化导致不透水面积增加,引起了城市热岛、雨岛效应加剧,沿江城市群外洪与内涝防控矛盾增加。 ③ 在气候变化和城市人口增长共同影响下,城市群水资源安全保障压力不断增加,未来保障压力因预估的水资源增加和人口减少而在一定程度上缓解。研究成果可为长江流域“人-水-城”绿色发展和长江大保护提供科技支撑。
摘要:藻类水华是威胁大型湖库水源地供水安全的重要因素,应急处置工作十分重要。系统总结了大型湖库水源地藻类水华应急处置的技术措施,主要包括物理、化学、生物及水库调度4类。物理技术包括机械打捞、超声波除藻、气浮、遮光控藻等,无二次污染但成本较高;化学技术包括化学杀藻和化学絮凝,见效快但存在二次污染风险;生物技术包括微生物制剂和滤食性鱼类投放,生态友好但见效较慢;水库调度技术通过调控水文要素抑制藻类生长,仅适用于水库型水源地。根据大型湖库水源地水体类型差异,取水口适合采用安全性高的打捞、过滤等物理处置措施,湖库区需要采用能够大面积作业的曝气、超声等处置措施,湾区水体适合采用见效快的絮凝、氧化等处置措施,调度措施需结合水库调度能力与来水条件科学选择。太湖、巢湖、三峡水库、丹江口水库等典型湖库水源地都开展了藻类水华应急处置工作,在技术体系和处置模式方面积累了宝贵的经验。未来藻类水华处置技术将向智能化、绿色化、标准化方向发展,以为供水安全提供更可靠的保障。
摘要:为阐明丹江口水库藻类异常增殖期间浮游植物的垂向分布特征及其环境驱动机制,于2025年7~9月,开展人工分层采样与高分辨率原位监测,采集不同水层浮游植物与水质理化因子数据,并运用冗余分析、Spearman相关性分析、偏最小二乘路径模型对其关联性进行深入解析。结果表明,研究期间水体呈现显著热分层动态。浮游植物垂向分布整体呈“先升后降”趋势,总密度和生物量峰值多位于次表层,分布深度受水深与温跃层影响;优势类群隐球藻、尖头藻、细鞘丝藻和假鱼腥藻表现为弥散型分布特征,并呈现早期由隐球藻和尖头藻主导向后期由细鞘丝藻和假鱼腥藻主导的时间演替特征。相关性分析和路径模型结果显示,水温、溶解氧等通过直接促进浮游植物生长以及间接调控营养盐浓度,共同影响其垂向结构;磷营养盐浓度与藻类密度显著负相关,暗示异常增殖阶段可能存在一定程度的营养限制。总体而言,热分层、光照、营养盐及物种特性共同塑造了藻类的垂向格局。建议丹江口水库藻类监测从“平面”转向“立体”,构建垂向剖面自动化监测预警体系。
摘要:丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地,其水质安全直接关系到受水区供水安全与生态健康。为系统评估水库重金属污染状况,基于2014\~2023年监测数据,分析了库区水体重金属浓度时空分布特征及变化趋势。结果表明: ① 库区水体中重金属含量处于较低水平,丹库白渡滩断面仅在2014年出现锑浓度超标,陶岔、丹库中心等其他断面在分析时段内锑等重金属含量均符合GB3838—2002《地表水环境质量标准》限值要求。 ② 所监测的19种重金属中,钼、锑含量明显高于汉江水系河水背景值。 ③ 2014~2023 年,锑、钼、砷、钒、钡、铁等6种重金属浓度总体表现为先下降后趋于稳定。受秋汛影响,2023年库区锑浓度较2022年略有升高。 ④ 丹库白渡滩断面6种重金属含量高于库区其他断面,丹库水体中钡、砷、钼、锑、钒多年均值含量高于汉库。这与丹库上游丹江及其支流老灌河流域内锑、钼等矿产资源丰富、重金属本底值较高等因素有关。研究成果可为水源区重金属污染防控提供科学依据。
摘要:丹江口库区作为南水北调中线工程的水源地,其水质安全至关重要。洪水期是污染物集中进入水库的主要时期,对库区水质管理和生态安全构成重大挑战。总氮是反映库区水质的重要指标之一,同时也是衡量面源污染和富营养化的关键因子。为此,基于2024年7月丹江口库区洪水期水文全过程水质跟踪监测数据,结合水文条件和流域特性,系统分析了总氮的时间演变、空间分布及出入库通量特征。结果表明:跟踪监测期间,各断面洪水期总氮平均浓度 (2.23mg/L )高于启动期 (2.01mg/L )和退出期 (1.97mg/L) ),汉库入库区总氮浓度显著高于丹库入库区。汉江干流输入占库区总氮总入库通量的 62.9% ,汉江干流下泄占总氮总出库通量的 84.5% ,入库总氮通量显著高于出库,滞留率高达 75.6% ,单位面积入库通量高的河流更多为径流量较小的河流,跟踪监测期间入库控制断面总氮浓度为常规监测的 1.1~3.2 倍。研究期间,库区总氮浓度变化平稳,受洪水期冲击有限,表明库区具有较好的调节能力,库区对总氮的空间调控和输移过程具有显著的集中效应,高浓度的总氮输入是总氮入库通量高的关键因素。研究成果可为丹江口库区水质保护及污染防控提供科学依据。
摘要:2021年10月,丹江口水库首次实现 170m 正常蓄水位,陶岔附近水域形成新的库湾生态系统。为揭示高水位运行过程中营养盐的时空分布规律及其与环境因子的响应关系,研究选取陶岔典型库湾作为研究对象,分别于2021年10月(高水位初期)和12月(高水位消退期)开展两次野外采样,分析了库湾、过渡区及库体的总磷、氨氮、总氮、高锰酸盐指数、叶绿素a等指标的时空分布特征,并探讨了水温、pH、溶解氧等理化参数对水质指标的影响。结果表明:10月库湾总磷、叶绿素a呈现显著的“库湾 > 过渡区 > 库体”梯度,12月梯度减弱;总氮、氨氮在12月均显著高于10月,体现高水位淹水的累积效应;水温、电导率与营养盐呈显著负相关,pH、溶解氧则呈显著正相关。研究表明,高水位运行期间库湾是营养盐释放与藻类生长的关键区域,需加强土壤污染源头管控与水文调度协同治理,以保障水源地水质安全。
摘要:洪水预报精度和预见期是做好水库洪水预警和调度的关键,在洪水预报中应用人工智能模型可有效提高洪水预报精度。应用K-means聚类分析法对潘口水库流域进行了科学划分,然后采用Informer深度学习模型进行洪水预报,并与传统LSTM模型进行了对比研究,最后基于Informer模型设计了4种预报方案分析上游水库对潘口水库洪水预报精度的影响。结果表明: ① Informer模型的预报性能优于LSTM模型; ② 优化后的Informer模型,训练集和测试集总体纳什系数为0.892,洪水总量误差为 6.64% ,洪水峰值误差为 7.69% ,洪量误差及洪峰误差平均值均达到甲级标准; ③ 基于Informer模型的2023年和2024年堵河流域潘口水库实际检验预报纳什系数均值为0.878和0.827,洪量误差及洪峰误差合格率均达 100% ,均满足甲级要求。基于深度学习Informer模型的智能洪水预报不仅可提高洪量和洪峰的预测精度,而且具有较强的实际应用潜力,可为水库洪水预报预警及防灾减灾提供决策依据。
摘要:长江禁渔期制度的实施,旨在保障长江流域生态安全、资源安全、生物安全和经济安全,是维护国家总体安全的重要举措。为实现上述目标,从协同治理视角系统分析了禁渔制度的执行现状与存在问题,并从制度设计的系统性与协调性出发,结合地方实际,对禁渔期、禁渔区及禁渔方式等具体措施进行了协同优化探讨。研究结果显示,政策制定需统筹考虑执法监管、渔民安置、水产养殖转型及水生生物保护等多方面内容,并应通过跨区域信息共享、协同立法和联合执法等机制全面提升禁渔工作的综合效能。最后提出,应通过政策、法规和区域协议的多维度协同,增强国家与地方、地区与地区之间的治理合力,推动长江禁渔制度在法治化、系统化和协同化的轨道上不断完善。
摘要:为揭示长江流域复合干热事件的时空演变特征,利用 1961~2022 年长江流域月降水和月气温观测资料,基于标准化降水指数(SPI)和标准化温度指数(STI)分析了复合干热事件的发生频率和发生面积变化特征;在此基础上,利用Copula函数构建高温和干旱的二维联合分布函数,计算不同强度阈值下的联合重现期。结果表明: 1961~2022 年长江流域中下游地区为复合干热事件的高发区; 1992~2022 年相比 1961~1991 年,长江流域上、中、下游的发生频率均呈现增加趋势,中下游区域增长较显著;轻度、中度复合干热事件发生面积增长速率分别为每10a增长 2% 和 1% ;长江流域内轻度复合干热事件较为频繁,平均重现期在 0~26a ,中度以上复合干热事件重现期在 9~92a ,上游平均重现期略高于中下游;2006、2013、2019年和2022年为复合干热事件典型年,联合重现期分别为181,335,109a和401a。研究成果可为深入认识长江流域复合干热事件的演变规律提供科学支撑。
摘要:娄底市是湖南省重要的商品粮生产基地,位于“衡邵娄干旱走廊”的核心区域,常年面临多种类型缺水叠加影响。近年来,全球气候变化导致国内水资源条件愈加复杂,娄底市境内干旱时空分布特征仍有待进一步解析。基于娄底市境内5个国家基本气象站 1973~2022 年气象资料,建立多尺度干旱指数序列集,采用ITA趋势分析等方法,研究了多尺度干旱时空分布特征。结果表明: ① 不同等级干旱发生次数随等级递减且具有显著的时间分布差异,其中重旱和特旱事件的发生较为稀少,但在特定年份表现出集中性;李节和年际尺度中,发生气象干旱的频率由低至高的尺度分别是春季、冬季、年际、夏季、秋季,特旱只发生在夏季、秋季和年际尺度中。 ② 不同气象站点趋向干旱的时间尺度呈现差异性。新化站在冬李趋向干旱,双峰站在春李、秋季、冬季、月尺度和年际均趋向干旱,冷水江站在月尺度、春季、冬季趋向干旱,娄底站则在月尺度、秋季和冬季趋向干旱。 ③ 娄底市境内春季、秋季、冬季整体趋向干旱,夏季整体趋向湿润,月尺度和年际尺度的干旱趋势则具有更加复杂的空间特点,其中西部呈现湿润的趋势,中东部呈现干旱的趋势。 ④ 相较于Mann-Kendall方法,ITA趋势分析方法对干旱指数序列倾向趋势的识别具有更高的敏感度。研究成果可为娄底市干旱预警和防治提供理论支撑。
摘要:水库消落带是库周坡地径流污染物进入水库水体的最后一道屏障,其空间信息的精准监测对于水库管理至关重要。然而,由于水位涨落造成消落带出露变化,存在大尺度的监测困难、监测方法提取不精确的问题。以四川省35座大型水库为研究对象,基于最大类间方差法(Otsu)、遗传算法(GA)与改进鲸鱼优化算法(WOA)提出了一种数字图像阈值分割优化算法 GA-IWOA-Otsu ;通过对同一水库的两期Sentinel-1SAR影像的水体范围进行提取,裁剪获取水库消落带。结果表明: ① 通过对提取的消落带区域分布及测算面积的宏观比较,发现 GA-IWOA-Otsu 耦合算法整体表现相对较好,尤其是在多支流的水域提取方面,同时其对消落带面积在 20~100km2 的水库提取效果精度较高。 ② 与 Otsu、GA -Otsu、Canny-Otsu、ISODATA 算法相比, GA-IWOA-Otsu 耦合算法提取结果在Kappa系数 ,RMSE 以及 R2 三个方面皆表现更优,能够更加精确地提取消落带。研究成果可为区域水库消落带空间信息提取、生态修复以及水库的运行管理提供科学支撑。
摘要:为揭示气候变化背景下滇池湖盆区蒸发量突变特征及其驱动机制,基于 1960~2023 年水文气象数据,采用突变检验方法识别年蒸发量时序突变点,结合Pearson相关法与交叉小波变换法,定量解析突变前后蒸发量与气象要素的时空关联性。结果表明: ① 滇池湖盆区年蒸发量呈显著下降趋势,阶段性特征明显,于1989年发生突变; ② 突变前,蒸发量变化主要由相对湿度与日照时数的物理平衡驱动,降水量与气温影响较弱;突变后,气温上升成为核心驱动力,叠加相对湿度与日照时数的持续作用; ③ 突变前蒸发量与降水量、平均风速存在1\~5a共振周期,突变后该周期性消失;突变后平均气温、相对湿度、日照时数与蒸发量相干性显著增强。分析表明,滇池湖盆区蒸发量突变本质上是多要素协同演变的结果,气温上升在突变后主导了蒸发量变化的能量再分配过程,该结论可为气候变化下区域水文循环机制研究提供参考。
摘要:云南省自2012年实施最严格水资源管理制度以来,全省用水总量控制成效显著,但伴随经济社会快速发展,部分州(市)用水总量指标与区域发展需求矛盾凸显。立足新发展阶段,以水资源刚性约束为前提,以优化水资源空间配置为核心,系统开展以下工作:首先,基于云南省国土空间规划和骨干水网工程布局,预测2030年各行业用水需求;其次,以州(市)水资源四级分区为单元,结合ArcGIS与MIKE BASIN模型进行供需平衡分析;最后,统筹长江、珠江等流域水量分配成果,提出全省及分州(市)用水总量和效率指标优化方案。研究结果显示:2030年云南省用水总量指标控制在226.82亿 m3 不变,通过调减滇中地区指标、增加西南及东北沿边州(市)指标,实现区域协调与刚性约束的平衡。同时,建立动态调整机制,预留地表水3.0亿 m3/a 、地下水0.3亿 m3/a 作为弹性空间。研究成果可为云南省现代化高原立体水网建设和高质量发展提供参考。
摘要:金沙江一级支流落漏河流域水资源开发利用程度较高,经济社会用水在一定程度上挤占了河流生态用水。受历史围坝取水影响,河道长期处于分流状态,导致落漏河生态流量近年来保障程度较低,尤其在枯水期和农业灌溉高峰期更为明显。基于落漏河流域 1967~2023 年径流及取用水资料,采用Tennant法、频率曲线法、 ?Q?P 法、近10年最枯月流量法等多种方法,分析分流影响下的落漏河生态流量目标及其历年保障程度。研究发现:传统方法在该流域的适应性均不理想,进一步通过综合分析提出适用于本流域的综合试配法,确定落漏河生态流量目标为非汛期(12月至次年6月) 0.045m3/s ,汛期(7\~11月) 10.500m3/s 。除特殊年份外,全年日均流量保障率不低于 90% 。研究成果可为该流域生态流量保障、水资源优化配置与调度管理提供参考。关键词:生态流量;分流影响;Tennant法;频率曲线法;水资源优化配置;落漏河;金沙江中图法分类号:TV213.4;X143 文献标志码:A DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2026.01.014
摘要:生态流量是维系河湖生态功能、控制水资源开发强度的重要指标。为有序推进河湖生态流量核定与保障工作,从控制断面选取、生态流量计算、生态流量保证率分析、生态流量核定和生态流量保障措施5个方面总结了生态流量核定与保障主要内容;从指导思想、基本原则、职责划分、协同调度、精细监管和动态评估6个方面构建生态流量核定与保障实施路径。以河南省狮河为例,使用 Qp 法、Tennant法对已建水利水电工程及重要控制断面生态流量进行计算并对保障水平进行分析。结果表明:源河南湾水库断面生态流量目标为0.78m3/s ,日均保证率较低,通过加装生态机组等措施可大幅改善;平桥枢纽断面生态流量目标为 0.83m3/s ,日均保证率达 90% ,基本满足生态流量保障目标。进一步地,深入分析源河生态流量核定与保障的实施与挑战,提出具体河湖生态流量核定与保障实施路径,可为中国河湖生态流量核定提供参考。
摘要:为调查汉江干流着生藻类群落现状并评价汉江流域水生态系统的健康状况,基于2023年5月(春季)和2024年11月(秋季)在汉江干流的采样数据,通过冗余分析(RDA)法研究汉江干流着生藻类群落结构特征,应用着生藻类生物完整性指数(P-IBI)进行河流健康评价,并利用Pearson 相关性法分析影响河流健康的相关环境因子。结果显示: ① 两次采样共采集到着生藻类159种,其中硅藻门98种,占比 61.63% 。 ② 春季着生藻类群落的主要影响因子为总磷、总氮、化学需氧量和电导率,秋季主要影响因子为总氮、pH和流速。③ 春季汉江流域P-IBI平均得分为3.923,健康状况为中等;秋季平均得分为5.679,健康状况为良好。 ④ Pearson相关性分析表明,春季P-IBI值与总氮呈极显著正相关,与电导率呈显著负相关,与 ΔpH 和流速呈显著正相关;秋季P-IBI值与流速呈显著正相关。 ⑤ 汉江上游健康状况较好,中下游较差,两者存在较大差异。
摘要:深层倾倒变形是青藏高原东侧深切峡谷地区普遍发育的斜坡变形现象,随着越来越多大型水电工程建设与蓄水运行,库岸深层倾倒斜坡失稳问题逐渐突显。为探究库水作用下深层倾倒斜坡的失稳软化机制,以苗尾水电站中不同倾倒程度千枚岩为研究对象,通过对经历不同时间饱水软化的试样其宏观力学特性和微观扫描电镜结构特性分析,得到了其饱水软化劣化规律,并通过PFC2D对K73深层倾倒斜坡进行随饱水时间动态赋值,揭示其动态演化过程。结果表明: ① 从峰值强度上来看,不同倾倒程度岩样对于饱水的反应不一,其中未倾倒岩样变化幅度较小,强倾倒岩样变化幅度最大,在饱水60d时其峰值强度下降近 50% ;从抗剪强度上看,不同倾倒程度岩样对于饱水反应一致,均呈现不同程度的下降趋势,就降低程度来说黏聚力高于内摩擦角,且弱倾倒岩样要明显高于未倾倒岩样; ② 在微观结构上,饱水作用对岩样的主要作用为剥落,剥落面积大小为强倾倒岩样 > 弱倾倒岩样 > 未倾倒岩样; ③ 数值模拟采用经GSI系统求解后的岩体参数作为基准来标定微观参数,前期试验中倾倒千枚岩饱水软化规律作为蓄水条件下的折减方案,通过共计50万步模拟,将K73变形体划分为前期蠕变、公路外侧塌岸扩展、公路内侧塌岸扩展以及整体破坏4个演化阶段,揭示了深层倾倒斜坡在蓄水软化作用下的牵引式渐进破坏模式。
摘要:集中输水系统是船闸采用最多的输水型式,输水系统布置和相关水力学问题需要重点关注。基于国内外大量研究成果和工程实践资料,从船闸集中输水系统的布置型式、水力特点、消能方式、阀门开启方式以及输水水动力特性等方面,对船闸集中输水系统研究进展进行了总结与论述,并结合船闸发展趋势对集中输水系统面临的问题与研究方向进行了探讨。今后建议重点围绕大尺度船闸集中输水系统布置技术,省水船闸集中输水系统设计与输水方式,运河或梯级开发通航河流船闸集中输水系统标准化研究等开展深入研究。
摘要:内河航道船舶溢油事故时有发生,严重危害附近水体健康,而河岸往往涉及植物边界,植物对溢油具有较强的吸附作用。通过建立平面二维水流模型、溢油扩展漂移模型及植物吸附溢油模型,在合理性验证后,以三峡库区巫山河段为典例,研究了流速、植物类型和风速等因素对河岸植被带吸附溢油的影响。结果表明:河道流速越大,河岸植被带吸附溢油的速率越大,更容易吸附至饱和状态;不同植物类型具有不同吸附能力,其中尤加利的吸附能力最强,其吸附达到饱和所需时间也最长;朝向岸边的风速越大,溢油到达河岸植物带并被吸附的速度越快。研究成果可为河岸植被带吸附溢油及防治提供一定参考。
摘要:土体在不断增大的水头差作用下会出现渗透侵蚀,并最终演变为渗透破坏,威胁堤防等土石建筑物安全,因此掌握土体在不同渗透侵蚀作用后的压缩行为,对评估堤防稳定性具有重要意义。针对不稳定黏土和不稳定砂土,开展不同水头(低于临界水力梯度)作用下的渗透试验,进而开展对应侵蚀试样的压缩试验。结果表明:不稳定砂土的临界水力梯度相比不稳定黏土更低,更易发生渗透破坏;经历不同渗透侵蚀程度的不稳定土,高应力状态下的 e-lgp 压缩曲线均呈线性关系,且对应压缩指数入差异不大;土体最终正常固结线随着侵蚀程度增加而逐渐下移,表明渗透侵蚀显著改变了土体结构,侵蚀程度越高,土体越容易被压密,进而发生重力沉陷。
摘要:针对超大直径隧道开挖时邻近桩基变形观测困难的问题,提出了超大直径隧道侧穿桩基的透明土试验方案。采用熔融石英砂搭配正十二烷和白油混合溶液作为孔隙溶液配置透明土,并结合光学观测系统及PIV处理系统,对盾构隧道开挖引起的邻近桩周土体位移变化规律进行分析,获得不同工况下桩周土体位移场。试验结果表明:随着桩隧间距的增大,隧道开挖对桩基附近的土体扰动会越来越小,当桩隧距离达1.5倍隧道直径时,桩基所受的影响达到临界值;随着桩长的增大,桩侧土体的竖向位移呈现抛物线形式,先增大后减小,桩侧土体的水平位移由桩基上部向隧道方向倾斜变为桩基上部和隧道范围内的土体向隧道方向倾斜;开挖面距离桩基越近,开挖对桩周土体位移的影响越剧烈。
摘要:针对现有水电机组健康状态评估中存在的模糊性和随机性问题,考虑到水电机组工况的多变性和复杂性,基于改进G1-CRITIC法和高斯区间隶属度提出了一种水电机组状态评价模型。首先,根据水电机组的结构特征和运行规律,建立了健康状态综合评价指标体系。结合改进的G1-CRITIC法构建了组合权重计算模型,综合考虑指标之间的相关性以及专家的理性判断,对主观和客观权重的组合进行优化;利用高斯阈值方法对设备检修效果评价指标进行量化,计算指标的劣化度;将水电机组健康状态量化指标的劣化度应用于改进的模糊隶属度模型中,求解各指标的模糊评价矩阵,推导出目标水电机组的模糊状态评价矩阵,给出检修前后的隶属度函数和综合得分。实际水电站中不同工况下的应用实例,验证了该方法在不同工况下对水电机组健康状态的准确评估能力。
摘要:在抽水蓄能机组甩负荷过程中,导叶关闭引起的压力波动现象严重影响机组及管道系统的安全稳定运行。管道结构布置和初始工况作为影响机组动态特性的重要因素,对甩负荷过程中机组水头和转速的影响规律尚不明确。针对以上问题,基于特征线法和改进的Suter变换建立了“一管双机”抽水蓄能机组调节系统精细化数学模型。通过研究初始负荷、管道结构与机组最大水头和最大转速之间的内在联系,得到初始负荷较小且水流惯性时间常数 Tw 较小时支管所连接的机组优先甩负荷,有利于改善甩负荷特性。采用三代非支配排序遗传算法(NSGA-II)和优劣解距离评价方法(TOPSIS)构建导叶关闭规律优化模型,以机组最大水头和最大转速为目标函数,对最不利工况下的导叶关闭规律进行优化评分,得到适合复杂工况的最优导叶关闭规律。研究结果可为复杂输水系统布置下抽水蓄能电站最优导叶关闭策略的选择提供理论指导。
摘要:针对工程中难以通过现场试验获得转轮真实工作状态下的精确模态问题,建立了可逆式抽水蓄能机组真机转轮精细化数值模型,采用流固耦合和声固耦合方法开展了预应力模态分析和不同流体介质及周围水体作用下的湿模态分析,弥补了传统数值方法对边界条件考虑不足的缺陷。研究结果表明:预应力对转轮固有频率影响较小;流体附加质量效应对转轮弯曲振动模态的影响较大,并且随着阶次的升高影响减弱;真实流道中的转轮湿模态频率下降比在0.5\~0.8范围内,且尾水几乎不会影响转轮模态特性。研究结果可为准确预估转轮固有频率以从设计源头规避与水力激励发生共振,保障电站安全运行提供技术指导。
摘要:土体作为多相多孔介质,其孔隙结构具有明显的随机性,采用已有方法生成的多孔介质的渗透率通常是随机的,因此现阶段生成具有指定渗透率的随机多孔介质仍然是一个难题。为此,提出了一种基于机器学习,且能高效生成具有指定孔隙率、孔隙特征尺寸和渗透率的随机多孔介质的方法。采用截断高斯随机场法重建了一系列随机多孔介质的数值模型,其孔隙结构可由孔隙率和孔隙特征尺寸两个建模参数定量控制;利用格子Boltzmann方法计算了生成随机多孔介质的渗透率;基于3000组孔隙结构与渗透率关系的数据,拟合了预测随机多孔介质渗透率上下界的经验公式,并训练出了能从多孔介质的图像准确预测其渗透率的卷积神经网络。结果表明:预测值与测试集的决定系数、平均绝对误差和均方根误差分别为 0.992 2,0.048 0,0.113 0 。预测时间约为0.08s,单个模型生成时间约 1min 。当前方法可高效、准确地生成随机多孔介质,为其定制化模拟提供了一种有力手段。
摘要:为探究在极端气候频发与能源结构转型的双重挑战下含有混合式抽水蓄能电站的多能互补系统长周期互补发电调度的经济性,在引入电网负荷需求和风光消纳率双重目标约束条件的基础上,构建了以成本最小为目标的风光混蓄长周期互补发电经济调度模型,并利用逐步优化算法进行求解。算例结果表明:在极端天气影响下风光连续大发或连续小发时,风光混蓄系统进行长周期调节时相比于风光非混蓄系统展现出成本优势,在高风光消纳率约束时,发电成本最多降低了 14.1% ;在高负荷需求约束时,发电成本最多降低了62.5% ,且在极端来水情况下也能保持成本优势。研究成果可为极端天气影响下电力系统的长周期多能互补调度运行提供参考。
摘要:将风光清洁能源接入传统提水泵站是降低碳排放的有效途径。为探究风光清洁能源在传统提水泵站系统中的应用,提出了风光互补提水泵站系统,分别构建了风光互补容量占比优化单目标数学模型和风光容量优化配置多目标数学模型,并以山西省忻州市李家庄风光互补提水泵站为例验证了模型有效性。结果表明:随着光伏容量占比的增大,全年风光互补日出力峰谷差平均值呈先减小、后增大的基本趋势;以全年风光互补日出力峰谷差平均值最小为原则,确定最佳光伏容量占比为0.324;随着风光互补提水泵站系统全年供水量的增大,风光弃电量呈先降低、后升高的基本趋势;李家庄风光互补提水泵站系统最佳风电和光伏装机容量分别为 1622.4kW 和 777.6kW ;全年风光弃电的主要原因是风光互补总出力难以满足提水泵站以最小功率运行的要求。研究成果可为风光互补提水泵站系统风光容量配置提供理论参考。
摘要:为了解决大坝变形预测中出现的特征因子冗余及周期性规律捕捉不足等问题,建立了一种融合特征筛选与多尺度特征增强的大坝变形预测模型。首先,利用最大信息系数(MIC)筛选出与大坝变形高度相关的环境因子,有效去除冗余变量,简化模型输入;其次,采用完全集合经验模态分解自适应噪声(CEEMDAN)对变形数据进行自适应分解,有效减少了非线性和非平稳性影响,提取具有明确物理含义的固有模态函数;最后,提出频率-时间增强注意力块并嵌入Transformer模型,通过离散余弦变换(DCT)捕获频域信息,实现数据多尺度特征提取与增强。以江西省上犹江大坝变形监测数据开展实验,结果表明:构建的模型能够取得优异的预测效果, R2 达到 0.999 1,RMSE 为 0.041 3mm MAE 为 0.0318mm ,相较于Transformer、LSTM、GRU和 TCN模型, R2 分别提升了 0.015 9,0.019 2,0.018 0 及0.0169;尤其在峰值处和波动节点位置,该模型表现出了更高的精确性与稳定性;此外,在不同监测点的变形预测实验中,此模型依然保持了较高的预测精度,验证了其在大坝安全监测领域的有效性与实际应用价值。
摘要:水库群实时水雨情信息的高效汇集与共享应用,是科学开展流域水情预报预警、动态实施洪水演进模拟分析、精准制定防洪调度方案的重要数据基础。针对防汛抗旱新形势、新任务、新要求,通过调研流域水库群信息管理需求,分析当前长江上游水库群信息汇集情况;针对当前数据异构性、来源广泛性、质量差异性等特征,结合大数据分析技术,提出长江流域水库群数据管理平台设计及开发方案;采用SpringBoot + Vue技术栈与微服务架构,设计数据层、业务层、用户层分层框架,整合多源异构数据并实现标准化交互,构建“阈值判断+ 机器学习”双维度异常检测机制,结合统一指标与“一站一策”模式,运用 XGBoost算法实现水文数据异常精准识别,开发综合监视、异常监测、信息维护、文件管理等核心功能模块,保障数据实时管理与共享。平台成功实现了长江流域水库群多源异构数据的整合与实时管理,XGBoost模型异常检测精确度达0.79、检出率达0.8,误检率仅为0.0021,满足业务实用需求。该平台通过标准化架构与智能检测技术,有效提升了数据质量与共享效率,可为进一步提升流域跨部门信息汇集与管理能力,支撑长江流域水旱灾害防御工作提供基础性平台。
摘要:对水库移民利益诉求的深入关切与有效回应,不仅是强化其生计韧性、促进其社会融入的可为进路,更是中国式现代化进程中共同富裕目标的题中应有之义。基于浙江省三峡移民的实证调查,运用熵值法、二元Logistic和多元Logistic模型对移民利益诉求及其影响因素进行综合分析。研究结果表明:水库移民的利益诉求分为就业改善诉求、权益保障诉求、环境优化诉求以及社区融入诉求,利益诉求的影响因素可分为个体、家庭和社会三个层面。从无诉求到单一诉求的解释因素中,个体因素中的户主性别、年收入对利益诉求具有显著负向影响,工作单位则产生显著的正向影响;社会因素中的金融贷款与养老保险均对利益诉求存在正向显著影响。而在无诉求转向多元诉求的解释因素中,户主性别和学历呈现显著负向影响,而年龄和工作单位为显著正向影响。据此,为有效回应水库移民的利益诉求,应以“动能提升"深度激发移民群体“主体性”、以“政策保障”切实发挥政府部门“主导性”,以“价值引导”充分释放社会力量“协同性”,进而有力推动共同富裕愿景的实现。