检索结果-内蒙古大学图书馆

水利学报 2024年第4期55卷 437-448页

作者：李炳奇张继磊刘小楠孟天一中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

聚脲与聚氨酯相比,具有绿色环保、耐久性好、力学性能优异、施工面适应性强等优势,聚脲基防渗层被广泛应用于水工结构中。鉴于防渗聚脲尚无成型的结构设计计算理论,惯常采用的经验性设计可能会导致不安全、不合理、不经济的设计结果,本... 详细信息

聚脲与聚氨酯相比,具有绿色环保、耐久性好、力学性能优异、施工面适应性强等优势,聚脲基防渗层被广泛应用于水工结构中。鉴于防渗聚脲尚无成型的结构设计计算理论,惯常采用的经验性设计可能会导致不安全、不合理、不经济的设计结果,本研究通过探讨聚脲基表面防渗涂层非线性分析的关键理论,基于有限单元法建立了非线性数值模型。在涂层基面开裂、水压荷载作用、伸缩缝变形等不同受力工况下,通过对材料的受力变形行为、剥离行为、破坏模式等分析,总结了涂层受力变形规律,并基于分析结果,提出表面防渗聚脲设计流程。研究表明:对于水压作用下的涂层基面开裂工况,涂层最大应力随水压荷载、粘结强度增大而增大,随开裂宽度变化不显著,涂层剥离长度随粘结强度增大而减小,随开裂宽度增大而增大;对于伸缩缝变形工况,涂层剥离长度均随涂层厚度增大而增大,涂层剥离长度随伸缩缝变形量增大而增大,随粘结强度增大而减小,剥离长度随水压荷载变化趋势不显著;涂层最大应力随涂层厚度增大而减小,随粘结强度增大而增大,随水压荷载增大而逐渐增大。最终基于数值分析结果提出了考虑伸缩缝变形工况下的聚脲涂层结构设计方法,形成设计流程并计算机软件化。

关键词：聚脲涂层基面开裂伸缩缝变形数值分析涂层结构设计

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新中国成立以来中国粮食生产多元要素驱动定量研究

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第10期64卷 1746-1758页

作者：秦长海王明赵勇何国华曲军霖游梦园中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京 100038 中国水利水电科学研究院水利部京津冀水安全保障重点实验室北京 100038 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京 100038

粮食安全事关国家安全与社会稳定,该文基于1949-2020年中国31个省级行政区(不含香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾地区)的数据,采用Cobb-Douglas函数,按照不同的地域范围划分方式构建了区域粮食生产模型,量化解析了不同时段内的第... 详细信息

粮食安全事关国家安全与社会稳定,该文基于1949-2020年中国31个省级行政区(不含香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾地区)的数据,采用Cobb-Douglas函数,按照不同的地域范围划分方式构建了区域粮食生产模型,量化解析了不同时段内的第一产业从业人员数、机械动力强度、有效灌溉面积、化肥折纯量、受灾面积和复种指数对粮食产量的作用.结果表明,有效灌溉面积和化肥折纯量对中国粮食生产的贡献度不断提升,第一产业从业人员数和复种指数的贡献度显著下降,机械动力强度的贡献度先提升再下降,受灾面积对粮食的减产效用先增强再减弱;各要素对粮食生产的驱动作用趋于均衡化,未来粮食安全需依靠以有效灌溉面积为基础的多要素协同保障;有效灌溉面积的北移和人口重心的南移共同驱动了中国粮食调运格局的转变,这种"北粮南运"的格局仍将持续并可能呈现扩大态势.保障中国粮食安全需充分发挥国家水网的水资源调配功能,通过增加有效灌溉面积驱动多要素协同促进粮食增产.

关键词：粮食安全国家水网有效灌溉面积北粮南运岭回归

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流域“自然-社会”二元水循环与水资源研究

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地理学报 2023年第7期78卷 1599-1607页

作者：王浩牛存稳赵勇中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

随着人类文明的进步,用水量持续增加,流域水循环受高强度人类活动的影响越来越深刻,呈现出复杂的“自然—社会”二元特征。本文阐述了流域“自然—社会”二元水循环理论的提出、科学问题和框架体系,并从二元水循环的视角剖析了水资源“... 详细信息

随着人类文明的进步,用水量持续增加,流域水循环受高强度人类活动的影响越来越深刻,呈现出复杂的“自然—社会”二元特征。本文阐述了流域“自然—社会”二元水循环理论的提出、科学问题和框架体系,并从二元水循环的视角剖析了水资源“资源、环境、生态、社会、经济”五维属性的科学内涵,提出了基于二元水循环理论的关键技术,总结了水资源研究的前沿方向和发展趋势。本文可为流域水循环研究、水文地理研究、水文水资源学科发展起到推动作用,为国家水安全保障、国家水网建设等重大实践提供技术支撑。

关键词：社会水循环二元水循环水文学水资源研究水安全保障国家水网

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随钻监测数据预处理方法研究

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水利学报 2024年第11期55卷 1379-1390页

作者：肖浩汉曹瑞琅王玉杰赵宇飞孙彦鹏中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048

为攻克多维异构随钻监测数据处理难题,本研究分析多钻孔钻进数据特征,采用统计分析和机器学习方法,提出了一种数据预处理方法。该方法首先对原始钻进数据特征进行分析,确定了稳定钻进阶段数据提取判断标准,提出识别异常钻进数据的准则,... 详细信息

为攻克多维异构随钻监测数据处理难题,本研究分析多钻孔钻进数据特征,采用统计分析和机器学习方法,提出了一种数据预处理方法。该方法首先对原始钻进数据特征进行分析,确定了稳定钻进阶段数据提取判断标准,提出识别异常钻进数据的准则,并评估了多种方法在钻进数据缺失修补和滤波降噪方面的适用性。结果表明:两点线性插补方法取得了最低的误差指标和最佳的缺失插补效果;巴特沃斯滤波器在不同噪声类型下均取得了最优的滤波效果。最后,开发了轻量化钻进数据自动预处理软件,并在工程案例中验证了其快速完成数据提取、分类、修补和降噪的能力。研究结果为工程实践提供了可靠的理论依据和数据支持。

关键词：随钻钻进(探) 数据预处理机器学习缺失插补滤波降噪

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大通河流域土壤细菌及氮循环功能菌群沿海拔的空间分布

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环境科学 2024年第6期45卷 3614-3626页

作者：王竹刘扬王芳中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 中国水利学会北京100053

探究土壤微生物的海拔分布格局及其驱动机制对理解气候变化下陆地生态系统的响应至关重要.土壤微生物群落的海拔分布格局随空间尺度有所差异,为此分别沿大通河流域干流流向(海拔梯度1 000 m)和山体坡面(海拔梯度500 m)设置了两种空间尺... 详细信息

探究土壤微生物的海拔分布格局及其驱动机制对理解气候变化下陆地生态系统的响应至关重要.土壤微生物群落的海拔分布格局随空间尺度有所差异,为此分别沿大通河流域干流流向(海拔梯度1 000 m)和山体坡面(海拔梯度500 m)设置了两种空间尺度的样带,利用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性沿海拔的分布特征,基于FAPROTAX数据库分析氮循环功能类群的海拔分布,探讨驱动土壤细菌群落沿海拔分布的关键环境因子.结果表明:①土壤理化性质沿海拔分布有显著差异,总氮(TN)和硝态氮(NO_(3)-)含量与海拔正相关(P<0.01),土壤容重(BD)、p H与海拔负相关(P<0.001);②细菌群落OTU丰度沿海拔升高显著增大(P<0.01),丰富度和多样性指数沿海拔增大,但趋势不显著(P>0.05);③细菌群落以酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势门,其相对丰度随海拔升高分别增加、减小和微弱减小;④参与氮循环的功能类群共13种,以硝化作用、好氧氨氧化和好氧亚硝酸盐氧化作用为主,随海拔升高响应规律不同,其中硝化作用细菌丰度显著增加(P<0.01),好氧氨氧化和硝酸还原细菌丰度微弱增加,而参与含氮化合物异化还原的细菌丰度先增后减;⑤冗余分析表明海拔(ELEV)、p H和氨氮(NH4+)是驱动门水平土壤细菌群落的主要因子,Mantel分析表明土壤细菌氮循环优势类群均受海拔驱动(P<0.01).⑥流域和坡面尺度上细菌群落α-多样性沿海拔的规律一致,但土壤性质、氮循环功能菌群丰度和主要环境影响因子均不同.因此从不同空间尺度探究土壤微生物的海拔分布格局具有重要意义.

关键词：土壤细菌群落空间尺度氮循环功能类群海拔梯度大通河流域

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极端降雨下地下空间淹水对城市内涝过程的影响研究

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应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 349-364页

作者：宋天旭刘家宏梅超王佳张克寒石虹远中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038

极端降雨会引起城市内涝,造成地面严重积水,从而威胁城市地表及地下空间的生命财产安全.当前水动力模型涉及地下空间的模拟较少,地下空间设防高度对城市内涝时空分布特征的影响分析还存在不足.针对以上问题,以郑州市二七区主城区在“7&#... 详细信息

极端降雨会引起城市内涝,造成地面严重积水,从而威胁城市地表及地下空间的生命财产安全.当前水动力模型涉及地下空间的模拟较少,地下空间设防高度对城市内涝时空分布特征的影响分析还存在不足.针对以上问题,以郑州市二七区主城区在“7·20”特大暴雨事件中的内涝过程为例,构建了考虑地下空间淹水的城市内涝模型.模拟了在地下空间不同设防高度下,城市内涝时空分布特征.研究结果显示:(1)构建的地下空间淹水模型具有一定物理机制,参数可量化,且计算简便,适用于大范围考虑地下空间淹水的城市内涝模拟;(2)不考虑地下空间淹水会使地表内涝风险被高估,高风险与超高风险面积之和将会增大10.7%;(3)当设防高度增加10cm时,城市地表的积水最大深度提高10.0%,流速增加2.3%,高风险与超高风险面积增加3.4%.这一结果表征了地下空间设防高度对城市内涝过程的影响机制与规律,为科学设置设防高度,有效防控城市地表-地下整体内涝风险提供了参考和依据.

关键词：极端降雨 “7·20”暴雨城市内涝地下空间地表-地下联合模拟风险评估设防高度

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利比亚德尔纳2023年极端洪水模拟复盘分析

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水利学报 2024年第6期55卷 723-734页

作者：刘家宏宋天旭梅超王佳张克寒中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038

全球气候变化背景下,极端强降雨和洪涝等水文事件的极值屡屡刷新历史记录,造成重大损失。2023年9月10—11日,在地中海飓风“丹尼尔”的影响下,利比亚东北部地区发生罕见特大暴雨,引发德尔纳市上游两座水库接连溃决,造成巨大人员伤亡。... 详细信息

全球气候变化背景下,极端强降雨和洪涝等水文事件的极值屡屡刷新历史记录,造成重大损失。2023年9月10—11日,在地中海飓风“丹尼尔”的影响下,利比亚东北部地区发生罕见特大暴雨,引发德尔纳市上游两座水库接连溃决,造成巨大人员伤亡。本文对德尔纳市极端洪水事件进行了梳理,并以德尔纳市洪灾及受影响区域为研究对象,建立了二维水动力模型,对溃坝洪水进行了模拟和复盘分析。通过哥白尼应急管理服务(Copernicus Emergency Management Service,CEMS)提供的受灾数据对模型结果进行对比验证(CEMS持续监测欧洲和全球即将发生或实时发生的灾难事件)。结果显示,影响德尔纳市的溃坝洪水持续了2 h左右,对城市的破坏主要集中在前30 min。本次复盘分析了德尔纳市溃坝洪水演进与风险分布特征,可为我国城市地区大坝溃决风险防控、早期预警和应急管理提供参考借鉴,同时也可为世界其他地区的大坝溃决风险防控、早期预警和应急管理提供参考借鉴。

关键词：极端降雨溃坝洪水城市洪涝灾害复盘风险评估

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近60年黄河源区水源涵养不同功能时空变化及其影响因素

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生态学杂志 2025年第2期44卷 684-694页

作者：王东东贾仰文牛存稳岁姚炳燕翔中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

黄河源区水源涵养功能对下游水资源安全和生态保护具有重要作用,研究其水源涵养功能时空分布及其影响因素有利于黄河流域生态保护和高质量发展。根据黄河源区1957—2016年气象水文数据,采用Mann⁃Kendall检验法和Pettitt突变点分析法,研... 详细信息

黄河源区水源涵养功能对下游水资源安全和生态保护具有重要作用,研究其水源涵养功能时空分布及其影响因素有利于黄河流域生态保护和高质量发展。根据黄河源区1957—2016年气象水文数据,采用Mann⁃Kendall检验法和Pettitt突变点分析法,研究了各要素的变化趋势和突变情况,并利用水文模拟归因法研究了气候变化和人类活动因素对径流变化的贡献;利用WEP⁃L模型对1957—2016年黄河源区水源涵养量及不同功能时空变化进行了研究,最后综合分析不同因素对源区水源涵养功能的影响。结果表明:1957—2016年黄河源区气温增加趋势明显;根据径流突变年份(1989)将径流序列划分为基准期(1956—1989)和变化期(1990—2016),利用水文模型得到气候变化和人类活动(土地利用变化)对1990年后径流减少的贡献率分别占32%和68%;源区1957—2016年水源涵养量多年变化呈不显著增加趋势,变化率为0.36 mm·a^(-1),北部、西部地区变化期水源涵养量增加,南部和东南部变化期减少;水源涵养各功能中维持植被用水、补枯、削洪等功能多年变化均呈增加趋势,但变化期东南部地区补枯功能有所减弱;综合分析表明,降水量是影响水源涵养功能演变的主要因素,而近年来气温通过改变下垫面条件间接影响水源涵养功能。

关键词：水源涵养功能 WEP⁃L模型归因分析气候变化黄河源区

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黄河几字弯水网:南水北调西线配套东延工程构想

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水利学报 2023年第9期54卷 1015-1024页

作者：赵勇王浩邓铭江何国华何凡汪勇中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京 100038

黄河几字弯区是黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略实施的核心区,但区域发展长期受到水资源短缺的严重制约.提出的黄河几字弯水网构想是借助南水北调西线调水入洮河的方案,充分利用洮河与黄河几字弯区高程差,以隧洞形式穿越洮河... 详细信息

黄河几字弯区是黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略实施的核心区,但区域发展长期受到水资源短缺的严重制约.提出的黄河几字弯水网构想是借助南水北调西线调水入洮河的方案,充分利用洮河与黄河几字弯区高程差,以隧洞形式穿越洮河与渭河分水岭,向陇东黄土高原等地区延伸,全程自流引水到几字弯中部白于山高地,形成人工"水脊",并以此为轴线,东、北、南自流辐射三大发展带,由此形成"一轴三带十片"黄河几字弯水网整体框架.按照供水目标分级规划、分步实施的思想,推荐适宜调水规模为 25 亿～54 亿 m3.黄河几字弯水网是南水北调西线配套东延工程构想,是对南水北调西线配套工程的优化完善,可以实现高水高用、专线专用,还可以打通南水北调西线输水"渭河通道",实现"三线配水"的优化格局,并通过引汉济渭工程与南水北调中线"互补互济",提高南水北调中线受水区和几字弯区供水保障率.建设黄河几字弯水网对系统破解区域水资源制约问题,促进黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义.

关键词：黄河几字弯水网南水北调西线高质量发展

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基于多尺度卷积神经网络的管道泄漏检测模型研究

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水利学报 2023年第2期54卷 220-231页

作者：谭震郭新蕾李甲振郭永鑫潘佳佳中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

如何有效检测管道泄漏是节水型社会建设迫切需要解决的关键和热点问题之一。近年来基于深度学习的管道泄漏检测方法发展迅速,本文针对传统单尺度卷积神经网络对泄漏特征提取不充分的问题,提出一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS1DCNN)... 详细信息

如何有效检测管道泄漏是节水型社会建设迫切需要解决的关键和热点问题之一。近年来基于深度学习的管道泄漏检测方法发展迅速,本文针对传统单尺度卷积神经网络对泄漏特征提取不充分的问题,提出一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS1DCNN)的管道系统泄漏检测模型。该方法利用多个不同卷积尺度的卷积通路并行提取管道泄漏的特征并进行泄漏信息的分类预测。基于经典的管道系统布置,利用瞬变流模型生成管道泄漏工况下的三个水压数据集对模型进行验证,三个数据集分别用于预测管道的泄漏位置、泄漏量和非恒定摩阻系数,对应样本数为39601、3980、4900,并将预测结果与其他深度学习方法和传统的机器学习方法进行对比分析。结果表明:MS1DCNN模型对数据集样本下泄漏位置、泄漏量、非恒定摩阻系数的分类准确率达到99.96%、98.48%、100%,三者平均预测精度比传统一维卷积神经网络(1DCNN)、BP神经网络、支持向量机(SVM)和k近邻算法(KNN)提高0.31%、2%、1.27%、22.8%;MS1DCNN在信噪比为-4~12 dB的噪声环境下各数据集的平均F_(1)分数分别为99.2%、97.02%、100%,三者平均值分别比1DCNN、BP、SVM、KNN模型提高0.61%、2.3%、2.78%、28.59%,证明了MS1DCNN模型的预测性能。本文方法在管道泄漏参数、非恒定摩阻的同步预测方面有一定的潜力。

关键词：管道泄漏检测瞬变流模型非恒定摩阻系数多尺度泄漏特征卷积神经网络

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