检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学与技术 2025年

作者：魏世辰王跃森刘超李龙国李乃稳四川大学水利水电学院四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室

在山区河流的深潭、浅滩、边滩、块石绕流和交汇处等，水流受微地形影响，除了沿河流方向的流动外，还存在大量的局部旋转涡流。这些微地貌区域流态复杂，水体与床层交换剧烈，尤其是携带了大量营养物或污染物的悬浮颗粒的沉积，形成了... 详细信息

在山区河流的深潭、浅滩、边滩、块石绕流和交汇处等，水流受微地形影响，除了沿河流方向的流动外，还存在大量的局部旋转涡流。这些微地貌区域流态复杂，水体与床层交换剧烈，尤其是携带了大量营养物或污染物的悬浮颗粒的沉积，形成了物理和化学多样性的生境，为河流生态多样性提供了物质基础。本文采用室内模型实验的方法，模拟河流涡旋区水-床相互作用，利用粒子成像测速技术（PIV）结合床层脉动压力测量，研究床面紊流特征和压力沿床层深度分布的规律，从而探究涡旋区水体与床层间水流和物质交换的机制。研究发现，因界面颗粒凹凸，界面流场呈现高流速区和低流速区的涡流条带结构特征和时间随机过程变化。流速脉动幅值随流速和床层粒径增大而增大，脉动频率随床层粒径减小而降低。流速大的区域，涡量值大，涡的尺度与颗粒粒径尺度相同，湍流涡相互剪切、混掺作用强，紊动能和耗散率值大。脉动流速象限分析表明，湍流猝发随着界面颗粒粒径和流速增加而猝发概率增大，进而增强水体与床层水流交换，如床层粒径为12 mm，流速为0.42 m/s时，猝发概率为96.8%，喷射和扫掠事件更为发散，存在更多的强紊流事件。而床层粒径为3 mm，流速为0.26 m/s时，猝发概率仅为50%,湍流猝发概率大大减小。脉动流速与脉动压力时间随机过程分析表明，脉动压力与流速变化过程显著负相关，流速峰值与压力谷值对应。界面处脉动压力最大，并沿床层深度呈自然指数规律衰减，且不同深度脉动压力随机过程中压力最大值呈现时间不不同步特征，出现明显相位差。正是在这种界面紊流引起的时间随机过程不同相位差和压力脉动值差驱动下，水流在界面颗粒床层出现喷射和扫掠等猝发事件，进而促使界面上水流与孔隙水流产生“泵吸”交换，进而推动河流水体与床层间悬浮颗粒与溶质运移。本文研究为揭示山区河流水流与颗粒床层间细微悬浮颗粒和溶质以及水流竖向交换提供了研究基础。

关键词：山区河流颗粒床层涡旋流紊动特征水流交换

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亚高山森林树木生长响应气候变化研究的前沿和挑战

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气候变化研究进展 2025年第2期21卷 198-207页

作者：孙守琴谢汶天胡兆永王文志王根绪四川大学水利水电学院山区河流保护与治理全国重点实验室中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所

亚高山森林在维持生物多样性和区域水碳平衡等方面具有重要作用，同时对全球气候变化高度敏感，因此亚高山生态系统对气候变化的响应与适应始终是陆地生态系统研究关注的热点科学问题之一。树木生长是森林生态系统变化的重要反映。文中... 详细信息

亚高山森林在维持生物多样性和区域水碳平衡等方面具有重要作用，同时对全球气候变化高度敏感，因此亚高山生态系统对气候变化的响应与适应始终是陆地生态系统研究关注的热点科学问题之一。树木生长是森林生态系统变化的重要反映。文中总结了气候变化下亚高山森林树木生长响应的不同模式和海拔分异特征，概述了导致树木生长气候变化响应分异的“温度和降水影响假说”“碳供给限制假说”“碳利用限制假说”和“以植物根-土互作为核心的地下生态过程的影响”等不同潜在机制及存在的问题，深入分析了这些不同机制与树木水力作用的关联关系，指出土壤-植物水力过程及其驱动的根-土关系和养分可利用性对树木生长的作用机制是解决高海拔森林生态系统响应气候变化这一前沿热点问题的关键和挑战。

关键词：气候变化亚高山生态系统树木生长

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基于蒙特卡罗方法的山洪概率预警研究

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水文 2025年第2期45卷 88-93页

作者：吴雪梅辉尚强赵雨婷覃光华李红霞四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

及时准确的山洪预警对降低山洪灾害影响至关重要。目前常用的山洪预警方法为临界雨量法,属于确定性预警方法。然而,由于山洪的复杂性和不确定性,确定性方法在实际应用中存在一定的局限性。基于水文模型参数不确定性分析,构建山洪灾害概... 详细信息

及时准确的山洪预警对降低山洪灾害影响至关重要。目前常用的山洪预警方法为临界雨量法,属于确定性预警方法。然而,由于山洪的复杂性和不确定性,确定性方法在实际应用中存在一定的局限性。基于水文模型参数不确定性分析,构建山洪灾害概率预警模型。首先基于蒙特卡罗法对新安江模型进行参数不确定性分析,然后对所选参数组进行各个历时情景下的临界雨量指标计算,并结合概率密度分析确定致灾概率。以四川省清溪河流域山洪预警为例,研究结果表明,相比于确定性方法,概率预警方法的空报场次由28场显著减少至16场,关键成功指数PCSI由0.41提高到0.54,说明提出的山洪概率预警方法具有较高的准确性和可靠性,可以较好地应用于山洪预警。

关键词：山洪灾害临界雨量参数不确定性概率预警

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斜切挑坎横向压力差研究

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中国水利水电科学研究院学报(中英文) 2025年第1期23卷 54-65,82页

作者：冉雨博刘超邓军卫望汝隆强四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

斜切挑坎在挑流设计中是一种常用的挑坎体型,能使水流在纵向上充分扩散,避免水流集中冲击于同一位置。斜切体型设计会使挑射水流在运动过程中在横向方向上呈现扩散角度增大的现象,但对此现象的深入研究较少。本文主要针对长边侧与短边... 详细信息

斜切挑坎在挑流设计中是一种常用的挑坎体型,能使水流在纵向上充分扩散,避免水流集中冲击于同一位置。斜切体型设计会使挑射水流在运动过程中在横向方向上呈现扩散角度增大的现象,但对此现象的深入研究较少。本文主要针对长边侧与短边侧之间的横向压力差进行研究,探究斜切挑坎横向压力差受挑坎尺寸与来流条件的影响,为后续斜切挑坎水舌横向扩散研究提供相关参考依据。本文使用数值模拟方法对不同挑坎尺寸与来流条件下斜切挑坎的出流情况进行模拟,分析了斜切挑坎内横向压力差的分布特征,以及挑坎尺寸与来流条件对横向压力差的影响。研究发现,最大横向压力差位于斜切挑坎短边边墙末端底板位置,横向压力差与斜切角度、来流流速、来流水深呈正相关,与挑坎半径呈负相关,并拟合了最大横向压力差与挑坎尺寸、来流条件有关的计算式。研究成果对斜切挑坎挑流水力设计具有一定的借鉴意义。

关键词：挑流消能斜切挑坎数值模拟挑坎出口压力差

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长距离输水工程竖井式高位水池水力特性研究

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水利学报 2025年第2期56卷 159-169,180页

作者：刘达黄本胜李明张建民张力方邱静广东省水利水电科学研究院广东广州510635 广东省水动力学应用研究重点实验室广东广州510635 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

鲤鱼洲竖井式高位水池位于珠江三角洲水资源配置工程输水干线的起点,其承担着水流消能衔接和提供输水水头的作用。当高位水池内出现自由跌流时,竖井内易出现水流掺气,增加下游输水管道进气的风险。为此开展了1∶10比尺的物理模型试验和... 详细信息

鲤鱼洲竖井式高位水池位于珠江三角洲水资源配置工程输水干线的起点,其承担着水流消能衔接和提供输水水头的作用。当高位水池内出现自由跌流时,竖井内易出现水流掺气,增加下游输水管道进气的风险。为此开展了1∶10比尺的物理模型试验和数值模拟分析,研究高位水池内的水流掺气规律和水流流态,同时结合气泡运动过程分析推导了掺气影响范围长度的半理论半经验公式,并在此基础上提出减少水流掺气的工程措施。研究结果表明,在自由跌流的作用下,高位水池内水体存在掺气区、过渡区和低扰动区的明显分层,掺气浓度在掺气区与低扰动区基本不随水深的变化而变化,在过渡区随水深增加而减小。掺气范围大小主要与跌流流量、水流落差、竖井水体速度、溢流堰直径等因素有关。受工程条件的限制,鲤鱼洲高位水池的水流落差无法改变,因而采取扩大竖井直径1.63倍与增设分流管的措施,结构优化后,竖井内掺气影响范围长度以及掺气浓度明显减小。

关键词：竖井跌水水流掺气物理模型试验数值模拟

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多年冻土区冻结层上水动态及模拟——以青藏高原风火山流域为例

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山地学报 2025年第1期43卷 28-45页

作者：邹禧王根绪吴碧琼宋春林郭林茂李金龙四川大学水利水电学院成都610065 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室成都610065 中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443002

冻结层上水是寒区冻土水文循环的关键层,揭示其动态演变规律,对认知冻土区地下水运移机制及精准预测具有重要科学意义。然而,由于多年冻土区原位监测数据的匮乏,以及非线性适应型水文过程模型构建的缺失,冻结层上水动态时空预测精度难... 详细信息

冻结层上水是寒区冻土水文循环的关键层,揭示其动态演变规律,对认知冻土区地下水运移机制及精准预测具有重要科学意义。然而,由于多年冻土区原位监测数据的匮乏,以及非线性适应型水文过程模型构建的缺失,冻结层上水动态时空预测精度难以满足科学研究和工程实践需求。本研究以青藏高原风火山小流域(海拔4063~5398 m)为典型研究区,基于2021-2023年原位观测气象数据(精度±0.1℃/±0.1 mm)、逐日土壤水热(精度±1℃/±0.03 m^(3)·m^(-3))及冻结层上水位(精度±0.14 cm)原位监测数据,揭示坡面尺度冻结层上水动态的水热时空协同机制;集成气温、降水、土壤温湿度和初始水位等多要素,构建及评估基于长短期记忆神经网络(LSTM)的冻土水文预测模型的适应性。研究发现:(1)冻结层上水动态具有显著季节分异特征,其水位波动(年变幅0~1.53 m)与活动层土壤温湿度呈现一致性,基于Boltzmann函数的平均拟合优度为0.90。(2)所构建的基于LSTM方法的冻结层上水位预测模型(学习率0.002)在坡面多梯度验证中表现出卓越性能,平均纳什效率系数(NSE)为0.83,证实模型具备复杂冻土水文过程的解析能力。(3)模型敏感性分析表明,在仅采用气温、降雨和初始水位作为输入的基准情景下,模型仍能维持0.72的NSE值,土壤温湿度参数的引入使模拟精度平均提升8.9%,这为数据稀缺区提供了可靠的简化预测方案。本研究提出的多要素耦合建模方法,克服了传统水文模型的物理机制限制,可以为多年冻土区水资源管理与生态水文系统稳定性提供可靠的技术支撑。

关键词：多年冻土冻结层上水土壤温湿度地下水位模拟 LSTM

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变化环境下青藏高原河流碳循环特征及其对区域碳循环的影响

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冰川冻土 2025年第2期47卷 504-521页

作者：丁佳丽王根绪吴碧琼李宇灏王莹王浩宇宋春林四川大学水利水电学院山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065 中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443002

河流是陆地-海洋之间碳输送的通道和水生生态系统代谢的重要反应器,对陆海水生连续体中碳的迁移转化和流域生态系统碳收支起到重要作用。青藏高原是中低纬度地区最大的高海拔寒区,作为亚洲水塔哺育了多条大江大河,对区域碳循环有重要作... 详细信息

河流是陆地-海洋之间碳输送的通道和水生生态系统代谢的重要反应器,对陆海水生连续体中碳的迁移转化和流域生态系统碳收支起到重要作用。青藏高原是中低纬度地区最大的高海拔寒区,作为亚洲水塔哺育了多条大江大河,对区域碳循环有重要作用。在气候变化背景下,近年来青藏高原河流碳循环过程受到广泛关注。本研究聚焦青藏高原河流碳循环过程,系统总结近十余年黄河、长江、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江等多条源区河流碳循环相关进展发现:(1)青藏高原河流溶解态碳以无机碳为主,溶解有机碳浓度相对较低,未来气候变化导致的冻土融化、风化增强、水文过程改变、侵蚀产沙加剧等因子将进一步增加青藏高原河流横向碳输移通量;(2)当前观测显示青藏高原河流是二氧化碳及甲烷的重要排放源,其过程也受到气候变化影响并有增加趋势;(3)青藏高原河流碳通量对于流域生态系统碳收支有重要影响,较大的河流碳横向及垂直碳通量抵消了部分陆地碳汇,是生态系统碳过程不可忽视的一环。随着青藏高原气候暖湿化,其河流碳循环过程必然发生显著改变,进而影响区域碳汇,但是其影响程度目前还不清楚。未来应进一步利用原位观测、遥感反演、机器学习等手段精准刻画河流碳过程机制,增强对于河流碳循环微观机理的深入认识,并基于相关机理发展适合于青藏高原高寒河流的碳循环模型,加强高原河流碳循环模拟和预测能力。本研究可为深入理解变化环境背景下青藏高原河流在流域碳中和中的作用提供科学依据。

关键词：河流碳循环温室气体碳收支多年冻土青藏高原

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亭子口水库坝前水温分层结构及坝下水温节律研究

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人民长江 2025年第3期56卷 63-72,94页

作者：张旭脱友才王刚王耀雄贾云霄黄滨四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065 嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司四川广元628000 水电水利规划设计总院北京100120

为探究大型水库坝前水温分层结构及出库水温在坝下河道的演化规律,以亭子口水库为研究对象,于2021~2023年对水库坝前水温及下泄水温开展了高频原型观测。结果表明:①亭子口水库为季节分层型水库,夏季分层现象显著,7~9月出现稳定双温跃... 详细信息

为探究大型水库坝前水温分层结构及出库水温在坝下河道的演化规律,以亭子口水库为研究对象,于2021~2023年对水库坝前水温及下泄水温开展了高频原型观测。结果表明:①亭子口水库为季节分层型水库,夏季分层现象显著,7~9月出现稳定双温跃层现象,2021年秋季入库流量的剧增加强了水体的垂向混掺,显著破坏水体热分层结构;②表层水温日变幅主要受气温影响,深层水体水温日变幅主要受温跃层内波影响,出流日调节引起的温跃层内波导致最大日变幅位置向深水处移动;③温跃层深度随季节发生变化,温跃层厚度变化趋势与深度相反,表层水温与分层稳定性指数(SI)呈现显著正相关关系;④亭子口水库运行后下泄水温及坝下苍溪水文站水温在4~6月表现出明显“滞温”现象,其余月份表现出“滞冷”现象,苍溪水文站水温较气温变化滞后约44 d,到达特征水温18℃时间较天然过程延迟16 d;⑤苍溪航电枢纽成库后减缓了亭子口水库出库水流的流动,对坝下水温恢复有正效应。研究成果可为优化水库调度和分层取水措施提供参考。

关键词：水温分层结构温跃层坝下水温日变化原型观测航电枢纽工程亭子口水库

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大型地下洞室的TLS点云变形监测研究

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测绘通报 2025年

作者：王浩帆李彪李涛肖培伟钱洪建徐奴文西南石油大学中国水利水电第十四工程局有限公司国家能源集团金沙江旭龙水电有限公司四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室

大型地下洞室中变形控制不及时可能会对人员安全和工程进度构成严重威胁，对地下洞室进行变形监测对于预防工程灾害具有重要意义。为解决大型地下洞室工程中变形监测效率低且信息不全面的问题，本文提出了一种基于TLS点云的变形观测技... 详细信息

大型地下洞室中变形控制不及时可能会对人员安全和工程进度构成严重威胁，对地下洞室进行变形监测对于预防工程灾害具有重要意义。为解决大型地下洞室工程中变形监测效率低且信息不全面的问题，本文提出了一种基于TLS点云的变形观测技术。该技术包括了结合RANSAC Shape Detection算法与曲面变化量的半自动点云降噪处理，以及基于M3C2算法的洞室表面变形计算，能实现大型地下洞室变形全面、高效的监测。应用该技术对旭龙电站主厂房典型区域支护变形进行监测，发现在在施工频繁阶段Yc0+140至Yc0+170区间下游侧拱座存在明显变形条带，且该结果与现场传统变形监测结果一致。观测结果为大型地下洞室变形控制提供了更为全面的三维变形信息，并提高了变形监测的效率。

关键词：大型地下洞室旭龙水电站 TLS点云表面变形点云降噪

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基于监测和探测资料的某堆石坝及坝基渗流场数值反演分析

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人民黄河 2025年第5期47卷 134-141页

作者：盖皓茜陈群杜辉周小来四川大学水利水电学院山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610065 四川川投仁宗海发电有限责任公司四川康定626000

针对某水库堆石坝及其坝基渗流问题,基于监测资料及物探成果,建立了考虑大坝防渗体系缺陷的数值分析模型,对大坝和坝基渗流场开展反演分析。研究防渗体系缺陷对渗流场的影响规律,探讨大坝渗漏的主要原因,并对坝体和坝基覆盖层的渗流安... 详细信息

针对某水库堆石坝及其坝基渗流问题,基于监测资料及物探成果,建立了考虑大坝防渗体系缺陷的数值分析模型,对大坝和坝基渗流场开展反演分析。研究防渗体系缺陷对渗流场的影响规律,探讨大坝渗漏的主要原因,并对坝体和坝基覆盖层的渗流安全予以评价。研究结果表明:反演分析与监测和探测结果较吻合,渗漏量的70.6%来源于右岸坝肩帷幕的渗漏和岩体的绕渗,14.1%来源于防渗墙渗漏,13.1%来源于防渗墙底绕渗;左岸帷幕和土工膜缺陷引起的渗漏量较小。右岸地势高于左岸加之右岸坝肩的严重绕渗,致使右岸坝基中的水头明显高于左岸的,渗透水流有自右向左的汇流现象。在防渗墙后存在多处渗压异常偏高点,表明防渗墙或土工膜与防渗墙连接处存在缺陷,成为渗漏通道。坝基覆盖层中的水力坡降仅在个别点位超过土体的允许坡降,对坝基整体渗流安全影响不大。

关键词：堆石坝渗流场数值模拟反演分析渗流稳定性

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