检索结果-内蒙古大学图书馆

湖泊科学 2025年第1期37卷 279-292页

作者：邓超孙培源尹鑫邹佳成王卫光河海大学水文水资源学院南京210098 河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室南京210029 赣江下游水文水资源监测中心宜春336000

为了探究概念性水文模型(GR4J)与长短时记忆模型(LSTM)耦合过程中物理模型参数反馈机制以及考虑土壤含水量作为中间变量对物理引导机器学习(PIML)模型径流模拟的影响,本研究构建了PIML模型并设置考虑参数反馈、考虑中间变量和两者同时... 详细信息

为了探究概念性水文模型(GR4J)与长短时记忆模型(LSTM)耦合过程中物理模型参数反馈机制以及考虑土壤含水量作为中间变量对物理引导机器学习(PIML)模型径流模拟的影响,本研究构建了PIML模型并设置考虑参数反馈、考虑中间变量和两者同时考虑的3种方案(依次简称为H1、H2、H3),以安康站为控制站的汉江上游流域开展实例研究。结果表明:(1)3种PIML模型径流模拟效果均优于LSTM模型,其中验证期纳什系数(NSE)平均提升10.6%,而PIML-H1与PIML-H3模型径流模拟效果优于GR4J模型,验证期NSE平均提升4.2%,其中PIML-H3模型在3种PIML模型中表现最佳,表明基于LSTM和GR4J模型构建的PIML模型对径流模拟效果有所改善,且同时考虑中间变量和参数反馈因素时对径流模拟效果改善最佳;(2)3种PIML模型对低水流量的模拟效果均优于GR4J和LSTM模型,且PIML-H3模型效果最佳,而对于高水流量,3种PIML模型均表现不佳,说明PIML模型往往在模拟低流量事件中更占优势;(3)3种PIML模型的径流模拟效果均表现出较强的季节性变化,PIML-H2和PIML-H3模型相较于PIML-H1模型受到的季节性变化影响更为明显,说明PIML模型模拟径流结果的季节性变化受到中间变量的影响。研究可为汉江上游流域径流模拟预报提供技术支撑。

关键词：物理引导机器学习径流模拟中间变量 GR4J LSTM 汉江

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知识数据双驱动的感潮河网水动力智能模拟方法

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水科学进展 2025年第1期36卷 28-38页

作者：袁赛瑜陈逸鸿罗霄张汇明唐洪武河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学水利部水循环与水动力系统重点实验室江苏南京210098

感潮河网地区大量水闸、泵站智慧高效的联合调度是实现河网活水提质的重要保障,但以往的智能模拟方法缺乏物理可解释性,难以准确描述感潮河网复杂的水动力过程。本文提出了一种知识数据双驱动的感潮河网水动力智能模拟方法,应用于概化... 详细信息

感潮河网地区大量水闸、泵站智慧高效的联合调度是实现河网活水提质的重要保障,但以往的智能模拟方法缺乏物理可解释性,难以准确描述感潮河网复杂的水动力过程。本文提出了一种知识数据双驱动的感潮河网水动力智能模拟方法,应用于概化感潮河网和上海蕰南片感潮河网的水动力模拟。结果表明:以人工神经网络为主干、以河网水流控制方程作为物理约束,构建包含控制方程残差的人工神经网络损失函数,不断迭代优化神经网络权重集直至损失函数满足要求,从而实现同时具备物理可解释性和高效计算效率的感潮河网水动力智能模拟;该方法区别于传统人工神经网络,表现在所需的训练数据大幅度减少,还可以得到没有训练数据断面的水动力过程;该方法具有良好的模拟精度、计算效率以及鲁棒性。

关键词：水动力模拟感潮河网智能模拟知识驱动数据驱动

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南京市中、富营养化城市湖泊溶解性有机质的组成特征及来源分析

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中国环境科学 2025年第5期45卷 2520-2529页

作者：王华梓胡思文左腾腾童幸子张玄麒周一豪赵大勇河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098

以江苏省南京市境内多个城市湖泊为野外调查对象,收集了78份来自中营养和富营养化城市湖泊的水体样品,采用三维荧光光谱结合平行因子分析法解析了水体中DOM的组成、来源,并探究其与水体理化因子间的相互关系,以期揭示水体富营养化对DOM... 详细信息

以江苏省南京市境内多个城市湖泊为野外调查对象,收集了78份来自中营养和富营养化城市湖泊的水体样品,采用三维荧光光谱结合平行因子分析法解析了水体中DOM的组成、来源,并探究其与水体理化因子间的相互关系,以期揭示水体富营养化对DOM荧光特征的影响及作用途径.结果表明,所调查湖泊中共存在3种DOM荧光组分,包括人为活动产生的类腐殖质物质C1组分,陆源输入的类腐殖质物质C2组分,以及湖泊水体微生物代谢释放的类蛋白物质C3组分,其中在富营养化水体中类腐殖质C2组分和以色氨酸成分为主的C3组分的荧光强度平均高于中营养水体.荧光特征参数的分析结果表明,水体中的DOM兼具陆源和自生源,中营养水体中DOM的腐殖化程度高于富营养化水体,但所测湖泊水样中DOM的腐质化指数普遍低于1.0,并且DOM自生源指数随着水体营养指数的升高呈现增加趋势.此外,富营养化湖泊水体中的叶绿素a含量显著高于中营养湖泊,水体中叶绿素a含量与C2、C3组分的荧光强度以及DOM的自生源指数均呈现显著正相关,表明富营养化水体可能通过刺激藻类的大量繁殖,从而进一步导致内源DOM的释放.

关键词：城市湖泊富营养化溶解性有机质三维荧光光谱组成特征来源解析

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风云二号与GPM卫星降水反演的误差组分定量解析

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遥感学报 2025年第3期29卷 633-648页

作者：沈哲辉雍斌徐辉吴昊丁明泽河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 河海大学地球科学与工程学院南京211100 河海大学水文水资源学院南京210098

明确误差特性(包括系统和随机成分)是改进卫星降水反演算法及发展误差校正技术的基础。以中国自动站融合降水数据集作为参考,在小时尺度上对风云二号卫星反演降水产品(FY-2G与FY-2H)与国际主流的GPM降水产品(IMERG-Final与GSMaP-Gauge)... 详细信息

明确误差特性(包括系统和随机成分)是改进卫星降水反演算法及发展误差校正技术的基础。以中国自动站融合降水数据集作为参考,在小时尺度上对风云二号卫星反演降水产品(FY-2G与FY-2H)与国际主流的GPM降水产品(IMERG-Final与GSMaP-Gauge)进行系统及随机误差分解,从空间、时间、雨强、高程共4个角度诠释4套降水产品的系统及随机误差的表现。结果表明:(1) FY-2G和FY-2H在中国(台湾省数据暂缺)的系统误差与IMERG-Final和GSMaP-Gauge非常接近,其中以IMERG-Final的系统误差最小。FY-2G和FY-2H仅有红外数据参与降水反演,而IMERG-Final和GSMaP-Gauge的降水反演中不仅有红外数据参与,更包含了精度更高的微波数据。然而FY-2G和FY-2H的系统误差达到了GPM降水产品的水准,这主要是由于FY-2H与FY-2G融合了相对更密集的地面站点数据。(2) 4套卫星降水产品中,GSMaP-Gauge在中国的随机误差最低。FY-2G与FY-2H与GPM降水产品的差距主要体现在随机误差上,尤其是IMERG-Final与GSMaP-Gauge在东部季风区和北方干旱区夏季的随机误差远低于FY-2G和FY-2H。(3) IMERG-Final在不同高程分布上的系统误差明显小于其他3种降水数据,而GSMaP-Gauge、FY-2G、FY-2H在不同高程分布上的系统误差则差距不大。此外,该4套降水产品在不同高程分布上的随机误差差异较大,其中:GSMaP-Gauge的随机误差都保持最低;IMERG-Final则仅在海拔低于3000 m时随机误差低于FY-2H与FY-2G,归结于IMERG-Final在青藏高原存在较大的不确定性。总之,IMERG-Final与GSMaP-Gauge在中国的表现优于FY-2G和FY-2H,风云二号卫星反演降水产品与国际主流的GPM降水产品相比仍存在一定差距。

关键词：风云二号 GPM 卫星降水系统误差随机误差中国

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基于GABP神经网络和水力学模型的输水工程实时水量调控研究

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河海大学学报(自然科学版) 2025年

作者：黄宇杰俞晓东汪怡然石林张健河海大学水灾害防御全国重点实验室河海大学水利水电学院

长距离输水工程实时水量调控是其智慧运行的核心要求之一。本文结合某实际调水工程，首先建立了基于水力学方程的机理模型并率定水力参数，其次根据系统布置参数、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，... 详细信息

长距离输水工程实时水量调控是其智慧运行的核心要求之一。本文结合某实际调水工程，首先建立了基于水力学方程的机理模型并率定水力参数，其次根据系统布置参数、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，提高数据模型精度。对比分析两种模型计算得到的调流阀目标开度数据，并提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≥0.95时，数据模型的平均误差为0.58%，较水力学模型减少了0.11%，最大误差减少了0.46%；然而相似度<0.95时，数据模型的最大误差可达9.02%，水力学模型平均误差不超过1.13%，GABP神经网络模型依赖于数据，在高余弦相似度条件下的计算速度和精度较高。

关键词：长距离输水工程实时水量调控余弦相似度 GABP神经网络

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基于贝叶斯推断的长江口复合洪水潜在风险

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水科学进展 2025年第1期36卷 166-176页

作者：殷成团孙忠滨熊梦婕王金华章卫胜刘悦张金善南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室江苏南京210024 河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029

在全球持续变暖背景下,河口复合洪水事件频发。台风、强降雨、河道洪水和风暴潮等灾害因子的影响相互叠加,严重威胁沿海城市的防洪安全。基于观测资料和数值模拟重构了1959—2020年复合洪水灾害因子数据集,采用基于贝叶斯推断的Copula方... 详细信息

在全球持续变暖背景下,河口复合洪水事件频发。台风、强降雨、河道洪水和风暴潮等灾害因子的影响相互叠加,严重威胁沿海城市的防洪安全。基于观测资料和数值模拟重构了1959—2020年复合洪水灾害因子数据集,采用基于贝叶斯推断的Copula方法,分析了长江口风暴潮“二碰头”“三碰头”事件的风险性及其不确定性。结果表明:1988—2020年长江口徐六泾站年极值高水位呈明显下降趋势,主要原因是风暴潮强度的减弱;长江口地区极端风暴潮高潮位与强降雨的遭遇风险较高,重现期为89 a,而大通径流与台风及其伴生事件在统计上近似独立;忽视变量间的相关性会显著低估复合洪水灾害的风险,且随着灾害因子重现期的延长低估愈加明显;长江口风暴潮“二碰头”事件风险低估幅度高达77.7%;自然变化导致的风暴潮“二碰头”重现期不确定性为[−12.6%,16.3%];相较于风暴潮和依赖性,降雨是长江口复合洪水风险不确定性的主要来源。

关键词：复合洪水风暴潮不确定性贝叶斯推断 Copula方法长江口

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基于同位素三元混合模型的流域降水水汽来源剖析——以2022年干旱背景下三峡库区为例

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湖泊科学 2025年第2期37卷 660-674页

作者：潘晓龙王卫光邢万秋魏佳叶宗超曹明珠李虹彬孙博凯朱世峰於嘉禾候沂辰河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 河海大学水文水资源学院南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院南京210098

研究三峡库区流域内降水来源,对于揭示三峡库区生态系统水分循环过程对流域极端干旱的响应机制具有重要意义。根据三峡库区2022年8月的实测大气水汽和8-10月的降水稳定氢氧同位素组成以及相关气象资料,明确了三峡库区的水汽输送特征,运... 详细信息

研究三峡库区流域内降水来源,对于揭示三峡库区生态系统水分循环过程对流域极端干旱的响应机制具有重要意义。根据三峡库区2022年8月的实测大气水汽和8-10月的降水稳定氢氧同位素组成以及相关气象资料,明确了三峡库区的水汽输送特征,运用同位素三元混合模型估算了再循环水分(即地表蒸发和蒸腾水汽)和平流水汽对三峡库区上、中、下各段区域降水的贡献比例。结果显示:2022年8-10月,水汽通道方向由西南至东北,平流水汽团沿着库区山脉从上游至下游输送。9-10月期间,三峡库区中段的植被蒸腾(P_(tr))、地表蒸发(P_(ev))和来自库区上段的平流水汽(P_(adv))对中段降水的平均贡献分别为35.4%±4.8%、0.2%±4.9%和64.4%±9.6%;三峡库区下段的P_(tr)、P_(ev)和来自库区中段的P_(adv)对下段降水的平均贡献分别为27.9%±4.8%、0.8%±3.9%和71.3%±8.6%。在高温干旱最为突出的8月份,三峡库区中段的P_(tr)、P_(ev)和来自库区上段的P_(adv)对中段降水的平均贡献分别为60.9%±3.3%、2.2%±3.7%和36.9%±6.6%;三峡库区下段的P_(tr)、P_(ev)和来自库区中段的P_(adv)对下段降水的平均贡献分别为16.5%±1.8%、2.6%±2.0%和80.9%±3.8%。西南风输送的平流水汽是库区降水的主要来源,库区各段再循环水分主要由植被蒸腾组成,地表蒸发贡献微弱。2022年8月降雨比历年同时期减少,导致降水水汽团同位素在库区下段产生轻微富集。此外,极端的高温干旱加速了库区中上段的水分循环,增强了再循环水分在库区中段降水中的主导作用,削弱了库区下段植被蒸腾对局地降水的贡献。

关键词：三峡库区氢氧同位素同位素三元混合模型水分循环降水来源

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基于解析解的潮控冲积河口盐度扩散特性研究

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河海大学学报(自然科学版) 2025年

作者：周苑徐龑文张蔚唐苏轩王子杰河海大学水灾害防御全国重点实验室河海大学港口海岸与近海工程学院

基于盐度对流扩散方程，提出两种不同的扩散特征假设条件，推导出河口盐水入侵的解析解。以珠江口虎门为例，通过复演盐水入侵过程，比较扩散系数的时空变化，探讨潮控型冲积河口盐度扩散特性。结果表明：珠江口虎门盐度纵向扩散系数变... 详细信息

基于盐度对流扩散方程，提出两种不同的扩散特征假设条件，推导出河口盐水入侵的解析解。以珠江口虎门为例，通过复演盐水入侵过程，比较扩散系数的时空变化，探讨潮控型冲积河口盐度扩散特性。结果表明：珠江口虎门盐度纵向扩散系数变化微小，其纵向扩散过程曲线呈现钟形过渡，表现为下游外凸、上游内凹的特征，盐度梯度沿上游方向逐渐增大后减小。结合虎门实测径流和盐度数据分析，发现其下游水道的盐度扩散过程受东江显著影响，呈现区段特征。在大小潮期间，虎门下游受东江影响的水道盐度扩散系数均值为1785 m2/s，而上下游整体的时空均值为2649 m2/s，分析确定黄埔右站点为该水道的分段特征站点。结果显示，解析模型中的扩散系数若采用黄埔右下游水道的扩散特征确定，与综合考虑上下游扩散特征相比，可显著提升对受东江影响水道纵向盐度分布变化的预测精度，但可能低估虎门盐水入侵的实际长度。

关键词：盐水入侵长度解析方法盐度扩散系数虎门珠江口

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长江中游洲滩植被生长动态及其对水流阻力的影响

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水资源保护 2025年第2期41卷 233-241页

作者：刘胜琪夏军强石希周美蓉辛沛武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室河海大学水灾害防御全国重点实验室

以长江中游洲滩典型水生植物芦苇为研究对象，构建了考虑淹水胁迫影响的芦苇生长模型及其生物量分层模型，提出了一种考虑芦苇生长动态的等效曼宁糙率计算方法，分析了不同洪水淹没条件和不同芦苇生长过程对等效曼宁糙率的影响，并建立... 详细信息

以长江中游洲滩典型水生植物芦苇为研究对象，构建了考虑淹水胁迫影响的芦苇生长模型及其生物量分层模型，提出了一种考虑芦苇生长动态的等效曼宁糙率计算方法，分析了不同洪水淹没条件和不同芦苇生长过程对等效曼宁糙率的影响，并建立了非淹没状态下等效曼宁糙率与芦苇地上生物量、相对淹没度的经验计算公式。结果表明：考虑淹水胁迫影响的芦苇生长模型可以较好地模拟芦苇地上生物量和形态参数的变化过程，模拟结果纳什效率系数为0.85～0.94;芦苇生物量和阻水面积有相似的垂向分布规律，以相对高度0.3为界限，芦苇茎阻水面积上小下大，叶阻水面积下小上大，在相对高度0.7以下芦苇总阻水面积和地上生物量近似呈均匀分布；最大等效曼宁糙率计算值约为0.300,淹水胁迫影响下芦苇地上生物量减少，导致同水深条件下等效曼宁糙率值减小10.0%～29.1%。

关键词：芦苇生长等效曼宁糙率生物量阻水面积相对淹没度长江中游

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冻融环境下玄武岩纤维泡沫混凝土损伤-声发射特征

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复合材料学报 2025年第4期42卷 2062-2073页

作者：牛瀚仪陈波高志涵郭凌云河海大学水利水电学院河海大学水灾害防御全国重点实验室南京水利科学研究院水利部珠江水利委员会

对600和1000 kg/m3密度下4种不同玄武岩纤维掺量（0vol%、0.15vol%、0.30vol%和0.45vol%）泡沫混凝土（BFRFC）试样进行不同冻融环境下（0、20、40、60和80次冻融循环）单轴压缩联合声发射试验，探究了密度、纤维掺量、冻融循环次数对BF... 详细信息

对600和1000 kg/m3密度下4种不同玄武岩纤维掺量（0vol%、0.15vol%、0.30vol%和0.45vol%）泡沫混凝土（BFRFC）试样进行不同冻融环境下（0、20、40、60和80次冻融循环）单轴压缩联合声发射试验，探究了密度、纤维掺量、冻融循环次数对BFRFC单轴压缩性能的影响，并依据声发射与单轴压缩试验参数建立冻融环境下BFRFC受压损伤本构模型，定量分析不同冻融循环下BFRFC的损伤。结果表明：BFRFC在受压过程有明显的阶段性，分为密实、弹性、屈服和平台4个阶段，声发射特征呈现出接触期、陡增期和缓增期3个阶段；不同冻融循环次数下各试样的强度损失率范围为3.4%～63.6%；冻融环境会降低声发射的活跃度，严重影响BFRFC力学性能；玄武岩纤维掺入使试样累计振铃数先增加后减小，能在一定程度上减缓峰值强度的损失；冻融循环加速裂纹开展，玄武岩纤维可有效抑制裂纹发展，但高掺量时纤维团聚现象凸显，内部损伤加剧；BFRFC在受压前期损伤较低，在相对峰值应力大于0.7时损伤发展加速，直至破坏。

关键词：玄武岩纤维增强泡沫混凝土冻融循环声发射单轴压缩本构模型

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