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智慧水利理论体系与数字孪生流域虚拟模型研究成果述要

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中国水利 2024年第5期 41-51页

作者：冶运涛蒋云钟曹引尚毅梓顾晶晶董甲平黄建雄关昊哲中国水利水电科学研究院北京100038

智慧水利是水利高质量发展的显著标志之一。围绕智慧水利理论体系不完善、流域映射精准度不高、模型精度不高、决策支撑程度低等问题,建立了由智慧流域基础理论、数字孪生流域基础理论和智能水网理论框架组成的智慧水利理论体系,研究了... 详细信息

智慧水利是水利高质量发展的显著标志之一。围绕智慧水利理论体系不完善、流域映射精准度不高、模型精度不高、决策支撑程度低等问题,建立了由智慧流域基础理论、数字孪生流域基础理论和智能水网理论框架组成的智慧水利理论体系,研究了由数字孪生感知节点模型、数字孪生降水遥感模型、数字孪生蒸散发遥感模型、数字孪生土壤水遥感模型、数字孪生水体遥感模型、数字孪生地下水遥感模型、数字孪生水质遥感模型组成的数字孪生流域感知模型,构建了由数字孪生流域水文模型、数字孪生水动力水质模型、数字孪生动态调控模型、数字孪生虚拟仿真模型、数字孪生协同决策模型、数字孪生并行组合模型等组成的数字孪生流域虚拟模型。研究成果可为我国智慧水利建设提供理论基础和技术支撑。

关键词：智慧水利智慧流域数字孪生流域智能水网数字孪生水网数字孪生水利工程数字孪生灌区

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基于修正水资源压力指数的华东地区水-能-粮协同安全评估

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干旱区资源与环境 2022年第2期36卷 68-77页

作者：鲁仕宝尚毅梓王浩内江师范学院沱江流域高质量发展研究中心内江641100 浙江财经大学公共管理学院杭州310018 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

水资源、能源和粮食三者之间存在紧密而复杂的关系,共同维系着人类社会的可持续发展。文中在量化分析华东地区粮食-能源生产水足迹及其虚拟水流动的基础上,提出水资源压力指数(MWSI)修正的方法,并运用该指数评价了伴随贸易而流出的虚拟... 详细信息

水资源、能源和粮食三者之间存在紧密而复杂的关系,共同维系着人类社会的可持续发展。文中在量化分析华东地区粮食-能源生产水足迹及其虚拟水流动的基础上,提出水资源压力指数(MWSI)修正的方法,并运用该指数评价了伴随贸易而流出的虚拟水给当地水资源系统造成的压力。结果表明,华东地区粮食能源生产水足迹与贸易虚拟水流动量均呈上升趋势,给当地以及输出区造成了一定的水资源压力。文中基于调整产业结构、优化生产技术以及合理制定生态区划提出了保证华中地区水资源的可持续性发展的综合政策建议。

关键词：水-能源-粮食虚拟水足迹水资源压力能源与粮食安全华东地区

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黄河下游治理方略演变及综合治理前沿技术

水利水电科技进展 2022年

作者：尚毅梓仝亮王卿段沛张金良黄河勘测规划设计研究院有限公司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西北农林科技大学水利与建筑工程学院

较为全面地回顾了我国黄河下游治理方略的演变，着重介绍了黄河下游治理的最新科研成果——流域“分区治理”新方略。新方略将黄河河道至大堤之间的流域空间依次划分为生态移民安置区、高效农业区等功能区，利用泥沙放淤、挖河疏浚等技... 详细信息

较为全面地回顾了我国黄河下游治理方略的演变，着重介绍了黄河下游治理的最新科研成果——流域“分区治理”新方略。新方略将黄河河道至大堤之间的流域空间依次划分为生态移民安置区、高效农业区等功能区，利用泥沙放淤、挖河疏浚等技术手段实施滩区再造，建设嫩滩、二滩和高滩，以达成洪水分级设防、泥沙分区落淤、滩槽水沙自由交换的水沙调控目标。采用新方略及相应的前沿技术治理黄河下游，有望实现治河与惠民双赢，促进沿黄经济带高质量发展及其水生态文明建设。

关键词：黄河下游河道游荡性泥沙滩地生态治理

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黄河下游治理方略演变及综合治理前沿技术

水利水电科技进展 2022年第2期42卷 41-49页

作者：张金良仝亮王卿段沛尚毅梓黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 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

较为全面地回顾了我国黄河下游治理方略的演变,着重介绍了黄河下游治理的最新科研成果——流域"分区治理"新方略。新方略将黄河河道至大堤之间的流域空间依次划分为生态移民安置区、高效生态农业区和生态湿地等功能区,利用泥沙放淤、挖... 详细信息

较为全面地回顾了我国黄河下游治理方略的演变,着重介绍了黄河下游治理的最新科研成果——流域"分区治理"新方略。新方略将黄河河道至大堤之间的流域空间依次划分为生态移民安置区、高效生态农业区和生态湿地等功能区,利用泥沙放淤、挖河疏浚等技术手段实施滩区再造,建设嫩滩、二滩和高滩,以达成洪水分级设防、泥沙分区落淤、滩槽水沙自由交换的水沙调控目标。采用新方略及相应的前沿技术治理黄河下游,有望实现治河与惠民双赢,促进沿黄经济带高质量发展及其水生态文明建设。

关键词：黄河下游河道游荡性泥沙滩地生态治理

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黄河下游滩区治理模式的适宜性评价研究

人民黄河 2023年第S2期45卷 53-55页

作者：段沛尚毅梓王玉川西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 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

目前黄河下游滩区存在多种治理模式,如何科学地评价这些模式的适宜性是滩区治理规划设计中的关键问题。提出一套滩区治理模式适宜性评价指标体系,基于递阶层次结构构建指标内容,引入滩区利益相关者理论确定对应权重,分别从安全性、可行... 详细信息

目前黄河下游滩区存在多种治理模式,如何科学地评价这些模式的适宜性是滩区治理规划设计中的关键问题。提出一套滩区治理模式适宜性评价指标体系,基于递阶层次结构构建指标内容,引入滩区利益相关者理论确定对应权重,分别从安全性、可行性和效益性阐述适应性内涵,指标评分、加权得到适宜性指数,做出定量和定性相结合的判断。基于“挖河就地淤筑加高模式”和“三滩分区治理模式”评价结果,分析了三滩治理在安全性和效益性方面的优势。

关键词：滩区治理适宜性评价层次分析法规划治理黄河下游滩区

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扰动可预知算法在实际渠道上的应用

水力发电学报 2012年第2期31卷 100-107页

作者：尚毅梓假冬冬吴保生南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

简要介绍了积分-时滞模型及其参数率定过程,对积分-时滞模型进行离散化处理构造出全状态空间模型,利用状态空间模型对扰动可预知算法进行设计。最后,将该算法应用在美国亚利桑那州Maricopa Stanfield灌溉输水区W-M支渠,并和当前使用的... 详细信息

简要介绍了积分-时滞模型及其参数率定过程,对积分-时滞模型进行离散化处理构造出全状态空间模型,利用状态空间模型对扰动可预知算法进行设计。最后,将该算法应用在美国亚利桑那州Maricopa Stanfield灌溉输水区W-M支渠,并和当前使用的线性二次型(LQR)算法进行比较和分析,得出一些应用性结论,这些结论对于渠道运行控制系统设计及算法选择均具参考价值。

关键词：水动力学输水渠道积分-时滞模型预测算法回水区

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多渠段渠道自动控制系统的稳定控制

清华大学学报（自然科学版） 2008年第6期48卷 967-971页

作者：尚毅梓吴保生清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电国家重点实验室北京100084

为消除在实际运行过程中的模型失配和水力参数(糙率、流量系数等)的不确定性所造成的影响,完成了串联多渠池渠段自适应控制器的设计和测试。利用基于状态空间模型的频率设计方法对模型和外界扰动的不确定性进行量化,采用部分极点配置原... 详细信息

为消除在实际运行过程中的模型失配和水力参数(糙率、流量系数等)的不确定性所造成的影响,完成了串联多渠池渠段自适应控制器的设计和测试。利用基于状态空间模型的频率设计方法对模型和外界扰动的不确定性进行量化,采用部分极点配置原则以解决系统临界稳定意义下的病态问题。分析了渠道运行控制特性,提出了性能权函数、鲁棒权函数的选择方法。算法的有效性在多渠池算例上得到了验证。动态仿真结果表明:给定节制闸开度和水力参数变化,各渠段节制闸附近水位波动可以得到很好的抑制,系统跟踪精度高,鲁棒性能良好。

关键词：渠道自动控制权函数部分极点配置临界稳定

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闸前常水位输水渠道的运行过程调控

清华大学学报（自然科学版） 2010年第12期50卷 1915-1919页

作者：尚毅梓吴保生李铁键张成清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为克服渠池水位滞后于流量变化给系统调控带来的影响,建立了流量控制、水位约束的渠道运行优化调节系统。该系统基于预测控制理论进行设计,采用了H∞鲁棒闭环控制策略来抑制渠道中时时存在的有界随机扰动,并利用在线辨识技术实时监测明... 详细信息

为克服渠池水位滞后于流量变化给系统调控带来的影响,建立了流量控制、水位约束的渠道运行优化调节系统。该系统基于预测控制理论进行设计,采用了H∞鲁棒闭环控制策略来抑制渠道中时时存在的有界随机扰动,并利用在线辨识技术实时监测明渠非恒定流,控制参数在渠道运行过程中动态调整以提高控制精度。为验证系统控制的稳定性,设计出2种方案对闸门调控过程进行仿真测试。在有分水情况下,所提出的算法能够紧密跟踪参考运行曲线;在有界持续扰动情况下,系统控制逻辑仍然能稳定运行。仿真计算结果表明:加入鲁棒控制环节的预测算法能较好地跟踪用水变化,还能兼顾渠道的稳定控制要求。

关键词：串级明渠预测控制水力调节 H∞鲁棒控制

基于数据特征增强和残差收缩网络的变压器故障识别方法

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电力系统自动化 2022年第3期46卷 175-183页

作者：马鑫尚毅梓胡昊徐杨华北水利水电大学电力学院河南省郑州市450045 中国水利水电科学研究院北京市100038 中国长江电力股份有限公司湖北省宜昌市443002

为增强深度残差收缩网络对变压器故障特征的学习能力从而提高故障识别精度,文中研究构建了故障特征气体向量配合改进的深度残差收缩网络来识别变压器故障。首先,构建可变软阈值函数消除恒定偏差的影响,利用快速回溯算法加快阈值确定速... 详细信息

为增强深度残差收缩网络对变压器故障特征的学习能力从而提高故障识别精度,文中研究构建了故障特征气体向量配合改进的深度残差收缩网络来识别变压器故障。首先,构建可变软阈值函数消除恒定偏差的影响,利用快速回溯算法加快阈值确定速度的同时确保输出结果的完整性。然后,提出带可变权重的交叉熵函数降低误识别对网络精度的影响,并将构建的特征气体向量作为网络输入,保证网络学习并识别更多故障因素的特征。最后,以过热故障和电弧放电故障为样本的实验结果验证了该方法的有效性。与传统方法相比,所提方法的识别精度高,而且适用于电力系统多特征故障识别。

关键词：变压器深度残差收缩网络故障识别特征气体