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城市化对降水影响的研究综述

水科学进展 2018年第1期29卷 138-150页

作者：胡庆芳张建云王银堂黄勇刘勇李伶杰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江苏南京210029 安徽省气象科学研究所安徽省大气科学与卫星遥感重点实验室安徽合肥230031

通过长期研究,关于城市化会对局地降水产生一定影响已成为共识,但由于不同地区降水形成、分布机制的复杂性以及气象观测资料、数值天气模式的局限性,目前国际上对于城市化影响降水的物理机制及驱动因素仍存在不同认识,关于不同条件下城... 详细信息

通过长期研究,关于城市化会对局地降水产生一定影响已成为共识,但由于不同地区降水形成、分布机制的复杂性以及气象观测资料、数值天气模式的局限性,目前国际上对于城市化影响降水的物理机制及驱动因素仍存在不同认识,关于不同条件下城市化对降水影响的具体规律也具有争议。在阐述城市化对降水影响的主要物理机制的基础上,从站点资料解析和综合遥感资料解析两方面归纳和比较了近年城市化对降水影响的主要资料检测事实,总结了关于城市化单一因素和综合因素对降水影响的数值模拟试验的主要结论,最后从城市综合气象观测试验、城市化降水效应的系统检测、城市化降水效应的精细化模拟、城市化降水效应的区域影响、城市化降水效应的适应与调控5个方面,论述了存在的主要问题及发展方向,为深化对城市化降水效应的科学认识以及应对其不利影响提供了参考。

关键词：城市化降水影响机制资料检测数值模拟适应与调控

Experimental study of anti-cavitation mechanism of valve lintel natural aeration of high head lock

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Journal of Hydrodynamics 2020年第2期32卷 337-344页

作者： Xin wang Ya-an hu Jian-min zhang hydraulic engineering Department Nanjing Hydraulic Research InstituteNanjing210029China state key laboratory of hydrology-water resources and hydraulic engineering Nanjing210029China

To study the serious valve top gap cavitation of Datengxia high head single-lift ship lock,the 1:1 scale slice experiment is carried out,to truly reveal the gap flow characteristics,as well as the valve top gap cavitation characteristics and the anti-cavitation mechanism of natural *** kinds of cavitation,namely,the throat cavitation,the mainstream inner cavitation,and the valve plate cavitation,are determined and they are found to occur step-by-step in the gap section in the development of the *** to the anti-cavitation mechanism of the natural aeration,the pressure of the gap flow through the ventilation is increased,to avoid the mainstream inner cavitation and the valve plate cavitation,and to weaken the throat *** negative pressure zone in the gap section gradually extends with the development of the cavitation until the gap section is filled with a stable−10 m water *** the natural aeration measure is employed,the pressure in the gap section approximately reaches the−2 m water head,and the cavitation *** systematic tests reveal the quadratic polynomial relationship between the pressure in the gap and the ventilation per meter *** pressure,which corresponds to the maximum value of the ventilation at the beginning of the gap,approximately reaches the−2 m water head,and the pressure and the ventilation reach the equilibrium state *** the pressure in the gap increases when the valve is opened,the ventilation gradually decreases until the natural aeration *** gap section length for the high head valves has a great effect on the natural aeration and should be long enough to maintain the stable negative pressure in the gap,whereas the throat width has a minimal *** can be used for the anti-cavitation design of the high head lock valve.

关键词： High head lock valve top gap cavitation natural aeration slice experiment

Prototype observation and influencing factors of environmental vibrationinduced by flood discharge

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water Science and engineering 2017年第1期10卷 78-85页

作者： Xin wang Ya-an hu Shao-ze Luo Lu-chen zhang Bo Wu hydraulic engineering Department Nanjing Hydraulic Research InstituteNanjing 210029China state key laboratory of hydrology-water resources and hydraulic engineering Nanjing Hydraulic Research InstituteNanjing 210029China key laboratory of Navigation Structure Construction Technology of Ministry of Transport Nanjing Hydraulic Research InstituteNanjing 210029China

Due to a wide range of field vibration problems caused by flood discharge at the Xiangjiaba Hydropower Station, vibration characteristics and influencing factors were investigated based on prototype observation. The results indicate that field vibrations caused by flood discharge have distinctive characteristics of constancy, low frequency, small amplitude, and randomness with impact, which significantly differ from the common high-frequency vibration characteristics. Field vibrations have a main frequency of about 0.5-3.0 Hz and the characteristics of long propagation distance and large-scale impact. The vibration of a stilling basin slab runs mainly in the vertical direction. The vibration response of the guide wall perpendicular to the flow is significantly stronger than it is in other directions and decreases linearly downstream along the guide wall. The vibration response of the underground turbine floor is mainly caused by the load of unit operation. Urban environmental vibration has particular distribution characteristics and change patterns, and is greatly affected by discharge, scheduling modes, and geological conditions. Along with the increase of the height of residential buildings, vibration responses show a significant amplification effect. The horizontal and vertical vibrations of the 7th floor are, respectively, about 6 times and 1.5 times stronger than the corresponding vibrations of the 1st floor. The vibration of a large-scale chemical plant presents the combined action of flood discharge and working machines. Meanwhile, it is very difficult to reduce the low-frequency environmental vibrations. Optimization of the discharge scheduling mode is one of the effective measures of reducing the flow impact loads at present. Choosing reasonable dam sites is crucial.

关键词： Flood discharge Environmental vibration Vibration characteristics Influencing factor Prototype observation

加载速率对密砂应力-应变特性影响的试验研究

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水利水电技术（中英文） 2024年第5期55卷 50-59页

作者： MD RASEL Ahammed 邓刚张延亿胡敏云张茵琪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水工程建设与安全重点实验室北京100038 中国水利水电科学研究院水利部白蚁防治重点实验室北京100038

【目的】砂是一种常见的建筑材料,在水利水电工程、交通、海洋和其他土木工程中应用广泛。在不同的工程应用中,砂土经受不同的加载过程和加载速率。因为加载速率效应,砂在相同幅值荷载作用下产生的变形有一定差异。这项研究旨在深入了... 详细信息

【目的】砂是一种常见的建筑材料,在水利水电工程、交通、海洋和其他土木工程中应用广泛。在不同的工程应用中,砂土经受不同的加载过程和加载速率。因为加载速率效应,砂在相同幅值荷载作用下产生的变形有一定差异。这项研究旨在深入了解不同应变速率三轴剪切条件下砂的应力应变特性。【方法】采用相对密度为0.9的密砂,开展了一系列三轴固结排水剪切试验,在两种不同围压(750 kPa和2000 kPa)下对试样进行固结后,分别采用三种不同的常应变速率(0.00625%/min,0.0625%/min和0.625%/min)进行应变控制排水剪切。根据试验数据,绘制了应力-应变关系发展曲线,分析了应变速率对砂土偏应力和体积应变演化的影响。【结果】结果表明,在本试验采用的恒定应变速率和围压条件下,密砂在轴向应变约为2%时将发生屈服。屈服前,相同轴应变增量对应的土样偏应力增量和体积应变增量对剪切速率比较敏感,特别是体积应变,即加载应变速率较小时获得的土样剪应力较低,但体积应变(收缩)发展量较大。【结论】在屈服前,砂土的模量随着加载速率的增加而增大;但是屈服后,当加载达到大应变(ε1=15%)条件时,应变率对砂土应力变形的影响不明显。另外,在相同围压下,以不同应变率加载的砂样在加载过程中的应力比(q/p)-偏应变关系呈现出一致性。该研究可以提高对砂土力学特性的认识,并为砂土地基上的结构设计和安全评价提供参考。

关键词：密砂三轴固结排水试验应变率偏应力体积应变变形力学性能影响因素

Coarse and fine sediment transportation patterns and causes downstream of the Three Gorges Dam

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Frontiers of Earth Science 2018年第4期12卷 750-764页

作者： Songzhe LI Yunping YANG Mingjin zhang Zhaohua SUN lingling Zhu Xingying YOU Kanyu LI state key laboratory of hydraulic engineering Simulation and Safety Tianjin UniversityTianjin 300072China key laboratory of engineering Sediment Tianjin Resear_ch Institute for Water Transport EngineeringMinistry of TransportTianjin 300456China state key laboratory of water resources and Hydropower engineering Science Wuhan UniversityWuhan 430072China Bureau of hydrology Changjiang Water Resources CommissionWuhan 430010China hubei Provincial water resources and Hydropower Planning Survey and Design institute Wuhan 430064China Changjiang waterway Bureau Wuhan 430010China

Reservoir construction within a basin affects the process of water and sediment transport downstream of the dam. The Three Gorges Reservoir (TGR) affects the sediment transport downstream of the dam. The impoundment of the TGR reduced total downstream sediment. The sediment group dae0.125 mm (fine particle) increased along the path, but the average was still below what existed before the reservoir impoundment. The sediments group d > 0.125 mm (coarse particle) was recharged in the Yichang to Jianli reach, but showed a deposition trend downstream of Jianli. The coarse sediment in the Yichang to Jianli section in 2003 to 2007 was above the value before the TGR impoundment. However, the increase of both coarse and fine sediments in 2008 to 2014 was less than that in 2003 to 2007. The sediment retained in the dam is the major reason for the sediment reduction downstream. However, the retention in different river reaches is affected by riverbed coarsening, discharge, flow process, and conditions of lake functioning and recharging from the tributaries. The main conclusions derived from our study are as follows: 1) The riverbed in the Yichang to Shashi section was relatively coarse, thereby limiting the supply of fine and coarse sediments. The fine sediment supply was mainly controlled by TGR discharge, whereas the coarse sediment supply was controlled by the duration of high flow and its magnitude. 2) The supply of both coarse and fine sediments in the Shashi to Jianli section was controlled by the amount of total discharge. The sediment supply from the riverbed was higher in flood years than that in the dry years. The coarse sediment tended to deposit, and the deposition in the dry years was larger than that in the flood years. 3) The feeding of the fine sediment in the Luoshan to Hankou section was mainly from the riverbed. The supply in 2008 to 2014 was more than that in 2003 to 2007. Around 2010, the coarse sediments transited from depositing to sco

关键词： grouped sediments genetic analysis Three Gorges reservoir transportation characteristics middle and lower reaches of Yangtze River fine fine Yangtze Three Gorges Downstream scour Aminopyrine sediment supply genetic analysis Deposits High Flow TXNRD3 gene river bed Dams

基准降水对GPM数据精度的影响——以南京“20170610”极端降水事件为例

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水利学报 2023年第3期54卷 369-380页

作者：张野胡庆芳黄勇王银堂李伶杰云兆得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江苏南京210029 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210029 安徽省气象科学研究所安徽合肥230031

现有文献多采用两种途径生成评价GPM等卫星遥感反演降水数据精度的基准资料:站点基准降水和插值基准降水,然而,关于基准资料生成方法对卫星降水数据精度的影响以及应优先采纳哪种基准资料尚缺乏深入研究。因此,本文以南京“20170610”... 详细信息

现有文献多采用两种途径生成评价GPM等卫星遥感反演降水数据精度的基准资料:站点基准降水和插值基准降水,然而,关于基准资料生成方法对卫星降水数据精度的影响以及应优先采纳哪种基准资料尚缺乏深入研究。因此,本文以南京“20170610”极端降水事件为例,利用地面稠密雨量站的观测资料,设计了不同地表雨量站点密度下的随机抽取试验,解析了不同地表基准降水条件下IMERG Early、IMERG Late和GSMaP NOW三种GPM数据的精度特征。结果发现,基准降水对GPM数据精度的影响与雨量要素、数据类型、指标类型、站点密度有关。进一步以高超密度站点插值降水作为“真实”降水,量化了不同站点密度条件下两种基准降水的误差,发现对于24 h累积雨量和逐小时降水过程,存在一定的雨量站点平均密度临界值。若雨量站点密度高于该临界值,以插值降水为基准评价GPM数据的精度更合理,否则采用插值降水和站点降水为基准均可。本文研究深化了对GPM降水数据误差特性的认识,可为合理选取评估卫星降水数据的地表基准数据生成方法提供参考。

关键词：卫星反演降水 GPM 地表基准降水精度验证站点密度

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太湖流域分省市水环境政策量化分析与比较

资源科学 2021年第10期43卷 2042-2054页

作者：杨明一乔海娟王银堂胡庆芳张丛林北京航空航天大学人文社会科学学院北京100191 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京210098 中国科学院科技战略咨询研究院北京100190

太湖流域是长江经济带建设的重点区域,而良好的水环境是太湖流域在全国率先实现一体化和高质量发展的重要前提。当前太湖流域水环境形势严峻,流域内两省一市水环境保护政策协同性不足是重要原因。为分析太湖流域水环境政策存在的问题,... 详细信息

太湖流域是长江经济带建设的重点区域,而良好的水环境是太湖流域在全国率先实现一体化和高质量发展的重要前提。当前太湖流域水环境形势严峻,流域内两省一市水环境保护政策协同性不足是重要原因。为分析太湖流域水环境政策存在的问题,对政策体系进行系统性调整,建立了流域水环境政策三维比较框架,将理论框架与数理统计方法相结合,对沪苏浙水环境政策文本进行差异性和关联性量化比较分析并刻画政策网络,进而提出对策建议。研究表明:(1)近年来,沪苏浙水环境政策供给质量逐渐提高,政策类型丰富,政策重点较为突出,各地区政策侧重点有所差异。(2)由于不同阶段的水环境问题及其产生原因的不同,各阶段的三维政策框架具有不同的特征,但总体上呈现出逐步多元稳固的趋势;在各个阶段内政策目标、政策工具和政策执行者联系紧密且相互影响并发生变化。(3)目前太湖流域水环境政策体系存在的问题包括政策目标设置机制尚不完善、政策工具的运用缺乏灵活性和创新性、缺乏调动市场和社会积极性的长效机制、水环境治理相关政策间缺乏联动性等。最后,从完善目标体系、综合运用各类政策工具、强化第三方参与流域水环境管理、提高政策层级与增加政策合力等方面提出了对策建议。

关键词：太湖流域水环境政策目标政策工具政策执行者文本计量比较框架

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悬移质泥沙输移扩散方程适用条件的讨论

水利学报 2018年第6期49卷 694-702页

作者：张磊关见朝王友胜胡智丹王协康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 水利部水文局北京100053 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

悬移质泥沙的输移扩散是泥沙运动力学的基础问题之一,学者们基于不同理论对其运动规律开展了深入研究。基于已有研究,本文主要讨论了不同理论下扩散方程的适用条件。研究结果表明,传统的Rouse扩散方程及其修正式仅适用于泥沙浓度较低、... 详细信息

悬移质泥沙的输移扩散是泥沙运动力学的基础问题之一,学者们基于不同理论对其运动规律开展了深入研究。基于已有研究,本文主要讨论了不同理论下扩散方程的适用条件。研究结果表明,传统的Rouse扩散方程及其修正式仅适用于泥沙浓度较低、颗粒惯性小至可忽略的条件;两相流理论下的扩散方程由于未考虑颗粒惯性效应,同样只适用于浓度较低、颗粒较小的条件;近期Snehasis Kundul和Koeli Ghoshal基于漂移速度建立的扩散方程由于考虑了升力、颗粒惯性等因素对悬移质分布的影响,使其适用范围相应变大,但在确定泥沙扩散系数上仍然采用的是经验公式,应用上会受到实验资料的限制。基于动理学理论的扩散模型包括基于PDF方程的扩散方程和弥散方程。两个模型中,除了重力沉降和紊流扩散作用外,由于考虑了升力、颗粒紊动、颗粒惯性等影响因素,其在浓度较高、颗粒惯性较大时仍适用,具有普适性。尤其是弥散方程,能够反映颗粒浓度、颗粒紊动、颗粒碰撞等不同机制对泥沙悬浮的影响,全面阐释了悬移质泥沙扩散背后的力学机理。

关键词：悬移质扩散方程泥沙浓度颗粒惯性

基于随机森林与支持向量机的水库长期径流预报

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水利水运工程学报 2020年第4期2020卷 33-40页

作者：李伶杰王银堂胡庆芳刘定忠张安富巴亚荃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江苏南京210029 云南龙江水利枢纽开发有限公司云南德宏678400 深圳市深水水务咨询有限公司广东深圳518003

水库长期径流预报对于研判水文情势变化和指导水库调度管理具有重要意义。针对云南龙江水库年、汛期和枯水期平均入库径流,利用随机森林从环流指数、海温、气压和前期月径流中选取关键预报因子,基于粒子群与交叉验证相结合的算法优选参... 详细信息

水库长期径流预报对于研判水文情势变化和指导水库调度管理具有重要意义。针对云南龙江水库年、汛期和枯水期平均入库径流,利用随机森林从环流指数、海温、气压和前期月径流中选取关键预报因子,基于粒子群与交叉验证相结合的算法优选参数,建立随机森林与支持向量机模型,开展龙江水库入库径流预报研究。结果表明:太平洋中北部与西部气候因子对径流预报的影响较大,前期月径流对年、汛期径流的重要性偏低,但对枯水期的影响程度与部分气候因子相当。随机森林与支持向量机模型总体精度较高,模拟与预报的合格率均达到85%以上,平均绝对百分比误差均低于15%,支持向量机的泛化能力强于随机森林,但二者在局部极值流量处的预报精度尚有待提升。

关键词：龙江水库长期径流预报随机森林支持向量机