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基于数字孪生的灌区安全风险管理系统构建——以赵口引黄灌区二期工程为例

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中国安全生产科学技术 2024年第8期20卷 190-195页

作者：李俊杰李晓伦郑州大学管理学院河南郑州450001

为助力灌区现代化建设,提高灌区安全管理水平,首先基于事故致因理论和危险源相关理论视角,对灌区的安全管理需求进行分析,提出建设数字孪生灌区的必要性。其次,通过构建灌区数字孪生系统的主要框架,明晰数字孪生技术参与灌区安全管理的... 详细信息

为助力灌区现代化建设,提高灌区安全管理水平,首先基于事故致因理论和危险源相关理论视角,对灌区的安全管理需求进行分析,提出建设数字孪生灌区的必要性。其次,通过构建灌区数字孪生系统的主要框架,明晰数字孪生技术参与灌区安全管理的主要流程与要点。最后,以赵口引黄灌区二期工程为例,进行应用展示。研究结果表明:数字孪生技术可以在灌区安全管理的多个阶段产生积极作用,有效降低事故发生概率和事故影响程度。研究结果可为相关水利工程的数字孪生应用提供理论框架和技术参考。

关键词：数字孪生安全管理灌区危险源黄河

灌域水资源调配对土壤盐分和地下水水化学性质的影响

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节水灌溉 2024年

作者：卢凤民河南省人民胜利渠保障中心

灌区对我国粮食安全和农业可持续发展至关重要，且灌区水资源配置对区域生态环境调控作用意义重大，特别是华北地区地下水超采、土壤次生盐渍化问题突出，因此，以华北典型井渠结合灌域土壤盐分和地下水水质变化为研究重点，以期揭示水... 详细信息

灌区对我国粮食安全和农业可持续发展至关重要，且灌区水资源配置对区域生态环境调控作用意义重大，特别是华北地区地下水超采、土壤次生盐渍化问题突出，因此，以华北典型井渠结合灌域土壤盐分和地下水水质变化为研究重点，以期揭示水资源调配对灌区生态环境的影响。通过人民胜利渠灌区3 a的田间定位实验，研究了典型区域不同地下水和地表水用水比下根层土壤盐分和地下水水化学性质的动态变化特征。随着地下水地表水用水比的增加，0～20 cm表层土壤年际盐分淋洗率呈降低趋势，而20～100 cm土层土壤盐分年际盐分淋洗率呈增加的趋势，维持0～100 cm土层土壤盐分平衡的地下水地表水用水比值接近于0.379 4；土壤盐分动态变化直接影响地下水水化学性质，土壤中的盐分离子淋溶增加了地下水中总溶解性固体含量，同时降低了地下水中钠吸附比；冗余分析结果表明，地下水地表水用水比与地下水水化学性质变化密切相关，即使地下水埋深超过8 m，灌溉和降水等也会在短时间内驱动地下水化学性质的变化。华北典型井渠结合灌区适宜的地下水地表水用水比值是调节根层土壤盐分重分布和地下水碱化趋势的重要措施。

关键词：人民胜利渠灌区地下水地表水用水比盐分淋洗率地下水化学性质钠吸附比

基于改进年内展布法的河道基本生态需水过程分析研究

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水电能源科学 2024年第7期42卷 16-19,136页

作者：张卫国杨淇翔张修宇河南省水文水资源中心河南郑州450003 河南省水利勘测设计研究有限公司河南郑州450016 华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046

为科学分析计算河流生态水文过程对径流的年内动态需求,以河南省淮河干流大坡岭站、息县站、淮滨站等3个水文断面为研究对象,基于各站1956~2016年天然月均流量数据,运用改进的年内展布法计算生态流量过程,并与原年内展布法、Q p法、近1... 详细信息

为科学分析计算河流生态水文过程对径流的年内动态需求,以河南省淮河干流大坡岭站、息县站、淮滨站等3个水文断面为研究对象,基于各站1956~2016年天然月均流量数据,运用改进的年内展布法计算生态流量过程,并与原年内展布法、Q p法、近10年最枯月平均流量法、Tennant法及最小月均径流量年内过程进行综合对比分析。结果表明,淮河干流河南段从大坡岭站到息县站、淮滨站基本生态流量依次增大,各水文断面一般用水期基本生态需水量在多年年均径流量占比达10.5%~11.8%,鱼类产卵育幼期占比达24.9%~30.0%。改进的年内展布法分析结果不仅继承了原方法较好反映天然径流的年内丰枯变化规律,又可以削弱极端水文事件的影响,提高了河道基本生态需水要求的生态功能目标的满足程度,适用于分析计算季节性明显河道基本生态需水量。该计算成果客观合理,对于科学确定河道内生态需水过程具有借鉴意义。

关键词：改进年内展布法同期均值比水文学法生态需水过程淮河干流

黄河流域生态治理与生态经济协同发展模式研究进展

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人民黄河 2024年第2期46卷 129-134,141页

作者：王伟姚文艺张攀徐建昭河南省水土保持监测总站河南郑州450008 黄河水利科学研究院河南郑州450003 水利部黄土高原水土保持重点实验室河南郑州450003

为了给黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施及乡村振兴等提供科技支撑,对多年来黄河流域生态治理与生态经济协同发展的研究成果、关键技术及典型模式进行系统归纳,分析了当前存在的突出问题,并提出了相应的对策建议。黄河... 详细信息

为了给黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施及乡村振兴等提供科技支撑,对多年来黄河流域生态治理与生态经济协同发展的研究成果、关键技术及典型模式进行系统归纳,分析了当前存在的突出问题,并提出了相应的对策建议。黄河流域生态治理与生态经济协同发展模式是随着水土保持工作不断发展和生态文明建设、乡村振兴等多项国家战略的实施而逐步建立和不断丰富完善的,多年来黄河流域各地区针对严重的水土流失探索了多种生态治理与生态经济协同发展模式,包括水土保持-地貌-生态经济高适配生态经济型综合治理模式、水土保持型生态农业经济模式、风沙区水土保持-生态经济融合发展模式、砒砂岩区生态治理-衍生产业协同发展模式、半干旱区乡村能源生态型良性循环模式、黄土高塬水土保持型生态经济带治理模式等。当前存在的突出问题有:生态治理-生态经济协同发展的理念薄弱,二者的协同性不高且耦合协调的空间不均衡,发展模式结构单一、规模效益不高等。建议:创新生态治理-生态经济协同发展的理论与关键技术;建立多元化投入机制,创建以高质量发展为目标的新型生态治理与经济协同发展模式及其生产与产业体系,探索“全托全链”的推广机制;构建适宜的技术体系、产业体系、经营体系和人才支撑体系;建立生态治理与生态经济协同发展先行试验示范县,引领和优化区域现代生态治理与经济的协同发展。

关键词：水土保持生态治理生态经济协同发展产业发展黄河流域

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河南省年季降水集中度研究

华北水利水电大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 73-80页

作者：吴奕李飞李超群河南省水文水资源测报中心河南郑州450003 南水北调中线实业发展有限公司北京100038 黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003

河南省地处中原,跨海河、黄河、淮河、长江四大流域,研究其降水时间分布均匀特征对全省水资源动态管理和水旱灾害防御具有重要意义。以河南省为研究对象,基于522个雨量站点的1956-2021年长系列降水量数据,采用降水集中指数PCI、降水集中... 详细信息

河南省地处中原,跨海河、黄河、淮河、长江四大流域,研究其降水时间分布均匀特征对全省水资源动态管理和水旱灾害防御具有重要意义。以河南省为研究对象,基于522个雨量站点的1956-2021年长系列降水量数据,采用降水集中指数PCI、降水集中度Q等指标,辅以Kriging空间插值等方法,分析了全省降水时间均匀特征及变化特点。结果表明:河南省降水时间均匀特征具有地区差异性,北部降水时间分布较为集中,南部降水时间分布较为均匀,集中程度总体上呈现由北向南递减;降水时间均匀特征的多年变化趋势较小,除河南省东北部及省辖淮河流域西北部分区域外,其他区域略呈集中趋势;降水时间均匀特征与降水量、气象干旱程度有一定的正向关联但相关性极弱,因此研究旱涝事件时应将降水时间均匀特征作为一个独立因素加以考虑。

关键词：降水量时间均匀特征降水集中指数降水集中度变化趋势

基于组合赋权-TOPSIS法的引江济淮工程河南受水区节水水平评价

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灌溉排水学报 2024年第3期43卷 87-93页

作者：王敏冯跃华陶洁马莉王辉杨浩晨李赫河南省水利科学研究院/河南省节水灌溉工程技术研究中心郑州450003 河南省豫东水利保障中心河南开封475000 郑州大学水利科学与工程学院郑州450001 河南省引江济淮工程有限公司郑州450000 河南省科达水利勘测设计有限公司郑州450003

【目的】评价引江济淮工程河南受水区现状节水水平。【方法】从综合、农业、工业、生活、生态环境5个方面选取11项用水指标建立引江济淮工程河南受水区节水水平评价指标体系,构建基于AHP-CRITIC法组合权重的TOPSIS模型,对受水区2020年... 详细信息

【目的】评价引江济淮工程河南受水区现状节水水平。【方法】从综合、农业、工业、生活、生态环境5个方面选取11项用水指标建立引江济淮工程河南受水区节水水平评价指标体系,构建基于AHP-CRITIC法组合权重的TOPSIS模型,对受水区2020年节水水平进行综合评价。【结果】受水区9个县区中,评价分级为Ⅰ级的有1个(永城市),Ⅱ级5个(梁园区、鹿邑县、睢阳区、柘城县、夏邑县),Ⅲ级3个(郸城县、淮阳区、太康县)。节水水平Ⅱ级(较高)以上的县区占比为66.7%,受水区整体节水水平较高。万元GDP用水量、节水灌溉率、城镇人均生活用水量、城镇公共供水管网漏损率、再生水利用率是制约受水区节水水平的主要影响因素。评价结果与受水区实际情况基本相符。【结论】基于AHP-CRITIC组合赋权的TOPSIS评价方法适用于评价引江济淮工程河南受水区现状节水水平,评价结果与区域实际情况相符,可为水资源优化调配提供参考。

关键词：引江济淮工程节水水平指标体系 AHP-CRITIC法 TOPSIS法

温度对自膨胀高聚物浆液在裂隙中扩散行为影响试验研究

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岩土工程学报 2024年第4期46卷 794-802页

作者：贾赫扬李晓龙曹东东王珊珊桂云祥钟燕辉张蓓郑州大学水利与土木工程学院河南郑州450001 重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室河南郑州450001 河南水利勘测设计研究有限公司河南郑州450016

为了研究温度对膨胀型聚氨酯高聚物注浆材料在裂隙中扩散特性的影响,设计了平板裂隙注浆模型试验装置,以一种工程中应用的聚氨酯高聚物浆液为对象,开展了高聚物注浆系列试验,测试了不同浆液预热温度、环境温度、注浆量条件下高聚物浆液... 详细信息

为了研究温度对膨胀型聚氨酯高聚物注浆材料在裂隙中扩散特性的影响,设计了平板裂隙注浆模型试验装置,以一种工程中应用的聚氨酯高聚物浆液为对象,开展了高聚物注浆系列试验,测试了不同浆液预热温度、环境温度、注浆量条件下高聚物浆液在平板裂隙中的扩散特性,得到了不同工况下浆液扩散速率、扩散范围以及浆液和裂隙壁内温度分布随时间变化情况。分析结果表明:浆液预热温度对高聚物扩散过程具有重要影响,相同注浆量条件下,预热温度越高,浆液扩散速率越快,初凝时间越早,浆液扩散半径随着预热温度的升高逐渐增大,低温下浆液扩散半径显著低于高温下的试验结果;浆液扩散过程与其化学反应进程不完全同步,其化学反应终止时间晚于浆液初凝时间;浆液温度随时间呈现先升高然后逐渐下降、变化速率由快至慢的演化特征,同一时刻注浆孔中心处温度最高,沿径向逐渐递减;浆液升温速率和温度峰值随预热温度和环境温度的升高而增大;浆液扩散过程中高聚物与裂隙壁间存在明显热传导效应。试验结果对于高聚物裂隙注浆机理研究和注浆技术研发具有参考作用。

关键词：高聚物裂隙注浆扩散机理温度试验

黄河孟津段河岸带土壤有机碳分布特征及影响因素分析

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河南农业大学学报 2024年第4期58卷 635-643页

作者：冯雪琦赵星辉刘占欣张岩谷启张杰郭二辉河南农业大学林学院河南郑州450046 河南省水土保持监测总站河南郑州450008 河南省城乡规划设计研究总院股份有限公司河南郑州450044

【目的】探究黄河孟津段河岸带土壤有机碳空间分布差异及规律,为黄河河岸带土壤固碳和生态修复提供理论依据。【方法】以河岸带表层土壤为研究对象,采用克里金插值法和冗余分析对土壤有机碳空间分布及影响因素进行分析,探讨土壤有机碳... 详细信息

【目的】探究黄河孟津段河岸带土壤有机碳空间分布差异及规律,为黄河河岸带土壤固碳和生态修复提供理论依据。【方法】以河岸带表层土壤为研究对象,采用克里金插值法和冗余分析对土壤有机碳空间分布及影响因素进行分析,探讨土壤有机碳含量与微地形、土壤物理性质及植被组合的相关关系。【结果】研究区土壤有机碳含量和土壤有机碳密度的平均值分别为1.94 g·kg^(-1)和0.11 kg·m^(-2),空间变异系数分别为69.9%和83.6%,均属于中等程度变异。研究区土壤有机碳含量在随垂直河流方向距离V1—V5样带的增加而增加,V5样带土壤有机碳含量显著高于V1—V3这3个样带。相关性分析和冗余分析中,研究区土壤有机碳含量与垂直河流距离、土壤含水率、土壤黏粒呈极显著正相关,与土壤砂粒呈极显著负相关,与植物群落、海拔无显著相关。【结论】河岸带土壤有机碳含量随垂直河流方向距离的增加而增加,空间自相关性强,河岸带微地形、土壤黏粒和土壤含水率显著影响土壤有机碳的空间分布。

关键词：黄河河岸带土壤有机碳微地形土壤含水率土壤理化性质

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渡槽结构动力分析流固耦合模型适用性研究

华北水利水电大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张多新刘鹏帅张创举华北水利水电大学土木与交通学院

面向国家水网高质量发展的现实需求，针对大型渡槽在地震作用下槽内水体与结构体系的流固耦合效应，对比分析了《水工建筑物抗震设计标准》推荐的动水压力模型和采用MMALE方法建立的流固耦合模型。以等效参数为评价指标，验证了基于设... 详细信息

面向国家水网高质量发展的现实需求，针对大型渡槽在地震作用下槽内水体与结构体系的流固耦合效应，对比分析了《水工建筑物抗震设计标准》推荐的动水压力模型和采用MMALE方法建立的流固耦合模型。以等效参数为评价指标，验证了基于设计标准研制的计算机程序的准确性，以试验结果为评价指标，验证了基于MMALE方法建立的流固耦合模型的准确性。同时，分析了《水工建筑物抗震设计标准》推荐的动水压力模型的适用性，提出了该动水压力模型内嵌于有限元计算中的要点，为大型渡槽的抗震计算与设计提供参考。

关键词：国家水网设计标准动水压力 MMALE方法渡槽