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基于样本熵的大坝变形自适应预测模型

工程科学与技术 2024年

作者：郭金婷李娅姣邓永东卢祥周靖人陈建康国能大渡河流域水电开发有限公司四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室水利水电学院

外观变形监测是反馈大坝安全最直接、最重要的手段之一。高坝大库赋存与运行环境复杂，准确预测其变形有助于及时识别大坝运行过程中的潜在风险。针对当前预测模型因大坝变形数据类型多样、非线性强而存在适用性差、预测精度波动大、泛... 详细信息

外观变形监测是反馈大坝安全最直接、最重要的手段之一。高坝大库赋存与运行环境复杂，准确预测其变形有助于及时识别大坝运行过程中的潜在风险。针对当前预测模型因大坝变形数据类型多样、非线性强而存在适用性差、预测精度波动大、泛化能力弱等问题，本研究基于“分解-优化-预测-重构”的思路，采用自适应噪声完全集合经验模态分解算法将大坝变形数据时间序列分解为若干个不同频率的子模式序列。基于各子模式序列的样本熵，提出了样本熵-优化算法-模型自适应准则，构建了与样本熵相匹配的超参数优化算法与预测模型，通过不同子序列预测结果的再重构即可得到变形预测结果，进而形成了基于样本熵的大坝变形自适应预测模型。工程应用表明，与传统统计回归模型相比，该模型的均方根误差、平均绝对误差、平均绝对百分比误差在训练集和测试集上降低幅度分别超过了60%和90%，精度高，适用性强。研究成果对准确预测大坝变形、掌握大坝安全运行性态具有重要的理论与工程应用价值。

关键词：大坝变形样本熵优化自适应预测模型

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城市极端暴雨洪涝灾害成因及对策研究进展

水资源保护 2024年第1期40卷 6-15页

作者：张金良罗秋实王冰洁李荣容盖永岗陈翠霞黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 河南郑州450003

从极端暴雨形成机制、城市洪涝致灾机理及风险评估、防灾减灾措施和应对极端暴雨的城市韧性4个方面对城市暴雨洪涝问题国内外研究进展进行了综述,指出研究中下垫面对强降水和产汇流过程的影响机制认识不清,以单灾种为研究对象的风险评... 详细信息

从极端暴雨形成机制、城市洪涝致灾机理及风险评估、防灾减灾措施和应对极端暴雨的城市韧性4个方面对城市暴雨洪涝问题国内外研究进展进行了综述,指出研究中下垫面对强降水和产汇流过程的影响机制认识不清,以单灾种为研究对象的风险评估缺乏对各类灾害关系的厘定,应对极端暴雨的城市韧性研究多停留在理论探讨层面等问题,未来应重点研究城市极端暴雨预报预警能力提升技术、洪涝灾害形成及灾害链传导机制、洪涝灾害治理措施、可实施层面的城市韧性提升方法等。

关键词：极端暴雨城市洪涝致灾机理防灾减灾

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床沙级配调整对黄河下游洪水演进的影响

水力发电学报 2024年第3期43卷 14-23页

作者：张晓雷徐志恒杨晨毕峥峥华北水利水电大学水利学院郑州450046 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 郑州450003 河南省水圈与流域水安全重点实验室郑州450046 华北水利水电大学黄河流域水资源高效利用省部共建协同创新中心郑州450046

小浪底水库运行以来,进入黄河下游的水沙条件出现了较大变化,受水库清水下泄影响,黄河下游床沙粒径出现了明显的粗化。为了探讨床沙级配粗化对黄河下游洪水演进的影响,本文首先建立了适用于黄河下游的一维水沙耦合数学模型,然后采用花... 详细信息

小浪底水库运行以来,进入黄河下游的水沙条件出现了较大变化,受水库清水下泄影响,黄河下游床沙粒径出现了明显的粗化。为了探讨床沙级配粗化对黄河下游洪水演进的影响,本文首先建立了适用于黄河下游的一维水沙耦合数学模型,然后采用花园口至孙口河段2020年4—10月的实测洪水过程对模型进行了验证;其次根据河段床沙粗化特点,并以花园口床沙粗化过程为代表,设计了4组床沙级配作为模拟计算的初始床沙条件;最后采用验证后的模型进行了模拟计算,分析了床沙级配调整对洪水演进的影响。结果表明:床沙级配调整对黄河下游的流量、水位、含沙量、洪水演进时间以及河段冲淤量均有影响,但是对流量影响较小,而水位、含沙量、洪水演进时间与河段冲淤量对床沙级配的改变响应较为敏感。床沙中值粒径d_(50)由0.076 mm(级配1)增至0.242mm(级配4)时,夹河滩断面水位增高0.89 m,花园口至孙口河段冲淤量由冲刷0.679亿m^(3)转变为淤积0.059亿m^(3),冲刷量减幅为109%。研究结果可为新水沙情势下黄河下游河道治理提供借鉴与参考。

关键词：一维水沙耦合模型床沙粗化洪水演进冲淤变化黄河下游

基于渗流-应力耦合理论的近水平层状裂隙岩体渗透张量估算

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长江科学院院报 2024年

作者：王俊智陈艳国张海丰万伟锋黄河勘测规划设计研究院有限公司水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹)

定量评价裂隙岩体的渗透能力及各向异性特征是水利水电工程地质勘察的重要内容，可为防渗帷幕设计、基坑降排水设计、水工隧洞突涌水预测等提供技术支撑。本文针对近水平层状裂隙岩体，介绍了一种基于“渗流-应力”耦合理论的渗透张量... 详细信息

定量评价裂隙岩体的渗透能力及各向异性特征是水利水电工程地质勘察的重要内容，可为防渗帷幕设计、基坑降排水设计、水工隧洞突涌水预测等提供技术支撑。本文针对近水平层状裂隙岩体，介绍了一种基于“渗流-应力”耦合理论的渗透张量估算方法。该方法联合使用常规垂直钻孔压水试验、水平定向钻孔压水试验与岩体应力测试，通过建立“结构面法向应力-结构面张开度”负指数函数关系，估算结构面的等效水力张开度，计算岩体的渗透张量。该方法以黄河古贤水利枢纽工程为例进行了实际应用，分析了坝址区岩体渗透参数各向异性的发育特征，为渗控工程设计提供了科学指导。

关键词：渗透张量定向压水试验地应力测试黄河古贤水利枢纽工程

水葫芦生物炭联合高碘酸盐高效去除水中磺胺嘧啶

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中国环境科学 2024年第7期44卷 3767-3779页

作者：张悦袁玉龙晏彩霞姜一晗苏美淇丁明军王鹏聂明华江西师范大学地理与环境学院鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室流域生态智能监测与综合治理江西省重点实验室江西南昌330022

以入侵植物水葫芦为原料,制备了水葫芦生物炭(EBC),发现EBC能够高效活化高碘酸盐(PI),促进磺胺嘧啶(SD)的降解,且效能优于喜旱莲子草BC和加拿大一枝黄花BC.相较于其他热解温度,500℃条件下制备的EBC(EBC500)可更好地活化PI,在较低剂量的... 详细信息

以入侵植物水葫芦为原料,制备了水葫芦生物炭(EBC),发现EBC能够高效活化高碘酸盐(PI),促进磺胺嘧啶(SD)的降解,且效能优于喜旱莲子草BC和加拿大一枝黄花BC.相较于其他热解温度,500℃条件下制备的EBC(EBC500)可更好地活化PI,在较低剂量的PI(0.15mmol/L)条件下,20min内可将SD完全去除.随着EBC500和PI投加量的提升,SD的去除速率不断提高.猝灭实验和电子顺磁共振分析表明,碘自由基(⋅IO_(3),⋅IO_(4))、超氧自由基(O_(2)^(•−))、单线态氧(1 O_(2))是EBC500/PI体系降解SD的主要活性物种.同时,在EBC500和PI投加量分别为0.15g/L和0.15mmol/L的条件下,SD能够在较宽泛的初始pH值范围内(5~9)被完全去除.Cl^(−)、SO_(4)^(2−)和NO_(3)^(−)对SD的降解没有显著影响,但HCO_(3)^(−)和腐殖酸会抑制SD的去除.EBC500/PI体系可较好地应用于实际水体中SD的去除,对于其他典型磺胺类抗生素的降解也有良好的应用潜能,且EBC500具有良好的重复使用性.此外,根据6种中间产物,提出了SD的降解途径.通过生态毒性分析和植物种子萌发实验证明,EBC500/PI体系可显著降低SD溶液的生物毒性,说明该体系具有广阔的应用前景.

关键词：高级氧化技术高碘酸盐生物炭磺胺嘧啶降解

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多沙河流水库淤积形态与库容分布耦合设计

水利水电科技进展 2024年第4期44卷 45-50页

作者：张金良黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 河南郑州450003

针对多沙河流水库运行过程中由于入库含沙量较高,库区往往会发生严重泥沙淤积而侵占水库有效库容,造成水库使用年限降低、损害水库综合效益发挥等问题,为保障多沙河流水库库容充足和长效运行,通过分析水库拦沙期和正常运用期内库区泥沙... 详细信息

针对多沙河流水库运行过程中由于入库含沙量较高,库区往往会发生严重泥沙淤积而侵占水库有效库容,造成水库使用年限降低、损害水库综合效益发挥等问题,为保障多沙河流水库库容充足和长效运行,通过分析水库拦沙期和正常运用期内库区泥沙冲淤变化规律,发现多沙河流水库库区存在高滩深槽、高滩中槽、高滩高槽3种泥沙淤积形态,提出了多沙河流水库淤积形态与库容分布耦合设计方法和“深槽调沙、中槽兴利、高槽调洪”的库容分布模式,以及以高滩高槽淤积形态为下边界的防洪高水位、校核洪水位、移民水位等特征水位设计新方法。

关键词：多沙河流淤积形态库容分布特征水位耦合设计古贤水库东庄水库

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TBM滚刀与高压水射流布局对滚刀破岩效率影响的室内试验

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中国公路学报 2024年第7期37卷 204-217页

作者：张金良许弘毅龚秋明杨风威宋常杰黄河勘测规划设计研究院有限公司水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 河南郑州450003 北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室北京100124

硬岩掘进机(TBM)在完整高强度岩体中掘进性能受限,可通过搭载高压水射流系统在工作面上切缝以提升滚刀破岩效率,然而相关大尺寸试验较少且缺乏系统性。为探究滚刀-高压水射流切割布局对滚刀破岩效率的影响,采用福建龙岩黑云母花岗岩先... 详细信息

硬岩掘进机(TBM)在完整高强度岩体中掘进性能受限,可通过搭载高压水射流系统在工作面上切缝以提升滚刀破岩效率,然而相关大尺寸试验较少且缺乏系统性。为探究滚刀-高压水射流切割布局对滚刀破岩效率的影响,采用福建龙岩黑云母花岗岩先后进行了高压水射流切割与全尺寸滚刀破岩试验。试验包括滚刀沿双水刀切缝间、单水刀切缝上、三水刀切缝间、单水刀切缝一侧4种布局,同时也进行了无水射流切缝辅助的滚刀破岩以作对比。试验过程中采集了破岩滚刀力,收集了破岩产生的渣片并进行筛分。最后根据试验现象分析了不同布局下的裂纹扩展形态。结果表明:水刀滚刀切割轨迹重叠有助于滚刀贯入,滚刀力降低并促进侧向裂纹向斜上方自由面扩展,但产生的岩片尺寸有限;滚刀沿三水刀切缝的中间切缝破岩时,刃底一侧的侧向裂纹扩展可能受到抑制;滚刀沿两水刀切缝之间破岩性能最优,刃底两侧的侧向裂纹均能朝水刀切缝底部扩展并贯通以形成大岩片,且切缝深度越深滚刀破岩效率越高,但增幅逐渐变小。试验成果可为滚刀-高压水射流联合破岩TBM刀盘设计及破岩性能估计提供参考。

关键词：隧道工程硬岩隧道掘进机室内破岩试验高压水射流辅助破岩滚刀破岩性能滚刀水刀布局

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源分离灰水处理技术及应用进展

工业水处理 2024年

作者：李政伟马玉涛高小涛马浩尚亚丹黄河勘测规划设计研究院有限公司水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹)

随着水资源短缺问题的日益突出，如何提高水资源的重复利用率是必须解决的问题。灰水是居民日常生活中排出并经源分离后的生活污水，具有产生量大、成分复杂、时空差异、回用性高的特点，对灰水进行处理后回用是缓解水资源短缺问题的有... 详细信息

随着水资源短缺问题的日益突出，如何提高水资源的重复利用率是必须解决的问题。灰水是居民日常生活中排出并经源分离后的生活污水，具有产生量大、成分复杂、时空差异、回用性高的特点，对灰水进行处理后回用是缓解水资源短缺问题的有效途径。通过文献调研和案例考察，对目前灰水处理的技术现状进行总结，对各种技术的优缺点进行了分析，同时针对国内外有关灰水的应用案例及政策进行调研，厘清灰水回用存在的主要问题，以期为灰水处理及回用的推广和规模化应用提供依据，进一步实现水资源的节约集约利用。

关键词：源分离灰水再生水回用

黄河水沙调控对水生生物及其栖息地影响问题研究

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中国水产 2024年第6期583卷 16-19页

作者：缪有庆张建华农业农村部渔政保障中心、黄河流域渔业资源管理委员会办公室

黄河水沙调控是黄河治理的重要手段,但也给黄河水生生物资源及其栖息地造成较大影响。本文以黄河调水调沙期间水生生物资源和环境监测数据为基础,分析了黄河水沙调控对水生生物及其栖息地的影响,并从实际出发,提出了减少黄河水沙调控对... 详细信息

黄河水沙调控是黄河治理的重要手段,但也给黄河水生生物资源及其栖息地造成较大影响。本文以黄河调水调沙期间水生生物资源和环境监测数据为基础,分析了黄河水沙调控对水生生物及其栖息地的影响,并从实际出发,提出了减少黄河水沙调控对水生生物及其栖息地影响的对策建议,以期为后续开展工作提供参考。

关键词：水沙调控黄河治理水生生物资源环境监测数据对策建议黄河调水调沙从实际出发栖息地