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季节性河流生态补水方案制定与研究——以北方DY河为例

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中国农村水利水电 2024年第3期 41-49页

作者：刘晋苟少杰李兴拼陈可飞珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510611

为探讨季节性河流生态补水方案制定的理论技术和方法体系,提出了一种结合生态流量计算与水动力模型的生态补水互馈方法,该方法在水文序列变异诊断的基础上通过计算河道内生态流量过程,为生态补水方案的制定奠定基础;再根据实际生态补水... 详细信息

为探讨季节性河流生态补水方案制定的理论技术和方法体系,提出了一种结合生态流量计算与水动力模型的生态补水互馈方法,该方法在水文序列变异诊断的基础上通过计算河道内生态流量过程,为生态补水方案的制定奠定基础;再根据实际生态补水过程建立并求解河道生态补水的水动力模型,为生态补水演进研究提供模型支撑;最后利用水动力模型对不同补水方案进行补水演进分析,以此得到给定目标下的最佳补水方案,并以北方某季节性河流DY河为例进行了应用分析。研究结果表明:(1)TG水库入库径流序列的变异点为1980年,在此基础上可将径流序列分为天然阶段与人类干扰阶段两部分;(2)生态补水互馈方法得到的生态补水方案不仅可满足河道内生态流量需求,还充分考虑了河道径流过程的年内丰枯变化特征,对认识我国季节性河道的生态流量恢复过程具有重要的科学意义;(3)生态补水互馈方法应用于DY河生态补水工程上效果良好,按照生态补水目标要求得到了满足DY河境内全线通水的生态补水方案,即DY河春季生态补水时,3月至5月的最佳生态补水流量为49.82、27.17、8.67 m^(3)/s。该方法可为后续DY河针对其他补水目标制定对应的生态补水方案,也可为其他流域的季节性河流生态补水方案制定提供新方法与新思路。

关键词：季节性河流水文变异生态流量生态补水

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珠江河口风暴潮增水特征及经验预报

水利水运工程学报 2024年

作者：许劼婧叶荣辉刘培黄代忠水利部珠江河口治理与保护重点实验室珠江水利委员会珠江水利科学研究院水利部珠江水利委员会

珠江河口受强台风影响频次较高，地处粤港澳大湾区核心区域，经济发达，风暴潮灾害通常给其造成严重损失。基于珠江河口典型水文站澳门内港站近50年长序列潮位资料，分析得出澳门内港站45%的年极值潮位是受台风影响导致，实测潮位极值... 详细信息

珠江河口受强台风影响频次较高，地处粤港澳大湾区核心区域，经济发达，风暴潮灾害通常给其造成严重损失。基于珠江河口典型水文站澳门内港站近50年长序列潮位资料，分析得出澳门内港站45%的年极值潮位是受台风影响导致，实测潮位极值发生在天文高潮位前后1 h内的概率约为82%，而增水极值与天文潮极值相位呈现较为明显的非均匀双峰分布，增水峰值发生在天文潮高潮位的频率仅5%。台风路径及登陆点对风暴潮增水的数值、持续时间等特征要素均有较大影响。西北向和西进型路径台风造成风暴潮增水较大且占比多，造成超30 cm增水的次数约占台风影响总次数的90%。当内港站位于台风的左半圆时增水量值相对较小；当内港站位于台风右半圆，增水幅度相对更大，同时存在登陆点越靠西、风暴潮增水持续时间更长、增水幅度越小的趋势。还建立了风暴潮增水与台风强度、路径、登陆点的极值增水预报公式，拟合值与实测值的拟合度高。本研究可为区域风暴潮预报及灾害防控提供参考。

关键词：风暴潮增水台风路径风暴潮预报珠江河口

TBM有压输水隧洞内张钢圈-管片-围岩组合结构联合承载力学特性分析

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岩土力学 2024年第4期45卷 1154-1169,1180页

作者：张建伟刘贺曹克磊黄锦林王勇华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 广东省水利水电科学研究院广东广州510635 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510635

为探究全断面隧道岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)有压输水隧洞内张钢圈-管片-围岩组合结构的受荷状态,以榕江―关埠引水工程中Ⅴ类围岩TBM有压输水隧洞段为研究对象,建立内张钢圈-管片-围岩组合结构三维精细化有限元模型,研究... 详细信息

为探究全断面隧道岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)有压输水隧洞内张钢圈-管片-围岩组合结构的受荷状态,以榕江―关埠引水工程中Ⅴ类围岩TBM有压输水隧洞段为研究对象,建立内张钢圈-管片-围岩组合结构三维精细化有限元模型,研究内水压力、围岩类型对组合结构力学特性的影响。研究结果表明:采用内张钢圈加固隧洞结构能有效控制隧洞变形,减小管片拉应力及受拉区范围,提高组合结构的承载能力;内水压力作用下管片压应力、竖向变形、接缝张开度、连接螺栓应力、内张钢圈应力、锚杆应力均较无内水压力作用下有所减小,但管片拉应力和接缝错台分别增大了19.68%、39.25%,其主要原因为内水压力作用致使隧洞结构整体呈现向外膨胀,在充水运营期间应加强内水压力作用下的安全监测;在外部水土压力和内水压力共同作用下,围岩类型的改变使组合结构中连接螺栓应力、管片接缝错台、锚杆应力分别提高37.11%、15.29%、14.75%,其主要原因为围岩岩性越差承担荷载能力越弱,在围岩类型的过渡区域应进行重点监测;此外,在外部水土压力和内水压力共同作用下,组合结构中围岩、管片、内张钢圈、锚杆的荷载分担率分别为21.38%、43.08%、24.01%和11.53%,内张钢圈荷载分担率较无内水压力作用提高了34.06%,内水压力作用提高了内张钢圈分担荷载的效果;组合结构中围岩的分担率随围岩类型(Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类)的增加而减小,相同荷载下Ⅲ类围岩的荷载分担率较Ⅴ类围岩提高了16.96%。该研究成果可为类似隧洞工程的衬砌设计及后期加固措施提供理论参考。

关键词：输水隧洞组合结构管片衬砌内张钢圈力学特性分担率

UAV高光谱影像联合SULOV_XGBoost算法的柑橘果树精细分类方法

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 548-557页

作者：肖斌何宏昌窦世卿范冬林付波霖张洁熊远康史今科桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541006 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510610

精准、动态监测经济作物种植信息是农业精细化管理面临的迫切需求。为实现不同果树品种的精细分类,以桂林市六塘默科特柑橘试验基地为研究区,获取机载高光谱影像数据,深度挖掘不同柑橘果树品种的光谱信息,构建多维数据集,提出一种利用SU... 详细信息

精准、动态监测经济作物种植信息是农业精细化管理面临的迫切需求。为实现不同果树品种的精细分类,以桂林市六塘默科特柑橘试验基地为研究区,获取机载高光谱影像数据,深度挖掘不同柑橘果树品种的光谱信息,构建多维数据集,提出一种利用SULOV结合极端梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGBoost)算法进行优选特征,并采用XGBoost分类算法进行柑橘果树品种精细分类的方法,最后,与随机森林(random forest,RF)和支持向量机(support vector machine,SVM)的分类结果的精度进行对比分析。结果发现:(1)所提的SULOV结合XGBoost算法(SULOV_XGBoost)柑橘果树精细分类算法能够有效进行特征差距较小场景的果树作物不同品种间的精细分类,算法整体分类效果优于传统的常用机器学习方法(RF与SVM);(2)一阶微分拐点处值与原始波段值的融合特征对提升精细分类精度具有极大作用;另外加入不同波长范围波段组合也能够显著提高柑橘果树精细分类结果;(3)SVM在地物可辨性较高的条件下其分类性能更佳,且抗干扰能力强。研究成果可为同一物种不同品种作物的精细分类提供新的思路和方法,亦可为作物种植信息精准普查、精细化管理以及农业产业结构布局、调整和动态监测等提供参考。

关键词：柑橘果树无人机高光谱 SULOV_XGBoost 精细分类

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西江流域水资源演变情势分析

人民珠江 2024年

作者：史栩帆姚志斌张灿水利部珠江水利委员会珠江水利综合技术中心常德市水利水电勘测设计院

受自然地理因素和人类活动影响，水资源演变有一定的规律性和周期性。为掌握西江流域水资源演变情况，以珠江片第三次水资源调查评价数据成果为基础，采用滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法、定量分离等方法，对西江流域年降水量、年... 详细信息

受自然地理因素和人类活动影响，水资源演变有一定的规律性和周期性。为掌握西江流域水资源演变情况，以珠江片第三次水资源调查评价数据成果为基础，采用滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法、定量分离等方法，对西江流域年降水量、年蒸发量、水资源量进行评价，分析降水与人类活动对水资源情势的影响。结果表明：西江流域年降水量和年径流量呈不显著波动上升趋势；流域年降水量与高要站年径流量变化一致，均包括3个枯水段和3个丰水段；1971—2016年4个年代降水对径流影响量在-95.8～21.2亿m3之间；人类活动的直接影响使径流减小且影响程度逐渐增大；人类活动的间接影响使径流增大。分析结论为西江流域水资源规划的制定、水资源的开发利用、重大水利工程的建设提供重要依据。

关键词：西江流域水资源演变情势人类活动

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基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估

水科学进展 2024年第1期35卷 38-47页

作者：徐宗学唐清竹陈浩杨芳城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 北京师范大学水科学研究院北京100875 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510611

针对目前流域内部跨行政区单元空间精细化模拟并用于评估城市洪涝灾害工作的空白,本文着重聚焦精细化经济指标空间分布并将多源数据融合,构建了基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估体系,量化了深圳河流域脆弱性等级。研究结果表明... 详细信息

针对目前流域内部跨行政区单元空间精细化模拟并用于评估城市洪涝灾害工作的空白,本文着重聚焦精细化经济指标空间分布并将多源数据融合,构建了基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估体系,量化了深圳河流域脆弱性等级。研究结果表明:单一数据不足以准确模拟流域GDP密度,结合多源数据是进行GDP空间精细化更加有效的办法;深圳河流域GDP密度与第二、三产业空间化结果显示出高度一致性,产值密度最高达617214万元/km^(2);流域两岸脆弱性等级存在显著差异和区域特征,深圳侧脆弱性明显高于香港侧,高脆弱性地区约占流域面积的8.8%。研究结果有助于识别灾害危险性大小和损失程度,提高城市洪涝灾害评估的精确性。

关键词：城市洪涝承灾体脆弱性空间精细化深圳河

基于低水位运行的城市河流污染底泥中微生物群落特征及影响因素

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水资源保护 2024年第2期40卷 126-133页

作者：吴琼陈文龙陈军珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510611 水利部珠江河口治理与保护重点实验室广东广州510611 广东省河湖生命健康工程技术研究中心广东广州510611

针对低水位运行修复城市河流污染底泥微生物机制不清的问题,基于高、低水位下不同城市河流的底泥理化性质检测分析、宏基因组高通量测序及生物信息学分析等手段,开展了低水位运行的城市河流污染底泥中微生物群落特征及影响因素研究。结... 详细信息

针对低水位运行修复城市河流污染底泥微生物机制不清的问题,基于高、低水位下不同城市河流的底泥理化性质检测分析、宏基因组高通量测序及生物信息学分析等手段,开展了低水位运行的城市河流污染底泥中微生物群落特征及影响因素研究。结果表明:变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和广古菌门分别是不同水位运行条件下相对丰度最高的细菌门类和古菌门类;高水位运行条件下底泥中细菌的香农指数显著高于低水位运行条件下的指数值(p<0.001),古菌则相反,说明古菌群落可能主导了低水位运行过程中底泥污染物降解过程;低水位运行时变形菌门可能是参与底泥中含氮污染物降解以及氮循环过程的主要微生物门类,α-变形菌纲则可能对底泥中氨氮的去除发挥了重要作用;TOC,TN和NH_(3)-N是影响城市河流底泥中微生物群落变化的主要环境驱动因子;低水位运行不仅能够有效降低底泥中常规污染指标的污染程度,解决底泥内源污染问题,还能显著降低底泥中致病菌的潜在危害,构建更为安全的亲水城市河流生态系统。

关键词：城市河流污染底泥低水位运行微生物修复机制

洪枯季内伶仃洋河口湾径潮动力作用规律解析及冲淤响应

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中国农村水利水电 2024年第5期 87-93页

作者：方神光崔丽琴广东水利电力职业技术学院广东广州510635 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510611

基于内伶仃洋水域4座浮标站洪、枯季半月时长实测水文气象数据,应用主潮通量断面算法和二元线性回归法探讨了内伶仃洋河口湾潮汐动力、径流动力及其他动力对潮周期平均流速的作用规律。研究显示,内伶仃洋水域半月洪、枯季水深平均流速在... 详细信息

基于内伶仃洋水域4座浮标站洪、枯季半月时长实测水文气象数据,应用主潮通量断面算法和二元线性回归法探讨了内伶仃洋河口湾潮汐动力、径流动力及其他动力对潮周期平均流速的作用规律。研究显示,内伶仃洋水域半月洪、枯季水深平均流速在25~45 cm/s之间,除西滩水域水深平均流速洪季显著大于枯季,其他水域洪、枯季相差不大。潮汐动力作用系数a始终为正显示其是伶仃洋河口湾潮流往复运动的主要驱动力;径流动力作用系数b在洪季涨潮阶段为负、落潮阶段为正显示洪季东四口门进入伶仃洋河口湾的洪水具有较大初始动量,枯季涨潮和落潮阶段b均为负值,显示枯季径流动力弱并以随潮运动为主;其他动力因子作用系数c在洪、枯季的差异主要与季风和咸潮入侵引起的密度斜压梯度力等有关,与径流动力作用系数b存在较好的线性负相关,且洪季较枯季更明显。应用伶仃洋河口湾泥沙启动流速,结合二元线性回归法得到的潮周期平均流速拟合公式,提出了临界径流量的概念,揭示了当前伶仃洋水域存在的“滩冲槽淤”现象;枯季,伶仃洋水域整体处于淤积状态,涨潮阶段更显著。

关键词：内伶仃洋潮汐径流泥沙冲淤

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珠江三角洲典型复杂河网区水系连通及调度研究

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水利水电技术（中英文） 2024年第1期55卷 113-123页

作者：刘培魏乾坤陈秋伶水利部珠江河口治理与保护重点实验室广东广州510611 水利部珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510611

【目的】河流水系是城市重要的资源和环境载体,水系连通是保证河流系统健康完整和功能正常发挥的重要条件,而活水调度是提高水体流动性和改善水生态环境的重要手段。水系连通指标是分析和评价连通性的关键,【方法】针对珠江三角洲地区... 详细信息

【目的】河流水系是城市重要的资源和环境载体,水系连通是保证河流系统健康完整和功能正常发挥的重要条件,而活水调度是提高水体流动性和改善水生态环境的重要手段。水系连通指标是分析和评价连通性的关键,【方法】针对珠江三角洲地区的复杂河网,首次提出将往复流河段和断头涌河段长度占比纳入水系连通评价指标体系,分析研究典型区域水系现存问题,提出水系连通与调度方案,采用数学模型评估方案效果,研究珠江三角洲复杂河网水系连通与活水调度工程问题。【结果】结果显示:现状良安水系水动力条件较差,存在往复流和水体交换周期长等问题,水质污染严重,通过清淤疏浚、水系连通和引水工程调度活水,使往复流变为单向流,将现状15.3 d的河道平均换水周期最小缩短至7.3 d,河道现状流速0.021 m/s最大增加至0.124 m/s,区域的水动力条件和区域水质得到明显改善。【结论】结果表明:珠江三角洲城市化程度较高地区的河涌常存在有复流河段和断头涌河段影响河道的水质,有针对性地提出水系连通评价指标体系,并采取合适的清疏引水工程调度等措施,加强水系内部循环,可以改善水系的水质,提升水系综合治理的效果。研究结果可为珠江三角洲复杂河网区水环境问题改善与解决提供典型案例参考。

关键词：珠江三角洲水系连通指标体系水环境活水水资源调度