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基于CRITIC-加权灰色关联分析的年度洪涝灾情评估模型及应用

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中国农村水利水电 2024年

作者：李继清李阳黄可华北电力大学水利与水电工程学院

洪涝灾情评估能够直观呈现洪涝灾害强度和破坏程度，准确评估洪涝灾情是有针对性开展防洪减灾工作的基础。为充分表征洪涝灾害范围及深度，本文基于洪涝灾害的主要承灾体，从人口受灾、农作物受灾、房屋倒损、水利防洪设施损坏和经济损... 详细信息

洪涝灾情评估能够直观呈现洪涝灾害强度和破坏程度，准确评估洪涝灾情是有针对性开展防洪减灾工作的基础。为充分表征洪涝灾害范围及深度，本文基于洪涝灾害的主要承灾体，从人口受灾、农作物受灾、房屋倒损、水利防洪设施损坏和经济损失5个洪涝灾害主要影响层面筛选洪涝灾情评估指标，分目标层、因子层、指标层构建全国及各地区年度洪涝灾情评估指标体系；基于年度洪涝灾害等级和年度洪涝灾害综合损失程度评估年度洪涝灾情，通过耦合CRITIC权重法和灰色关联分析模型构建CRITIC-加权灰色关联分析模型进行年度洪涝灾害等级评估，采用灾情指数法进行年度洪涝灾害综合损失程度评估；基于ArcGIS直观呈现空间数据的优势，将各地区年度洪涝灾害等级及综合损失程度采用区划图的形式展现。基于以上方法对2006-2021年全国及各地区进行年度洪涝灾情评估，结果表明：在全国年度洪涝灾情评估结果中，2010年为特大洪涝灾害，2013年和2016年为重大洪涝灾害；在各地区年度洪涝灾情评估结果中，湖南省2006年和2017年、河南省2021年年度洪涝灾害等级达到特大洪涝灾害；历年洪涝灾情较重且灾情频次较高的省份依次是四川省、湖南、湖北、江西、广东、海南；基于CRITIC-加权灰色关联分析模型和灾情指数法的年度洪涝灾情评估结果，可作为地区开展防洪减灾工作的依据。

关键词：洪涝灾情评估灾害等级 CRITIC权重灰色关联分析灾情指数防洪减灾

现浇及装配式超高墩连续刚构桥碰撞响应及其影响试验

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中国公路学报 2024年第9期37卷 68-82页

作者：王瑾许维炳杜修力白少聪周大兴侯立群李进孙玉龙华北电力大学水利与水电工程学院北京102206 北京工业大学建筑工程学院北京100124 中铁建设集团有限公司北京100040

现浇及灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥(CSHP-B、PSHP-B)具有显著的高柔特性,二者地震诱发碰撞及其影响尚不明晰。鉴于此,设计制作了缩尺比为1/20的主桥和边联模型桥,通过振动台试验探究了非长周期地震动、长周期非脉冲型地震动、... 详细信息

现浇及灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥(CSHP-B、PSHP-B)具有显著的高柔特性,二者地震诱发碰撞及其影响尚不明晰。鉴于此,设计制作了缩尺比为1/20的主桥和边联模型桥,通过振动台试验探究了非长周期地震动、长周期非脉冲型地震动、近断层脉冲型地震动作用下CSHP-B和PSHP-B主桥与引桥碰撞响应及其影响。结果表明:考虑碰撞后,CSHP-B及PSHP-B主梁(墩顶)峰值位移有所减小,而边联主梁(墩顶)峰值位移有所增加;PSHP-B的主梁(墩顶)峰值位移比CSHP-B大,且PSHP-B主梁峰值位移减小率(-8.6%~-19.8%)以及边联峰值位移增长率(+6.9%~+17.5%)均更大。CSHP-B、PSHP-B主桥与边联峰值碰撞力和碰撞次数随激励强度的增加而增加,且近断层脉冲型地震动激励下碰撞次数相对较少;与CSHP-B相比,PSHP-B的峰值碰撞力更大且碰撞次数更少。碰撞会增加高阶振型对2类主桥主梁位移响应的影响,减小二者的墩底纵筋峰值应变和峰值弯矩(曲率),且对PSHP-B的损伤发展影响更大。

关键词：桥梁工程超高墩连续刚构桥振动台试验相邻联碰撞高阶振型

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基于模糊评价的水库移民福利变化研究

中国农村水利水电 2024年第3期 183-189,197页

作者：刘菲姚凯文华北电力大学水利与水电工程学院北京102206

随着乡村振兴战略的全面推进,水库移民工作迈入以共同富裕为本质要求、高质量发展为首要任务的新阶段,提出一种满足新需求的移民安置效果评价方法具有重要意义。基于阿马蒂亚·森的可行能力理论,建立全面的水库移民福利评价指标体系,通... 详细信息

随着乡村振兴战略的全面推进,水库移民工作迈入以共同富裕为本质要求、高质量发展为首要任务的新阶段,提出一种满足新需求的移民安置效果评价方法具有重要意义。基于阿马蒂亚·森的可行能力理论,建立全面的水库移民福利评价指标体系,通过模糊评价法分析搬迁前后移民的福利变化,探讨安置效果与帮扶方向。以出山店水库平桥区移民为研究实例分析表明,尽管移民部分福利指标在搬迁过程中受到损害,但安置完成后其整体福利得到提升。福利不平等分析表明,搬迁后移民内部福利差距拉大。建议制定移民安置与后扶规划时突出重点,因地制宜、因时而异。

关键词：水库移民福利可行能力理论模糊评价

基于RF-LSTM模型的长江上游汛期日含沙量预测

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中国农村水利水电 2024年第10期 32-39页

作者：林天宙彭杨罗诗琦张志鸿华北电力大学水利与水电工程学院北京102206

含沙量预测对流域泥沙治理、水沙调控以及水质与水环境管理等具有重要意义。长江上游地区幅员广阔,支流众多,水沙来源复杂,对准确预测三峡入库含沙量过程构成了挑战。针对长江上游区间降雨和干支流来水来沙对寸滩站含沙量产生不同程度... 详细信息

含沙量预测对流域泥沙治理、水沙调控以及水质与水环境管理等具有重要意义。长江上游地区幅员广阔,支流众多,水沙来源复杂,对准确预测三峡入库含沙量过程构成了挑战。针对长江上游区间降雨和干支流来水来沙对寸滩站含沙量产生不同程度的影响,提出了一种基于随机森林(Random Forest,RF)与长短时记忆(Long Short Term Memory,LSTM)神经网络结合的日含沙量预测深度学习模型RF-LSTM。首先,该模型利用RF算法筛选出与寸滩站日含沙量相关性强的水沙因子,然后将这些因子作为LSTM神经网络的输入变量,进一步识别出优选水沙因子与寸滩含沙量之间的映射关系,最后以长江上游向家坝至寸滩区间为研究区域,应用该模型对不同预见期下的寸滩站汛期日含沙量进行了预测,结果表明:与LSTM模型相比,RF-LSTM模型能较好地考虑预测因子对含沙量影响的滞后效应,且有效捕获与寸滩站日含沙量相关性强的特征,四种预见期下其在预测精度和性能方面均有较好表现,其中无预见期和预见期1 d时两种模型预测精度均较高,验证期的纳什效率系数均大于0.82,无预见期下RF-LSTM模型的纳什效率系数可达到0.91,相应的均方根误差和平均绝对误差分别较LSTM模型降低了13%和8%,且两种预见期下RF-LSTM模型可以较为准确捕获沙峰及峰现时间;当预见期增加至2 d和3 d时两种模型精度均有明显下降,但RF-LSTM模型计算精度仍优于LSTM模型。研究结果可为长江上游含沙量预测提供参考。

关键词：含沙量预测随机森林长短时记忆神经网络长江上游

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基于改进麻雀搜索算法的水质模型多参数反演

中国农村水利水电 2024年第7期 102-109,116页

作者：彭杨杨德铭罗诗琦张志鸿华北电力大学水利与水电工程学院北京102206

水质模型参数取值对模型的模拟精度影响很大,为提高BOD-DO水质模型参数反演精度,首先在DobbinsCamp BOD-DO水质模型的基础上,以BOD和DO浓度计算值与实测值之差的加权平方和最小为目标函数,构建了Dobbins-Camp BOD-DO水质多参数反演模型... 详细信息

水质模型参数取值对模型的模拟精度影响很大,为提高BOD-DO水质模型参数反演精度,首先在DobbinsCamp BOD-DO水质模型的基础上,以BOD和DO浓度计算值与实测值之差的加权平方和最小为目标函数,构建了Dobbins-Camp BOD-DO水质多参数反演模型;然后针对麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)求解精度低、稳定性不足和易陷入局部最优等问题,引入Sine混沌映射和对立学习、转移概率以及差分变异3个策略,分别从提高初始种群多样性、扩大搜索空间以及增强种群跳出局部最优的能力三方面对SSA算法进行改进,提出了一种多策略改进的麻雀搜索算法(Multi-strategy Improved Sparrow Search Algorithm,MISSA),并将其应用于Dobbins-Camp BOD-DO水质多参数反演模型的求解;最后通过数值实验将得到的反演结果与SSA算法、模拟退火算法、粒子群算法、遗传算法四种优化算法进行对比,并探讨了参数初值选取和观测噪声水平对反演结果的影响。结果表明:MISSA算法的计算性能明显优于对照组中的4种算法,且能显著降低初值选取对BOD-DO水质模型参数反演结果的影响,当观测数据的噪声水平不超过5%时,MISSA算法可有效提高反演结果的稳定性。该结果验证了MISSA算法在反演Dobbins-Camp BOD-DO水质模型参数的有效性,为水质模型参数求解提供有益参考。

关键词： BOD-DO水质模型参数反演多策略改进的麻雀搜索算法初值选取观测噪声水平

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小浪底水库运行下花园口河段黄河鲤生态流量研究

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水利水电技术（中英文） 2024年第4期55卷 151-162页

作者：张尚弘姜琪唐彩红岳子琪华北电力大学水利与水电工程学院北京102206

【目的】大坝和水库等水利工程的修建在带来防洪减灾效益的同时,也给所在区域的水生生物栖息繁衍带来了一定影响,诊断关键水生生物的生态流量对大坝下游的生态环境修复工作具有重要意义。【方法】以黄河下游花园口河段为例,探讨了小浪... 详细信息

【目的】大坝和水库等水利工程的修建在带来防洪减灾效益的同时,也给所在区域的水生生物栖息繁衍带来了一定影响,诊断关键水生生物的生态流量对大坝下游的生态环境修复工作具有重要意义。【方法】以黄河下游花园口河段为例,探讨了小浪底水库运行下不同流量情景下的黄河鲤栖息地质量情况,并由此推求黄河鲤的生态流量。基于栖息地模拟法,通过构建耦合栖息地适宜度模型的二维水动力模型,分析了黄河鲤鱼苗期、亲鱼期的栖息地适宜度指数空间分布,分别建立了黄河鲤两个生命阶段流量与栖息地加权可用面积关系曲线。【结果】结果表明:随着模拟流量的增大,黄河鲤不同生命阶段的栖息地适宜度指数空间分布及栖息地加权可用面积呈现先增加,达到峰值后逐渐减小的变化规律。【结论】黄河下游花园口河段的最小生态流量为1 150 m~3/s,适宜生态流量为1 450 m~3/s,最适宜生态流量为3 000 m~3/s,研究成果加深了对大流量情景下黄河鲤栖息地质量的认识,对黄河下游生态保护与修复具有重要意义。

关键词：生态流量栖息地模型黄河流域黄河鲤小浪底水库

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新疆莎车灌区农作物多目标种植优化调整

人民黄河 2024年第1期46卷 120-125,131页

作者：武梦晗王弋华北电力大学水利与水电工程学院北京102206

地处西北干旱区的新疆是我国重要的农业省份,水资源是当地农业发展的重要保证和必要条件。以新疆典型流域灌区莎车灌区为例,从灌区农业生态效益、经济效益、灌溉用水量三个角度入手,运用多目标综合优化模型对灌区农作物种植结构进行了... 详细信息

地处西北干旱区的新疆是我国重要的农业省份,水资源是当地农业发展的重要保证和必要条件。以新疆典型流域灌区莎车灌区为例,从灌区农业生态效益、经济效益、灌溉用水量三个角度入手,运用多目标综合优化模型对灌区农作物种植结构进行了优化调整与分析,并探讨了通过优化农作物种植结构以合理利用水资源并促进灌区农业经济可持续发展的可能性。结果表明:1)在现状年使用作物种植结构优化方案可以使固碳量增加0.8 t,经济效益增加58 453.88万元,并节约农业灌溉用水总量111.02万m^(3)。2)对2025年和2035年农作物种植面积进行多目标规划与调整后,不仅实现了节水,而且生态效益和经济效益也将显著提高。

关键词：种植结构 “十四五”规划多目标规划优化方案

双组分玻色-爱因斯坦凝聚体中PT对称势下的异步量子Kármán涡街

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物理学报 2024年第11期73卷 37-45页

作者：邵凯花席忠红席保龙涂朴王青青马金萍赵茜石玉仁西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070 甘肃民族师范学院物理与水电工程系合作747000 四川文理学院智能制造学院达州635000

数值研究了相混合态双组分玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate,BEC)中PT (parity-time)对称势下的动力学.在障碍势不同的宽度和速度下发现了异步量子Kármán涡街、斜向漂移涡旋偶极子、V字形涡旋对、无规则量子湍流以及各... 详细信息

数值研究了相混合态双组分玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate,BEC)中PT (parity-time)对称势下的动力学.在障碍势不同的宽度和速度下发现了异步量子Kármán涡街、斜向漂移涡旋偶极子、V字形涡旋对、无规则量子湍流以及各种尾迹的组合模式.研究了作用在移动障碍势上的拖拽力,分析了涡旋对产生的力学机理.在不同障碍势宽度和速度下,系统地模拟了异步量子Kármán涡街和其他尾迹模式的参数区域.同样分析了PT对称势中具有增益-损耗强度的虚部对异步量子Kármán涡街稳定性的影响.最后,提供了一个实现异步量子Kármán涡街的实验方案.

关键词：玻色-爱因斯坦凝聚体 Kármán涡街 PT对称势

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Fe单原子催化剂活化过一硫酸盐去除水中有机物

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化工环保 2024年第4期44卷 503-510页

作者：卢宇为贺婷胡靖斌赵子强杨少霞华北电力大学水利与水电工程学院北京102206

采用聚吡咯水凝胶法制备了高Fe负载量(w)的Fe-N/P-C单原子催化剂,运用HAADF-STEM对其进行了表征,研究了其活化过一硫酸盐(PMS)降解双酚A(BPA)和二级出水中溶解性有机物(DOM)的性能。实验结果表明:对于BPA溶液,Fe负载量为2.32%、4.72%和6... 详细信息

采用聚吡咯水凝胶法制备了高Fe负载量(w)的Fe-N/P-C单原子催化剂,运用HAADF-STEM对其进行了表征,研究了其活化过一硫酸盐(PMS)降解双酚A(BPA)和二级出水中溶解性有机物(DOM)的性能。实验结果表明:对于BPA溶液,Fe负载量为2.32%、4.72%和6.74%时,BPA降解的反应速率常数分别为0.65,0.92,0.83 min^(-1),反应60 min后,TOC去除率分别为73%、80%和78%,BPA去除率分别为98%、100%和100%;对于加入BPA的二级出水,Fe负载量为2.32%和4.72%时,BPA降解的反应速率常数分别为0.43 min^(-1)和0.76 min^(-1),反应60 min后,TOC去除率分别为49%和56%,BPA去除率分别为80%和100%,DOM荧光强度分别增强32%和降低46%;Fe-N/P-C活化PMS体系中,超氧自由基和单线态氧为主要活性氧物种,Fe为活化PMS的活性中心。

关键词：类芬顿反应过一硫酸盐(PMS) 单原子催化剂双酚A 二级出水