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基于概念性水文模型与长短时记忆模型耦合的汉江上游流域径流模拟

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湖泊科学 2025年第1期37卷 279-292页

作者：邓超孙培源尹鑫邹佳成王卫光河海大学水文水资源学院南京210098 河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室南京210029 赣江下游水文水资源监测中心宜春336000

为了探究概念性水文模型(GR4J)与长短时记忆模型(LSTM)耦合过程中物理模型参数反馈机制以及考虑土壤含水量作为中间变量对物理引导机器学习(PIML)模型径流模拟的影响,本研究构建了PIML模型并设置考虑参数反馈、考虑中间变量和两者同时... 详细信息

为了探究概念性水文模型(GR4J)与长短时记忆模型(LSTM)耦合过程中物理模型参数反馈机制以及考虑土壤含水量作为中间变量对物理引导机器学习(PIML)模型径流模拟的影响,本研究构建了PIML模型并设置考虑参数反馈、考虑中间变量和两者同时考虑的3种方案(依次简称为H1、H2、H3),以安康站为控制站的汉江上游流域开展实例研究。结果表明:(1)3种PIML模型径流模拟效果均优于LSTM模型,其中验证期纳什系数(NSE)平均提升10.6%,而PIML-H1与PIML-H3模型径流模拟效果优于GR4J模型,验证期NSE平均提升4.2%,其中PIML-H3模型在3种PIML模型中表现最佳,表明基于LSTM和GR4J模型构建的PIML模型对径流模拟效果有所改善,且同时考虑中间变量和参数反馈因素时对径流模拟效果改善最佳;(2)3种PIML模型对低水流量的模拟效果均优于GR4J和LSTM模型,且PIML-H3模型效果最佳,而对于高水流量,3种PIML模型均表现不佳,说明PIML模型往往在模拟低流量事件中更占优势;(3)3种PIML模型的径流模拟效果均表现出较强的季节性变化,PIML-H2和PIML-H3模型相较于PIML-H1模型受到的季节性变化影响更为明显,说明PIML模型模拟径流结果的季节性变化受到中间变量的影响。研究可为汉江上游流域径流模拟预报提供技术支撑。

关键词：物理引导机器学习径流模拟中间变量 GR4J LSTM 汉江

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基于渗流分形模型的土石坝宽级配砾质土渗流特性研究

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中国农村水利水电 2025年

作者：曹昕江超欧阳辉南京水利科学研究院水利部大坝安全管理中心常州市金坛区水旱灾害防御调度指挥中心

针对土石坝宽级配土渗流特性难以准确获取的问题，本文通过对土体骨架-孔隙-细粒土结构进行细观模拟，引入最大单粒孔隙骨料架空判据，提出土体渗流分形模型，计算土石坝宽级配砾质土渗透系数，通过与试验结果对比分析，验证了渗流分形... 详细信息

针对土石坝宽级配土渗流特性难以准确获取的问题，本文通过对土体骨架-孔隙-细粒土结构进行细观模拟，引入最大单粒孔隙骨料架空判据，提出土体渗流分形模型，计算土石坝宽级配砾质土渗透系数，通过与试验结果对比分析，验证了渗流分形模型的合理性。通过影响因素分析，研究孔隙率、含砾率、颗粒不规则度对渗透系数的影响，分析结果表明，孔隙率是影响渗透系数的直接因素，含砾率和颗粒不规则度增加以改变孔隙率和孔隙分布均匀程度的方式影响渗透系数。基于工程实例，证明渗流分形模型分析结果符合工程实际。根据本文研究成果对土石坝宽级配砾质土填筑质量控制给出建议。

关键词：土石坝宽级配土渗流分形模型土石细观结构填筑质量控制

爆炸激波管内爆破片破裂机制对激波传播特性的影响

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第1期 152-164页

作者：宋舆涵陈祥峰杨昕宇刘小勇付明李亚运中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室清华大学合肥公共安全研究院灾害环境人员安全安徽省重点实验室交通运输部水运科学研究院安全与应急技术研究中心清华大学安全科学学院

为研究爆炸激波管内爆破片非理想破裂机制及其对管道内激波传播特性的影响，在13 m长的爆炸激波管内进行了不同爆炸强度条件下的爆破片破裂实验。采用高速应变和动压采集法获得了爆破片不同开口率对应的破裂时间及压力峰值，并使用高速... 详细信息

为研究爆炸激波管内爆破片非理想破裂机制及其对管道内激波传播特性的影响，在13 m长的爆炸激波管内进行了不同爆炸强度条件下的爆破片破裂实验。采用高速应变和动压采集法获得了爆破片不同开口率对应的破裂时间及压力峰值，并使用高速摄像和纹影法观测了不同开口率的爆破片破裂对下游激波传播的影响。高速应变及超压实验结果表明，爆破片的破裂过程经历了裂尖形成期、花瓣演化期和塑性完成期3个不同阶段。裂尖形成期主导了驱动段内压力变化速率的变化，而花瓣演化期和塑性完成期则决定了激波管其余位置的超压峰值。通过激波流动理论分析，提出了爆破片不同开口率对应的下游管道Mach数差值的半经验模型。结合入射激波衰减率阐明了实验段内入射激波衰减过程，并构建了量化激波传播模型。结合刚体定轴偏转理论，基于Drewry模型，建立了适用于瞬时爆炸载荷下爆破片破裂角度的高精度预测模型，模型预测误差率从32.59%下降到6.31%。该研究为揭示爆破片非理想破裂效应下管道内流场的演化规律提供了实验与理论依据，有助于提高爆炸激波管等爆炸模拟装置的安全性和可靠性。

关键词：爆炸激波管爆破片破裂氢氧爆轰激波强度

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前锋型降雨下草本植物根系固土护坡机理研究

岩土工程学报 2025年

作者：姜宝莹何宁张桂荣周金晶李欣然石川张双林水灾害防御全国重点实验室南京水利科学研究院黑龙江大学水利电力学院淮安市淮河入海水道二期工程建设处

降雨作用易引发河道岸坡及其防护工程失稳破坏。为保证我国岸线生态修复工程的顺利实施，以根系生长12个月的（10+10） g/m2四季青+百喜草根系为例，研究前锋型降雨下草本植物根系固土护坡机理。应用大型物理模型试验，阐述前锋型降雨... 详细信息

降雨作用易引发河道岸坡及其防护工程失稳破坏。为保证我国岸线生态修复工程的顺利实施，以根系生长12个月的（10+10） g/m2四季青+百喜草根系为例，研究前锋型降雨下草本植物根系固土护坡机理。应用大型物理模型试验，阐述前锋型降雨下裸土岸坡和植生岸坡的变形过程，揭示裸土和根系土体积含水率、孔隙水压力和基质吸力变化规律，获得裸土和根系土水力性质关系表达式。建立某一时刻降雨下岸坡稳定性分析模型，阐明前锋型降雨下岸坡稳定安全系数随岸坡深度及降雨时间的变化规律。结果表明：（1）前锋型降雨下，裸土岸坡的稳定性相较于植生岸坡更易受到前期150 mm/h降雨的影响，后期50 mm/h降雨对植生岸坡的稳定性影响较小；（2）前锋型降雨下，草本植物根系提高了30 cm深度含根土层稳定性，但降低了临近含根区域35 cm至60 cm土体稳定性，对100 cm更深处土体稳定性的影响较小；（3）草本植物根系有利于延长岸坡保持稳定的时间，减轻岸坡的破坏程度，发挥较好的水土保持效应。为了保证岸坡的长期稳定性，草本植物根系需与其他工程结构共同作用。本研究结果为长江中下游生态护岸工程实际建设提供必要的数据基础和理论支撑。

关键词：草本植物根系前锋型降雨岸坡变形岸坡稳定性

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客户端独立的IP地理定位研究综述

软件学报 2025年第1期36卷 321-340页

作者：林金磊李城龙宋光磊樊琳娜王之梁杨家海清华大学网络科学与网络空间研究院中关村实验室国防科技大学信息通信学院

准确、快速地获取IP地理定位信息对于各种网络应用而言至关重要. IP地理定位指将互联网实体的IP地址转换为其地理位置的技术.然而,互联网规模的迅速扩大和互联网应用的快速发展,给IP地理定位研究带来了巨大的挑战.首先,复杂的网络结构... 详细信息

准确、快速地获取IP地理定位信息对于各种网络应用而言至关重要. IP地理定位指将互联网实体的IP地址转换为其地理位置的技术.然而,互联网规模的迅速扩大和互联网应用的快速发展,给IP地理定位研究带来了巨大的挑战.首先,复杂的网络结构和网络环境导致IP定位技术的精确度远远无法满足实际的应用需求.其次,IP地理定位在各个领域的作用日益凸显,如何精准、高效、可靠地计算互联网主机的地理位置正在成为各行关注的焦点.因此,通过设备的IP地址对其进行地理定位以支撑复杂的上层应用尤为重要.自2001年以来,学术界和工业界围绕上述问题开展了大量的研究.系统地梳理客户端独立的IP地理定位方面的相关工作,系统地整理基于网络测量的IP地理定位研究分类方法.根据定位数据是否由主动测量产生,将相关研究分为主动的IP定位技术、被动的IP定位技术和主被动结合的IP定位技术.进一步,对每一类方法进行更细粒度的分类并分析其主要的优缺点.在此基础上,总结IP地理定位领域的最新进展和研究挑战,并展望其未来发展方向.

关键词：网络测量 IP地理定位地理定位地标

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论灾害事故预防应对的调查评估问题

灾害学 2025年第1期40卷 1-7,85页

作者：刘传正米文忠黄帅应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 清华大学合肥公共安全研究院灾害事故调查评估应急管理部重点实验室北京100084

为了推动我国灾害事故预防应对调查评估工作的科学化与规范化发展,该文通过界定灾害事故类型,探讨了灾害事故预防应对调查评估的目的任务、工作原则、工作方法、工作组织和成果应用方面的基本问题。灾害事故被划分为灾害、事故、灾害事... 详细信息

为了推动我国灾害事故预防应对调查评估工作的科学化与规范化发展,该文通过界定灾害事故类型,探讨了灾害事故预防应对调查评估的目的任务、工作原则、工作方法、工作组织和成果应用方面的基本问题。灾害事故被划分为灾害、事故、灾害事故(链)和事故灾害(链)四类。调查评估目的任务明确为认定事实、查找问题、分析原因并提出对策措施。在工作原则上,强调了6个方面:事实依据、法规准绳、认知判断、沟通协调、良知底线和素质保障。工作方法涵盖了现场勘查、档案查阅、访谈问询、检测试验、分析计算、模拟仿真、成因论证和性质界定等8个环节。工作组织或调查机构组成包括综合协调组、法规管理组、技术工作组和专家顾问组。成果应用范畴包括即时政策制定、法规标准制修订、管理体制改革以及工作机制完善等领域。

关键词：灾害事故预防应对调查评估工作原则工作方法

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面向配电网弹性提升的应急发电车配置策略

华中科技大学学报(自然科学版) 2025年第1期 1-7页

作者：黄牧涛周胡钧卢明刘善峰华中科技大学电气与电子工程学院国网河南省电力公司电力科学研究院

提出一种应急发电车配置策略，以提升配电网在重大自然气象灾害下供电恢复能力，并将该问题转化为两阶段随机优化模型．第一阶段为投资规划阶段，考虑经济性约束确定应急发电车配置数量及功率容量．第二阶段为优化运行阶段，利用蒙特卡... 详细信息

提出一种应急发电车配置策略，以提升配电网在重大自然气象灾害下供电恢复能力，并将该问题转化为两阶段随机优化模型．第一阶段为投资规划阶段，考虑经济性约束确定应急发电车配置数量及功率容量．第二阶段为优化运行阶段，利用蒙特卡罗模拟生成多种配电网运行故障场景，以形成的孤岛负荷需求作为故障特征进行场景筛选得到典型故障场景，并以损失成本期望最小为目标进行配电网故障恢复．利用逐步对冲算法求解两阶段多场景随机规划模型．最后，利用IEEE33配电网节点算例进行仿真分析，验证所提出的应急发电车配置方法有效提升了配电网的弹性．

关键词：配电网弹性应急发电车多阶段随机规划逐步对冲算法

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多源遥感协同的洞庭湖团洲垸决口险情应急监测方法研究

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长江科学院院报 2025年

作者：姜莹向大享蒋婕妤程学军陈喆李经纬长江科学院空间信息技术应用研究所武汉市智慧流域工程技术研究中心湖南省水利水电科学研究院

河湖堤防是防汛抗灾的重要屏障，近年来受强降雨及高洪水位影响，决口险情时有发生，严重危及生命财产安全。决口险情应急处置对时效性、信息准确性、全局性及观测协同性具有较高要求，如何科学有效地对决口险情进行动态实时监测，为灾... 详细信息

河湖堤防是防汛抗灾的重要屏障，近年来受强降雨及高洪水位影响，决口险情时有发生，严重危及生命财产安全。决口险情应急处置对时效性、信息准确性、全局性及观测协同性具有较高要求，如何科学有效地对决口险情进行动态实时监测，为灾后快速评估和防洪应急抢险决策提供技术支撑，具有迫切的现实需求。本文在分析决口险情监测任务需求的基础上，顾及时-空-频-谱等约束，构建一种多源遥感协同监测方法，利用模糊多属性决策思路评价不同协同方案在决口险情及引发的次生洪涝灾害任务中的动态监测能力，并通过反演决口宽度、垸区淹没面积等指标，实现多卫星监测组合的统一量化评定及决口险情过程追踪。为了验证多源遥感协同监测方法在决口险情及洪涝灾害应急处置中的性能，以“7.5洞庭湖团洲垸湖堤决口险情”为例进行实验和论证分析，实验结果表明：决口及洪涝场景下分别求解的协同监测方案综合适应度最优，且反演的决口宽度反演值与水文测报值趋势相符，相对误差为0.98%；淹没面积反演值与洪水复演模型计算值趋势大体一致，相对误差为-2.39%，协同监测方案可满足险情应急监测任务对响应时效性、协同性等现实需求。

关键词：多源遥感协同应急监测洞庭湖团洲垸决口险情模糊多属性决策

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土壤冻融过程中的水热参数化方案研究进展

高原气象 2025年第1期44卷 1-15页

作者：侯雅李伟平左金清中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 中国气象局气候预测研究重点开放实验室/国家气候中心北京100081

冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分,其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程,并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此,研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要... 详细信息

冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分,其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程,并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此,研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要的科学意义。本文回顾了土壤中的砾石、有机质对土壤冻融过程的影响及物理机制,总结了土壤冻融过程中水热参数化的相关研究成果,包括土壤导热率和水力学参数的计算、水热耦合方案以及冻融锋面计算方案等。相对于普通的矿物质土粒而言,砾石具有高导热率和低热容,有机质具有低导热率和高热容,他们对热量在土壤中的传输及土壤温度垂直分布有不同的影响。另外,砾石和有机质的存在改变了土壤孔隙度、土壤基质毛细作用与吸附作用,进而影响水分在土壤中的传输过程和垂直分布。已有研究表明:(1)当前大部分数值模式中土壤导热率采用Johansen方案及其派生方案进行计算,其中Balland-Arp方案考虑了砾石和有机质对土壤导热率的影响,该方案更好地刻画了土壤冻融过程中土壤导热率变化的连续性;综合考虑热-水-变形相互作用的导热率参数化方案可以较好地刻画土壤冻融过程中的水热耦合和土体冻胀的作用,对相变过程中土壤导热率变化特征的模拟更符合实际观测。(2)过冷水参数化方案刻画了土壤液态水在0℃以下存在的事实;相变温度方案描述了土壤相变温度低于0℃且不固定的事实;导水阻抗方案考虑了土壤冻结对土壤水分下渗的阻抗作用,改善了对冻土区水文过程的模拟效果。(3)土壤冻融过程伴随着水分的相变和能量的转化,水热耦合方案的发展能够较好地刻画土壤中热力-水文过程的协同变化特征,细化了对冻融过程中水分和能量相互作用的复杂物理机制的描述。(4)等温框架的数值模式通过模拟每层土壤中间深度的冻融过程代表该模式分层的整体特征,导致对冻融深度的严重高估或低估,尤其是对厚度较大的模式深层土壤,冻融锋面计算方案的提出和应用减小了这种模拟偏差。目前土壤冻融参数化方案的不足之处包括:绝大多数数值模式没有考虑土壤盐分导致土壤水的冰点降低这一事实;虽然大部分数值模式考虑了土壤有机质对土壤水、热传输的影响,但是模式中对土壤有机质含量及垂直分布的考虑与植被根系的生长状态脱节;模式模拟的土壤深度不足并且下边界通量为零的假定不符合实际情况。发展土壤溶质传输参数化方案以模拟盐分的分布、刻画植被根系生长过程和土壤有机质的分布特征、考虑深层土壤对浅层的热力学影响并完善数值模式中的下边界条件,这些是未来陆面模式改进土壤冻融过程模拟的可能方向。

关键词：土壤冻融过程参数化方案土壤导热率土壤水文参数冻融锋水热耦合

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