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湖北省2000—2019年降水时空变化分析

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长江科学院院报 2024年第6期41卷 36-41页

作者：郑珉姣刘瑞龙杨雪刘琨张少佳湖北省水利水电规划勘测设计院水土保持设计处武汉430070

为评估长序列降水时空变化及其对旱涝灾害的影响,采用趋势分析、累积距平分析等方法,选择降水集中指数(PCI)、降水异常指数(PAI)等指标分析了湖北省2000—2019年20 a间降水时空分布特征以及旱涝灾害发生状况。结果表明:近20 a湖北省累... 详细信息

为评估长序列降水时空变化及其对旱涝灾害的影响,采用趋势分析、累积距平分析等方法,选择降水集中指数(PCI)、降水异常指数(PAI)等指标分析了湖北省2000—2019年20 a间降水时空分布特征以及旱涝灾害发生状况。结果表明:近20 a湖北省累计年降水量增加了0.03%,降水多集中在4—8月份,雨热同期;2019年较2000年东部降水量增加;纬度决定了省内降水量的基数,总体呈现南部多于北部,经度影响降雨量变幅,表现为东西方向降水量空间分布的较大变异性;20 a间的PCI呈下降趋势,降水季节性和时段性特征较明显,PAI显示2005—2015年期间具有洪涝转干旱的趋势,2015年SPI值最大为1.425,出现了较严重洪涝;总体来看湖北省旱涝灾害呈现周期性波动特点,时间周期特征显著。研究成果对年际尺度上区域气候变化应对、旱涝灾害预警等方面具有重要意义。

关键词：多年降水时空变化旱涝灾害降水指数湖北省

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广东省北江流域防洪体系与布局优化

水利水运工程学报 2024年第3期 91-98页

作者：秦民李臻刘正风陈志和刘志敏郑泳广东省水利水电科学研究院广东广州510635 水利部水利水电规划设计总院北京100120 中山大学土木工程学院广东珠海519082 福建省水利水电勘测设计研究院有限公司福建福州350001

结合广东省水网建设规划中的“江河安澜防洪保安网”,重点针对北江流域“22·6”特大洪水暴露出的现状防洪体系与布局的短板、弱项,在分析评估北江流域(思贤滘以上)现状防洪体系与布局的基础上,结合设计水文计算成果及骨干水库调洪计算... 详细信息

结合广东省水网建设规划中的“江河安澜防洪保安网”,重点针对北江流域“22·6”特大洪水暴露出的现状防洪体系与布局的短板、弱项,在分析评估北江流域(思贤滘以上)现状防洪体系与布局的基础上,结合设计水文计算成果及骨干水库调洪计算、飞来峡水利枢纽动态库容调洪计算等分析成果,提出了“防、管、控”三位一体系统治理的北江流域防洪(潮)治理思路及“调蓄、拦挡、蓄滞、分洪、畅泄”多功能、有韧性、相融合的防洪体系与布局。按照治理思路和科学构建现代化水网目标,综合提出了完善、优化北江流域防洪体系与布局的各项具体工程和非工程措施。

关键词：北江流域防洪体系布局广东水网 “防、管、控”三位一体

径流曲线数模型在湖南省山区小流域的优化与应用

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中国水利水电科学研究院学报(中英文) 2024年

作者：杨娜娜刘舒刘正风陈伯文沈豪南永天中国水利水电科学研究院水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心水利部水利水电规划设计总院福建省水利水电勘测设计研究院有限公司湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司北京市智慧水务发展研究院

径流曲线数模型(Soil Conservation Service Curve Number Model,简称SCS-CN模型)可以利用降雨资料估算径流,对水资源合理配置和山洪灾害预警具有重要意义,因为其方便计算、参数简单,而被广泛应用。目前标准SCS-CN模型在山区小流域的适... 详细信息

径流曲线数模型(Soil Conservation Service Curve Number Model,简称SCS-CN模型)可以利用降雨资料估算径流,对水资源合理配置和山洪灾害预警具有重要意义,因为其方便计算、参数简单,而被广泛应用。目前标准SCS-CN模型在山区小流域的适用性欠佳,因此需要对模型参数进行优化以提高预测精度。本文以湖南省螺岭桥流域为例,根据实测降雨径流资料优化径流曲线数CN(Curve Number)查算表,并利用步长优化参数算法研究初损率对模型精度的影响,将优化模型的方法应用于湖南省凤凰小流域,验证该优化方法的可靠性。结果分析表明:与标准SCS-CN模型相比,优化后的SCS-CN模型效率系数NSE从0.576提升至0.813,决定系数R2为0.858。将模型优化方法验证于气候地形条件相似的凤凰流域,模型NSE值提高117%。通过预测径流深与实测径流深比较,优化模型模拟精度较为理想,对湖南省山区小流域场次降雨产流预报有一定的参考意义。

关键词： SCS-CN模型产流预报纳什效率系数山丘区小流域径流曲线数

LSTM模型在嘉陵江流域参考作物蒸散量计算中的适用性研究

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中国农村水利水电 2024年

作者：葛杰康秀白钰张晓鹏董超超王晶咸阳市水利水电规划勘测设计研究院河北天和咨询有限公司中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司

为有效提高缺乏气象数据时嘉陵江流域参考作物蒸散量(ET0)计算精度，选取流域及周边20个气象站58a(1960—2017年)逐日气象数据，基于不同气象要素组合，构建16种基于长短期记忆网络(Long Short-Term Memory，LSTM)的ET0计算模型，并将其... 详细信息

为有效提高缺乏气象数据时嘉陵江流域参考作物蒸散量(ET0)计算精度，选取流域及周边20个气象站58a(1960—2017年)逐日气象数据，基于不同气象要素组合，构建16种基于长短期记忆网络(Long Short-Term Memory，LSTM)的ET0计算模型，并将其与Hargreaves-Samani、Makkink和Irmark-Allend等3种在嘉陵江流域计算精度较高的模型进行对比，研究LSTM模型在嘉陵江流域的适用性。结果表明：(1)LSTM模型能精准地捕捉输入参数与ET0之间复杂的非线性关系，基于最高气温(Tmax)、最低气温(Tmin)和地球外辐射(Ra)建立的LSTM2模型计算精度能达到应用要求(MAPE平均为14.6%，RMSE平均为0.476 mm/d，NSE平均为0.891，R2平均为0.903)，模型计算精度随输入气象要素数量的增加而升高。(2)模型输入参数中增加Ra，可有效提高模型计算精度(MAPE平均降低17.3%，RMSE平均降低11.1%，NSE平均升高0.779%，R2平均升高0.715%)。(3)基于最高气温(Tmax)、最低气温(Tmin)、地球外辐射(Ra)和日照时间(n)构建的LSTM12模型是嘉陵江流域缺乏气象数据时最适宜的ET0计算模型。(4)LSTM模型的计算精度均优于相同输入参数依赖下的Hargreaves-Samani、Makkink和Irmark-Allen模型。(5)LSTM模型在嘉陵江流域具有很强的可移植性，不同气象站点建立的LSTM相互移植时，能保持较高精度(MAPE低于7.42%，RMSE低于0.242mm/d，NSE高于0.972，R2高于0.980)。因此，基于长短期记忆网络(LSTM)建立的ET0模型在嘉陵江流域具有很好的适用性，可作为气象数据缺乏时嘉陵江流域ET0计算的推荐模型。

关键词：嘉陵江参考作物蒸散量缺乏资料 LSTM 适用性

“双碳”和“高碳”情景下金沙江中上游流域未来径流模拟

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水资源与水工程学报 2024年第3期35卷 111-119页

作者：杜智毅何素飞陈歆怡鲜咏杉谭钧仁倪福全四川农业大学水利水电学院四川雅安625014 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

受全球气候变化影响,金沙江中上游流域的水文情势发生了较大改变,模拟金沙江中上游流域未来径流,对区域水资源利用具有重要意义。根据中国的“碳达峰”和“碳中和”目标,基于CMIP6的5种全球气候模式(GCMs),耦合SWAT模型和CA-Markov模型... 详细信息

受全球气候变化影响,金沙江中上游流域的水文情势发生了较大改变,模拟金沙江中上游流域未来径流,对区域水资源利用具有重要意义。根据中国的“碳达峰”和“碳中和”目标,基于CMIP6的5种全球气候模式(GCMs),耦合SWAT模型和CA-Markov模型,预估了未来“碳达峰”时期(2021—2040年)和“碳中和”时期(2041—2060年)的流域径流变化趋势,为水资源的管理与规划提供理论支撑。结果表明:2021—2060年间金沙江中上游流域呈现暖湿趋势,“高碳”情景下气温和降水量增幅更大。未来土地利用变化表现为除未利用地面积减少之外,其他类型土地面积均有增加。“双碳”情景下年径流量呈现增加趋势,“碳达峰”时期增长率为1.55×10^(8)~2.01×10^(8) m^(3)/a,“碳中和”时期增长率为2.07×10^(8)~4.02×10^(8) m^(3)/a;“高碳”情景下未来时期年径流量呈现减少趋势,“碳达峰”时期减少率为0.99×10^(8)~1.07×10^(8) m^(3)/a,“碳中和”时期减少率为0.85×10^(8)~1.06×10^(8) m^(3)/a;从月平均径流量来看,“双碳”情景下水资源更加丰富,年内分配更为均匀。

关键词： SWAT模型气候模式未来径流模拟高碳双碳金沙江中上游流域

多时间尺度嵌套的梯级水电可承载风光资源规模研究

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中国农村水利水电 2024年第2期 44-50,55页

作者：冯晨常高松陶湘明马光文黄炜斌闫孟婷四川大学水利水电学院四川成都610065 四川省水文水资源勘测局四川成都610036 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

随着双碳目标的提出,我国能源结构正逐步以依赖化石能源转向以可再生清洁能源体系为主。然而以风电和光伏发电为代表的清洁能源因出力波动性与不确定性难以单独运行并网消纳。水电站具有良好的调节能力,可与风电场、光伏电站联合运行,... 详细信息

随着双碳目标的提出,我国能源结构正逐步以依赖化石能源转向以可再生清洁能源体系为主。然而以风电和光伏发电为代表的清洁能源因出力波动性与不确定性难以单独运行并网消纳。水电站具有良好的调节能力,可与风电场、光伏电站联合运行,平抑新能源发电的不稳定性。我国西南地区水能资源丰富,建设有大量具有调节性水库的梯级水电站,将梯级水电与流域周边风电、光伏资源互补运行,充分利用梯级水电的调节能力打捆外送优质电能是实现能源转型的重要手段。为量化梯级水电站对风电、光伏资源的承载能力,提出了水电中长期优化调度—水风光短期优化配置的嵌套计算模型。以水电中长期优化调度计算结果确定短期调度计算边界,在短期调度时调整风电、光伏规模,以源荷匹配度最大、发电量最大和弃电率最小为目标进行优化调度,采用分层嵌套策略进行解耦,以计算梯级水电站可承载的风电、光伏资源规模。应用该模型于雅砻江流域梯级水电站群,计算得到雅砻江流域“三库七级”梯级水电站承载风电、光伏资源规模。研究结果表明:考虑2025规划水平年以及5%弃电率约束,雅砻江流域梯级水电可承载风电资源规模139.6万kW、光伏资源规模1074万kW。研究成果对优化流域内水风光多能互补发电系统具有参考价值。

关键词：梯级水电站承载能力分层嵌套多能互补

翁结水库碾压混凝土重力坝动力特性及其抗滑稳定分析

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三峡大学学报（自然科学版） 2024年第2期46卷 35-41页

作者：严克兵杨翔朱代富任旭华张继勋黄河勘测规划设计研究院有限公司郑州450003 河海大学水利水电学院南京210098 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司长沙410014

重力坝是水利工程中最常用的主要水工建筑物之一,混凝土重力坝在地震作用下的动力稳定是坝工设计中的重要问题.本文以翁结碾压混凝土重力坝为对象,取位于河谷中的7、8号溢流坝段和9号非溢流坝段,建立三维有限元模型,通过计算分析了碾压... 详细信息

重力坝是水利工程中最常用的主要水工建筑物之一,混凝土重力坝在地震作用下的动力稳定是坝工设计中的重要问题.本文以翁结碾压混凝土重力坝为对象,取位于河谷中的7、8号溢流坝段和9号非溢流坝段,建立三维有限元模型,通过计算分析了碾压混凝土重力坝在不同工况下的应力变形规律及抗滑稳定性.结果表明:静力荷载作用下,坝体位移符合重力坝一般规律,坝踵主拉应力范围较小;动力荷载作用下,位移等响应在坝顶达到最大,符合鞭鞘效应特征,同时坝体残余位移较小,坝体在一些部位出现瞬时拉应力超标现象,坝基塑性区未发生贯通;对7、8号坝段和9号坝段在建基面及碾压层面进行抗滑稳定验算,坝体坝基均满足稳定要求.

关键词：碾压混凝土重力坝有限元法静力分析动力特性稳定性

基于DP-MSCAOA算法的梯级水库多目标防洪优化调度研究

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水电能源科学 2024年 193-197+34页

作者：王必磊李晓英周小青河海大学水利水电学院湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司

为提高梯级水库联合防洪能力，针对不同频率洪水，综合考虑大坝防洪安全和下游防护区防洪安全，以调度期水库最高运行水位最低、下游防洪控制断面最大削峰和下游防护区超额洪量最小为目标，建立梯级水库多目标防洪联合优化调度模型，设... 详细信息

为提高梯级水库联合防洪能力，针对不同频率洪水，综合考虑大坝防洪安全和下游防护区防洪安全，以调度期水库最高运行水位最低、下游防洪控制断面最大削峰和下游防护区超额洪量最小为目标，建立梯级水库多目标防洪联合优化调度模型，设计融合动态规划、多策略协同阿基米德优化算法优势的DP-MSCAOA嵌套优化算法，并以资水某梯级水库为例，针对不同频率洪水进行多目标防洪联合优化调度，与常规调度结果和粒子群优化结果进行对比。结果表明，多目标联合优化调度模型削峰和错峰效果更优，验证了多目标联合优化调度模型的适用性及DP-MSCAOA嵌套优化算法的有效性，可为降低洪灾风险、缓解防洪压力提供技术支撑。

关键词：多目标防洪梯级水库优化调度模型多策略协同阿基米德优化算法动态规划

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基于帕累托解集的水资源优化模型及应用

水利水电技术(中英文) 2024年

作者：曲永驭蔡淑兵赵晶倪红珍余蔚卿陈潇陈根发长江勘测规划设计研究有限责任公司水利规划院华北水利水电大学水资源学院中国水利水电科学研究院

【目的】为解决需水预测中信息缺失，忽略目标之间博弈过程等问题，研发了考虑水资源与城市发展之间相互联系与博弈特征的非线性多目标水资源优化模型。【方法】模型以用水总量最低和万元增加值用水量最小为目标，基于“四水四定”原则... 详细信息

【目的】为解决需水预测中信息缺失，忽略目标之间博弈过程等问题，研发了考虑水资源与城市发展之间相互联系与博弈特征的非线性多目标水资源优化模型。【方法】模型以用水总量最低和万元增加值用水量最小为目标，基于“四水四定”原则，对不同年份、不同产业的水资源需求进行联合优化。针对传统的定额预测法忽视了目标间竞争过程的问题，使用遗传算法求解此非线性多目标模型的帕累托解集，生成一系列符合目标要求的水资源优化方案。【结果】模型应用于江苏省苏州市吴江区，得到100组非劣的水资源优化方案。结果显示：帕累托解集上的优化方案在区域用水总量上较定额法低6%～16%，万元增加值用水量较定额法降低19%～31%，优化效果显著。【结论】结果表明：帕累托解集可以全面展现出水与城市发展之间的竞争状态。该模型统筹考虑了水资源与人口、土地、城市、产业之间的关系，将其内在复杂的竞争关系清晰地展现出来，可以为实际应用提供更丰富的决策支持信息。

关键词：帕累托解集四水四定多目标优化定额法水资源优化水资源影响因素人口