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长江中下游湖泊沉积物氮磷污染现状及治理思路

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长江科学院院报 2024年

作者：肖德强董磊潘雄中国水利水电第九工程局有限公司长江科学院流域水环境研究所

长江中下游是我国淡水湖泊分布最集中的区域之一，其水生态环境质量在过去十年有了明显改善，但湖泊富营养化趋势并未得到根本的遏制，部分湖泊水环境质量仍在恶化，富营养化问题甚至有所加重。现有湖泊营养化现状的解析由于研究样本数... 详细信息

长江中下游是我国淡水湖泊分布最集中的区域之一，其水生态环境质量在过去十年有了明显改善，但湖泊富营养化趋势并未得到根本的遏制，部分湖泊水环境质量仍在恶化，富营养化问题甚至有所加重。现有湖泊营养化现状的解析由于研究样本数少，难以展示区域性的湖泊群体特征，存在一定的局限性。本文梳理了长江中下游23个主要湖泊表层沉积物氮磷赋存特征，发现TN含量均值：通江湖泊≈半通江湖泊>城郊湖泊>城市湖泊，差异不显著；TP含量均值：城市湖泊>城郊湖泊>通江湖泊≈半通江湖泊，且差异显著。区域城市、城郊湖泊富营养化状况有所改善，但根据表层沉积物综合污染程度分级来看，长江中下游大部分湖泊处于重度污染，氮磷富营养化的治理仍需加强。研究结果可为长江中下游湖泊的富营养化现状提供整体的认识，支撑长江流域湖泊富营养化的防治。

关键词：长江中下游湖泊群富营养化沉积物污染控制

盾构隧洞预应力双层衬砌张拉施工及控制技术研究

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人民长江 2024年第6期55卷 176-181,187页

作者：谢强陈昱弛王彦东陈宣刘畅中国水利水电第七工程局有限公司四川成都610000 中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司四川成都611100 西南交通大学土木工程学院四川成都610081

预应力张拉是盾构隧洞预应力双层衬砌施工过程中的关键环节,良好的预应力张拉控制对于结构的整体使用寿命十分重要。基于珠江三角洲水资源配置工程某盾构隧洞,对预应力双层衬砌张拉施工技术进行了总结,采用有限元数值模拟进行应力控制验... 详细信息

预应力张拉是盾构隧洞预应力双层衬砌施工过程中的关键环节,良好的预应力张拉控制对于结构的整体使用寿命十分重要。基于珠江三角洲水资源配置工程某盾构隧洞,对预应力双层衬砌张拉施工技术进行了总结,采用有限元数值模拟进行应力控制验证,并鉴于现有实测数据缺陷提出了一种张拉钢绞线伸长量计算方法。结果表明:智能张拉施工技术具有高精度、高稳定性的特点;张拉结束后预应力混凝土衬砌结构全环受压,锚具槽为全环最不利位置,最大环向压应力为14.0 MPa,未超过混凝土允许应力,结构整体受力安全;环锚钢绞线实际计算伸长量与规范允许值误差不超过6%,满足工程需求。研究成果可丰富输水隧洞预应力张拉施工及控制技术体系。

关键词：输水隧洞预应力衬砌预应力张拉控制数值模拟理论计算珠江三角洲

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水电主导现货市场优化出清研究

工程科学与技术 2024年第3期56卷 52-60页

作者：朱燕梅毛玉鑫陈仕军黄炜斌胡杨四川大学水利水电学院四川成都610065 中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443000

针对传统以购电经济性为唯一目标的市场出清中梯级水电一边缺水一边弃水的水-电不匹配问题,本研究结合梯级水电运行特性,提出一种水力、电力、价格3因素耦合的出清方法。首先,梳理了梯级水电出清后缺水和弃水两种水-电不匹配的工况,提... 详细信息

针对传统以购电经济性为唯一目标的市场出清中梯级水电一边缺水一边弃水的水-电不匹配问题,本研究结合梯级水电运行特性,提出一种水力、电力、价格3因素耦合的出清方法。首先,梳理了梯级水电出清后缺水和弃水两种水-电不匹配的工况,提出用水-电耦合度指标来度量水量与电量匹配的程度,并给出了水-电耦合度的计算方法。其次,建立了适用于水电主导电力市场的水力、电力和价格耦合出清模型,设计了购电成本最小化和水-电耦合度最大化两个目标函数。为了提高模型求解效率,提出模型结构分层、搜索空间缩减和计算时段合并的模型求解综合降维策略,并基于价格排序-粒子群耦合优化算法实现模型求解。最后,以四川省串并混联开发的“3梯8站”组成的虚拟市场进行日前模拟出清。结果表明:与传统以经济性为唯一目标的出清模型相比,水-电-价耦合出清模型的购电费用不变,但水-电耦合度提高了1.57%,证明水-电耦合度最大化目标的加入不会增加购电成本,但对减少出力不足、提升出清结果的可执行率和降低弃水都有显著成效;所提求解策略降低了模型复杂度,提高了求解效率,为解决梯级水电现货市场出清中水-电-价的不耦合问题提供了新思路。

关键词：梯级水电现货电力市场出清水-电-价耦合

基于像元尺度光谱匹配方法的江苏皂河灌区实际灌溉面积遥感监测

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长江科学院院报 2024年

作者：宋文龙林胜杰余琅仝道斌卢奕竹刘军刘宏洁陈敏叶茂宿迁市宿城区水利局中国水利水电科学研究院

灌溉面积是有效实施农业节水所需的基础性数据，传统调查统计方式已经不能满足当前灌溉面积监测需要。本文融合GF-1与Sentinel-2卫星影像，构建作物生育期的样本光谱，基于像元尺度光谱匹配方法协同提取江苏省宿迁市皂河灌区2017-2022... 详细信息

灌溉面积是有效实施农业节水所需的基础性数据，传统调查统计方式已经不能满足当前灌溉面积监测需要。本文融合GF-1与Sentinel-2卫星影像，构建作物生育期的样本光谱，基于像元尺度光谱匹配方法协同提取江苏省宿迁市皂河灌区2017-2022年作物种植结构及实际灌溉面积。结果显示，皂河灌区的主要种植模式为水稻小麦轮作；灌区2017-2022年实际灌溉面积分别为12.76万亩、13.78万亩、15.54万亩、14.37万亩、14.65万亩、13.23万亩。基于样本点利用混淆矩阵对提取的实际灌溉面积结果进行精度验证，总体精度为89.71%，kappa系数为0.80，监测结果精度较高且提取效果优于目前公开产品中精度较高的IrriMap＿Syn产品及IWMI产品。该方法适用于南方灌区实际灌溉面积提取，可为灌区管理部门日常监管、优化水资源配置等提供技术与数据支持。

关键词：皂河灌区种植结构实际灌溉面积光谱匹配 NDVI

基于多元数据融合的枢纽区边坡整体安全预警指标研究

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岩石力学与工程学报 2024年第9期43卷 2242-2256页

作者：孙杰涛李海枫中国水利水电科学研究院结构材料所北京100038

目前枢纽区边坡安全预警模型存在一定局限性,如对多测点的综合分析考虑不足、忽略边坡不同区域稳定性差异等。针对这些问题,从边坡的结构特性和整体稳定性两方面入手,采用多元数据融合技术并结合实际工程开展预警指标研究工作。首先,引... 详细信息

目前枢纽区边坡安全预警模型存在一定局限性,如对多测点的综合分析考虑不足、忽略边坡不同区域稳定性差异等。针对这些问题,从边坡的结构特性和整体稳定性两方面入手,采用多元数据融合技术并结合实际工程开展预警指标研究工作。首先,引入“安全稳定率”概念以量化岩体结构特性对边坡稳定性影响;其次,建立安全稳定率与危险权重的转换方法,推导出危险权重与Copula函数的组合公式;最后,提出基于Copula函数的枢纽区边坡运行期整体安全预警指标。工程案例表明,预警指标能够体现岩质边坡结构特性,体现多测点残差的总体变化趋势,并最终反映枢纽区边坡的整体稳定性;预警监控体系可为枢纽区边坡整体稳定性评价提供理论支撑。

关键词：水利工程预警指标枢纽区边坡 Copula函数安全稳定率数据融合

基于无人机全景影像的河道岸线地物变化检测方法

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人民长江 2024年

作者：黄育华吴念辉陈杰梁文俊赵薛强管继祥广东省水利水电第三工程局有限公司中水珠江规划勘测设计有限公司

为了提升违章建筑和河道岸线非法占用目标的检测精度，本研究基于Drone-YOLO目标检测基线模型，融入了模拟河道岸线区域特征的数据增强模块，并结合了BiFPN特征金字塔网络结构，设计并实现了Drone-YOLO-RCD多尺度无人机图像实例分割算... 详细信息

为了提升违章建筑和河道岸线非法占用目标的检测精度，本研究基于Drone-YOLO目标检测基线模型，融入了模拟河道岸线区域特征的数据增强模块，并结合了BiFPN特征金字塔网络结构，设计并实现了Drone-YOLO-RCD多尺度无人机图像实例分割算法。进而根据该算法构建了一个地物变化检测系统，形成了一种基于无人机全景影像的河道岸线地物变化检测方法。在自制数据集PGIS＿RCD上的实验结果显示，相较于Drone-YOLO基准，Drone-YOLO-RCD算法在六大地类的平均精度mAP@0.5上提升了4.4%，实现了对违章建筑和非法占用问题的精准识别，以及地物变化检测。本研究提出的算法及系统推动了河道岸线生态环境的“数字化”管理，为科学掌握河道岸线建筑活动范围提供了有力的技术支持。

关键词：地物变化检测 Drone-YOLO 河道岸线巡检 YOLOv8 实例分割算法自制数据集无人机全景影像

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金沙江下游短时水温影响因素量化分析

人民长江 2024年

作者：邢喜旺唐玉川毕明亮张勇汪雷谢长江中国水利水电第八工程局有限公司中国长江三峡集团有限公司流域枢纽运行管理中心

为深入了解金沙江下游的短期水温变化及其影响因素、量化其影响程度，并为下游江段水环境评价和生态保护提供科学依据。本文基于金沙江下游向家坝水文站至清溪场水文站江段2022年8月1日～2023年7月31日的干、支流水温数据和各测点附近... 详细信息

为深入了解金沙江下游的短期水温变化及其影响因素、量化其影响程度，并为下游江段水环境评价和生态保护提供科学依据。本文基于金沙江下游向家坝水文站至清溪场水文站江段2022年8月1日～2023年7月31日的干、支流水温数据和各测点附近气象站的气温数据，建立各江段下游水温与上游水温、汇入支流水温和气温的多元回归方程，定量分析上游水温、支流水温和气温对下游水温的影响程度。结果表明：（1）上游水温是影响下游水温的最主要因素，影响程度最低为52.7%，最高接近100%；（2）各江段汇入的支流水温会对下游水温产生较显著的影响，如岷江、嘉陵江和乌江支流，其中岷江支流对下游李庄水位站水温的影响程度高达45.1%；（3）气温对下游水温的短时影响程度相对较弱，仅为0.4%～2.2%，远低于上游水温和支流水温的影响程度。

关键词：金沙江下游水温支流气温多元回归

基于可解释性分析的大坝变形预测模型对比研究

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人民长江 2024年

作者：黄海燕艾星星刘兴阳李占超仇建春云南水利水电职业学院扬州大学水利科学与工程学院

近年来，经典统计模型和机器学习模型在大坝安全监控领域并行发展。然而，前者的“预测能力”和后者的“可解释性”通常存在一定的局限，关于量化多重因素对大坝监测量影响程度的对比研究相对较少。本文基于某重力坝的水平位移和垂直位... 详细信息

近年来，经典统计模型和机器学习模型在大坝安全监控领域并行发展。然而，前者的“预测能力”和后者的“可解释性”通常存在一定的局限，关于量化多重因素对大坝监测量影响程度的对比研究相对较少。本文基于某重力坝的水平位移和垂直位移原型监测数据，分别采用多元线性回归（MLR）、偏最小二乘回归（PLS）、随机森林算法（RF）建立兼顾预测能力和解释能力的大坝变形监控模型；同时，针对每种模型开展特征重要性分析，探究不同因素对大坝变形的影响程度。结果表明，三种模型中随机森林模型的拟合能力最佳，偏最小二乘回归模型的预测能力最佳；三种模型提供的可解释性基本符合实际规律，且特征重要性排序规律定性一致：水压分量和温度分量对坝体位移影响显著，时效分量所占比例最低。

关键词：大坝安全监控机器学习统计模型特征重要性

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红壤工程堆积体坡面径流水动力特性研究

水土保持研究 2024年第3期31卷 143-152,159页

作者：芮茂刚周彦辰云南省水利水电科学研究院昆明650228 长江水利委员会长江科学院武汉430010

[目的]揭示裸坡和土石混合2种典型人为扰动工程堆积体在降雨条件下的坡面径流水动力参数特征,量化堆积体侵蚀动力临界条件,进而为阐明堆积体侵蚀动力机制奠定基础。[方法]以红壤工程堆积体为研究对象,通过模拟降雨试验,开展裸坡和土石混... 详细信息

[目的]揭示裸坡和土石混合2种典型人为扰动工程堆积体在降雨条件下的坡面径流水动力参数特征,量化堆积体侵蚀动力临界条件,进而为阐明堆积体侵蚀动力机制奠定基础。[方法]以红壤工程堆积体为研究对象,通过模拟降雨试验,开展裸坡和土石混合(20%砾石含量)堆积体在不同降雨强度条件下的径流水动力特性分析,进一步量化不同堆积体侵蚀临界动力条件,开展堆积体侵蚀内在机制研究。[结果]随降雨强度1.0 mm/min递增至2.0 mm/min,堆积体的径流由层流缓流过渡为层流急流,砾石使平均阻力系数增大1.40~3.54倍。径流剪切力和径流功率随降雨强度增大呈递增趋势,1.0 mm/min雨强时砾石作用使径流剪切力均值较裸坡下降44.99%,但≥1.5 mm/min时增大2.90%~18.50%,然而3种降雨强度下砾石均使径流功率均值较裸坡减少10.38%~68.13%,同时单位径流功率及过水断面单位能分别减少20.11%~40.45%和21.06%~37.57%。径流功率是表征堆积体侵蚀动态变化的最优参数,≤1.5 mm/min雨强时砾石抑制堆积体侵蚀,临界径流功率提高19.38%~138.12%,土体可蚀性降低79.87%~83.51%,雨强达到2.0 mm/min时,临界径流功率减小97.87%,土体可蚀性增大347.43%。[结论]降雨强度对裸坡和土石混合堆积体水动力参数均有显著影响,但随降雨强度增大砾石对堆积体侵蚀调控作用会发生改变,存在临界降雨强度。

关键词：水土保持红壤堆积体降雨水动力参数侵蚀