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环境变化的径流效应研究进展及黄河水源涵养区研究展望

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水资源保护 2023年

作者：王国庆张建云水利部水旱灾害防御重点实验室水利部应对气候变化研究中心河海大学水安全与水科学协同创新中心南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室长江保护与绿色发展研究院

面向变化环境下区域水资源与生态安全保障的重大需求，以科学支撑黄河生态保护和高质量发展的国家重大战略为总体研究目标，梳理了变化环境下水资源趋势研究中亟待解决的关键科学问题与关键技术；以环境变化的径流效应和水资源预测为核... 详细信息

面向变化环境下区域水资源与生态安全保障的重大需求，以科学支撑黄河生态保护和高质量发展的国家重大战略为总体研究目标，梳理了变化环境下水资源趋势研究中亟待解决的关键科学问题与关键技术；以环境变化的径流效应和水资源预测为核心，细化了数据集构建、机理解析、模型研发、趋势预估四项具体研究内容与研究方案。预期研究成果将揭示水源涵养区水文-生态过程互馈耦合机理，创新变化环境下生态水文模拟和预测技术，预测环境变化下流域水安全和生态环境风险趋势，支撑流域水资源可持续利用与生态环境保护决策，潜在的科学价值、经济社会效益和生态效益巨大。

关键词：水源涵养区环境变化生态水文过程水资源生态安全

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县级行政区洪水风险区划与防治区划案例研究

中国水利 2023年第8期 49-53页

作者：贾本有刘国庆乌景秀杨帆杨畅范子武水利部水旱灾害防御重点实验室南京210029 南京水利科学研究院南京210029

研究洪水风险区划与防治区划方法在不同地区的适用性具有重要科学意义与实用价值。以江苏省徐州市铜山区为对象,采用洪水风险区划与防治区划编制技术要求中的方法确定,洪水模拟计算方案,计算综合风险度FRI值,绘制洪水风险区划图,最后绘... 详细信息

研究洪水风险区划与防治区划方法在不同地区的适用性具有重要科学意义与实用价值。以江苏省徐州市铜山区为对象,采用洪水风险区划与防治区划编制技术要求中的方法确定,洪水模拟计算方案,计算综合风险度FRI值,绘制洪水风险区划图,最后绘制洪水灾害防治区划图。研究结果表明,洪水风险区划符合铜山区洪水危险性空间分布实际情况,洪水灾害防治区划与铜山区水利治理规划重点任务方向一致。

关键词：洪水风险管理设计洪水洪水风险分析洪水淹没模拟综合风险度

鄱阳湖汇流顶托对长江汉口水位影响的量化分析

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湖泊科学 2022年第5期34卷 1712-1722页

作者：张明月邓鹏鑫王磊之邴建平张冬冬程小翠南京水利科学研究院水利部水旱灾害防御重点实验室南京210029 长江水利委员会水文局武汉430010 湖北省水文水资源应急监测中心武汉430000

为定量评估汇流顶托对水位变化的影响,本文从水文过程仿真及顶托响应评价入手,提出了一种汇流顶托对水位影响的量化分析方法,并以长江汉口江段为例,开展了鄱阳湖汇流顶托对长江汉口江段水位影响的量化评价,结果表明:改进提出的长江汉口... 详细信息

为定量评估汇流顶托对水位变化的影响,本文从水文过程仿真及顶托响应评价入手,提出了一种汇流顶托对水位影响的量化分析方法,并以长江汉口江段为例,开展了鄱阳湖汇流顶托对长江汉口江段水位影响的量化评价,结果表明:改进提出的长江汉口江段水文仿真模型,经参数优选后确定性系数可达0.98以上,总量相对误差绝对值在3%以内,较好地再现了水文变化过程;通过响应指数定义及水文过程模拟,研制了汉口多值型水位流量关系响应特征曲线,揭示了鄱阳湖与长江水位变化的关联性机制;经2016和2020年洪水实例分析,汉口江段长历时高洪水位主要受长江来水及鄱阳湖汇流顶托共同驱动,二者合力贡献可达83.3%以上,其中鄱阳湖汇流顶托贡献率在35%左右.其余因素(如区间洪水、沿江排涝等)亦助推高洪水位形成,部分时段贡献可达近34.4%.本文提出的顶托量化分析方法,可定量评估因顶托效应引起的水位变化,为解析河段高洪水位成因机制提供了有效的技术支撑.

关键词：水位变化汇流顶托水位流量关系量化分析长江中游鄱阳湖

南方平原河网区城市内涝的全过程监测与特征分析

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水利学报 2022年第7期53卷 845-853页

作者：李小宁俞悦王船海郑世威李伶杰陈钢河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 南京水利科学研究院水利部水旱灾害防御重点实验室江苏南京210029

南方平原河网区中普遍存在由堤防、闸坝以及泵站形成的高度城镇化圩区,圩区内受降雨过程和泵站启闭影响的城市内涝特征和模拟方法仍有待探索。本文以常州市城市产汇流与内涝实验基地为对象进行了降雨、管道及河道水位流量等全过程长期监... 详细信息

南方平原河网区中普遍存在由堤防、闸坝以及泵站形成的高度城镇化圩区,圩区内受降雨过程和泵站启闭影响的城市内涝特征和模拟方法仍有待探索。本文以常州市城市产汇流与内涝实验基地为对象进行了降雨、管道及河道水位流量等全过程长期监测,并通过布设水位计和视频监控设备进行城市内涝积水深度和范围自动监测。监测数据表明圩区内管网和河道流动性很差,管网长期处于淹没状态,监测期间管道水深有75%时间大于0.76 m;在检查井未发生溢流冒水现象时,仍然会发生内涝积水且主要集中在雨篦子周围道路低洼处,其深度和范围主要受到降雨过程、地形、雨篦子收水能力和泵站启闭的影响;开启泵站在增大管网排水能力的同时也在一定程度上削减了内涝积水范围。因此,根据降雨预报与内涝积水实时监测信息及时调控圩区水位可以有效缓解内涝积水情况,在模拟城市内涝时也不应忽略雨篦子收水能力和泵站启闭对内涝过程的影响;本研究可为构建城市内涝全过程在线监测平台提供参考,也能为城市内涝过程的概化模拟方法提供依据。

关键词：城市内涝机理分析全过程监测野外实验

长江科学院水利部岩土力学与工程童点实验室崔皓东荣获“全国水旱灾害防御先进个人”称号

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长江科学院院报 2022年第3期39卷 F0002-F0002页

作者：钟作武(撰写/摄影) 水利部岩土力学与工程重点实验室

2022年1月27日,全国水旱灾害防御工作先进表彰会在北京以视频形式召开。长江水利委员会设立分会场,党组书记、主任马建华出席分会场会议。此次经中央批准,水利部授予99个单位“全国水旱灾害防御工作先进集体”和200名个人“全国水旱灾... 详细信息

2022年1月27日,全国水旱灾害防御工作先进表彰会在北京以视频形式召开。长江水利委员会设立分会场,党组书记、主任马建华出席分会场会议。此次经中央批准,水利部授予99个单位“全国水旱灾害防御工作先进集体”和200名个人“全国水旱灾害防御工作先进个人”称号,长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室职工崔皓东荣获“全国水旱灾害防御先进个人”称号。

关键词：马建华长江科学院长江水利委员会水旱灾害重点实验室先进个人水利部防御

涟漪算法及其在马斯京根模型参数优化中的应用

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水利水运工程学报 2023年

作者：王庭辉顾正华周统马勇张佳怡中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司水利部水旱灾害防御重点实验室浙江大学建筑工程学院

基于自然界的涟漪现象，提出一种新的启发式智能优化算法——涟漪算法（ripple algorithm， RA）。该算法模仿涟漪的结构，搜索过程采用由中心点出发的三层涟漪随机取点搜索，搜索中心点群以当前适应度与全局最优适应度的比较信息为基... 详细信息

基于自然界的涟漪现象，提出一种新的启发式智能优化算法——涟漪算法（ripple algorithm， RA）。该算法模仿涟漪的结构，搜索过程采用由中心点出发的三层涟漪随机取点搜索，搜索中心点群以当前适应度与全局最优适应度的比较信息为基础；采用涟漪半径函数与收缩函数对涟漪的展开进行控制，相对独立地向解空间最优点收敛。通过测试函数将涟漪算法与粒子群算法、标准遗传算法、引力搜索算法进行对比测试。结果表明：涟漪算法在较低维度与运用广泛的启发式算法相比有很强的竞争力；在马斯京根模型参数优化应用中，涟漪算法寻优能力强、精度高，有很强的实用性。对涟漪半径函数、收缩函数及其他影响涟漪算法优化过程的参数进行讨论，提出了几种改进涟漪算法的思路与方向。

关键词：启发式算法涟漪算法测试函数马斯京根模型参数优化

人类活动对流域气象-水文干旱传递的影响分析

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中国农村水利水电 2024年第6期 31-39页

作者：李敏冯子龙张铭锋邓晰元水利部水旱灾害防御重点实验室江苏南京210029 扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225000 南京水利科学研究院江苏南京210029

分析人类活动对干旱传递的影响对于干旱预警以及减少社会经济损失具有重要意义。以潘家口水库流域4个气象水文站点的1960-2017年实测的逐月降水和径流序列为基础数据,采用标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)和标准... 详细信息

分析人类活动对干旱传递的影响对于干旱预警以及减少社会经济损失具有重要意义。以潘家口水库流域4个气象水文站点的1960-2017年实测的逐月降水和径流序列为基础数据,采用标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)和标准化径流指数(Standardized Runoff Index,SRI)分别来表征研究区域的气象干旱和水文干旱。通过非一致性检验的方法,结合流域实际情况,得到径流序列的突变点,并基于Pearson检验法和Copula模型分别计算基准期和人类活动期气象干旱传递为水文干旱的时间和传递概率来分析人类活动对干旱传递的影响。结果表明,潘家口水库流域的径流序列呈现显著减少趋势,径流序列的突变点在1979年前后。人类活动对流域的水文干旱及干旱传递均产生了显著的影响,人类活动明显增加了水文干旱的发生频率,降低了气象干旱和水文干旱之间的相关性。干旱传递时间呈现季节性差异,夏秋季的干旱传递时间短于春冬季。在人类活动的影响下,夏季的干旱传递时间普遍缩短1~4个月;春秋冬季干旱传递时间呈现不同的变化,但大部分站点干旱传递时间延长。在同一气象干旱条件下,引发水文干旱的概率随干旱等级的增加而减小,随着气象干旱的加剧,引发水文干旱的概率变大,干旱传递概率变化呈现出两种情形,人类活动可能促进或抑制水文干旱的发生,增加或减小干旱传播概率。

关键词：人类活动干旱传递传递时间传递概率 Copula函数

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桩承式加筋路堤荷载分担计算改进模型

水利水运工程学报 2023年第1期 131-139页

作者：姜彦彬何宁钱亚俊张中流王艳芳金陵科技学院建筑工程学院江苏南京211169 南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部水旱灾害防御重点实验室江苏南京210029

基于桩间的土拱效应与加筋效应开展融合分析,建立了桩承式加筋路堤荷载分担计算的改进Hewlett模型。首先,根据土拱是否处于塑性状态,结合桩-土竖向受力平衡条件,分别求解球形拱和平面拱控制方程,并对路堤荷载进行初分配。然后,假定加筋... 详细信息

基于桩间的土拱效应与加筋效应开展融合分析,建立了桩承式加筋路堤荷载分担计算的改进Hewlett模型。首先,根据土拱是否处于塑性状态,结合桩-土竖向受力平衡条件,分别求解球形拱和平面拱控制方程,并对路堤荷载进行初分配。然后,假定加筋带上覆荷载为更符合实际工况的倒三角形分布,并使用文克勒地基模型考虑加筋带影响范围内的桩间土反力,无需预设土工加筋挠度形式,即可构建并求解土工加筋受力平衡控制微分方程,进而由加筋效应对路堤荷载进行再分配。综合工程实例验证与讨论,并通过多模型对比分析,表明改进模型能够合理预测荷载分担与土工加筋受力结果。参数分析表明,改进模型能够合理预测几何、材料参数变化对桩承式加筋路堤荷载分担的影响。

关键词：荷载分担土拱效应加筋效应桩间土反力桩承式加筋路堤改进Hewlett模型

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城市堤路结合工程变形控制措施研究

水利水运工程学报 2023年第6期 133-141页

作者：汪璋淳姜彦彬何宁钱亚俊周彦章王艳芳水利部水旱灾害防御重点实验室江苏南京210029 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210029 南京水利科学研究院江苏南京210029 金陵科技学院建筑工程学院江苏南京211169

有效控制变形是城市堤路结合工程正常发挥防洪和交通双重作用的重要保障。基于南京长江岸线堤路结合工程典型断面,建立平面应变有限元数值模型,分析天然堆载、台阶加筋、深层水泥搅拌(DCM)及透水混凝土桩(PCP)工况等4种工况的变形分布... 详细信息

有效控制变形是城市堤路结合工程正常发挥防洪和交通双重作用的重要保障。基于南京长江岸线堤路结合工程典型断面,建立平面应变有限元数值模型,分析天然堆载、台阶加筋、深层水泥搅拌(DCM)及透水混凝土桩(PCP)工况等4种工况的变形分布与发展规律。研究结果表明:台阶加筋工况的整体变形规律与天然堆载工况基本一致,不进行软基处理将无法有效缩减新老堤防及地基的沉降和水平位移;DCM及PCP工况均能有效控制上部堤防及下部地基的沉降、隆起与水平位移,工后沉降均小于100 mm;PCP复合地基可在3.6%的低置换率条件下,将路面工后沉降减至43 mm,并将达到99%固结度的时间由365 d缩至155 d,变形控制能力整体强于DCM工况。PCP复合地基技术在变形控制标准高、建设周期短的软基地区堤路结合工程中具备良好的应用前景。

关键词：堤路结合工后沉降水平位移变形控制透水混凝土桩