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长距离负扬程加压泵站调水工程水力控制方式探讨

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长江科学院院报 2024年第9期41卷 93-97,113页

作者：曾敏谢杰黄伟祖子豪廖晨希程佳长江西水利职业学院水利工程系南昌330013 南昌大学工程建设学院南昌330031

事故掉电引发的停泵水锤是泵站调水工程安全运行最主要的威胁之一,而对于下游水位低于上游水位的长距离负扬程加压泵站调水工程而言,事故停泵易造成管道拉空,负水锤防护难度较大,因此,针对其停泵工况的水力控制研究十分重要。以某长距... 详细信息

事故掉电引发的停泵水锤是泵站调水工程安全运行最主要的威胁之一,而对于下游水位低于上游水位的长距离负扬程加压泵站调水工程而言,事故停泵易造成管道拉空,负水锤防护难度较大,因此,针对其停泵工况的水力控制研究十分重要。以某长距离负扬程泵站调水工程为例,模拟计算了事故停泵、阀门拒动这一控制性工况下的水力过渡过程,并对比分析了空气罐、空气阀与空气阀联合空气阀调压室3种水力控制方案的水锤防护效果。结果表明:对于长距离负扬程加压泵站调水系统而言,当采用空气罐的水力控制方式时,所需的空气罐体积较大,投资高昂;当单纯采用空气阀的水力控制方式时,难以有效解决管道局部高点处负压较大的问题,仍可能诱发弥合性水锤;当将部分空气阀附加一根短管组合成空气阀调压室后,能够有效控制管内负压。空气阀与空气阀调压室联合防护是一种十分经济且有效的水锤防护方案,可为这类负扬程加压调水工程的水力控制方式选取提供参考。

关键词：停泵水锤空气阀空气阀调压室空气罐水力控制

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考虑多参数空间变异性的非饱和土石坝坝坡可靠度分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 1108-1123页

作者：邓志平邹艺潘敏郑克红牛景太蒋水华南昌工程学院水利工程学院南昌大学工程建设学院

准确地进行非饱和土石坝坝坡可靠度分析需综合考虑土体抗剪强度参数和水力参数的空间变异性.这种多参数问题常因随机场离散的变量过多而造成维度灾难，传统分析方法难以适用.为此，提出了一种基于分片逆回归(SIR)的多元自适应回归样条(M... 详细信息

准确地进行非饱和土石坝坝坡可靠度分析需综合考虑土体抗剪强度参数和水力参数的空间变异性.这种多参数问题常因随机场离散的变量过多而造成维度灾难，传统分析方法难以适用.为此，提出了一种基于分片逆回归(SIR)的多元自适应回归样条(MARS)土石坝坝坡可靠度分析方法.该方法采用SIR降维，经降维后的变量矩阵通过MARS构建代理模型，进而采用蒙特卡洛模拟(MCS)评估土石坝坝坡失效概率.以某一土石坝为例，验证了所提方法的有效性，并探讨了计算结果随各参数空间变异性的变化规律，分析了滑坡规模与频率间的关系.研究结果表明：抗剪强度参数变异性对坝坡失效概率的影响大于水力参数变异性的影响；所提方法在各参数变异系数变化的情况下都能得出准确的计算结果，并有效地降低计算成本；该方法可为高维及小失效概率非饱和土石坝坝坡可靠度问题提供一条有效的途径.

关键词：土石坝空间变异性可靠度分析非饱和渗流分片逆回归多元自适应回归样条规模-频率分布

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红壤坡地果园产流产沙及氮磷流失对坡面水土保持措施的响应

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水利学报 2024年第7期55卷 802-814页

作者：伍冰晨陈晓安汤崇军胡译水蔡袁海徐晓晗江西省水利科学院江西南昌330029 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心单位江西南昌330029 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌330029 中国市政工程西南设计研究总院有限公司四川成都610081

坡地果园随降雨-径流-侵蚀-养分输出过程所带来的土地生产力衰退及水体污染是制约红壤丘陵区经济发展和生态安全的关键问题之一。为明确降雨条件和水土保持措施对产流产沙和氮磷流失特征的定量影响,本研究以江西水土保持生态科技园2020... 详细信息

坡地果园随降雨-径流-侵蚀-养分输出过程所带来的土地生产力衰退及水体污染是制约红壤丘陵区经济发展和生态安全的关键问题之一。为明确降雨条件和水土保持措施对产流产沙和氮磷流失特征的定量影响,本研究以江西水土保持生态科技园2020—2022年的坡地果园径流小区次降雨-径流观测数据为基础,分析不同水土保持措施下降雨量、降雨强度对含沙量、径流系数的定量影响,进而分析产流产沙与氮磷流失的定量关系。研究结果表明:(1)不同水土保持措施下,含沙量、径流系数随降雨量、雨强的变化趋势存在差异,带状植草(S1)、全园植草(S2)、水平梯田(S3)、水平梯田+梯壁植草(S4)相比清耕对照(CK)的平均含沙量分别降低17.8%、42.3%、22.6%、47.9%,平均径流系数分别降低60%、71.8%、26.4%、56.4%,植被措施相比工程措施能更好地调节径流,工程措施相比植被措施能更好地拦截泥沙;(2)在S1、S2、S3、S4、CK条件下,可溶性总氮总氮(STN TN)分别为48.2%、45.6%、44.2%、45.9%、45.7%,可溶性总磷总磷(STP TP)分别为52.9%、50.0%、47.2%、45.2%、47.4%,表明不同措施相比对照条件,氮磷的流失形态并未出现显著的变化;(3)S1、S2、S3、S4相比CK,TN的平均浓度变化分别为-8.2%、-13.4%、15.0%、-12.1%,STN的平均浓度变化分别为-3.2%、-13.6%、11.4%、-11.7%,TP的平均浓度变化分别为-10.5%、-21.0%、39.5%、10.5%,STP的平均浓度变化分别为0、-16.7%、38.9%、5.5%,相比工程措施,植被措施对于氮磷流失浓度的控制能起到更为关键的作用。研究成果对于红壤丘陵区果园坡地水土保持措施合理布设具有重要意义。

关键词：降雨产流产沙水土保持氮磷流失果园

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潦灌区段河流生境调查分析及评价模型构建

中国农村水利水电 2024年第8期 60-66页

作者：胡克龙计勇蔡高堂徐明凌铭张洁南昌工程学院水利与生态工程学院江西南昌330099 江西省水利科学院江西南昌330029

为构建灌区河流生境评价指标体系及应用模型,论文以江西省西北部潦河灌区段河流为研究范围,在灌区水环境及河岸生境调查分析的基础上,基于文献计量及层次分析法筛选了区段河流生境质量评价体系,并计算了河流生境质量指数及生境退化指数... 详细信息

为构建灌区河流生境评价指标体系及应用模型,论文以江西省西北部潦河灌区段河流为研究范围,在灌区水环境及河岸生境调查分析的基础上,基于文献计量及层次分析法筛选了区段河流生境质量评价体系,并计算了河流生境质量指数及生境退化指数。结果表明,河流水质、河岸带植被、经济结构、土地利用、河床底质等指标存在空间上统计学意义。32个调查河段生境值在1.37~3.92之间,均值为2.54,其中25%的河段生境质量为优,28.13%为中,21.88%为较差。整体上上游区段好于中游区段,然后是下游区段;其中靖安区段>奉新区段>安义区段;乡野区>农用区>乡村区>城镇区。河流生境退化指数表明31.25%的河段受到较明显的人类活动影响。河流生境质量与河流生境退化呈显著的负相关,2000-2020年期间灌区生境质量呈现先恶化后逐渐转好的趋势。人类活动对潦河灌区的影响程度正在逐渐增大,呈现出耕地、林地向建设用地和水域等转化的特点。

关键词：潦河灌区河流生境质量指数退化指数生境质量

透水混凝土渗灌对南丰蜜橘产量品质及水分利用效率的影响

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节水灌溉 2024年第4期 70-77页

作者：周锦川孔琼菊胡优帅佳明裴青宝江西省水利科学院农村水利研究所南昌330029 南昌工程学院水利与生态工程学院南昌330099 江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室南昌330029

透水混凝土渗灌技术(PCII)是一种可将水分输送到作物深根的新型灌溉技术。为探知PCII的节水效果,并明晰其对果树产量及水分利用效率(WUE)的影响。以江西红壤丘陵区的南丰蜜橘为研究对象,通过大田灌溉控制试验,研究透水混凝土渗灌、漫灌(... 详细信息

透水混凝土渗灌技术(PCII)是一种可将水分输送到作物深根的新型灌溉技术。为探知PCII的节水效果,并明晰其对果树产量及水分利用效率(WUE)的影响。以江西红壤丘陵区的南丰蜜橘为研究对象,通过大田灌溉控制试验,研究透水混凝土渗灌、漫灌(CK)和滴灌(DI)3种灌溉方式对土壤水分动态、南丰蜜橘果实生长、产量、品质及水分利用效率的影响。研究结果表明:相较于CK、DI,PCII灌溉方式下各土层的平均土壤体积含水率更高且波动幅度较小;与DI相比,PCII南丰蜜橘果实体积在幼果期、定果期、果实膨大期与果实成熟期分别增加0.79%~2.06%、0.35%~4.29%、1.18%~4.59%、0.38%~0.85%,生长速率在定果期、果实膨大期与果实成熟期分别增加1.21%~1.39%、1.29%~1.33%、0.93%~1.09%;与CK相比,糖度在果实膨大期与果实成熟期分别提高了11.47%~15.15%、13.70%~13.91%;与CK处理相比,PCII的产量、水分利用效率分别增加了15.69%~17.15%、43.13%~43.60%,与DI处理相比,PCII的产量、水分利用效率分别增加了1.58%~2.49%、4.84%~5.23%。因此,采用透水混凝土渗灌有助于提高红壤丘陵区南丰蜜橘的产量和品质,并实现水资源高效利用。

关键词：透水混凝土渗灌微孔混凝土南丰蜜橘生长产量品质水分利用效率

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羊信江流域水沙变化特征及其影响因素

长江科学院院报 2024年第5期41卷 18-25页

作者：邢志云刘惠英李佳伟南昌工程学院水利工程学院南昌330099 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心南昌330099

为深入研究水沙变化对流域生态修复和经济可持续发展的影响,利用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt突变检验法、Spearman秩相关系数法、累积量斜率变化率比较法对赣江上游羊信江流域1964—2020年的降雨量、径流量和输沙量的变化特... 详细信息

为深入研究水沙变化对流域生态修复和经济可持续发展的影响,利用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt突变检验法、Spearman秩相关系数法、累积量斜率变化率比较法对赣江上游羊信江流域1964—2020年的降雨量、径流量和输沙量的变化特征及其贡献率进行分析,确定影响流域输沙量变化的主要因素。结果表明:①羊信江流域在1964—2020年年降雨量和年径流量无显著变化,年输沙量呈显著增加趋势;②降雨量、径流量及输沙量年内分配不均,均多集中在汛期(3—6月份);③年降雨量、年径流量均未发生显著突变,年输沙量在1995年发生显著突变(P<0.01);④降雨和人类活动对输沙量增加的贡献率分别为-0.35%、100.35%。以稀土矿开采、脐橙种植、跨河公路修建为主的人类活动是导致羊信江流域水土流失的重要原因。研究成果对流域种植结构调整及矿产资源绿色开放具有重要的指导意义。

关键词：水沙变化气候变化人类活动贡献率羊信江流域

典型风力条件及水力调度下太湖藻华高频时空动态监测

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湖泊科学 2024年第3期36卷 685-694页

作者：胡明涛陈诚李港刘洋姚斯洋何梦男陈求稳南京水利科学研究院生态环境研究所南京210029 河海大学水利水电学院南京210098 江西省水利科学院南昌330029 武汉大学水利水电学院武汉430000

湖泊藻华问题已成为全球水生态环境领域面临的长期挑战,风力条件变化和引调水工程的水力调度能改变湖体水动力结构,对藻类的生长和聚集过程产生影响,进行该过程的精细化监测和机制分析对于湖泊藻华预报预警和应急处置具有重要意义。本... 详细信息

湖泊藻华问题已成为全球水生态环境领域面临的长期挑战,风力条件变化和引调水工程的水力调度能改变湖体水动力结构,对藻类的生长和聚集过程产生影响,进行该过程的精细化监测和机制分析对于湖泊藻华预报预警和应急处置具有重要意义。本研究基于Hiamwari-8/AHI卫星遥感高频监测数据,对比分析了归一化差异植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)和浮游藻类指数(FAI)3种不同指数对太湖藻华的反演效果,开展了典型风力条件下和水力调度下太湖藻华生消过程的持续监测分析。结果表明,FAI对藻华区域和非藻华区域的区分更加明显,其阈值提取的藻华面积与基于MODIS图像解译的藻华面积的相对误差最低,为-2.27%。当营养盐充足且水温持续保持在蓝藻大量生长增殖的阈值以上时,风力条件是导致太湖藻类迁移聚集的关键因子,风向主要影响藻类的水平迁移,使其进行方向性迁移并逐渐形成大面积藻华区域。风速主要影响藻类的垂向迁移并存在临界阈值,当风速低于约2.5 m/s的临界风速时,藻华面积随风速增加而增加;当风速高于临界风速时,藻华面积随风速增加而降低。水力调度对距离较近的贡湖湾区域具有显著影响,主要通过水动力扰动来影响藻类的垂向迁移,使藻类沿水深方向强烈掺混,导致区域藻华面积下降。此外,持续且更大流量的调水将不断增强水动力扰动,减小区域藻华面积。本研究揭示了典型风力条件及水力调度下太湖藻华分布特征和迁移机理,可为湖泊藻华的精确动态监测预警和科学管控提供重要技术支撑。

关键词：太湖蓝藻水华高频监测 Hiamwari-8/AHI 水力调度

基于光纤陀螺的堆石坝内部沉降分布式监测技术研究

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土木工程学报 2024年第2期57卷 77-86页

作者：廖铖蔡德所李苗林金城江西省水利科学院江西南昌330029 三峡大学湖北宜昌443002 江西水利职业学院江西南昌330013 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州贵阳550081

针对传统堆石坝内部沉降监测技术已难于满足超高堆石坝内部沉降监测需求。文章开发了基于光纤陀螺仪(FOG)的堆石坝内部沉降分布式监测系统,该系统主要由监测管道、监测小车和牵引装置组成。推导FOG监测系统测量坝体内部沉降的原理,考虑... 详细信息

针对传统堆石坝内部沉降监测技术已难于满足超高堆石坝内部沉降监测需求。文章开发了基于光纤陀螺仪(FOG)的堆石坝内部沉降分布式监测系统,该系统主要由监测管道、监测小车和牵引装置组成。推导FOG监测系统测量坝体内部沉降的原理,考虑监测小车不匀速问题,建立监测小车运行速度函数关系,引进经验模态(EMD)-小波混合降噪方法滤除监测小车运行过程中的振动噪声和FOG漂移误差。该监测系统成功应用于猴子岩面板堆石坝。现场监测结果表明,FOG2次独立测量结果的相关系数为0.986,说明FOG监测系统工作性能稳定,与水管式沉降仪测量结果基本一致,验证了该系统的可行性和准确性。

关键词：堆石坝内部沉降光纤陀螺分布式监测经验模态-小波

基于Time GAN-LSTM的月径流预测模型

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水电能源科学 2024年

作者：苗磊刘杨田童晖张志强韩会明陕西水环境工程勘测设计研究院华中科技大学土木与水利工程学院江西省水利科学院

准确的月径流预测对于水资源管理和配置具有重要意义,针对月径流样本数据不足导致预测精度较低的问题,提出了基于Time GAN-LSTM的月径流预测模型。以无定河流域为研究区域,收集了6个气象站和4个水文站的数据资料,首先基于长短期记忆网络... 详细信息

准确的月径流预测对于水资源管理和配置具有重要意义,针对月径流样本数据不足导致预测精度较低的问题,提出了基于Time GAN-LSTM的月径流预测模型。以无定河流域为研究区域,收集了6个气象站和4个水文站的数据资料,首先基于长短期记忆网络(LSTM)进行了4个站点的月径流预测,然后采用Time GAN模型生成了月径流及其对应的月平均气温和降水数据,利用生成数据扩充了训练集并进行了基于Time GAN-LSTM模型的训练和预测。研究结果表明,基于Time GAN模型的生成数据与实测数据在分布上具有一定相似性;相较于LSTM,Time GAN-LSTM模型预测结果的纳什效率系数平均增加了16.67%,平均绝对百分比误差降低了40.42%。该方法可有效提升月径流预测精度,为水资源管理决策提供技术支撑。

关键词：月径流预测无定河流域 Time GAN LSTM