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基于改进3-Sigma混合模型的水库大坝监测数据智能分析与预警技术研究

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江西水利科技 2024年第5期50卷 343-348页

作者：袁小松许小华王小笑王海菁江西省水利科学院江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心水旱灾害防御江西省重点实验室江西南昌330029

水库大坝监测数据的安全阈值范围确定及预警体系构建是大坝安全监测的关键,拟定预警指标阈值的主要任务是根据坝体抵御经历荷载的能力,来评估和预测抵御可能发生荷载的能力,从而确定在该荷载组合下,监控效应量的极值和警戒值。针对水库... 详细信息

水库大坝监测数据的安全阈值范围确定及预警体系构建是大坝安全监测的关键,拟定预警指标阈值的主要任务是根据坝体抵御经历荷载的能力,来评估和预测抵御可能发生荷载的能力,从而确定在该荷载组合下,监控效应量的极值和警戒值。针对水库大坝渗流、渗压、变形等长序列监测数据,本文提出了一种基于改进3-Sigma的混合模型,通过设计离群因子对安全阈值范围进行调控,融入DBSCAN模型,从序列分布和密度两个方向进行分析,提取出序列数据的异常值,确定大坝安全承载阈值范围,然后通过计算自定义预警系数,最终确定预警阈值范围,从而指导水库大坝安全运行管理。试验结果表明:相较于常用的异常值检测模型,混合模型查准率(99%)、F1分数(0.97)、AUC-PR(0.99)三项指标均表现优秀,在大坝安全监测领域具有可行性。

关键词：大坝安全监测异常监测离群因子混合模型

面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型研发与实践应用--以数字孪生飞云江流域为例

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中国水利 2024年第5期 58-64页

作者：任明磊赵丽平陈智洋魏国振唐榕王刚喻海军夏志昌中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心) 北京100038 水利部京津冀水安全保障重点实验室北京100038 浙江省温州市水旱灾害防御中心温州325000

数字孪生流域是推动智慧水利建设的核心和关键,而水利专业模型是数字孪生流域建设的重要算法支撑。从实际业务支撑角度研发面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型,包括水文、水动力、水工程调度、风暴潮等模型,并以浙江省温州市... 详细信息

数字孪生流域是推动智慧水利建设的核心和关键,而水利专业模型是数字孪生流域建设的重要算法支撑。从实际业务支撑角度研发面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型,包括水文、水动力、水工程调度、风暴潮等模型,并以浙江省温州市的数字孪生飞云江流域为载体进行实践应用。结果显示,在应对台风“杜苏芮”“卡努”“鸿雁”过程中,各类模型运行情况良好,水文、水动力及风暴潮模型预报值与实测值拟合程度较高,误差满足规范许可要求,水工程调度模型可实现模型预期调度效果。研发的水利专业模型和应用案例可为其他流域数字孪生建设提供参考。

关键词：数字孪生水文模型水动力模型水库调度风暴潮模拟

基于库容实时校正的三峡库区一维水动力学模拟

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人民长江 2024年

作者：荆柱马皓宇李肖男徐杨杨钰琪卢佳中国长江电力股份有限公司长江勘测规划设计研究有限责任公司长江水利委员会水旱灾害防御创新团队智慧长江与水电科学湖北省重点实验室

试验性蓄水以来，随着三峡水库调度运行方式的优化及库区地形条件的变化，需要在新边界下实现对库区沿程水面线的精确模拟，为三峡水库调度决策提供快速辅助支持。本文结合实测水位库容曲线，构建了基于库容实时校正的三峡库区一维水动... 详细信息

试验性蓄水以来，随着三峡水库调度运行方式的优化及库区地形条件的变化，需要在新边界下实现对库区沿程水面线的精确模拟，为三峡水库调度决策提供快速辅助支持。本文结合实测水位库容曲线，构建了基于库容实时校正的三峡库区一维水动力学模型，解决了河道大断面概化无法真实表征天然河道槽蓄能力的问题，并采用试验性蓄水以来多场洪水实测水面线过程对模型进行率定验证。结果表明：沿程多站点模拟水位与实测水位的平均误差均值为0.21～0.58m，最高水位误差均值为0.10～0.29m，实现对三峡库区不同来水量级及坝前水位高程下沿程水面线的准确模拟，可为运行管理部门的调度决策提供有效支撑。同时，采用库容实时校正技术可以充分表征库区天然河道对沿程水流演进的槽蓄作用，极大地提升河道型水库一维水动力学模型计算精度。

关键词：三峡水库库容实时校正一维水动力学模型水面线

上海城区动态洪水风险图应用系统及典型暴雨内涝分析

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水利水电技术（中英文） 2024年第3期55卷 61-76页

作者：王静李娜中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心) 北京100038 水利部京津冀水安全保障重点实验室北京100038

【目的】为了提高沿海超大城市对洪涝灾害的先知先觉能力,快速预测分析洪涝潮组合影响下的淹没风险时空分布,【方法】以水文-水动力暴雨洪水分析模型为核心模块,通过与外部的气象精细化降雨预报数据库、自动雨量站实时监测数据库及实时... 详细信息

【目的】为了提高沿海超大城市对洪涝灾害的先知先觉能力,快速预测分析洪涝潮组合影响下的淹没风险时空分布,【方法】以水文-水动力暴雨洪水分析模型为核心模块,通过与外部的气象精细化降雨预报数据库、自动雨量站实时监测数据库及实时水情、闸泵运行数据库相关联,研发了上海城区动态洪水风险图应用系统。采用由雨量站点到气象格网和水力网格的降雨二级空间融合技术,实现了模型与气象预报降雨数据的有效耦合。利用数据挖掘提取和GIS空间分析技术构建了包含10项洪水风险要素要点的城市内涝预报专报自动生成方法,实现了对内涝风险的快速一站式概览。利用系统可以对城市暴雨、河道洪水和风暴潮等单一发生或遭遇组合引起的淹没分布进行快速实时预报计算,模拟和预测城市洪涝潮灾害的有关淹没特征数据和淹没动态过程。【结果】利用系统分析了2023年6月23—24日暴雨的内涝风险分布,将模型模拟的积水区域与积水监测站、灾情直报和热线灾报的积水点进行对比,结果显示在150处对比积水点中,有129处误差不超过20 cm,占86%。模型模拟的积水空间分布与实际情况基本接近。【结论】结果表明:系统满足汛期常态化、业务化运行需求,能够为城市洪涝风险的实时动态分析和防汛指挥决策提供重要工具。

关键词：动态洪水风险图暴雨洪水分析模型内涝预报洪水预报积水 GIS 数据挖掘专报

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洹河于曹节制闸安全评价

河南水利与南水北调 2024年第7期53卷 76-77页

作者：任辉牛广伟安阳市水旱灾害防御保障中心河南安阳455000 安阳市水资源管理中心河南安阳455000

洹河于曹节制闸位于安阳市北关区京珠高速公路东180 m,洹河导线桩号34+720处,工程等级为Ⅱ等。已运行将近10年,为保证于曹节制闸运行安全,实现洹河河畅、水清、岸绿、景美,同时保证安阳市区和下游人民群众的生命财产安全,对于曹节制闸... 详细信息

洹河于曹节制闸位于安阳市北关区京珠高速公路东180 m,洹河导线桩号34+720处,工程等级为Ⅱ等。已运行将近10年,为保证于曹节制闸运行安全,实现洹河河畅、水清、岸绿、景美,同时保证安阳市区和下游人民群众的生命财产安全,对于曹节制闸进行安全检测、分析复核、评价,为以后水闸安全运行管理和维修养护提供依据。

关键词：节制闸安全评价运行管理维修

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蓄滞洪区韧性发展水平评估与实证研究——以大浸畈蓄滞洪区为例

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人民长江 2024年

作者：乔海娟杨伊妮刘勇金斌斌张丛林水利部水旱灾害防御重点实验室南京水利科学研究院浙江同济科技职业学院中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司中国科学院科技战略咨询研究院

蓄滞洪区在防洪、生态保护和可持续发展中发挥着不可替代的作用，研究其韧性发展水平对防洪减灾至关重要。本研究从安全、经济、社会、生态、政策五个方面构建了评估指标体系，采用AHP-模糊层次分析法建立了蓄滞洪区韧性发展水平评估模... 详细信息

蓄滞洪区在防洪、生态保护和可持续发展中发挥着不可替代的作用，研究其韧性发展水平对防洪减灾至关重要。本研究从安全、经济、社会、生态、政策五个方面构建了评估指标体系，采用AHP-模糊层次分析法建立了蓄滞洪区韧性发展水平评估模型，开展了浙江省曹娥江流域大浸畈蓄滞洪区韧性发展水平评估。结果表明，该蓄滞洪区韧性发展水平的总分为78.21，生态性和经济性得分较高，表明该蓄滞洪区在环境保护和经济发展方面表现较佳；安全性和政策性得分较低，反映了在人员安全、政策支持、移民保障及补偿、社会参与及反馈等方面的建设仍需加强。因此，建议加强基础设施建设，提升管理效能，完善政策支持和促进公众参与，以全面提升该蓄滞洪区韧性发展水平。

关键词：蓄滞洪区韧性发展水平 AHP-模糊层次分析法大浸畈蓄滞洪区

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 2024年第2期2024卷 81-90页

作者：王庭辉顾正华周统马勇张佳怡水利部水旱灾害防御重点实验室江苏南京210029 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014

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... 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

台风风暴潮与上游洪水耦合作用下温州飞云江感潮河段潮水位模拟研究

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热带地理 2024年第6期44卷 1016-1024页

作者：魏国振任明磊孙琳夏志昌陈智洋尤再进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北京100038 大连海事大学港口与航运协同创新中心辽宁大连116026 水利部京津冀水安全保障重点实验室北京100038 温州市水旱灾害防御中心浙江温州325000

在全球气候急剧变化的背景下,沿海地区风暴潮发生的频率与受灾程度逐渐增加,特别是受风暴潮与上游流域洪水共同影响下的河口感潮河段区域。尽管现有风暴潮模型也引入多种不同的边界设置,但提供的边界条件有限,且无法满足当前国内复杂水... 详细信息

在全球气候急剧变化的背景下,沿海地区风暴潮发生的频率与受灾程度逐渐增加,特别是受风暴潮与上游流域洪水共同影响下的河口感潮河段区域。尽管现有风暴潮模型也引入多种不同的边界设置,但提供的边界条件有限,且无法满足当前国内复杂水工程的概化需求。为此,文章以飞云江流域为研究对象,通过耦合上游流域水动力模型IFMS与海洋风暴潮模型ADCIRC模式,充分发挥二者各自的优势,构建河口感潮河段洪水演进模型,实现飞云江感潮河段潮水位时空模拟。该模型不仅有效地考虑了河口海洋处风暴潮上溯对感潮河段区域洪水演进的影响,也考虑了流域上游洪水对该区域的影响。首先,采用2016年台风“鲇鱼”对模型进行验证,模拟结果与实测系列吻合度较高,误差满足基本要求。然后,对台风“杜苏芮”和“卡奴”影响下的瑞安、马屿、碧山六桥及洞头4个潮位站的洪水过程进行模拟,结果显示4个站点的洪峰误差值均低于0.30m,纳什系数大于0.80,表明该模型能较好地反映高低潮位变化,可应用于河口感潮河段防灾减灾中。最后,还分析了上、下游边界的驱动作用对感潮河段3个站点(瑞安、马屿、碧山六桥)潮水位预测的影响,证明了下边界对3个站点的潮水位预报影响比上边界的影响大。研究成果不仅为河口感潮河段洪水模拟提供了一种新方法,而且通过分析给出提升模型模拟精度的方向。

关键词：感潮河段水动力模型风暴潮模型上游洪水潮水位模拟

保水剂和蒸腾抑制剂对玉米生长和水肥耦合的影响

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节水灌溉 2024年第6期 63-68,76页

作者：佟长福侯洪飞李瑞平郑和祥田小强高海波苗怀仁水利部牧区水利科学研究所呼和浩特010020 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 鄂尔多斯市水旱灾害防御技术中心内蒙古鄂尔多斯017200 乌审旗水利事业发展中心内蒙古鄂尔多斯017399

保水剂和蒸腾抑制剂的应用对玉米高效生产发挥着重要作用。为探究保水剂和蒸腾抑制剂对玉米生长和土壤水肥耦合的影响,在内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗河南乡小石砭村进行田间试验。试验共设置4个处理,分别为灌水定额为30 mm并且施加保... 详细信息

保水剂和蒸腾抑制剂的应用对玉米高效生产发挥着重要作用。为探究保水剂和蒸腾抑制剂对玉米生长和土壤水肥耦合的影响,在内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗河南乡小石砭村进行田间试验。试验共设置4个处理,分别为灌水定额为30 mm并且施加保水剂(C1)、灌水定额为37.5 mm并且施加保水剂(C2)、灌水定额为45 mm并且施加蒸腾抑制剂(C3)和灌水定额为45 mm并且不施加试剂(CK)。结果表明:①保水剂和蒸腾抑制剂能有效提升土壤保水能力,与CK相比,C1、C2和C3处理下玉米生育期平均土壤含水率分别提升6.61%、11.94%和4.05%。②保水剂和蒸腾抑制剂能有效提升玉米株高,其中拔节期玉米株高提升率最高,C1、C2和C3较CK分别提升9.40%、17.45%和6.04%。③玉米的茎粗随着生育期的推进呈现出先快速增长后缓慢增长再略微减小的趋势,快速增长期为拔节期,拔节期相比于苗期茎粗平均增长率为60.21%。④保水剂的施加可以增加土壤肥力和土壤水肥之间的协同关系,C2相比于CK土壤全氮、有效磷、速效钾、缓效钾和有机质含量分别增加37.57%、82.76%、88.66%、1.31%和37.83%;土壤水肥耦合度和耦合协调度分别增加77.74%和52.79%。综上所述,施加保水剂和蒸腾抑制剂可有效改善土壤水分状况,促进玉米生长发育,较不施加任何试剂的处理有明显优势。

关键词：保水剂蒸腾抑制剂玉米生长水肥耦合协同土壤含水率

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