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中国工业用水演变驱动因素分析

环境科学 2024年第8期45卷 4520-4528页

作者：张旭张建云敖天其王小军王炳轩河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室南京210098 河海大学环境学院南京210098 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 四川大学水利水电学院成都610065 河海大学水文水资源学院南京210098

为深化工业用水量随社会经济发展变化规律的认识,提出“双层嵌套式”的结构分解分析(SDA)方法,量化了2002~2020年我国不同行业工业用水量变化驱动因素的影响.结果表明,以消费、投资和出口为代表的规模扩张因素是不同行业工业用水量增长... 详细信息

为深化工业用水量随社会经济发展变化规律的认识,提出“双层嵌套式”的结构分解分析(SDA)方法,量化了2002~2020年我国不同行业工业用水量变化驱动因素的影响.结果表明,以消费、投资和出口为代表的规模扩张因素是不同行业工业用水量增长的主要因素,其中人均消费扩张效应增长较快,且不同行业工业规模扩张的主要驱动因素存在明显差异,直接推动了工业结构变化.而工艺用水变动和水资源重复利用率变动是遏制工业用水量增长的主要因素,两者累计已完全抵消了工业规模扩张的正向效应,累计减少工业用水量112亿m^(3);但金属采选、冶炼加工及电力等能源加工行业的工艺用水变动负向效应偏小,仅依靠水资源重复利用率提升的工业用水效率提升潜力较小.因此,需要基于不同行业影响差异有针对性地强化工业节水管理,推动工业生产结构和消费结构转型升级,保持工业用水负增长态势.

关键词：工业用水结构分解分析(SDA) 投入产出模型重复利用率不同行业

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深隧系统多工况入流冲击滞留气团分析

西南交通大学学报 2024年第3期59卷 685-690页

作者：汪怡然俞晓东刘甲春张健徐辉河海大学水利水电学院江苏南京210098 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 宁波大学可持续排水实验室浙江宁波315211

深隧系统作为一种有效的城市内涝防治措施,在多竖井入流时存在气团滞留,可能引发压力振荡等问题,从而威胁系统的运行安全.依托苏州河段深隧工程,建立双竖井单隧洞深隧系统模型,采用计算流体力学方法进行数值计算,并通过模型充水试验进... 详细信息

深隧系统作为一种有效的城市内涝防治措施,在多竖井入流时存在气团滞留,可能引发压力振荡等问题,从而威胁系统的运行安全.依托苏州河段深隧工程,建立双竖井单隧洞深隧系统模型,采用计算流体力学方法进行数值计算,并通过模型充水试验进行验证,分析多工况入流冲击所导致的气团滞留对压力波动的影响,并总结其规律.结果表明:在设计入流工况下,3.5%的气团滞留可导致最大压力达到35.36 m,相当于控制水位竖井静压的1.77倍;当竖井总入流量恒定时,流量分配对压力的影响较小,而对称入流时极值压力最大,比单侧入流分别偏高3%和6%;在对称入流情况下,随着总入流量的增加,气团的最大压力会先增加后趋于稳定,在总入流量为116 m^(3)/s时,相较于29 m^(3)/s时增大约30%.

关键词：瞬变流数值计算深隧系统滞留气团

散射辐射对鄱阳湖平原典型稻田总初级生产力的影响

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农业机械学报 2024年第5期55卷 334-343,378页

作者：刘博侯佳佳时元智崔远来扬州大学水利科学与工程学院扬州225009 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

探明散射辐射变化对稻田生态系统总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)的影响可为稻田碳汇能力评估和产量估算提供参考。本研究以鄱阳湖平原双季稻田为研究对象,利用涡度相关(Eddy covariance,EC)系统对稻田CO_(2)通量进行了... 详细信息

探明散射辐射变化对稻田生态系统总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)的影响可为稻田碳汇能力评估和产量估算提供参考。本研究以鄱阳湖平原双季稻田为研究对象,利用涡度相关(Eddy covariance,EC)系统对稻田CO_(2)通量进行了连续两年(2017—2018年)的定位观测,选取水稻生育中期数据,按照散射辐射比例(Diffuse fraction,DF)进行分段,分析了散射辐射对稻田GPP的影响,探明并量化了不同DF条件下散射辐射与其他气象因素对稻田GPP的影响机制。结果表明:不同类型辐射对GPP的影响存在差异,GPP随着直接光合有效辐射(Direct photosynthetically active radiation,PAR_(dir))的增加先迅速增长,随后达到饱和;在不同DF条件下,早晚稻GPP随着散射光合有效辐射(Diffuse photosynthetically active radiation,PAR_(dif))的变化趋势存在差异,当DF为0.1~0.4时,早稻GPP随PAR_(dif)无明显变化趋势,晚稻GPP随PARdif呈上升趋势(决定系数R^(2)为0.23),当DF为0.4~0.7时,早晚稻GPP随PAR_(dif)呈下降趋势(R^(2)为0.38、0.02),当DF为0.7~1.0时,早晚稻GPP随PAR_(dif)呈明显上升趋势(R2为0.32、0.89),可见PAR_(dif)是影响水稻GPP的重要因素。早晚稻GPP与DF呈二次曲线关系(R^(2)为0.45、0.67),早晚稻光能利用效率(Light use efficiency,LUE)则与DF呈显著的线性正相关关系(R^(2)为0.68、0.82),早晚稻最优DF为0.48和0.40。DF变化同时引起气温(Air temperature,T_(a))和饱和水汽压差(Water vapor pressure deficit,VPD)的变化,进而对水稻GPP产生协同影响。气象因素与水稻GPP的通径分析结果表明:不同DF条件下,气象因素对水稻GPP的影响存在明显差异。总体而言,T_(a)和VPD升高分别对水稻GPP起促进和抑制作用,当DF为0.1~0.4、0.4~0.7和0.7~1.0时,影响早稻GPP的主要气象因素为T_(a)、PAR_(dir)和PAR_(dif),影响晚稻GPP的主要气象因素则为PAR_(dif)、PAR_(dir)和PAR_(dif)。

关键词：散射辐射气溶胶总初级生产力稻田通径分析鄱阳湖平原

多元结构地基对防渗墙渗透溶蚀演化规律的影响

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地下空间与工程学报 2024年第1期20卷 287-301,310页

作者：甘磊刘源沈振中徐力群河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

深厚覆盖层地基渗透性能和厚度变化会影响坝基渗流场的分布,进而改变坝基防渗墙溶蚀演化进程。为研究多元结构地基变化对防渗墙渗透溶蚀的影响机制,结合流体力学、化学动力学理论和对流-扩散方程,提出覆盖层地基混凝土防渗墙渗透溶蚀耦... 详细信息

深厚覆盖层地基渗透性能和厚度变化会影响坝基渗流场的分布,进而改变坝基防渗墙溶蚀演化进程。为研究多元结构地基变化对防渗墙渗透溶蚀的影响机制,结合流体力学、化学动力学理论和对流-扩散方程,提出覆盖层地基混凝土防渗墙渗透溶蚀耦合分析模型,研究强透水层、弱透水层和第三透水层厚度及渗透系数对防渗墙中钙离子浓度、孔隙率和渗流特性的影响。结果表明:随服役年份增长,防渗墙钙离子浓度表现为先快速增长至峰值,随后不断下降的趋势,孔隙率和渗透系数呈指数型增长变化规律,大坝总渗透流量不断增大;各影响因素中,弱透水层渗透系数对防渗墙钙离子浓度、孔隙率和大坝总渗流量的影响最大,其次为强透水层厚度及其渗透系数;各工况下混凝土防渗墙使用年限为38.46~44.00年。研究成果可为深厚覆盖层多元结构地基上的土石坝工程的长效服役性能评估提供理论依据。

关键词：多元结构地基混凝土防渗墙渗透溶蚀孔隙率渗流特性

基于BM-MPS法的垂直开孔挡板的减晃效果研究

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船舶力学 2024年第9期28卷 1356-1367页

作者：张常乐王丽珠王袁媛南京师范大学海洋科学与工程学院南京210046 江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室(河海大学) 南京210098 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029

液舱晃荡现象在航行船舶中普遍存在,不仅会影响船舶稳定性,还会对海洋环境与人类生产生活造成威胁,如何减轻液舱晃荡幅度一直是海洋工程的重点研究问题。本文将基于改进的移动粒子半隐式法——BM-MPS法,对横摇激励作用下垂直开孔隔板的... 详细信息

液舱晃荡现象在航行船舶中普遍存在,不仅会影响船舶稳定性,还会对海洋环境与人类生产生活造成威胁,如何减轻液舱晃荡幅度一直是海洋工程的重点研究问题。本文将基于改进的移动粒子半隐式法——BM-MPS法,对横摇激励作用下垂直开孔隔板的减晃效果进行二维数值模拟研究,探讨挡板孔隙率、横摇幅度对共振周期及冲击压历时曲线形态的影响。研究结果表明:孔隙率大小对共振周期有明显的影响,孔隙率15%是达到共振时最大冲击压最小的点,并且处于共振周期发生明显转变的过渡期;冲击压历时曲线与孔隙率也有密切的联系,随着孔隙率的增大,冲击压历时曲线形态从无峰变为单峰,再改变为双峰。除此之外,横摇激励幅度也是影响共振周期的因素之一。

关键词：粒子法液舱晃荡有孔隔板孔隙率共振周期横摇幅度

基于CNN-Attention-LSTM的大坝变形预测模型

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水利水电技术(中英文) 2024年

作者：施彦彤郑东健赵汉周新新河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室河海大学水利水电学院

【目的】预测大坝变形以规避风险是大坝变形监测的重点，一个可靠的预测模型可以洞察大坝未来变形趋势。为了更好地预测大坝的变形，提高预测精度和计算效率，【方法】本文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)、注意力机制(Attention)和长... 详细信息

【目的】预测大坝变形以规避风险是大坝变形监测的重点，一个可靠的预测模型可以洞察大坝未来变形趋势。为了更好地预测大坝的变形，提高预测精度和计算效率，【方法】本文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)、注意力机制(Attention)和长短时记忆网络(LSTM)的大坝监测模型。CNN从监测数据中提取特征，LSTM更好地从时间序列数据中学习，并在此CNN-LSTM模型的基础上，耦合深度学习算法Attention机制，突出特征对输入效果的影响，在不影响模型精度的前提下提高计算速度，进一步提高模型预测精度与稳定性。通过工程实例分析，【结果】本文所提模型能够精确预测大坝变形，在各点位测试集上平均R2、MAE、RMSE、MSE和MAPE分别为0.989、0.337mm、0.469mm、0.252mm 和13.918%，【结论】结果表明：所建模型具有较好的变形预测能力和适用性，相较于CNN、LSTM、CNN-LSTM、Attention-LSTM模型该模型具有较好的MAE、RMSE、MSE、MAPE和R2等指标，并提高了计算效率，更适合大坝变形的预测。

关键词：变形预测卷积神经网络长短时记忆网络注意力机制

不同水平分辨率区域气候模式对青藏高原气候特征模拟

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干旱区研究 2024年第3期41卷 363-374页

作者：王雪莹谷黄河代斌张瀚文余钟波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 上海勘测设计研究院有限公司上海200335

青藏高原地区气候特殊、地形复杂,气象观测站点稀少,对其区域气候和水循环过程的观测和模拟存在很大的困难。本文基于RegCM模式和WRF模式,探究不同水平分辨率10km、25km、50km下区域气候模式对该地区1989—2008年气候时空分布规律的模... 详细信息

青藏高原地区气候特殊、地形复杂,气象观测站点稀少,对其区域气候和水循环过程的观测和模拟存在很大的困难。本文基于RegCM模式和WRF模式,探究不同水平分辨率10km、25km、50km下区域气候模式对该地区1989—2008年气候时空分布规律的模拟能力。研究结果表明:在10 km水平分辨率下,RegCM模式模拟多年平均气温绝对误差为0.33℃,WRF模式模拟绝对误差为1.77℃,比25 km和50 km水平分辨率下绝对误差减少1.60~2.12℃,且四季气温模拟值与实测值的相关性有所提高;随着水平分辨率的提高,WRF模式对青藏高原东南部和南部的降水量高估有所改善,RegCM模式模拟值逐渐接近实测值(模拟年降水量相对误差由169%降至75%)且对高原北部降水量的模拟有所改善,但整体上模式对降雨的高估依然存在;两个模式随水平分辨率的提高对地形起伏最大的雅鲁藏布江源区降水量的误差减少最为明显。本研究可为揭示气候变化下青藏高原水文响应机理奠定基础。

关键词：区域气候模式不同水平分辨率 WRF RegCM 青藏高原

长江中下游流域实际蒸散发演变特征及驱动机制

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华北水利水电大学学报（自然科学版） 2024年第4期45卷 36-46,55页

作者：曹新邢万秋傅巧妮杨丽琳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

为了更好地了解长江中下游6个子流域蒸散发量时空演变特征,以及气候和下垫面因子改变对蒸散发量变化的影响,基于GRACE重力卫星观测数据和水量平衡法重建了长江中下游6个子流域实际蒸散发ET序列,评估并融合了3种ET数据集,获得1992—2015... 详细信息

为了更好地了解长江中下游6个子流域蒸散发量时空演变特征,以及气候和下垫面因子改变对蒸散发量变化的影响,基于GRACE重力卫星观测数据和水量平衡法重建了长江中下游6个子流域实际蒸散发ET序列,评估并融合了3种ET数据集,获得1992—2015年高精度的逐月蒸散发量,分析了6个子流域蒸散发量年值和季节值的变化趋势,引入土地利用程度综合指数La,基于通径分析法定量评估了气候和下垫面因子对各子流域蒸散发量变化的直接和间接影响。结果表明:①3种数据集在长江中下游流域的适用性较好,基于最小二乘权重法的数据融合方法减小了ETrecon与ETNOAH、ETGLEAM的平均差和均方根误差,减小了ETNOAH、ETCR的标准差。②长江中下游流域多年平均蒸散发量为728.7 mm,空间上自西北向东南递增;6个子流域不同季节的蒸散发量均呈升高趋势,其中春、夏季的增幅最大。③各子流域年蒸散发量增加主要由La增强和气温升高所致,气温、La和植被覆盖率等要素的间接作用致使太湖流域风速降低对蒸散发量的影响从正向变为负向。④气温升高促进了NDVI对6个子流域春、夏季蒸散发量增加的正向效应,太湖流域、长江中游和下游干流区秋、冬季降水的增加削弱了辐射降低对蒸散发量变化的作用,而风速上升是洞庭湖流域、中游干流区冬季蒸散发量微弱增加的主导因素。研究结果将为长江中下游流域水资源管理、干旱预测和生态功能评估等研究提供理论基础与科学依据。

关键词：实际蒸散发下垫面气候变化驱动机制长江中下游流域

SSA-XGBoost与时空特征选取的大坝变形预测模型

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水力发电学报 2024年第1期43卷 84-98页

作者：张孟昕陈波刘伟琪漆一宁张明河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 江苏省泰州引江河管理处江苏泰州225300

针对目前部分单测点模型未考虑大坝监测数据空间关联性、难以描述大坝变形整体响应特性的问题,以及传统回归模型未考虑环境量与变形量的非线性关系导致预测精度较低的问题,本文提出了一种预测模型,包括对监测数据进行基于自适应噪声完... 详细信息

针对目前部分单测点模型未考虑大坝监测数据空间关联性、难以描述大坝变形整体响应特性的问题,以及传统回归模型未考虑环境量与变形量的非线性关系导致预测精度较低的问题,本文提出了一种预测模型,包括对监测数据进行基于自适应噪声完备集合经验模态分解-小波包降噪,结合弹性网络对考虑了空间关联性的变形效应量因子进行特征选取,辅以交叉验证特征因子的有效性,并使用麻雀搜索算法提高计算效率。基于锦屏一级拱坝实测变形数据,探究了考虑空间关联性的最优因子集,并通过对比多种模型的MSE、RMSE等参数验证了本文方法的有效性,在大坝变形性态分析中具有一定应用价值。

关键词：弹性网络麻雀搜索算法 XGBoost 时空多因子特征选取

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