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数字孪生钱塘江河口防洪潮应用研究

水利信息化 2024年第04期 13-17页

作者：郭巨海贺成奇于长俊毛肖钰唐子文樊立东浙江省水利河口研究院杭州定川信息技术有限公司浙江省钱塘江流域中心

为拓展数字孪生技术在钱塘江河口的应用，提升河口相关管理部门管理水平，从钱塘江河口水利管理部门角度出发，梳理钱塘江河口数字孪生业务需求，并针对钱塘江河口冲淤变幅大、洪潮遭遇条件复杂、海塘预警单一等防洪潮问题，构建数字孪... 详细信息

为拓展数字孪生技术在钱塘江河口的应用，提升河口相关管理部门管理水平，从钱塘江河口水利管理部门角度出发，梳理钱塘江河口数字孪生业务需求，并针对钱塘江河口冲淤变幅大、洪潮遭遇条件复杂、海塘预警单一等防洪潮问题，构建数字孪生钱塘江河口防洪潮“四预”应用场景，迭代优化强冲淤河口洪水演进预报及淹没风险研判和强潮河口风暴潮灾害实时研判评估2项关键技术，探索强潮河口防洪潮应用建设模式，为数字孪生钱塘江建设提供重要保障。业务应用于2023年强潮河口江道极端淤积条件下的洪水风险预报及水资源调度方案优化等工作中，预演结果有力支撑2023年河口防洪排涝研判及重要亚运会场馆安全运行，为相关管理部门风险决策及洪水调度提供决策依据。

关键词：数字孪生防洪御潮钱塘江河口 “四预”应用

多源遥感日降水数据融合方法:顾及空间自相关的随机森林模型

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地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1517-1530页

作者：何青鑫陈传法王宇辉孙延宁刘雅婷胡保健山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 几核(浙江)科技有限公司湖州313000 山东省水利科学研究院济南250101

高质量的降水数据是气象服务与水文应用的基础资料保障,多时空尺度的卫星降水数据作为重要的降水数据源,现已被广泛应用到水文气象领域。然而,卫星降水产品存在空间分辨率粗糙、准确性差等问题,难以满足精细化水文和气象的应用需求。本... 详细信息

高质量的降水数据是气象服务与水文应用的基础资料保障,多时空尺度的卫星降水数据作为重要的降水数据源,现已被广泛应用到水文气象领域。然而,卫星降水产品存在空间分辨率粗糙、准确性差等问题,难以满足精细化水文和气象的应用需求。本文以随机森林(Random Forest,RF)为基础模型,提出一种顾及空间自相关性的多源遥感日降水数据融合方法(Spatial Random Forest Multi-source Fusion,SRF-MF)。该方法首先基于降水与环境因子之间存在较强的相关性,在月尺度上利用空间随机森林对多种卫星降水产品分别进行降尺度,然后根据日比率将月降水分解为日降水,最后借助随机森林将降尺度数据和站点数据融合,最终生成高质量的日降水数据。利用2015—2019年四川省5种卫星降水产品(CHIRPS、CMORPH、PERSIANN、GAMaP和IMERG)和实测雨量计数据,通过SRF-MF方法生成了逐日降水数据集,并将该数据集与原始卫星降水产品和5种机器学习方法比较,包括随机森林合并方法(RF-MEP)、单机器学习方法(RF、ANN)和双机器学习方法(RF-RF、RF-ANN)。实验结果表明,在不同时间尺度上(日、月、季、年)SRF-MF方法产生的降水数据集精度均明显优于其他几种方法,而且针对不同强度降水事件的捕捉精度更高,其降水分布图的空间细节信息更加丰富,准确性更高。本文研究结果将为提高卫星降水数据质量,以及扩大应用领域提供研究思路。

关键词：降水多源数据空间自相关融合日尺度机器学习降尺度精细化

基于多源数据融合的小流域山洪灾害分区预警研究

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水利科学与寒区工程 2024年第5期7卷 71-75页

作者：李翰泽胡天瀚李达张露张新海浙江省水利河口研究院(浙江省海洋规划设计研究院) 浙江杭州310002 黑龙江水利水电勘测设计院黑龙江哈尔滨150080

围绕“风险预见周期短”“漏报误报预警多”“预警精度差”等问题,基于流域滞时、风险态势分析,探索适应预警需求的分区分级管理体系,综合考虑气象预报降雨、监测雨量、监测水位等多源预警数据特性,针对不同类型预警对象提出对应预警模... 详细信息

围绕“风险预见周期短”“漏报误报预警多”“预警精度差”等问题,基于流域滞时、风险态势分析,探索适应预警需求的分区分级管理体系,综合考虑气象预报降雨、监测雨量、监测水位等多源预警数据特性,针对不同类型预警对象提出对应预警模式。以浙江省上虞区下管溪为例对该预警体系进行了应用,结果表明该体系有效延长预见期、减少“误报、漏报”现象,为山洪灾害决策提供科学依据。

关键词：山洪预警流域滞时风险态势分级分区管理多源预警数据

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地下坝防治海水入侵的数值模拟

济南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：宁彩艳徐立荣李倩徐晶陈学群济南大学水利与环境学院山东省水利科学研究院

针对不同类型地下坝的咸水运移规律缺乏系统研究的问题，利用海水入侵数值模型SEAWAT建立二维变密度流模型，探讨悬浮式、溢流式、全封式地下坝的水平建设位置和建设深度对海水入侵的防治效果。结果表明，悬浮式、溢流式、全封式地下坝... 详细信息

针对不同类型地下坝的咸水运移规律缺乏系统研究的问题，利用海水入侵数值模型SEAWAT建立二维变密度流模型，探讨悬浮式、溢流式、全封式地下坝的水平建设位置和建设深度对海水入侵的防治效果。结果表明，悬浮式、溢流式、全封式地下坝都可以减小海水入侵范围和程度，地下坝的水平建设位置应尽可能的靠近海边界；综合考虑地下坝工程效果和环境效能，当地下坝建设距离为20 cm、悬浮式地下坝建设深度的变化量为0.875时渗流量减少60.8%，地下坝建设深度建议为含水层厚度的80%左右；溢流式地下坝建设深度的变化量为0.325时，海水入侵的距离急剧减小，地下坝建设高度建议采用最小有效坝高，渗透系数越小、水平建设距离越大、水头差越大则最小有效坝高越小。

关键词：海水入侵地下坝渗透系数水头差数值模拟

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数字孪生流域三维数据底板建设研究及应用

人民长江 2024年第5期55卷 234-240页

作者：侯毅华陆韬王文杰舒全英胡军伟浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司浙江杭州310002

三维数据底板是流域数字化映射的成果,更是数字化场景构建、智慧化模拟迭代的基础。为厘清三维数据底板建设的技术逻辑,系统性地阐述了三维数据底板的定位、建设任务和技术路线图,重点对建设过程中的海量数据融合、数据轻量处理、场景... 详细信息

三维数据底板是流域数字化映射的成果,更是数字化场景构建、智慧化模拟迭代的基础。为厘清三维数据底板建设的技术逻辑,系统性地阐述了三维数据底板的定位、建设任务和技术路线图,重点对建设过程中的海量数据融合、数据轻量处理、场景渲染发布、数据可视可算、数据共享共建等关键技术问题展开深入全面的论述,分析技术难点、解决路径和具体方法。基于以上研究,以浙江省曹娥江数字孪生流域为例,运用BIM+GIS等技术构建L2、L3三维数据底板,以三维数字化场景支撑流域“四预”可视化模型应用。相关成果对类似数据底板建设具有借鉴意义。

关键词：数字孪生流域三维数据底板海量数据融合场景渲染发布共享共建

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两种草本植物对红黏土边坡的固土护坡效应分析

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水土保持通报 2024年

作者：王连锐严亚商崇菊谭娟杨永宇贵州省油气勘查开发工程研究院贵州省水利科学研究院

[目的]贵州存在大量红黏土边坡,水土流失和浅层滑坡问题突出。利用草本植物对红黏土边坡进行防护,对于贵州省的浅层滑坡治理和水土保持具有重要意义,但相关研究较少。[方法]以红黏土边坡为研究对象,选取狗牙根和香根草作为护坡植物,通... 详细信息

[目的]贵州存在大量红黏土边坡,水土流失和浅层滑坡问题突出。利用草本植物对红黏土边坡进行防护,对于贵州省的浅层滑坡治理和水土保持具有重要意义,但相关研究较少。[方法]以红黏土边坡为研究对象,选取狗牙根和香根草作为护坡植物,通过种植试验、根系拉伸试验、直剪试验、室内模拟冲刷试验,探讨两种草本植物的护坡效应。[结果](1)种植150d内,两种草本植物均稳定生长,根系抗拉强度持续增加;生长30～150d,狗牙根的最大抗拉力从0.84N增至8.59N,香根草的最大抗拉力从4.78N增至89.89N。(2)生长120d时对比无根土,狗牙根根土复合体的黏聚力提升91.1%,内摩擦角提升12.45%;香根草根土复合体的黏聚力提升107.47%,内摩擦角提升12.74%。(3)生长150d时对比裸坡,狗牙根坡的径流速率降低45.02%～54.15%,产沙速率降低58.3%～93.85%,60min累计产沙量降低81.02%;香根草坡的径流速率降低35.46%～46.48%,产沙速率降低46.8%～89.44%,60 min累计产沙量降低74.61%。[结论]两种草本植物对红黏土边坡都具有良好的固土护坡效应,香根草对土体抗剪强度的增益效果更明显,狗牙根的水土保持效果更显著。

关键词：红黏土植物护坡根系抗拉力抗剪强度水土保持

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生态海堤多级平台消浪特性及越浪量计算

河海大学学报(自然科学版) 2024年第4期52卷 70-77+84页

作者：刘晓建侯堋陈文龙朱小伟陶爱峰郭辉群王强珠江水利委员会珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心河海大学港口海岸与近海工程学院

针对生态海堤多级平台消浪设计依据缺乏、人工经验设计效率低且难以最大限度发挥消浪效能的问题，通过构建耦合高精度水气界面捕捉算法的三维数学模型，开展了生态海堤多级平台消浪特性及越浪量计算研究，并基于多级堤身结构(平台宽度... 详细信息

针对生态海堤多级平台消浪设计依据缺乏、人工经验设计效率低且难以最大限度发挥消浪效能的问题，通过构建耦合高精度水气界面捕捉算法的三维数学模型，开展了生态海堤多级平台消浪特性及越浪量计算研究，并基于多级堤身结构(平台宽度、平台高度、堤防高度)不同组合下的越浪规律，提出了生态海堤越浪量计算公式。结果表明：受多级平台逐级抬高影响，堤身上覆水厚度变小造成波浪逐层浅化发生连续破碎耗能，同时多级平台迎水面分级阻挡浅化波传播，造成波浪逐级反射衰减；多级平台宽度和高度共同控制着堤顶越浪，越浪量相同情况下迎水面横向堤身宽度与纵向堤身高度变化值存在定量互换关系。

关键词：生态海堤多级平台波浪运动消浪特性越浪量三维数学模型

图像识别技术在水工隧洞收敛变形监测中的应用

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浙江水利水电学院学报 2024年第1期36卷 24-30页

作者：李峰许孝臣刘进宝浙江同济科技职业学院浙江杭州311231 浙江省水利河口研究院浙江杭州310020 浙江广川工程咨询有限公司浙江杭州310020

基于图像识别技术的水工隧洞收敛变形监测技术,是实现水工隧洞全断面收敛变形简便、易操作的自动化监测的重要手段。在实践应用中,基于图像识别技术实现了靶标自动识别和位移自动测读,测量精度可控制在2 mm之内,通过试验获得了最佳靶标... 详细信息

基于图像识别技术的水工隧洞收敛变形监测技术,是实现水工隧洞全断面收敛变形简便、易操作的自动化监测的重要手段。在实践应用中,基于图像识别技术实现了靶标自动识别和位移自动测读,测量精度可控制在2 mm之内,通过试验获得了最佳靶标直径和适宜的拍摄距离参数,靶标适宜直径范围为150~250 mm,适宜拍摄距离根据洞径选择3~10 m,并结合某施工期水工隧洞工程进行实际应用,取得了良好的应用效果,可显著减少人工监测工作量,大大提高监测工作效率,研究结果可为隧洞安全监测提供重要参考和技术支撑。

关键词：水工隧洞收敛变形监测图像识别隧洞安全

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岬湾沙滩地貌对台风响应的数值模拟研究

浙江水利科技 2024年第3期52卷 31-37,44页

作者：陈大喜黄君宝刘旭张炜姚文伟何睿杭三门县水利局浙江三门317100 浙江省水利河口研究院(浙江省海洋规划设计研究院) 浙江杭州310017 浙江省河口海岸重点实验室浙江杭州310017 平阳县水利局浙江平阳325400 河海大学江苏南京210098

台风作用下的岬湾沙滩地貌变化较为复杂,厘清岬湾沙滩地貌对台风响应过程与机理具有重要理论意义与现实意义。基于XBeach软件构建台风作用下的岬湾沙滩地貌变化数值模型,在较好验证的基础上模拟东沙沙滩地貌对“利奇马”台风作用的响应... 详细信息

台风作用下的岬湾沙滩地貌变化较为复杂,厘清岬湾沙滩地貌对台风响应过程与机理具有重要理论意义与现实意义。基于XBeach软件构建台风作用下的岬湾沙滩地貌变化数值模型,在较好验证的基础上模拟东沙沙滩地貌对“利奇马”台风作用的响应过程,进而探析泥沙输移和地貌变化的机理。研究表明:台风登陆前后潮位和台风浪强度对岬湾沙滩的地貌变化起主导作用,在这2个因素的共同作用下,沙滩上部侵蚀明显,泥沙整体向离岸方向运动,并在沙滩下部淤积。产生的裂流在台风期间台风浪与风暴潮条件下,会对沙滩造成较大程度的侵蚀,落潮期间的落潮流在沿岸泥沙的输移中也起着重要作用。岬角掩蔽区域波浪动能减弱是台风作用下该区域出现泥沙淤积的主要原因。

关键词：岬湾沙滩数值模拟地貌变化台风影响 XBeach