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序言——清华大学水利水电工程系历史沿革和水利工程智能建造专刊

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第8期62卷 1251-1251页

作者：清华大学水利水电工程系河川枢纽与建强管理研究所清华大学水利水电工程系河川枢纽与建设管理研究所

清华大学水利水电工程系成立于1951年,前身是成立于1926年的清华大学工学院的土木工程系的水利组。1951年,教育部决定在清华大学工学院设立水利工程系和水力发电工程系;1952年,院系调整,清华大学成立水利工程系;1978年,全面恢复高考招生... 详细信息

清华大学水利水电工程系成立于1951年,前身是成立于1926年的清华大学工学院的土木工程系的水利组。1951年,教育部决定在清华大学工学院设立水利工程系和水力发电工程系;1952年,院系调整,清华大学成立水利工程系;1978年,全面恢复高考招生,水工结构工程、水力学及河流动力学、岩土工程成为教育部批准的首批博士点。1988年,水利工程系更名为水利水电工程系;水工结构工程被评为全国重点学科。1999年,系内机构改革,撤销教研组,按二级学科或相近二级学科的组合设立研究所和系列课程教学组。2000年,清华大学土水学院成立,下设水利水电工程系、土木工程系、建设管理系。

关键词：水工结构工程水力发电工程水力学及河流动力学二级学科土木工程系院系调整高考招生清华大学

清华大学水利水电工程系教授田富强:注重应用达尔文范式和前沿技术推动水文科技进步

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中国水利 2023年第16期 22-25页

作者：吕彩霞轩玮田富强中国水利清华大学水利水电工程系国际水文科学协会

水文被称为水旱灾害防御的“耳目”“尖兵”,也是一门传统的、与经济社会发展密切相关的学科。随着近年我国突破历史记录、颠覆传统认知的洪涝灾害频繁发生,传统的水文监测预报手段越来越难以满足当前防御需求。如何提高水文科技水平并... 详细信息

水文被称为水旱灾害防御的“耳目”“尖兵”,也是一门传统的、与经济社会发展密切相关的学科。随着近年我国突破历史记录、颠覆传统认知的洪涝灾害频繁发生,传统的水文监测预报手段越来越难以满足当前防御需求。如何提高水文科技水平并及时精准提供雨水情监测预报信息,至关重要。近日,清华大学水利水电工程系教授田富强当选为国际水文科学协会副主席。

关键词：水文科学水文科技水文监测水旱灾害洪涝灾害预报信息清华大学历史记录

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长江上游水库群的热环境效应与修复对策

湖泊科学 2019年第1期31卷 1-17页

作者：周建军杨倩张曼清华大学水利系北京100084

本文根据实测资料揭示三峡水库运行以来冬季下泄水温抬高5.32℃、夏初降低3.45℃、过程滞后30～43天,三峡水库冬季水温平均高于气温10℃,且随水库蓄水位和上游水库增加不断升高.长江是罕见的从高热河源流向低热潮湿地区的世界大河,干流... 详细信息

本文根据实测资料揭示三峡水库运行以来冬季下泄水温抬高5.32℃、夏初降低3.45℃、过程滞后30～43天,三峡水库冬季水温平均高于气温10℃,且随水库蓄水位和上游水库增加不断升高.长江是罕见的从高热河源流向低热潮湿地区的世界大河,干流三峡等大型水库流量大、库容大且基本没有温度分层,水库滞热、散热和下泄热量巨大,下游水温改变范围超过汉口.需要重视的两个宏观效应:一是超温大幅降低水库和下游水溶解氧(DO),影响程度已与长江平均化学需氧量(COD)等污染同数量级,加上加速COD等耗氧,水温升高的污染危害更大;二是水库冬季巨大散热,11-1月库区平均散热强度241 W/m2、总热功率2.43亿kW,下泄潜在热量3.16亿kW、超过天然1.73亿kW,水库散发和下泄热量相当于全国平均用电功率. 2030年上游水电按规划全面建成后,冬季上游水库群还将附加吸热2亿kW(年热量2万亿kWh). DO是大坝对天然河流环境改变的重要方面,三峡支流库区现在连年水华、干流出现缺氧,水温升高进一步降低DO浓度和促进环境耗氧是当前库区和下游生态环境的主要问题之一.冬季干热河谷输出热水、2030年后更多梯级水库吸热并通过河流转移到三峡水库,巨大附加散热量对周边环境、水资源、土壤墒情和局部气候影响需要认真研究.建议在干热河谷梯级水库大规模布局水面光伏(PPV).一方面遮挡短波辐射抑制下游三峡入库水温进一步升高,另一方面利用梯级水电巨大储能、调节优势与光伏资源,互补互助、集约和大规模开发西南可再生能源与电力调节资源.本文研究显示PPV电量巨大和结构优势明显,是改善我国电力能源结构和提升水电的发展方向,还可带动更多绿色发展.

关键词：水温热效应环境修复水面光伏梯级水库长江

近年长江中下游径流节律变化、效应与修复对策

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湖泊科学 2018年第6期30卷 1471-1488页

作者：周建军张曼清华大学水利系北京100084

近十余年长江上游大量兴建大型水库,蓄水、调节和拦沙对中下游河川径流和泥沙产生了深刻影响.河川径流减少,径流季节提前,伏秋(特别是10月)流量显著降低、变差系数增大,97%严重干旱频率情景变成80%~85%.同时,宜昌和出海输沙量分别减少93... 详细信息

近十余年长江上游大量兴建大型水库,蓄水、调节和拦沙对中下游河川径流和泥沙产生了深刻影响.河川径流减少,径流季节提前,伏秋(特别是10月)流量显著降低、变差系数增大,97%严重干旱频率情景变成80%~85%.同时,宜昌和出海输沙量分别减少93%和70%,中下游河槽冲刷下降1~3 m,三峡蓄水后仅13年清水冲刷幅度和范围已超过三峡预期30年的冲刷上限,目前仍呈加速趋势.干流各站平均水位下降2~4 m,与此同时河道同流量洪水位反而升高.水库调节是水位降低的主要原因,河道冲刷更加剧水位降低,当前水位变化对防洪和生态都不利.汛后流量和干流水位提前降低使洞庭湖和鄱阳湖(两湖)提前干枯、松滋等"三口"入湖水量减少,伏秋高热季节两湖生态环境面貌发生了根本变化.汛后流量减少甚至显著增加长江大通十月流量小于15000 m3/s几率和上海长江水源受咸潮影响风险,10月咸潮入侵变成最严重时段必须引起高度重视.我们认为,径流和径流节律变化是当前长江生态环境最主要问题之一.建议以"水资源工程"重新定位上游大型工程、以"水资源优先"优化流域管理和切实回归既定三峡工程运行原则等统一调度和改善中下游水情;通过水库挖泥等措施修复长江物质通量,抑制中下游剧烈冲刷和稳定河流格局;加强中下游蓄滞洪区等防洪能力建设,为最大限度降低上游水库防洪和蓄水压力创造条件;主要通过改善上游水库调度维护两湖环境条件,"引清水入洞庭"和"增加供水设施建设"加强两湖适应能力.这是长江修复和保护重点.

关键词：径流节律水库调节河道冲刷生态效应河流保护

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滑坡-泥石流转化研究进展

工程地质学报 2023年第3期31卷 762-779页

作者：郭剑崔一飞清华大学水利系河流泥沙所北京100085

近年来,随着山区工程建设日益活跃,由滑坡转化为泥石流所导致的巨型远程沟谷灾害,因其超强的运动性和巨大的破坏性而引起广泛关注。与单灾种滑坡相比,转化后的泥石流灾害规模更大、运动距离更远、流动性更强、危害程度更严重。科学的认... 详细信息

近年来,随着山区工程建设日益活跃,由滑坡转化为泥石流所导致的巨型远程沟谷灾害,因其超强的运动性和巨大的破坏性而引起广泛关注。与单灾种滑坡相比,转化后的泥石流灾害规模更大、运动距离更远、流动性更强、危害程度更严重。科学的认识滑坡-泥石流转化过程,对从起始环节降低远程沟谷灾害风险,进而采取针对性减灾措施具有重要意义。本文基于现阶段国内外研究成果,系统综述了滑坡-泥石流灾害转化的概念、转化条件和转化机理。首先,对比高速远程滑坡-碎屑流,明确了滑坡-泥石流转化的概念。随后,从物源、水源和地形3个角度梳理了滑坡-泥石流转化的宏观条件,进一步梳理了现阶段用于划分滑坡、泥石流的静态、动态指标和方法。基于典型滑坡-泥石流转化野外案例和模型实验,总结了滑坡-泥石流转化的两种模式:“静-动”转化和“动-动”转化,分别就不同转化模式所对应的孕灾条件和物理机制进行了探讨。最后,基于对现有成果的分析,提出了滑坡-泥石流转化研究所面临的3个关键科学问题,指出了滑坡-泥石流转化研究可借鉴的相关理论和方法,探讨了未来滑坡-泥石流转化过程及物理机制分析的研究方法。

关键词：滑坡-泥石流转化滑坡流态化转化条件灾害链水土耦合

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长江鄱阳湖问题的原因及湖口建闸的影响

水资源保护 2019年第2期35卷 1-12页

作者：周建军张曼清华大学水利系北京100084

根据实际资料分析了近年鄱阳湖环境面貌剧烈变化的原因和湖口建闸的影响,结果表明:当前鄱阳湖汛后提前干枯主要是长江上游水库群改变了河川径流节律,减少汛后水量,使河湖提前入枯和河道大幅冲刷,全线汛后水位平均降低2～4 m(湖口2.76 m)... 详细信息

根据实际资料分析了近年鄱阳湖环境面貌剧烈变化的原因和湖口建闸的影响,结果表明:当前鄱阳湖汛后提前干枯主要是长江上游水库群改变了河川径流节律,减少汛后水量,使河湖提前入枯和河道大幅冲刷,全线汛后水位平均降低2～4 m(湖口2.76 m),径流减少是主要原因;鄱阳湖大量采砂已经破坏了入江水道的自然水力顶托机制,使枯季(2—3月)湖区(都昌)平均水位降低2 m,这是鄱阳湖连续出现极低水位的原因;鄱阳湖流域水库拦截和长江汛期洪水减少、湖水位降低和持水量减少等,也使近年8—10月湖口入湖和出湖流量大幅度减少,加剧了湖区汛后水位降低,特别是鄱阳湖七河尾闾干旱。上述变化已经对湖区生态环境和周边生产生活影响很大,但鄱阳湖基本自然特征没有改变。湖口建闸是可控制湖区汛后水位消落和抬高枯水位,但是建闸隔断江湖,对洄游鱼类生存、鸟类生境和湖区环境影响很大;长江受三峡大坝隔断后,再在湖口建闸将严重肢解流域自然生态系统,使长江生境多样性彻底丧失;而且建闸还将进一步加剧长江下游水位降低,改变河湖面貌,降低环境容量和河口抵御咸潮能力。解决鄱阳湖问题应该在长江流域层面统筹寻找对策,建议严格坚持三峡工程规划确定的主要防大洪水原则,适当调整流域总体规划,提高湖区流域水利工程调节能力和增加汛后补水,修复鄱阳湖入江水道,加强鄱阳湖及周边适应能力建设等。

关键词：长江大保护鄱阳湖建闸水库调蓄三峡大坝

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管道瞬态多流态混合流的扩散对流模型

清华大学学报（自然科学版） 2023年第5期63卷 830-839页

作者：张东王恩志刘晓丽吴春璐清华大学水利水电工程系北京100084

管道明-满流及混合流流动过程的数值模拟存在计算稳定性差、成本高的问题,尤其在如岩溶区长期水动力预测方面,急需准确、稳定性强且成本低的物理数学模型。基于扩散波动近似和密度连续假设,该文考虑管道流动形式及流态变化过程,提出了... 详细信息

管道明-满流及混合流流动过程的数值模拟存在计算稳定性差、成本高的问题,尤其在如岩溶区长期水动力预测方面,急需准确、稳定性强且成本低的物理数学模型。基于扩散波动近似和密度连续假设,该文考虑管道流动形式及流态变化过程,提出了多流态管道混合流扩散对流模型,并针对典型管道流问题进行了数值模拟来验证模型的适用性和准确性。结果表明,该模型的计算结果与理论解、 SWMM(storm water management model)结果及实验数据十分吻合,准确地模拟瞬时管道混合流动过程。相比SWMM,该模型减弱了在明-满流交替界面的数值振荡现象,计算稳定性更好,对时空离散要求更低。该模型可以为管道长期水动力过程模拟预测如岩溶管道流模拟等提供理论和方法支撑。

关键词：管道流明流-满流-混合流扩散波动扩散对流多流态

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车路协同系统关键技术研究进展

华南理工大学学报:自然科学版 2023年第10期51卷 46-67页

作者：林泓熠刘洋李深曲小波清华大学车辆与运载学院北京100084 清华大学土木水利学院北京100084

随着城市汽车保有量的稳步增长,道路交通拥堵问题日益凸显,给城市发展带来了巨大压力。为了有效应对这一挑战,开发能够提高交通效率并降低能源消耗的方法显得至关重要。在当前环境下,车路协同系统作为实现绿色智慧交通系统的一种理想选... 详细信息

随着城市汽车保有量的稳步增长,道路交通拥堵问题日益凸显,给城市发展带来了巨大压力。为了有效应对这一挑战,开发能够提高交通效率并降低能源消耗的方法显得至关重要。在当前环境下,车路协同系统作为实现绿色智慧交通系统的一种理想选择,可通过整合和优化各种交通资源,实现交通效率的提升和能源消耗的降低,进而为实现“双碳”目标提供了重要技术支持,已成为交通领域研究和实践的重要方向。本文详细解析了车路协同的基本概念、研究方法和应用场景,并深入讨论了其4个核心技术模块:融合感知、驾驶认知、自主决策和协同控制。文章回顾并总结了这些模块中从传统方法到最新的深度强化学习方法的研究成果,并深入探讨了这些技术和方法在提升交通效率、降低能源消耗和增强道路安全性方面的应用潜力。最后,文章剖析了车路协同系统在实际应用中可能遇到的诸多挑战,如信息传输的安全性、系统的稳定性、环境的复杂性等。为了克服这些挑战,文章从开发整合车端和路端信息的数据集、提升多源感知信息的融合精度、增强车路协同系统的实时性和安全性与优化复杂条件下多车协同决策控制的方法等4个方面展望了未来的发展方向。因此,本文不仅对于车路协同技术的进一步发展具有重要的参考价值,也对于城市交通系统的未来规划和建设具有重要的指导意义。

关键词：车路协同系统融合感知驾驶认知自主决策协同控制

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清华大学物理系复系40年来的人才培养

物理 2022年第8期51卷 526-533页

作者：阮东肖志刚清华大学物理系北京100084

清华大学物理系成立于1926年,是清华大学最早成立的院系之一。之后历经西南联大和战后恢复期,至1952年因全国院系调整而中断。1982年,以物理教研组和工程物理系部分教研组为基础,恢复物理系。清华大学物理系始终将人才培养作为本系的核... 详细信息

清华大学物理系成立于1926年,是清华大学最早成立的院系之一。之后历经西南联大和战后恢复期,至1952年因全国院系调整而中断。1982年,以物理教研组和工程物理系部分教研组为基础,恢复物理系。清华大学物理系始终将人才培养作为本系的核心使命和价值传承。首任系主任叶企孙先生“只授学生以基本知识,重质不重量,理论和实验并重”的教学理念,一直在物理系拔尖人才培养实践中起着至关重要的指导作用。

关键词：院系调整清华大学价值传承人才培养工程物理系叶企孙教学理念西南联大