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基于LSTM模型的汉口水文站流量预测研究

水利水电快报 2024年

作者：孙亚婷杨阳罗倩梁斌长江水利委员会长江中游水文水资源勘测局武汉大学水利水电学院

江河控制性水文站在流域防汛抗旱减灾体系占据重要位置。准确预测江河控制站流量对洪涝灾害防御、水资源管理、应急调度、航道安全等具有重要意义。以汉口水文站为研究实例，基于长短期记忆神经网络（LSTM）方法，以上游螺山站、仙桃站... 详细信息

江河控制性水文站在流域防汛抗旱减灾体系占据重要位置。准确预测江河控制站流量对洪涝灾害防御、水资源管理、应急调度、航道安全等具有重要意义。以汉口水文站为研究实例，基于长短期记忆神经网络（LSTM）方法，以上游螺山站、仙桃站及其自身流量序列为输入，构建汉口水文站未来1日、3日、7日流量预测模型。结果表明：基于LSTM模型的汉口站未来1日、3日、7日流量预测均能取得很好的效果，其中纳什效率系数分别可达0.9993，0.9895和0.9149。所述方法对数据要求不高，可移植性强，可为江河控制站流量预测提供一种补充常规水文模型方法的简单、高效的方法工具。

关键词：流量预测长短期记忆网络(LSTM) 汉口站

冲刷及整治工程叠加作用下武汉河段滩槽调整特征与成因

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水科学进展 2024年第4期35卷 629-644页

作者：章广越谈广鸣张为尹志王静雯武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局湖北武汉430014 黄河水利科学研究院河南郑州450003 水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心河南郑州450003

大型水库的修建引起了坝下游的滩槽调整,进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响。为探究滩槽调整的驱动机制,采用1952—2022年水沙和1959—2021年地形观测资料,以长江武汉河段为例,分析了床沙组成、来水来沙及整治工程等因素的影... 详细信息

大型水库的修建引起了坝下游的滩槽调整,进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响。为探究滩槽调整的驱动机制,采用1952—2022年水沙和1959—2021年地形观测资料,以长江武汉河段为例,分析了床沙组成、来水来沙及整治工程等因素的影响。研究表明:①武汉河段枯水河槽冲刷量占全河槽冲刷量的90.4%,断面趋向窄深化,河相系数减小。不同江心洲及汊道冲淤出现差异性调整,2001—2021年,铁板洲和白沙洲洲体面积分别减少了63.1%和61.5%,潜洲和天兴洲洲体面积分别增大了212.3%和14.5%;2013年后,铁板洲左右汊均冲,天兴洲汊道左淤右冲。②来沙量锐减,河床以0.125 mm≤d<0.25 mm的细沙居多,抗冲性较弱,是冲刷加剧的先决条件;三峡水库的削峰补枯作用加剧了枯水倾向汊河的冲刷幅度;整治工程改变了滩槽冲淤的横向分布,是江心洲差异性调整的主导因素,也是天兴洲保持左淤右冲的重要原因。③三峡水库蓄水前,洲滩之间演变联动性强;三峡水库蓄水后,来沙减少和中水期时间延长导致洲滩冲刷萎缩,洲滩之间演变联动性变弱;整治工程实施后,工程保持了心滩稳定且其缓流滞沙效应提高了抗冲性,心滩淤长的同时限制了边滩发育,叠加来沙进一步减少,边滩之间、心滩之间演变联动性进一步变弱,边滩与心滩之间演变联动性再次增强。

关键词：滩槽调整水沙变化整治工程洲滩联动武汉河段三峡水库

枯水期咸潮入侵对长江口水源地氯化物影响分析

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水利水电快报 2024年第9期45卷 36-41页

作者：潘与佳毕军芳上海市海洋监测预报中心上海200106 长江水利委员会长江口水文水资源勘测局上海200136

为了解枯水期特枯流量下长江口咸潮对三大水库的取水影响,2023年1月开展了枯水期长江口咸潮监测。基于实测资料,分析了不同区域不同潮时下的氯化物浓度变化情况。实测结果验证了长江口三大水库受咸潮影响的程度各有不同。结果表明:青草... 详细信息

为了解枯水期特枯流量下长江口咸潮对三大水库的取水影响,2023年1月开展了枯水期长江口咸潮监测。基于实测资料,分析了不同区域不同潮时下的氯化物浓度变化情况。实测结果验证了长江口三大水库受咸潮影响的程度各有不同。结果表明:青草沙水库主要受北港正面入侵影响,此次大潮期与小潮期相比,氯化物浓度最大值相差约150 mg/L,大潮期更易发生咸潮入侵;陈行水库主要受北支倒灌影响,但在这一次调查中未受影响;东风西沙水库则受潮汐和北支倒灌双重影响。在崇头和北港区域,氯化物浓度存在明显分层现象。此次调查成果可为咸潮预报、水库优化取水调度提供参考依据。

关键词：咸潮入侵枯水期氯化物长江口

牡蛎壳粉及其铝盐、铁盐改性产物处理高浓度含磷废水研究

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湖北大学学报（自然科学版） 2024年第2期46卷 174-181页

作者：薛思敏朱艳容陈默区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北大学资源环境学院湖北武汉430062 长江水利委员会水文局汉江水文水资源勘测局湖北襄阳441022

牡蛎壳广泛应用于污水中磷的去除,但是将牡蛎壳作为吸附剂来处理高浓度含磷废水的研究较少。本研究以天然牡蛎粉为实验对象,探究牡蛎壳粉及其铁盐、铝盐改性产物对1000 mg·L^(-1)模拟含磷水的处理效果。结果表明,Langmuir和准二级动力... 详细信息

牡蛎壳广泛应用于污水中磷的去除,但是将牡蛎壳作为吸附剂来处理高浓度含磷废水的研究较少。本研究以天然牡蛎粉为实验对象,探究牡蛎壳粉及其铁盐、铝盐改性产物对1000 mg·L^(-1)模拟含磷水的处理效果。结果表明,Langmuir和准二级动力学模型能更好地拟合牡蛎壳粉对高浓度含磷废水的吸附过程,R^(2)值分别为0.992和0.983。牡蛎壳粉对磷的理论饱和吸附量达到212 mg·g^(-1),且在pH为3时牡蛎壳粉对磷的吸附效果最好。当牡蛎壳粒径为100目时,其对磷的单位吸附量达到(41.96±4.58)mg·g^(-1)。在质量分数分别为1%~5%的铝盐、铁盐改性牡蛎壳粉获得的复合材料中,用1%Al(NO 3)3溶液改性的牡蛎壳粉对磷的吸附效果最好,单位吸附量达到了(55.73±4.34)mg·g^(-1),比未改性牡蛎壳粉提升了27%。本研究结果表明牡蛎壳及其铝盐、铁盐改性产物对高浓度含磷废水具有良好的除磷效果,值得进一步研究。

关键词：牡蛎壳粉高浓度含磷废水改性单位吸附量

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基于光电测沙仪的实时泥沙在线监测系统应用

江苏水利 2024年第10期 32-35页

作者：李心月周绍阳曾瑞江苏省地质资料馆江苏南京210012 长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局江苏南京210011

在分析光电测沙原理的基础上,开发了实时泥沙在线监测系统,介绍了实时泥沙在线监测系统的整体框架、野外监测点组成、测点含沙量数据采集方法、数据传输技术、泥沙监测中心以及应用情况。系统的开发极大提高了河流泥沙监测密度,降低了... 详细信息

在分析光电测沙原理的基础上,开发了实时泥沙在线监测系统,介绍了实时泥沙在线监测系统的整体框架、野外监测点组成、测点含沙量数据采集方法、数据传输技术、泥沙监测中心以及应用情况。系统的开发极大提高了河流泥沙监测密度,降低了人工测沙的工作强度,并可自动捕获沙峰过程,为长期实时监测河流含沙量提供了有效的手段。

关键词：光电测沙仪实时监测河流含沙量

基于流域储水量精细化模拟的干旱指数构建及应用研究

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水资源保护 2024年

作者：何海白博宇刘杨合李曈徐健李源吴志勇河海大学水文水资源学院黄河水利委员会河南水文水资源局中国长江电力股份有限公司河南水利投资集团有限公司

为构建一种客观反映河道槽蓄量、水库蓄水量和土壤含水量联合亏缺的干旱指数，以秦淮河流域为研究区，基于500m×500m分辨率的VIC-FLASH水文模型，通过精细化模拟流域河道、水库和土壤中存储的水量变化过程，构建了标准化流域储水指数（... 详细信息

为构建一种客观反映河道槽蓄量、水库蓄水量和土壤含水量联合亏缺的干旱指数，以秦淮河流域为研究区，基于500m×500m分辨率的VIC-FLASH水文模型，通过精细化模拟流域河道、水库和土壤中存储的水量变化过程，构建了标准化流域储水指数（SWSI）；应用SWSI对1980～2019年秦淮河流域历史干旱事件和干旱特征进行分析，验证了其可靠性及应用优势。结果表明：高分辨率VIC-FLASH模型可以较好地模拟流域储水量的时空分布，流量过程模拟平均相对误差10.6%，流域内6座水库实测与模拟蓄水量相关性在0.53～0.86之间；SWSI可以准确地识别干旱事件和反映区域干旱严重程度，反映的干旱严重程度与实际受旱面积的相关系数达到了0.88；1980～2019年逐日SWSI与标准化径流指数（SRI）和土壤含水量距平指数（SMAPI）的相关系数分别达到0.89和0.98。相较于反映单变量水分亏缺的干旱指数，SWSI不但可以定量反映流域储水量的亏缺状态，而且更加客观地展现了旱情时空演变过程，可为大范围干旱精准监测和科学应对提供有效支撑。

关键词：干旱指数河道槽蓄量水库蓄水量土壤含水量 VIC-FLASH模型秦淮河流域

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长江上游潜流带泥沙中石油烃吸附机理研究

环境科学研究 2024年第8期37卷 1779-1788页

作者：徐杨梁越张伟超许彬吕平毓重庆交通大学河海学院重庆400074 长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局重庆400020 重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074 重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074 重庆市水旱灾害防御中心重庆401147

生态优先、绿色发展是推动长江经济带发展必须坚持的战略定位,然而随着长江航运的迅猛发展,大量船舶溢油污染物在长江潜流带沉积,威胁生态安全。为研究船舶溢油在长江上游潜流带中的吸附规律,本研究选用长江航运广泛使用的0号柴油为实... 详细信息

生态优先、绿色发展是推动长江经济带发展必须坚持的战略定位,然而随着长江航运的迅猛发展,大量船舶溢油污染物在长江潜流带沉积,威胁生态安全。为研究船舶溢油在长江上游潜流带中的吸附规律,本研究选用长江航运广泛使用的0号柴油为实验用油,以长江上游潜流带泥沙为研究对象,通过室内平衡振荡实验分析不同浓度水溶态石油烃在不同粒径泥沙中的吸附机理。结果表明:长江上游潜流带泥沙颗粒对水溶态石油烃的吸附平衡时间均在2 h左右,吸附过程呈明显的二阶段特征,包括快速(0~1 h)和慢速(1~2 h)两个阶段,快速阶段吸附量在90%以上,吸附量与粒径大小关系显著,准二级动力学模型(R^(2)为0.995~0.997)拟合效果更好。潜流带泥沙吸附过程呈线性趋势特点明显,Henry线性等温吸附模型(R^(2)为0.918~0.996)对等温吸附实验结果的拟合度更高,呈现出强分配、弱吸附的特点。大多情况下石油烃浓度越高、泥沙粒径越小,泥沙单位吸附量则越多,但有机质含量的差异会影响这一规律;此外,水土比降低、盐度升高会使泥沙单位吸附量增加。研究显示,长江上游潜流带泥沙对水溶态石油烃的吸附速率主要受到化学吸附机理控制,以表面有机质溶解分配作用为主,以非均匀表面化学吸附为辅,石油烃浓度、泥沙粒径、水土比、盐度均对石油烃在潜流带中的吸附有一定影响。

关键词：长江上游潜流带泥沙石油烃振荡平衡法吸附机理

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三峡库区悬沙颗粒磷的粒径变化和滞留特征

水利水电技术(中英文) 2024年

作者：陈晴空陈治君王殿常兰峰高千红李姗泽重庆交通大学环境水利工程重庆市工程实验室重庆交通大学重庆交通大学-重庆港力环保股份有限公司资源与环境研究生联合培养基地中国长江三峡集团有限公司长江生态环境工程研究中心长江生态环保集团有限公司长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室

【目的】磷是长江的主要污染物和生源要素，三峡大坝的建成导致大量携带磷的悬沙(颗粒磷)被拦截而影响长江流域的生态环境。粒径(D)是悬沙的重要物理特性，但目前对长江颗粒磷的研究缺乏粒径方面的信息。【方法】2021年在库区长江干流... 详细信息

【目的】磷是长江的主要污染物和生源要素，三峡大坝的建成导致大量携带磷的悬沙(颗粒磷)被拦截而影响长江流域的生态环境。粒径(D)是悬沙的重要物理特性，但目前对长江颗粒磷的研究缺乏粒径方面的信息。【方法】2021年在库区长江干流和支流嘉陵江、乌江的8个水文断面逐月开展了悬沙粒径级配分析和各粒径段悬沙含磷量(PP’)的监测，获得了各断面不同时间、不同粒径段悬沙的PP’值，输沙率和流量、流速等水文参数以及总磷(TP)、溶解态磷(DP)、颗粒磷(PP)的浓度，总结了库区悬沙粒度特征和含磷量的时空变化规律并分析了库区中主导颗粒磷输移的主要悬沙成分，估算了库区对不同悬沙成分的拦截作用。【结果】结果显示：(1)库区悬沙以D≤0.062mm的细颗粒为主，从上游到下游有细化趋势；粉砂通量最大可占全年D≤0.062mm的悬沙通量的77%，粉砂颗粒磷通量最大可占全年D≤0.062mm的悬沙颗粒磷通量的82%，粉砂是库区颗粒磷的主要载体。(2)非汛期库区长江干流各粒径段的悬沙平均含磷量大于汛期，且粒径越小PP’值越大，但汛期却是0.002＜D＜0.004mm的黏粒含磷最多，输沙率决定悬沙通量的多少，是影响颗粒磷输移的主要因素。(3)库区水体中的磷在非汛期以DP为主，汛期以PP为主，全年都有悬沙和PP滞留，尤以汛期为主，汛期悬沙和颗粒磷滞留量分别约占全年滞留量的94.5%和97.1%；粉砂颗粒磷在库区的滞留率＞80%，黏粒颗粒磷的滞留率＞60%。【结论】结果表明：悬沙粒径级配与土壤测磷相结合的监测方法，能明确库区不同粒径悬沙的含磷量，为库区磷监测提供新的技术参考；库区悬沙成分占比对颗粒磷输移的影响大于悬沙粒径，悬沙成分占比越大，对颗粒磷输移的影响越大，因此长江上游控磷更应侧重对悬沙成分占比方面。

关键词：三峡库区悬沙粒径颗粒磷滞留率时空变化

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G311线永城境改建工程跨河桥梁防洪评价

海河水利 2024年第2期 59-63页

作者：蔡磊许天一蔡霞长江水利委员会长江下游水文水资源勘测局江苏南京210011 珠江水利委员会珠江水利综合技术中心广东广州510611

依据《中华人民共和国防洪法》及相关法律法规的规定,对河道管理内的建设项目应进行防洪评价,编制防洪评价报告。在河道上修建桥梁时,保障河道行洪安全是桥梁建设的基本要求,因此对跨河桥梁进行防洪评价是一项重要工作内容。依据有关法... 详细信息

依据《中华人民共和国防洪法》及相关法律法规的规定,对河道管理内的建设项目应进行防洪评价,编制防洪评价报告。在河道上修建桥梁时,保障河道行洪安全是桥梁建设的基本要求,因此对跨河桥梁进行防洪评价是一项重要工作内容。依据有关法律、法规、规范标准和工程规划批复文件要求,结合河道演变、现有水利工程设施和水利规划及实施安排,合理确定工程建设技术路线,在水文、壅水、冲淤、河势影响等分析计算的基础上,对永城市G311线永城境改建工程跨河桥梁防洪进行综合评价,提出了工程影响防治措施。

关键词：跨河桥梁防洪评价水文壅水冲刷