基于LMDI和STIRPAT模型的区域用水影响因素定量分析研究

区域用水影响因素分析对落实最严格水资源管理制度、实现节水型社会建设具有重要意义。为定量表征区域用水变化和影响因素之间的关系,通过LMDI因素分解识别人口规模、经济发展水平、节水技术水平对用水变化的影响程度,采用STIRPAT模型解析用水总量对人口规模、经济发展水平、节水技术水平变化的变动响应关系,以榆林市2000—2017年用水及影响因素变化为例开展了实证研究。结果显示:人口规模和经济发展水平对用水增长起到正向促进作用,节水技术水平起到负向抑制作用。人口规模、经济发展水平、节水技术水平效应依次为8 163.124万m~3、144 238.924万m~3、-126 161.049万m~3;人口规模、经济发展水平、节水技术水平每变化1%,用水将分别变化1.208%、0.061%和0.037%;经济发展水平和节水技术水平是用水变化的主要影响因素,但用水对人口规模变化敏感程度最高。最后,结合榆林市水资源特点提出针对性措施和建议,以期为榆林市水资源规划与管理提供参考。     

基于卷积神经网络的大坝安全监测数据异常识别

为了减轻大坝安全监测数据异常识别的数据处理压力,解决传统方法难以辨别非最值异常点的问题,提出利用卷积神经网络(CNN)识别大坝安全监测数据异常模式。监测数据过程线的周期性及异常值的显著差别使CNN得以发挥图像分类功能,分别将存在单个突跳点、无异常、存在震荡段、台阶、多个突跳点、台坎的监测数据过程线作为6类图像,人工生成65 000张训练数据及6 500张测试数据,6类图像的数量比为1∶1.5∶1∶1∶1∶1。利用CNN对混合6种过程线图像的测试数据集进行图像分类,总体准确率为0.973 1,且6种图像的准确率都至少为0.93。进一步对CNN进行改进,构建CNN监测数据异常识别模型,增加数据异常位置搜索功能;模型输入为监测数据过程线图像,输出为图像编号、图像类别及异常位置。研究成果有助于实现大坝自动、及时预警,及时了解大坝安全状况。     

混凝土面板堆石坝水下面板裂缝成因数值分析

混凝土面板堆石坝的水下面板裂缝形成发展,影响了面板的工作性态。为揭示水下面板裂缝的成因,依据监测资料研究了运行期不利温度工况及施工质量对面板裂缝的影响,提出以空隙率的概率分布函数表征施工质量的方法,采用质量保证率模拟堆石区的施工缺陷区域,确定了运行期堆石坝面板裂缝分析的流程。以某混凝土面板堆石坝为例,通过结构计算研究了面板裂缝开裂区域的应力情况及变化趋势。结果表明:温度因子对深水区裂缝产生及发展影响不大。在水荷载作用下,当施工质量缺陷区堆石料质量保证率为90%时,计算的裂缝应力符合裂缝的检查情况,验证了该模拟方法的合理性。研究成果对面板堆石坝的安全运行具有工程意义,也对同种坝型运行期水下裂缝的成因和判断具有参考价值。     

某抽水蓄能电站上水库防渗帷幕深度优选研究

针对某抽水蓄能电站上水库地质条件较为复杂、库区存在两条由库内延伸到库外的中等宽度断层、副坝区基岩弱风化层较厚的特点,以及设计防渗方案不合理的问题,根据上库工程坝址区的地质结构、地形地貌及防渗帷幕设计,建立了三维有限元渗流分析模型。首先通过参数及地下水位反演确定了库区基岩的渗透系数和水库特征点处的地下水位,然后在设计防渗方案的基础上计算分析了不同防渗帷幕深度对库区渗流场、渗透流量及各部位渗透坡降的影响,并根据分析结果对防渗帷幕深度进行了方案优选。结果表明：河床断层附近和库周断层及副坝附近的防渗帷幕深度可增大10 m,左、右坝肩帷幕深度可分别减少10 m并降低至3 Lu标准,库周非断层及副坝附近的防渗帷幕深度可减少10 m。研究结果可为类似工程防渗帷幕深度方案的优选提供参考。     

上覆水磷浓度对沉积物孔隙水中磷垂向分布的影响

为探究上覆水磷浓度对沉积物孔隙水中磷垂向分布的影响,通过室内实验,利用薄膜扩散平衡技术(DET)对孔隙水中磷浓度进行测量,分析孔隙水磷浓度的垂向变化规律,并揭示平衡时上覆水磷浓度与孔隙水磷浓度以及上覆水-沉积物界面孔隙水磷浓度的关系。结果表明:上覆水磷浓度越高,则沉积物孔隙水中磷垂向分布达到平衡所需的时间越长,相同垂向位置处孔隙水磷浓度及其浓度梯度越大;孔隙水磷浓度及其浓度梯度随深度增加而降低,表层沉积物孔隙水中磷的扩散作用最强,下层沉积物孔隙水磷浓度受上覆水磷浓度变化影响较小;吸附平衡后,沉积物孔隙水磷浓度和上覆水-沉积物界面孔隙水磷浓度均与上覆水磷浓度呈幂函数关系,而留存在沉积物孔隙水中的磷浓度仅占2.26%～3.80%,上覆水中减少的磷大部分被沉积物吸附。     

怒江流域云南区段降雨时空变化分析

利用怒江流域云南区段及其毗邻地区77个站点1980~2009年雨量资料,以及怒江干流道街坝站1957~2015年和南汀河支流姑老河站1960~2015年降雨、径流资料,研究该流域降雨区域分异特征及变化趋势。结果表明:怒江流域云南区段多年平均面雨量达1 336.7 mm,远大于全省平均降雨量;怒江干流云南区段上游贡山地区和下游支流苏帕河流域,以及支流南汀河流域下游多年平均降雨量达1 500 mm以上,而干流的中游怒江坝干热河谷不足1 000 mm,降水空间分布格局与西南季风强弱及纵向岭谷地形密切相关;怒江流域云南区段降水量呈下降趋势,与怒江上游西藏区域相反,支流南汀河流域面雨量减少速率(56 mm/10 a)大于怒江干流云南区段(29 mm/10 a);怒江流域云南区段夏季降水占全年降水量的51%,怒江干流云南区段与支流南汀河流域降水量差异主要表现在夏季;怒江流域云南区段春季降水量呈增加趋势,夏季、秋季和冬季降水量呈减少趋势;怒江干流道街坝站、支流南汀河姑老河站降雨量长周期分别为36 a和33 a左右,从降雨变化长周期来看,2002年以来的少水期将持续到2018~2020年。怒江干流云南区段降水量变化的Hurst指数值为0.69,表明其未来趋势与过去一致,仍将延续降水量减少的变化趋势。     

HBV模型在逊毕拉河流域的适用性研究

流域水文模型是水资源评价和管理的重要工具之一,以我国北方的逊毕拉河流域为研究对象,评估了HBV模型在不同资料条件下的区域适用性。结果表明:HBV模型对逊毕拉河流域模拟效果总体较好,Nash系数多在0.6以上;雨量资料的质量对水文模拟效果具有较大的影响,在雨量资料较为充分的条件下模拟效果更好,Nash效率系数超过0.8(吴家堡站);HBV可以较好地适用于资料较好的我国北方寒冷地区进行环境变化影响评估等方面的研究。     

降水径流特征变化对月水量平衡模型模拟精度及参数的影响

为评估水文模型在变化环境下的可靠性,以两参数月水量平衡模型为例,采用Mann-Kendall法分析降水径流资料在MOPEX数据集中美国本土的104个典型流域的一致性,基于可变模糊理论评价降水径流资料一致性对两参数月水量平衡模型模拟精度的影响,并探讨降水径流资料一致性和流域的气候特征对模型参数的影响。结果表明:研究流域中,92.31%流域的降水或径流资料的一致性遭到破坏;通过可变模糊集评价模型模拟效果,发现降水、径流趋势变化均会削弱水文模型的模拟能力,其中降水一致性破坏是水文模型模拟能力减弱的主要原因,并且该方法能够准确地识别影响模拟能力的次要因素;模型参数C和参数SC均随着流域多年平均径流系数增大而增大,参数C反映了流域的湿润程度,参数SC表征了流域的调蓄能力。研究成果可为防洪、抗旱、水资源规划和管理提供技术支撑。     

1959-2018年山东省降水时空分布特征与洪旱演变规律

基于山东省1959-2018年地面气象观测站逐日降水资料,应用反距离权重插值、Z指数、Mann-Kendall检验及小波分析等研究方法,探讨近60年来山东省降水的时空分布特征及洪旱演变规律。结果表明：空间分布上,降水量存在显著的地区差异,呈现东部多西部少且山区多于平原的空间分布格局。时间分布上,多年平均降水量呈现下降的变化趋势,东部沿海地区下降速率比西北内陆地区快。山东省的洪旱灾害具有年代际变化特征,20世纪70年代前,涝灾频繁,80年代到21世纪初旱灾频繁,21世纪后,主要发生偏涝,洪旱灾害地区间差异明显。研究结果对该省防灾减灾及区域经济发展具有重要意义。     

高堆石坝面膜防渗体非散粒体垫层工程特性试验——高面膜堆石坝关键技术（五）

针对传统土工膜垫层材料不能满足深覆盖层上高堆石坝面膜防渗体稳定性及适应变形要求的问题,采用室内渗透系数、抗压、抗弯折、直剪及结构模型试验等方法对一种新型多孔垫层材料——聚合物透水混凝土的透水性能、基本力学特性、界面抗剪强度及适应坝体变形能力等工程特性进行了一系列试验研究,并与传统无砂混凝土垫层材料的工程特性进行了对比试验与分析。试验结果表明,聚合物透水混凝土在具有较高强度和透水性的同时,还具有较低的弹性模量和显著的韧性特征,相对无砂混凝土具有更强的适应坝体变形能力,更适合用作深覆盖层上高堆石坝面膜防渗体垫层。