数字孪生流域模型研发若干问题思考

基于数字孪生具有物理实体、虚拟实体及二者连接的三维架构特点,分析了数字孪生流域中独立事件保真度在不同层级的衰减过程,提出了在目前技术水平下数字孪生流域的保真度约为0.80。探讨了提高数字孪生流域整体保真度的两条路径。以泥沙数学模型和土壤侵蚀模型为例,提出了模型研发方向。进而沿着提高模型精度和通用性以及软件标准化和可视化技术路线,具体阐述了如何开展水利专业模型研发,以提高整体保真度,支撑数字孪生流域建设。     

农业水资源效用评价Ⅱ：方法与应用

本文在农业水资源效用评价理论框架体系下,进一步完善了农业水资源效用综合评价方法体系：提出了评价模型,确定评价方法并构建了评价指标体系.应用提出的评价理论和方法体系,对华北平原井灌区的代表——北京大兴进行了案例研究.评价结果显示,大兴地区农业水资源利用效用综合得分均保持在良好状态区间,其最大的原因在于经济效益持续较好,贡献了总效应得分的50％以上,而环境效益则相对较差,除了有两年处于正常状态外,其余年份均处于警戒状态.评价结果表明大兴地区农业水资源利用存在着比较突出的环境问题,具体表现为水污染严重,水质较差,地下水超采严重.案例研究的结果与专家的研判大致相符证明了该方法体系的科学性和合理性,下一步的重点是如何从区域差异上解决方法的普适性问题.     

特高拱坝施工期数字监控方法、系统与工程应用

依据混凝土坝数字监控的理论,从主要目的、基本内容和工作模式3个方面论述了特高拱坝施工期数字监控方法,介绍了特高拱坝施工期数字监控系统,提出了利用该系统开展特高拱坝施工期数字监控的工程应用模式.特高拱坝施工期数字监控系统的工程应用表明,运用该系统可以实时开展大坝工作性态评估,降低事故风险,同时可以为施工期动态设计提供决策支持.     

南水北调中线分水口群不同运用方式对总干渠水力控制特性的影响

分析了南水北调中线总干渠在闸前常水位运行方式下,满足分水口群用水需求的节制闸控制方式和算法,通过数值仿真,重点研究了分水口群分别采用顺序运用方式、同步运用方式及逆序运用方式时,总干渠在闸前水位偏差、水力过渡时间和闸门操作历时等水力控制指标方面的差别。研究表明,闸门操作历时在顺序运用方式下最短,逆序运用方式下最长;水力过渡时间在同步运用方式下最短,逆序运用方式下最长;而闸前水位偏差指标在三种运用方式下相同。     

LSTM神经网络和量纲分析法在弧形闸门过流计算中的对比

为保障工程建筑物的合理设计、输水渠道的科学调控及调水系统的安全运行,需对弧形闸门过闸流量进行精确计算。以南水北调中线工程干渠59座节制闸为研究对象,建立基于量纲分析法和长短期记忆神经网络两种不同的弧形闸门流量计算模型,选取2018—2019年2 h时间尺度的原始观测数据作为模型输入,对比分析两种模型闸门流量计算的平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差及纳什效率系数。结果表明：对于工程整体而言,长短期记忆神经网络方法的误差结果略优于量纲分析法,两者流量平均相对误差分别为2%~2.5%和3%~4%。另外,量纲分析法受水位波动影响较大,更适用于中线工程中下游（中、小流量）的闸门过流计算;长短期记忆神经网络方法受水位波动的影响相对略小,更适用于中线工程中上游（大、中流量）的闸门过流计算。该研究为南水北调中线工程闸门水力计算及调度运行提供了科学依据。     

黄河下游驼峰河段演变的特殊性研究

黄河下游高村至孙口河段因经常出现过流能力明显小于其上下游河段的驼峰现象而被称之为驼峰河段。根据实测资料分析驼峰河段不同于其上下游河段特殊的边界条件,探讨驼峰河段特殊的演变规律,结果表明:1驼峰河段具有易淤难冲的特点,属于冲淤交替变化的临界河段;2黄河下游河底高程抬升幅度最大的河段在高村附近,比降最小的河段在孙口—艾山附近;31974—2002年滩唇高程在驼峰河段增加最多,驼峰河段平滩河宽远小于上游河段平滩河宽,驼峰河段平滩断面面积也较小。     

金沙江流域径流变化特征及成因

基于金沙江流域近60 a的降雨和径流资料,采用水量平衡法对天然径流量进行还原,利用Mann-Kendall法及小波分析方法研究流域降雨量及天然径流量的变化趋势、周期及可能突变的年份,分析天然径流的变化原因,构建天然径流量与降雨量及归一化植被指数的相关关系式。结果表明：金沙江流域降雨量和天然径流量总体呈周期性变化,主周期均为28 a,与此同时降雨量和径流量均呈增加趋势,降雨量每10 a相对增长幅度约1.28%,天然径流量每10 a相对增长幅度约0.57%;造成两者相对变幅差异较大的原因源于流域植被覆盖面积的增加;考虑降雨及植被的综合影响,建立的天然径流与两者共同作用下的方程相关系数为0.940,其关系式为R=0.017 7P^1.691/N^-0.923。研究成果可为金沙江流域水电开发和综合治理提供决策参考。     

土石坝掺砾心墙料的击实特性研究北大核心CSCD

心墙土料的击实特性能够反映实际工程建设时的压实效果。本文选择一种风积土料和花岗岩砾石料,开展不同含水率、不同掺砾比例及不同击实功等条件下的击实特性试验研究,探索掺砾土料击实干密度与含水率、掺砾比例及击实功之间的关系。试验结果表明:随着含水率的增加,掺砾土料的击实曲线呈先增后减的抛物线型关系;随掺砾含量增大,重型击实功条件下掺砾土料的击实干密度呈现先增后减的变化规律;随掺砾含量增大,轻型击实功条件下掺砾土料的击实干密度近似成比例线性增加;对相同掺砾比例的掺砾土料,随击实功能的增大,其击实干密度逐渐增大,并最终趋于收敛。     

流域/区域水量水质联合配置研究Ⅱ：实例应用

为检验流域/区域水量水质联合配置理论方法的可行性,在湟水干流进行实例应用研究。进行了基准年的供需平衡、耗水平衡分析和水质模拟,对当地水质型缺水进行了识别。构建需水方案和工程方案集,以需水中方案和工程方案3为推荐方案。以改进的"三次平衡"思想为指导,模拟现有污染治理水平下,2030年水功能区纳污量;分析了耗水平衡和水功能区纳污能力的变化趋势,进行了污染物总量控制分配。结果表明,随着本研究方案的实施,各水资源分区生态用水比例均在60%以上;水质型缺水率仅为0.4%;2030年COD和氨氮纳污量分别为4 585.51 t和244.63 t,污染物总量得到控制;各水功能区水质均达标。证实流域/区域水量水质联合配置理论方法可行。     

埋藏式钢岔管与外围结构的联合作用分析

为了更深入地了解埋藏式岔管与外围结构联合承载的力学机理,采用三维有限元法对岔管与外围结构联合作用做了精细的力学仿真。尝试了一种新的模型,即设置回填混凝土网格,模拟钢岔管、混凝土、围岩三者之间的两道缝隙及其力学接触行为,考虑混凝土承载后的塑性变形特征。结果表明,岔管与外围结构在空间中的相互作用过程复杂:由于岔管与外围结构联合承载,使钢材强度得到了充分的发挥;回填混凝土未沿径向均匀开裂,基于此假定的力学模型值得商榷;回填混凝土变形应被充分重视,有些部位的压缩变形甚至大于结构间原始缝宽,不利于联合承载;两道缝模式得出的内水压力围岩分担率明显低于一道缝模式,后者可能高估了围岩分担率。研究成果为埋藏式岔管受力分析提供了一种新模式。