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人民长江

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2026年08期

《人民长江》自1992年至今一直入选全国中文核心期刊，2015年入选RCCSE中国核心学术期刊，获得全国优秀科技期刊、湖北精品期刊等诸多荣誉，

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旱涝急转研究 | 长江大保护10周年系列专题之“旱涝急转研究”

旱涝急转研究 | 长江大保护10周年系列专题之“旱涝急转研究”

文章编号：1001-4179（2026）08-0001-11 2016年1月5日，习近平总书记在重庆主持召开推动长江经济带发展座谈会，提出“共抓大保护、不搞大开发”，为长江保护治理指明了方向。十年来，长江流域防洪工程体系、雨水情监测预报体系、水旱灾害防御工作体系持续完善，有力有效应对流域多次区域性洪水和极端枯水。然而，近年来长江流域屡屡出现极丰极枯交替、大旱大涝急转的极端情形。与常规水旱灾害
旱涝急转研究 | 中国旱涝急转事件识别与变化特征

旱涝急转研究 | 中国旱涝急转事件识别与变化特征

摘要：全球气候变暖背景下，近年来旱涝急转事件频繁发生，并由此引发复合型灾害，已成为中国防灾减灾工作面临的严峻挑战。但现阶段对于旱涝急转事件的研究尚无统一的识别准则。为此，采用多尺度降水指数，面积阈值和历时阈值三维聚类算法，提出了旱涝急转事件识别体系;基于该体系识别中国1960～2023年格点尺度旱涝急转事件和区域尺度典型事件，并通过合理性验证，分析旱涝急转事件的演变趋势与周期振荡特征。结果表明：①
旱涝急转研究 | 基于深度学习的径流丰枯急转特征识别与模拟方法

旱涝急转研究 | 基于深度学习的径流丰枯急转特征识别与模拟方法

摘要:针对现有方法在径流丰枯急转事件识别中依赖主观经验、效率低下,以及极端来水样本稀缺导致传统统计模拟方法精度不足的问题,提出一种基于深度学习的径流序列丰枯急转特性识别与模拟方法。首先,采用标准化流量指数(SRI)对径流序列进行标准化处理,并利用径流丰枯急转指数(RDFAI)量化相邻时段丰枯变化强度;然后,基于DBSCAN聚类算法自动识别丰枯急转径流序列;最后,构建改进的带梯度惩罚的Wasserstein生成对抗网络(WGAN-GP),在小样本条件下模拟生成符合历史丰枯演变规律的极端径流序列。以三峡水库1970~2024年6~10月入库径流为输入,将所提方法应用到三峡水库的极端来水情景识别与模拟。研究结果表明:标准化流量指数和径流丰枯急转指数能有效提炼历史径流序列的丰枯急转特征,极端来水事件的识别准确率提升至98.2%;针对三峡水库极端来水特征设计的WGAN-GP神经网络架构,可有效学习三峡水库入库径流的丰枯转变特征,生成符合真实统计分布特性的极端径流序列,有效扩展极端来水场景库。所提方法不依赖复杂概率建模和主观阈值判定,仅基于历史数据学习即可高效识别丰枯急转事件,并在小样本条件下生成统计可靠的极端来水情景,可为水库防洪抗旱调度提供有效的场景支撑。
旱涝急转研究 | 长江上游气象与水文旱涝急转演变特征及其关联性

旱涝急转研究 | 长江上游气象与水文旱涝急转演变特征及其关联性

摘要:气候变化下长江上游流域水资源管理面临严峻挑战。选取1959~2022年长江上游流域月降水和月径流数据,分别计算气象与水文旱涝急转指数,识别旱涝急转事件的发生频次、强度和年内分布特征,采用Mann-Kendall趋势检验分析旱涝急转事件的时间演变特征,通过相关系数、最大互信息系数和因子重要性方法评估长江上游流域气象与水文旱涝急转事件的关联性。结果表明:①1959~2022年长江上游流域长周期气象与水文旱涝急转事件发生频次及强度较为一致,短周期水文旱涝急转事件发生频次较气象旱涝急转事件减少56%,且汛期多发特征更明显;②汛期长周期气象与水文旱涝急转事件均呈现向“涝转旱”的演变趋势,这与汛期短周期旱涝急转事件中6月份向“旱转涝”、8月份向“涝转旱”的发展趋势具有一致性;③长江上游水文旱涝急转受各子流域气象旱涝急转的影响程度不同,长周期水文旱涝急转与大面积子流域(雅砻江、嘉陵江、向家坝—寸滩区间和金沙江上游)气象旱涝急转的相关性更大,短周期水文旱涝急转与临近三峡水库子流域(嘉陵江、向家坝—寸滩区间和寸滩—三峡区间)气象旱涝急转的关联性更强。研究成果可为长江上游流域的防洪减灾与水资源适应性管理提供参考。
旱涝急转研究 | 湖北省夏季季内旱涝变化及成因分析

旱涝急转研究 | 湖北省夏季季内旱涝变化及成因分析

摘要:受气候变化和人为活动等因素叠加影响,湖北省夏季持续性旱涝、转折性旱涝频发。基于逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料,利用经验正交函数分解方法、回归分析等统计方法,探讨了湖北省夏季季内旱涝变化的主要模态及成因。结果表明:①湖北省夏季季内旱涝变化主要有两个模态,表现为持续性旱涝模态和转折性旱涝模态,前者解释方差占比高于后者。②不同旱涝变化模态对应着不同的环流演变特征。持续性旱涝年,稳定维持的东亚—太平洋遥相关波列起到重要作用,同时初夏还伴随着“丝绸之路”遥相关波列;转折性旱涝年,环流调整明显,欧亚大陆上空环流由初夏半圆波列调整为盛夏类欧亚型波列。③影响持续性旱涝、转折性旱涝的海温关键区时空差异明显。赤道中东太平洋、热带印度洋、北大西洋等季节尺度海温异常可造成东亚—太平洋和“丝绸之路”遥相关波列的产生及维持,导致湖北省夏季易发生持续性旱涝;北大西洋三极子月尺度海温异常可激发欧亚中高纬波列,进而促使湖北省夏季出现转折性旱涝。研究成果可为长江中游地区降水次季节预测、水资源精细化管理提供参考。
旱涝急转研究 | 汉江上游夏末秋初旱涝转折特征及大气环流成因

旱涝急转研究 | 汉江上游夏末秋初旱涝转折特征及大气环流成因

摘要:为揭示汉江上游夏末秋初旱涝转折的演变规律及气候成因,基于汉江上游面雨量数据及欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料,采用包含旱涝转折强度和速度的多尺度标准化旱涝急转指数(MSDFAI)识别旱涝转折事件,结合大气环流及水汽输送等要素分析其成因。结果表明:①1961~2025年汉江上游共出现13次夏末旱涝转折事件,其中旱转涝7次、涝转旱6次,7月为转折关键月且2000年以来事件频发。旱转涝事件表现为6月降水显著偏少、8~9月显著偏多,涝转旱事件则呈7月偏多、8~9月持续偏少特征。②成因分析显示,高中低层大气环流协同异常是关键驱动机制,旱转涝年份8~9月200 hPa高空辐散增强、500 hPa西太平洋副热带高压西伸北抬、850 hPa低层西南气流辐合,三者共同促进降水增多;涝转旱年份则呈现相反的环流特征。此外,配合低层风场调控西太平洋水汽通道的强弱直接影响降水异常,旱转涝期水汽输送明显增强,而涝转旱期则减弱。研究成果可为汉江流域旱涝灾害精准预报和水资源优化配置提供科学支撑。
旱涝急转研究 | 水风光极端运行场景识别及调度方法研究

旱涝急转研究 | 水风光极端运行场景识别及调度方法研究

摘要:针对旱涝急转及新能源出力极端波动严重威胁水风光一体化系统安全稳定运行的问题,提出一种水风光极端运行场景识别方法及极端场景下水风光中期互补调度方法。采用标准化出力指数(SPOI)和标准化径流指数(SRI)分别识别新能源出力极端波动场景与极端水文事件;以调度期内水风光联合出力最小值最大为目标,构建应对极端运行场景的水风光一体化系统中期互补调度模型,并将其转化为混合整数线性规划进行求解;以中国西南地区某水风光一体化系统为例进行仿真验证。结果表明:①所提方法能有效识别干旱、洪涝、旱涝急转以及新能源连续多日高/低出力、出力极端波动等场景。②在枯期和汛期典型月中,与以发电量最大为目标的模型相比,所提最小出力最大模型使系统最小出力分别提升34.51%和22.23%,出力标准差分别降低90.04%和26.55%,发电量仅下降1.96%和1.10%。所提中期互补调度模型能显著提高水风光一体化系统的保供能力和日间出力过程的平稳性,可为应对新能源极端波动及极端水文事件提供参考。
流域规划与江湖治理 | 2014 ~ 2024 年巢湖流域河网特征演变分析

流域规划与江湖治理 | 2014 ~ 2024 年巢湖流域河网特征演变分析

摘要:为揭示近十年巢湖流域河网水系演变特征及其对人类活动的响应,基于2014年与2024年枯水期高分辨率遥感影像,利用ArcGIS技术提取两期河网数据,构建涵盖河网密度、水面率、分形维数、河网发育系数及干流面积长度比的五维指标体系,从数量与空间结构两个维度开展定量分析。结果表明:数量特征方面,河网密度由0.3368km/km2降至0.3252km/km2,而水面率由13.08%升至13.45%,呈现“总长减少、水面扩大”的异向演化;空间结构特征方面,河网发育系数增长3.54%,干流面积长度比提升18.30%,分形维数下降1.60%,反映主干河道明显拓宽、水系结构趋于简化;区域分异上,肥西县、舒城县、包河区等中西部区域河网变化最为剧烈,这与引江济淮等重大水利工程实施地及快速城市化区域高度吻合。研究成果可为平原河网地区水系规划、生态修复及防洪管理提供科学依据。
水文水资源 | 1980 ~ 2022 年长江源径流变化的季节差异性

水文水资源 | 1980 ~ 2022 年长江源径流变化的季节差异性

摘要:近几十年长江源区径流发生了显著变化,但变化的趋势与特征在季节上却存在明显的差异。利用长江源头直门达水文站1980~2022年逐日径流量数据,基于逐候(5d)径流时间序列主成分特征向量分解,解析了近43年径流变化在季节时段上的差异性及其影响因素。结果表明:①长江源区径流变化在季节上存在明显不同的5个特征时段,包括冬春季的12月至次年4月、秋季9~11月、春夏的5~7月、仲夏的7~8月和5月上旬。②冬春季近43年径流呈现明显的阶段性增加趋势,年增加率约4.43m3/s(0.9%),总增幅达38.9%。值得注意的是,秋季径流呈显著的持续线性增加趋势,年增幅达2.0%,为径流增幅最大的时段。5~7月和7~8月的夏半年径流增减趋势不明显,但表现出两种截然不同的年际变化特征,而5月上旬则为径流减少的一个特殊时段。③冬半年径流的阶段性增加与近几十年气温上升直接相关,其偏相关系数为0.519(p<0.001),7~8月径流主要受降水的控制,偏相关系数达0.694(p<0.001),年内其余时段径流变化受降水与气温的共同影响。④2011年左右长江源区出现的气温突变深刻影响到径流的变化,表现为单一气候因子对径流变化影响的主导性作用趋于减弱,而多因子综合影响程度不断增强。研究成果可为长江源区径流变化特征的再认识提供参考。
水文水资源 | 基于 SBGS 模型与后处理误差校正的水位预测

水文水资源 | 基于 SBGS 模型与后处理误差校正的水位预测

摘要:为有效防范三峡—葛洲坝梯级水库调度引发的下游淹没风险,以葛洲坝下游胭脂坝站水位为研究对象,构建 Squeeze-and-Excitation Block、GRU 与 Selfattention 耦合的深度学习模型(SBGS 模型),并结合自回归、高斯过程回归和随机森林 3 种后处理方法形成“深度学习 + 误差校正”的双阶段预测框架,实现了 24 h 预见期的水位预测,最后利用 2017~2024 年逐小时水位数据进行验证。结果表明:① SBGS 模型平均绝对误差为 0.08 m,合格率为 70.1%,相较于单一 GRU 模型精度更高;② 自回归、高斯过程回归及随机森林 3 种后处理方法均能提升原始模型的预测精度,随机森林后处理结果精度最高,平均绝对误差减小至 0.05 m,合格率提升至 81.9%;③剔除葛洲坝出库计划与实际出库流量偏差较大时段后,SBGS 模型及 3 种后处理预测结果精度显著提升,更真实反映了模型性能。研究成果可为葛洲坝下游淹没风险防范、梯级水库优化调度提供参考。
水环境与水生态 | 南水北调中线总干渠水温时空变化特征分析

水环境与水生态 | 南水北调中线总干渠水温时空变化特征分析

摘要:为揭示南水北调中线总干渠水温的时空变化规律,保障工程安全稳定运行,选取明渠段沿线13座节制闸作为监测节点,基于2015年3月至2025年4月逐小时水温监测数据,采用时空统计分析方法系统解析了水温的年内变化规律、沿程变化特征及其关键影响因素。结果表明:①总干渠水温年内呈现显著单峰型变化特征,月均水温介于2~30℃之间,8月达到全年最高(平均28.5℃),1~2月降至全年最低(平均4.2℃);季节性波动差异显著,春秋季(3~5月及10~11月)水温波动幅度最大,最高值与月均值温差最大达4.38℃,最低值与月均值温差可达5.41℃,而冬季水温波动平缓,温差普遍小于2.1℃。②水温沿程变化表现出明显季节性逆转特征,春夏季(3~8月)呈南低北高分布趋势,且安阳河节制闸以北段温度梯度显著减弱;秋冬季(9月至次年2月)转为南高北低递减趋势,12月至次年2月水温沿程递减率达(0.48~0.75)℃/100km,其中岗头节制闸至北拒马河节制闸区间降幅尤为显著,达1.32℃/100km,水温易降至0℃临界值,成为冰情高发区域。研究成果可为工程冬季输水精准调度及冰情防控提供参考。
水环境与水生态 | 基于 PINN 的河渠突发性水污染溯源研究

水环境与水生态 | 基于 PINN 的河渠突发性水污染溯源研究

摘要:突发性水污染事件呈现出突发性强、扩散模式更加复杂等特点,这类事件通常会给水生态系统带来负面影响,因此开展污染物的快速精准溯源并对其做出科学的应急处置意义重大。传统的污染溯源方法通常面临计算负载过大、效率不高的难题,为此引入人工智能融合模型,借助机器学习提取河渠污染物时空变化特征,结合污染物输运扩散物理方程,提出了一种基于PINN算法的河渠突发性水污染事件高效溯源方法。把所提出的方法应用于典型河道案例中,对比了3种参数化溯源方案。结果显示:①3种方案均可有效识别出污染源的排放强度、排放位置及排放时间,其中源项与数值解方案的反演相对误差基本控制在3%以内,溯源精度高。②引入时空多尺度傅里叶特征镶嵌(ST-mFF)后改进的PINN模型显著减少了参数收敛所需的迭代次数,由30 000次减小到10 000次,且污染源参数的相对误差均减小到6%以内,进一步提升了计算效率和精度。③该模型表现出极强的稳健性,在15%的高斯白噪声干扰下,反演结果依然稳定精确,误差保持在15%以内。依据研究结果,PINN运用于河渠突发性水污染溯源计算,即便在监测数据较少的情况下,依旧可保持良好的精度和稳健性。研究成果可为河渠污染溯源反问题的求解提供一种新的思路。
水环境与水生态 | 赣江中游典型河流水质时空变化特征及驱动机制

水环境与水生态 | 赣江中游典型河流水质时空变化特征及驱动机制

摘要:赣江作为江西省最大的河流,其中游水质在区域水安全及生态屏障中发挥着关键作用。基于2023年和2024年平水期、丰水期和枯水期6期86个点位的水质监测数据,采用Pearson相关性、主成分分析法和综合水质指数法综合分析了水质时空变化特征,并结合着生藻类生物完整性指数(P-IBI)和大型底栖动物生物完整性指数(B-IBI)探究了水质变化的生物驱动机制,系统地对赣江中游36条典型河流水质进行研究。结果表明:①空间分布差异显著,有机污染和营养盐指标在赣江支流乌江流域分布不均,主要受农业面源污染和工业点源排放共同驱动。②季节性变化规律明确,水质状况呈现枯水期>平水期>丰水期。丰水期化学需氧量(COD)与五日生化需氧量( BOD₅ )分别较枯水期升高17.3%和29.6%,主要受降水径流携带的面源污染物输入驱动;枯水期总氮(TN)、总磷(TP)浓度最低,综合水质指数(WQI)结果最优,水质稳定性显著高于丰水期,主要与流速、水温等自然水文过程及季节性人类活动有关。③生物驱动机制明显,P-IBI与 NH₃-N 、重金属显著正相关,而B-IBI与WQI、pH正相关,二者对污染胁迫响应呈现互补性,共同指示了水体自净能力的生态响应特征。赣江中游水质受自然水文过程与人为活动复合驱动,亟需实施流域差异化管控策略。
水环境与水生态 | 赣江峡江段关键生态需水过程与适应性调度研究

水环境与水生态 | 赣江峡江段关键生态需水过程与适应性调度研究

摘要:赣江峡江段是国家级四大家鱼种质资源与产卵保护区,峡江水利枢纽投运后河段天然水文节律发生显著改变,持续影响河流生态系统。为揭示四大家鱼自然繁殖关键生态需水过程并构建生态导向调度方案,以峡江水文站长序列水文资料为基础,采用IHA-RVA变动范围法量化水文情势改变程度;选取水位变幅、涨水持续时长、流速、水温4项核心因子构建水文-生态响应曲线,耦合水文分析与鱼类繁殖响应机制,绘制四大家鱼产卵专用生态流量过程线,并提出适应性生态调度策略。结果表明:①峡江水利枢纽运行后,坝下河段生态水文情势发生中等程度改变,最大3,7,90 d流量及高流量脉冲频次与持续时长等指标RVA改变度介于45.5%~63.6%;2025年该河段水文-生态响应评价等级为“不符合”,无法满足四大家鱼自然繁殖需求。②量化得到四大家鱼繁殖全套水文阈值:最小生态基流1890 m3/s,适宜产卵流量区间2900~4200 m3/s,流量日涨幅不低于416 m3/(s·d),连续涨水总增幅≥1248 m3/s,适宜洪峰流量3138~4200 m3/s。识别的关键生态需水过程可为峡江水利枢纽精细化生态调度提供量化依据;人工营造生态涨水脉冲可显著提升四大家鱼产卵期水文生态适宜度。
水环境与水生态 | 生态补水下河岸带地下水 - 土壤水 - 植被响应综述

水环境与水生态 | 生态补水下河岸带地下水 - 土壤水 - 植被响应综述

摘要:生态补水是修复受损河岸带植被生态系统的人工干预措施,其水文-生态耦合效应可通过调控地下水位与土壤含水量来驱动植被响应,这一过程已成为研究热点。系统综述了生态补水对河岸带地下水位、土壤含水量及植被恢复的影响研究进展,并提出了未来的研究重点。结果表明:生态补水条件下,地下水位变化呈现时间累积效应和响应滞后特征,且其变化在垂直于河流及沿河流方向上呈现明显的空间分异,其时空响应过程主要受水力梯度与河床渗透性的影响。地下水在土壤水势梯度作用下向上运移并补给土壤水,土壤含水量增加有效提高了植物个体获取水分的能力,缓解了干旱胁迫,并最终影响植物群落结构与物种多样性。此外,植被响应过程受到补水量、补水时间、补水可持续性的共同影响。未来的研究应聚焦于:揭示多因子、多过程耦合作用下的地下水位变化机制;掌握土壤异质性条件下土壤水分运动规律;阐明长期生态补水作用下的植被演替模式,识别演替过程转变的关键环境因子阈值;构建“生态补水-地下水位-土壤含水量-植物响应”耦合模型,开发面向多目标的动态调整生态补水技术。
水环境与水生态 | 浅埋隧洞施工对典型植物－土壤生态水文过程影响

水环境与水生态 | 浅埋隧洞施工对典型植物－土壤生态水文过程影响

摘要:大型引调水工程输水线路长、调水规模大,工程沿线地下水系统复杂,隧洞施工不可避免地影响施工区地下水系统,进而影响沿线植物-土壤的生态水文过程。以西南大型引调水工程为例,在昆明段某浅埋隧洞(支洞)附近选择两个研究点位,通过监测表层和深层土壤水分以及植物液流动态变化,并利用LGR液态水同位素分析仪测定δD和δ ¹⁸O值,分析两个点位典型植物水分利用的差异,揭示了浅埋隧洞施工对典型植物-土壤生态水文过程的影响。结果表明:在气候变化和工程建设等综合影响下,影响点表层和深层土壤水分、植物液流明显低于对照点;地下工程未彻底切断植被水源,干旱季节植物对地下水及裂隙水的依赖度高,岩基植物具备利用多水源的能力。研究成果可为浅埋隧洞施工的植被群落保护和生态恢复提供依据。
地质与勘测 | 岩心实物保存与高效标准化建模研究

地质与勘测 | 岩心实物保存与高效标准化建模研究

摘要:针对水利水电工程中岩心实物保存损毁风险高、传统三维建模效率低且精度不足的问题,结合行业数字化转型需求,以三峡工程万米地质岩心为研究对象,研发改进型岩心图像采集装置,融合近景摄影测量技术,构建了“清洗-固定-自动化拍摄-空三解算-三维建模”全流程标准化作业体系。多组对比试验表明:与传统人工拍摄相比,改进装置单组岩心拍摄及初步处理效率提升50%,建模成功率从75%提升至96%;所构建的1:1三维实景数字岩心模型直径中误差为0.3396cm,长度中误差为0.1084cm,可显著改善纹理断层、细节丢失等问题,清晰还原岩心表面裂隙、矿物颗粒等细微特征。研究成果实现了岩心从“实物保存”到“数字资产”的系统性升级,为水利水电工程提供了可复制的数字化管理方案,对推动行业向“数字驱动”模式转型具有参考意义。
地质与勘测 | 似大地水准面约束下点云断面提取及精度分析

地质与勘测 | 似大地水准面约束下点云断面提取及精度分析

摘要:构建水网地区高精度数字孪生体,需精准采集堤防与河道固定断面数据。传统光电测距三角高程法在三口洪道测区的应用中,受标石沉降、高程基准稳定性不足、视线遮挡及多站接测累积误差等因素制约,难以满足精度要求。为此,提出一种似大地水准面约束下的机载点云固定断面智能提取方法:采用稳健最小二乘算法建立区域似大地水准面精化模型,实现测区内高程基准的统一与稳定;进而以该模型为约束,实现机载点云断面数据的智能化提取。精度验证及与历史基准比对结果表明:该方法可有效保障高程基准的连续性与可靠性,兼顾测量精度与作业效率,为三口洪道冲淤分析提供优质基础数据,有效解决了传统测量方法在该区域面临的技术难题。研究成果可为水网地区数字孪生体构建提供参考。
地质与勘测 | 基于瞬变电磁的边坡隐伏不良地质体赋存特征研究

地质与勘测 | 基于瞬变电磁的边坡隐伏不良地质体赋存特征研究

摘要:边坡内部隐伏不良地质体是诱发各类地质灾害的重要因素,为精准识别边坡近地表范围内隐伏不良地质体的空间分布特征,采用拖曳式小回路瞬变电磁系统(FCTEM)开展近地表精细探测,结合空间约束层状反演模型获取地下介质电阻率结构。通过提取并识别电阻率剖面的局部突变异常特征,可精准定位岩体裂隙发育带、构造破碎带、不稳定坡体及潜在崩塌隐患区。同时,融合岩体岩性组成与地层分层特征,引入横、纵向地质先验约束辅助反演解释,进一步精细刻画边坡内部的地质结构特征。反演结果显示:电阻率剖面可有效刻画地层界面起伏形态,精准识别岩体裂隙发育带、岩性混合夹层等地质异常体的空间位置。其中,近直立状孤立局部低阻异常多对应岩土混合夹层或古岩沟,近水平层状孤立低阻异常多指示富水或富黏土岩体破碎带。工程实例验证表明,拖曳式小回路瞬变电磁法(FCTEM)在边坡近地表探测中具备优异的横、纵向分辨率。研究成果可为边坡稳定性评价、地质灾害隐患识别提供参考。
工程建设 | 基于混合算法的大直径泥水盾构施工实时优化

工程建设 | 基于混合算法的大直径泥水盾构施工实时优化

摘要:为了实现黏土、粉细砂、角砾土与强风化泥岩等4种复杂地质条件下大直径泥水盾构掘进性能的精准预测与实时优化控制,以武汉轨道交通12号线工程的过江施工区段为依托,提出了一种结合长短期记忆神经网络(LSTM)、Kolmogorov-Arnold network(KAN)与基于分解的多目标进化算法(MOEAD)的掘进性能实时优化控制方法。首先,将倾覆力矩、超欠挖量与推进速度作为优化目标,通过重要性分析与相关性分析确定关键施工参数并将其作为输入参数;其次,利用LSTM-KAN捕捉优化目标与关键施工参数的非线性映射关系,得出优化目标的适应度函数;然后,利用SHapley Additive exPlanations(SHAP)提高了模型可解释性,并识别了4类复杂地质条件下的关键施工参数;最后,利用LSTM-KAN-MOEAD与逼近理想解排序法(TOPSIS)实时优化控制掘进性能。结果表明:LSTM-KAN实现了掘进性能的精准预测,MAPE最高仅2.50%;通过SHAP识别出关键施工参数为总推力、刀盘扭矩、刀盘转速与刀盘挤压力;LSTM-KAN-MOEAD实现了掘进性能的有效优化控制,平均整体提升幅度高达54.66%;基于优化控制结果,提出了关键施工参数的控制范围。研究成果实现了大直径泥水盾构掘进性能的精准预测和实时优化控制,可供类似工程掘进优化参考。
科学试验研究 | 红层软岩微观界面演化与动力学模型研究

科学试验研究 | 红层软岩微观界面演化与动力学模型研究

摘要: 红层软岩在水-岩耦合作用下的劣化损伤是一个复杂且长期的过程, 为研究损伤过程中岩体微观层面的变形与动力学机制问题, 以四川省巴中市南江县大型红层岩质滑坡——断渠滑坡为例, 选取滑坡后缘红层软岩原状样为研究对象, 通过电镜扫描、X射线衍射等技术分析了红层软岩在水-岩耦合作用下的微观结构变化特征与离子浓度变化规律, 并通过力学计算推演了其动力学模型。结果显示: 水-岩耦合作用引发颗粒间胶结溶解软化, 离子随着饱水时间的增加呈现上升趋势, 但在总离子数中的占比几乎不变; 胶结相溶解脱落是红层软岩在水-岩作用下发生劣化损伤的本质原因; 所构建的红层软岩微观界面演化动力学模型拟合结果与实测结果较为一致。研究成果可为红层软岩地区工程病害的预警与防治提供理论依据。
科学试验研究 | PFC ^2D 平行黏结模型模拟岩石过程中的强度偏差机制

科学试验研究 | PFC ^2D 平行黏结模型模拟岩石过程中的强度偏差机制

摘要:作为二维颗粒流程序(PFC ^2D)早期广泛应用的接触本构模型,平行黏结模型(PBM)被指出在模拟岩石破坏过程中会产生强度偏差,具体体现在抗拉强度和内摩擦角两方面。为揭示PBM仿真岩样强度偏差的机制,构建了同一校核参照下的PBM仿真岩样和平直节理模型(FJM)仿真岩样,开展直接拉伸和三轴压缩条件下的类实验室加载,从破裂演化、力链分布与颗粒位移响应等微观层面对比分析了偏差产生的机制。结果表明:无论是抵抗张拉破坏还是抵抗压剪破坏的能力,相较于FJM仿真岩样,PBM仿真岩样均呈现出偏高的峰值强度响应,这是因为PBM仿真岩样内部起裂相对更晚,但破裂局部化程度更高,致使微裂发育更为集中,使得峰前能量积累的集中程度更高并表现为更迅急的破裂幂律加速行为,最终生成相对更单一的宏观主破裂带。此外,受控于微裂演化过程中的高度局部化,PBM表现出偏低的内聚力和偏高的内摩擦角,Hoek-Brown强度参量 m_i值也相应偏大。研究成果可为分析早期大量的PBM仿真模拟结果提供参考。
科学试验研究 | 基于分形矩阵模型的堆石料破碎和渗透特性研究

科学试验研究 | 基于分形矩阵模型的堆石料破碎和渗透特性研究

摘要:级配和渗透系数是影响堆石料工程特性的关键参数。在大坝填筑过程中,在振碾条件下堆石大颗粒不断破碎为小颗粒,致使堆石料级配不断演化,进而导致堆石料渗透系数也在不断变化。基于分形矩阵模型开展了不同时长试验振碾加载条件下,堆石料的级配演化和渗透特性研究。针对玉龙喀什水电站开展堆石料单粒强度试验,构建了描述试验级配演化的分形矩阵模型。针对模型中的参数取值问题,基于同一粒组单粒强度的Weibull分布求取了模量m,通过不同粒组的颗粒破碎耗能特征值拟合得到了尺寸效应参数,通过筛分各粒组颗粒拟合级配曲线并得到颗粒破碎的分形维数。通过模型计算不同振碾时长下堆石料的级配并和试验值对比,验证了模型和参数求取的有效性。通过将破碎参量引入到Kim渗透系数计算公式中,提出了适用于堆石料渗透系数计算的改进Kim渗透系数计算公式,通过和试验值对比,发现新公式计算的渗透系数和试验值有较好的一致性。
科学试验研究 | 新老堤填筑界面强度对堤身稳定性影响研究

科学试验研究 | 新老堤填筑界面强度对堤身稳定性影响研究

摘要:新培厚堤身与老堤特性存在差异,新老堤界面易形成相对薄弱区域,可能会显著降低新老一体堤身的稳定性。以华阳河蓄滞洪区堤防既有堤防的培厚加高工程为背景,开展含填筑界面的堤身模型试验,验证了填筑界面对堤身承载能力的显著影响;进行不同接触面积占比下的黏土直剪试验,建立了峰值剪应力与接触面占比之间近似线性的负相关关系;根据剪应力随剪切位移变化的曲线形态,构造描述两者关系的复合指数方程;通过数值模拟对比不同填筑方式对堤身稳定性的影响,发现挖台阶处理可显著提高安全系数,避免滑动面沿新老堤界面发展。研究成果揭示了新老堤填筑接触面的强度衰减机制与扩展规律,提出了界面剪应力-位移关系的估算方法,验证了挖台阶填筑的工程有效性,可为培厚堤防稳定控制提供试验依据和理论基础。
科学试验研究 | 基于 ANFIS 的大坝地震动 PGA 预测模型研究

科学试验研究 | 基于 ANFIS 的大坝地震动 PGA 预测模型研究

摘要:为了能够在震后快速为大坝安全评估及时提供地震峰值加速度(PGA)数据支持,提高地震应急响应效率,基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)构建了一种综合考虑震源参数(包括震级、方位角、深度)、传播路径参数(震中距)以及场地响应特征(测点PGA)的大坝地震动PGA预测模型,形成一个多维度的非线性预测框架。以大岗山水电站周边350 km范围内记录的500次地震事件实测数据为基础,对ANFIS、随机森林、极端随机树、岭回归等23种方法的模型预测性能进行了比较分析。研究结果表明:ANFIS模型在测试数据上的决定系数( R² )为0.827,相较于其它预测模型预测效果突出,具有较高的训练效率,并且展现出更出色的泛化能力;ANFIS模型在预测大坝地震动PGA时,具有更高的预测精度和出色的稳定性,可以作为大坝结构地震安全快速评估的一种有效方法。
科学试验研究 | 制样方法对砂土最大动剪切模量的影响研究

科学试验研究 | 制样方法对砂土最大动剪切模量的影响研究

摘要:砂土的最大动剪切模量是其动力特性表征的关键指标之一,对相关构筑物的抗震安全评价至关重要,但重塑砂土制样方法及试验级配繁杂,导致砂土最大动剪切模量的影响规律认识不统一,尚待研究。在中型三轴仪上集成改进的波速测试装置,开展多种制样方法(湿夯法、干夯法、空中砂雨法)下重塑砂土的剪切波速试验,探讨砂土最大动剪切模量的变异规律。结果表明:①不同制样方法的砂土在相同固结应力条件下的孔隙比的差异很小,相比其他两种方法,湿夯法制备的试样在低固结应力条件下组构稳定的速率较快,在高固结应力条件下抵抗体积变形的能力较强;②制样方法对低固结应力状态下砂土最大动剪切模量的影响较为显著,最大相对差异约为20%,且湿夯法的最大,干夯法的次之,空中砂雨法的最小,但随固结应力的增大,相对差异逐渐减小;③虽然通过孔隙比的引入可显著提升砂土最大动剪切模量的推算精度,但不同制样方法对应的参数依然存在较明显的差异,最大相对差异可达10%以上。
工程运行管理 | 泵站不同开机组合下水力特性及综合水力效率评价

工程运行管理 | 泵站不同开机组合下水力特性及综合水力效率评价

摘要:为探究入库泵站在不同开机组合下的水力特性及综合水力效率,以官路水库入库泵站进出水系统为例,采用数值模拟与水工模型试验相结合的方法展开分析,并引入流速均匀度、入流角偏差、水力损失及压力脉动等参数,构建了综合水力效率指数(HEI),以定量评价不同运行工况下水力性能。结果表明:流态、水力损失及脉动特性的数值模拟与物模试验结果吻合良好;双机对称工况下,进水流态均匀稳定,流速约0.065 m/s,能量损失小、脉动幅值低,进水池流速均匀度达91.5%,入流角约89°;单机工况下水流高速区集中于运行泵进口前方(约0.050 m/s),前池整体流速偏低(0~0.082 m/s),易形成死水区;三机非对称工况下流速分布紊乱(约0.050 m/s),流态偏斜明显,局部回流加剧,水力损失增大,流量变化对进出水系统流态、水力损失及压力脉动影响显著;泵站最优运行区间为双机对称全开工况,单机及三机非对称工况宜仅用于调峰短时运行。研究结果可为类似泵站的优化运行与调度提供量化依据。
工程运行管理 | 基于 FastDTW - BO - LSTM 的监测数据缺失值插补方法

工程运行管理 | 基于 FastDTW - BO - LSTM 的监测数据缺失值插补方法

摘要:针对大坝变形监测中因设备故障、数据传输失真、人为失误和环境干扰等因素导致的数据缺失问题,提出一种融合快速动态时间规整(FastDTW)与贝叶斯优化长短期记忆神经网络(BO-LSTM)的多测点缺失数据插补模型。利用FastDTW算法挖掘多测点时间序列中的形态模式与时空关联,筛选出与目标测点具有高度相似性的参考测点,进而采用贝叶斯优化(BO)方法自适应调整长短期记忆神经网络(LSTM)超参数,以提升模型对复杂时序特征的建模能力,实现对缺失值的精准插补与预测。实例应用表明:FastDTW-BO-LSTM模型在不同数据缺失率(5%~25%)下均保持优良的插补性能与泛化能力,尤其在15%缺失率下插补效果显着优于其他对比模型,此时模型决定系数( R² )达0.980,平均绝对误差(MAE)为0.109 mm,平均绝对百分比误差(MAPE)为0.61%,均方误差(MSE)为0.059 mm ² 。该模型不仅提升了监测数据插补的精度,也增强了大坝变形预测的准确性与可靠性,可为工程安全运行提供高质量的数据基础。
水利信息化 | 基于图像增强的鱼类识别轻量化监测方法研究

水利信息化 | 基于图像增强的鱼类识别轻量化监测方法研究

摘要: 针对水域水下浑浊、环境复杂、图像退化严重, 提出了一种轻量级鱼类识别与跟踪监测方法。搭建不同水质与光照条件下的拍摄平台, 模拟清水-浑水、昼-夜4种典型场景, 采集鲫鱼、鲤鱼、草鱼常见鱼类图像与视频样本, 构建多场景鱼类数据集; 采用轻量级水下图像增强算法 FA + Net 对原始图像进行颜色校正和细节恢复, 改善亮度与对比度; 构建改进 YOLOv11n-DCGA 检测模型, 引入 DualConv 双卷积结构降低模型参数量, 并结合 C3k2_GSA 注意力机制强化特征提取能力; 结合 ByteTrack 多目标跟踪算法, 实现鱼类目标的稳定识别与轨迹跟踪。结果显示: FA + Net 在 SSIM、UIQM、UCIQE 3 项水下图像质量评价指标上较传统算法分别提升了 19.81%, 17.69%, 21.87%; YOLOv11n-DCGA 模型参数量与计算量分别减少了 7.3%, 7.8%, 检测精度 R_mAP0.5 , R_mAP0.75 , R_mAP0.5:0.95 较原模型分别提升了 0.5%, 2.4%, 1.6%; 结合 ByteTrack 后可在重叠快速运动及遮挡场景下实现多鱼类个体的稳定识别与持续跟踪, 检测帧率达 43 FPS。所提出的监测方法在保持实时性的同时, 显著提升了水下鱼类识别的精度与稳定性。研究成果可为实时生态监测系统的部署提供可行的技术方案。
水利信息化 | 基于 FEW - YOLO 的水厂水源漂浮物监测

水利信息化 | 基于 FEW - YOLO 的水厂水源漂浮物监测

摘要:为提升水厂水源河道异常漂浮物的智能化监测水平,提出了一种基于无人机组网的 FEW-YOLO 水厂水源漂浮物智能监测模型。针对 YOLOv11n 基准模型,引入 FasterNet Block 模块以降低模型的复杂度;结合高效多尺度注意力模块(Efficient Multi-Scale Attention,EMA)来增强特征表达能力;采用 WIoUv3 损失函数优化目标边界框的回归性能,从而进一步提升检测精度。基于无人机组网自主巡检所采集的实景影像数据,构建了 Floating Objects 漂浮物监测数据集,并对模型的先进性与实用性进行了系统评估。在大型水厂及其周边典型河段开展的实地验证实验中,FEW-YOLO 模型的 mAP@0.5 达 83.6%,较原始模型提高 5.7%,同时参数量降低近 11%,在各个关键性能指标上均优于主流的对比模型。研究成果实现了对大型水厂水源漂浮物的常态化和智能化监测,便于进行监测类型扩展,具有广阔的实际工程应用前景与推广价值。
工程移民 | 水库农村移民后期扶持政策实施效果评价研究

工程移民 | 水库农村移民后期扶持政策实施效果评价研究

摘要:2006年起,国家出台水库农村移民后期扶持政策,对水库农村移民实施为期20 a的现金补助和项目扶持。后期扶持政策目标是否实现,政策到期后是否需要继续延续是党和国家以及社会关注的焦点。在国家组织开展论证关键阶段,评价后期扶持政策实施效果对政策到期后是否延续具有重要的影响。基于可持续生计理论,构建“政策干预-生计资本-生计策略-生计结果”水库农村移民后期扶持效果评价框架,运用模糊综合评价法对瀑布沟水库2 000多农村移民户和385个移民村进行实证评价。评价发现瀑布沟水库在物质保障和基建方面效果明显,但在自然资本质量、人力资本转化和金融服务上存在短板;当前瀑布沟水库农村移民社会资本虽有改善,但能力提升机制不足,制约生计系统持续发展。建议构建“能力导向型”扶持长效机制、强化土地整治、重塑技能培训、优化金融支持、推进社区治理转型,为后期扶持政策完善和工作深入开展提供参考。

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