摘要:水库调度是提高流域整体防洪能力的关键非工程措施。随着流域内水库数量的增加,串并联下水库群的联合调度面临多目标、多约束、强耦合等复杂挑战,建模和求解较为困难。为此,重点开展水库群联合防洪优化调度模型的构建和高效求解方法研究,以超额洪量最小、水库最高调洪水位最低等为目标,构建了水库群联合防洪优化调度模型。针对模型的高维复杂特性,提出了融合动态规划、逐步优化算法和粒子群算法的混合优化算法 DP-POA-PSO,并引入自适应廊道法、并行计算等策略,大幅提高了模型的求解效率。将所建模型和求解算法应用于溪洛渡、向家坝、瀑布沟组成的防洪调度系统,对各种典型洪水进行模拟调度。实例结果表明,混合优化算法及其改进策略在求解速度、收敛性和解的质量上均明显优于传统的单一算法。
摘要:为进一步提高短时降水预报精度,基于ERA5数据集的小时尺度降水资料,构建了融合Vision Transformer(ViT)与UNet的小时级降水短时预报模型RP_UNet,对比了RP_UNet、UNet、LPT-PQN模型对北纬16°12′~41°42′、东经101°18′~126°48′内1~6h强降水过程的预测能力,并选取了2023年2次有代表性的降水过程进行验证。结果表明:基于ERA5数据使用机器学习模型进行降水短时预报是可行的;对比UNet、LPT-PQN模型,RP_UNet模型在测试集中未来6h的平均临界成功指数提升3.66%,均方误差降低15%。针对两次典型降水过程,RP_UNet模型对强降雨落区捕捉也更为准确。对比单一架构的UNet、LPT-PQN模型,引入ViT模块的降水短时预报模型可以更好地体现快速变化的降水过程。
摘要:为提高水文应急监测水平,以湖南省岳阳市华容县团洲垸决口事件为例,系统梳理了水文部门在应急抢险中的技术应用与协同流程,强调了水文应急监测开展的必要性,并重点分析了技术创新与信息共享对风险研判的关键作用。团洲垸决口水文应急监测依托多技术融合监测、高频次数据采集、多渠道实时报送,快速支撑险情研判与封堵决策,为堤防决口处置与抢险救援提供了重要水文支撑。水文应急监测在应急监测技术应用、数据协同与共享、专业化队伍建设、应急管理机制等方面存在挑战,可构建以“技术支撑—数据联通—队伍赋能—机制提效”为核心的四维协同优化体系来提升水文应急响应效能,从而为水文应急监测工作的优化创新提供参考。
摘要:为研究撒哈拉以南非洲地区清洁能源的发展现状、潜在机遇与未来发展趋势,综合运用文献调研法与实践总结法,系统识别了该地区在推进清洁能源转型过程中所面临的共性挑战及行业特有障碍,归纳了中资企业非洲业务开发战略演进历程,通过剖析埃塞俄比亚阿达玛(Adama)风电EPC项目案例,验证了“规划引领”开发战略的实践价值,并提炼出具备可操作性的战略开发框架。结果表明:尽管撒哈拉以南非洲地区拥有丰富的可再生能源资源,但清洁能源在整体能源结构中的占比仍处于较低水平,大型清洁能源项目的实施进程普遍受阻。根本原因在于区域内部广泛存在的多重结构性制约因素,包括政局不稳、经济基础薄弱、法律体系不健全、政策支持机制缺位、基础设施落后、技术能力不足以及融资渠道匮乏等。以“规划引领”为核心原则的清洁能源项目开发战略框架强调在项目前期阶段强化系统性规划,涵盖政策协调、风险评估、融资设计、技术适配与本地能力建设等关键维度,旨在提升项目可行性与可持续性。研究成果可为撒哈拉以南非洲地区的政策制定者、投资机构及行业从业者提供战略决策支持,助力区域实现能源可及性提升、能源结构优化与绿色低碳发展的协同推进。
摘要:为解决陡深型河道的高精度水深测量难题,有必要研究不同水深测量技术在陡深型河道测深的误差规律,并阐述误差源。在金沙江溪洛渡库区运用单波束、多波束两种技术手段对同一片水域进行测深试验,对测深数据进行误差分析。结果表明:陡深型河段单波束测深数据偏浅,波束角效应作用明显;水下地形坡度是影响测深精度的重要因素;单波束测量的断面面积普遍小于多波束,两种不同作业方法对于泥沙冲淤分析计算有一定影响;多波束库岸边缘波束稳定性及可靠性低于单波束。研究成果可为陡深型河道泥沙监测提供参考。
摘要:为探究陕西省水资源可持续利用情况,基于水资源生态足迹理论,量化分析了该区域2011~2023年水资源生态足迹及生态承载力的时空分布特征,采用LMDI模型探讨了水资源生态足迹变化的主要驱动因素。结果表明:在时间尺度上,陕西省人均水资源生态足迹呈现先增大后减小再增大的趋势,水生态承载力呈现先减小后增大趋势,2011年、2017年、2019年、2021年、2023年水资源呈生态盈余状态,其他年份处于生态赤字状态。在空间尺度上,水资源生态足迹区域差异明显,陕南地区水资源量丰富,水生态盈余较高,关中地区与陕北地区水资源需求大而量少,生态赤字严重。经济因素与技术因素是陕西省水资源生态足迹变化的主要驱动因素,经济因素对水资源生态足迹的增长起促进作用,技术因素起抑制作用,陕西省各市(区)驱动因素存在较大差异。研究成果可为陕西省水资源合理开发及可持续利用提供参考。
摘要:为探究苏州市水资源利用的可持续发展,以支撑城市高质量发展,在收集2015~2024年苏州市水资源现状的基础上,综合分析苏州市供、用水现状与结构,评价苏州市用水效率。引入三点滑动平均法改进的灰色预测模型GM(1,1)对2025~2030年苏州市需水量进行预测。结果表明:供水方面,苏州市地表水供水量呈上升趋势,上升7.6%;地下水供水量呈下降趋势,下降75.4%;非常规水供水量持续上升。用水方面,农业用水量减少,工业用水量波动较大,生活和生态用水量增加。苏州市综合用水效率持续提升,优于江苏省平均水平,但仍有进步空间。根据平滑改进后的GM(1,1)模型的预测结果,2030年苏州市需水量将达到106.805亿m3,可为地区水资源规划和管理提供量化依据。
摘要:为解决复杂围岩竖井施工中支护与掘进效率低、协同性不高的问题,以安徽省宁国抽水蓄能电站排风竖井工程为例进行研究。提出“导井+竖井掘进机扩挖”一体化开挖与支护方案,研制掘支分体的扩孔式竖井掘进机,独创了支护平台独立升降、双层靴板环形撑靴等核心结构;构建数智化施工管控平台,实现施工参数动态调整与掘进安全智能保障。应用结果表明:该技术可以大幅提升施工效率,实现单班进尺10.2 m,有效解决了复杂围岩竖井施工中掘进、出碴、支护协同作业及溜碴、排水、通风等难题,实现了复杂围岩竖井的安全高效施工。研究成果可以为类似工程设计、施工提供参考。
摘要: 针对滇中引水工程石鼓水源大型地下泵站的洞室涌水问题, 以识别主控导水通道并量化灌浆帷幕防渗效果为目标, 综合施工期涌水揭示与勘察资料, NNE 向岩溶管道 (GD1) 及多条顺层溶缝为主要导水通道, 并且在 GMS 中建立高精度三维地质结构模型, 对钻孔水位与洞室涌水量进行联合校正, 通过设置多组分区、分层帷幕情景, 开展流场响应与参数敏感性分析。结果表明: 冲江河为厂区地下水主要补给源, 来水分别为河流约 67%、山体约 33%; 相比无帷幕情景, 设置灌浆帷幕可将主泵房区涌水量降低约 65.1%~83.0%, 其中一区一层 (帷幕高程 1 808~1 745 m) 为优选方案, 可将涌水量控制在 218.1~406.1 m3/h。此外, 敏感性分析显示, 帷幕厚度对降渗效果的主导作用显著高于渗透系数取值变化。研究提出的“平面分区-立面分层”优化思路与三维流场论证框架为大型地下洞室群渗控设计与运行期风险控制提供了参考依据。
摘要:为探究复合地层中隧洞涌水突泥处置技术,以昆明清水海净配水工程为例,研究了小断面隧洞涌水突泥形成机理、发展过程,并提出针对性应急处置技术。结果表明:隧洞穿过岩层交界面时,易因局部应力集中引起垮塌,是隧洞开挖支护施工过程中需注意的关键部位;复合岩层中地下水对顶部薄岩层持续渗流软化,引发顶部垮塌掉块,围岩垮塌后进一步引发围岩松动破裂,促进地下水溢出,涌出的地下水携带岩溶风化物及泥质充填物冲出形成突泥。对于小断面隧洞涌水突泥事故,排水泄压+超前支护+灌浆加固的联合措施可在保障现场施工安全的同时快速通过险情段,是行之有效的应急处置技术。研究成果可为同类工程应急处置提供参考。
摘要:新时期水库对国民经济和社会发展的保障作用日益凸显,然而水库功能的传统定位与新需求之间仍存在差距,已成为制约水利高质量发展的关键因素,水库功能亟须调整。对水库功能调整路径进行研究,系统梳理了水库功能发展历程,深入剖析了水库功能调整存在的主要制约因素;结合水库运行管理面临的新形势和新要求,以回答好“调什么、怎么调、谁来调”3个问题为基本思路,提出新时期中国水库功能调整路径的相关建议。结果表明:需明晰“做强供水、补强生态、增强旅游、深挖蓄能、挖潜防洪”五大功能方向;形成“法规完善-协调机制-技术监管-分类施策-考核评估”五环联动的实施路径建议;针对大、中、小型水库差异,优化审批流程方案。成果可为水库运行管理相关政策制定和实践操作提供参考。
摘要:长江流域大型跨界水库较多,涉及不同行政区域,管理主体多、利益关系复杂、协调难度大,需要加强跨界水库管理,建立长江流域跨界水库管理体制机制。通过梳理长江流域典型跨界水库管理现状及问题,全面分析跨界水库管理体制机制建立的重要意义,探索提出构建跨界水库管理体制机制的措施及建议。结果表明:长江流域典型跨界水库运行管理取得了较显著成效,但在管理职责、管理机制等方面仍有待细化和完善,建议从协同管理、统筹协调、利益补偿、监督执法等维度加强全流域跨界水库管理体制机制构建。研究成果可为强化水利体制机制法治管理,推进流域大型跨界水库管理立法提供思路和参考。
摘要:西域砾岩高边坡普遍存在遇水易软化失稳现象。为分析西域砾岩高边坡在库水位升降作用下的稳定性,以新疆大石门水利枢纽工程联合进水口高边坡为研究对象,结合地质资料和现场原位安全监测成果,分析边坡在库水位年周期性升降运行条件下的安全稳定性,并给出加固建议。结果表明:①联合进水口高程2300 m以下的边坡岩体中发育有不利于边坡稳定的结构面及其组合,在外水侵入影响下,岩体抗剪强度降低,使边坡岩体发生了蠕动变形,继而引起顶部的破碎岩体形成张裂缝;②随着水库水位的周期性升降运行,联合进水口高边坡处于变形、应力发展阶段,联合进水口高边坡存在失稳风险;③为确保联合进水口的运行安全,采取“坡顶削坡减载、坡脚预应力锚索网格梁加固、出露的张拉裂缝混凝土回填封闭、坡面整体锚喷防护”的高边坡综合加固处理方案,同时补充完善边坡变形监测系统。研究成果可为西域砾岩地区库岸高边坡工程的监测设计、稳定性分析评价和加固处理提供参考。
摘要:为研究深厚软基上老堤加培堤防变形规律,以华阳河蓄滞洪区建设工程项目为例,基于九成标段堤防断面填筑过程现场实测数据和数值模拟反演,分析了新堤填筑对既有老堤及其下伏深厚软基的变形影响规律及作用机制。结果表明:①堤防沉降量随着填筑高度的增加而增大,且随着时间的增加,沉降速率逐渐减小;②既有老堤填筑使得下伏深厚软基的应力历史更为复杂,堤防不均匀沉降最大位置出现在新堤堤脚附近;③通过数值模拟反演手段,将老堤附加荷载对下部软基的固结效应影响进行了验证,数值建模时采用考虑附加荷载影响的放射形分区,可简化反映深厚软基的复杂应力历史。
摘要:为应对深覆盖层地基显著的不均匀变形特性对土石坝防渗墙应力变形带来的挑战,系统研究了刚性混凝土与塑性混凝土两类防渗墙材料对深覆盖层上土石坝应力变形特性的影响机制。基于江西省万安二线船闸工程临时挡水土坝案例,建立精细的二维有限元模型,采用弹塑性本构模拟坝体与覆盖层,对比分析了施工期和运行期两种工况下坝体与防渗墙的应力分布、变形特性及相互作用规律。结果表明:塑性混凝土防渗墙凭借其较低的弹性模量和较高的极限拉伸应变,能有效适应深覆盖层的不均匀变形,显著降低墙体内部的应力集中和拉应力水平,大幅降低结构性开裂风险,保障防渗体系完整性。相比之下,刚性混凝土墙虽略微减小坝体位移,但其高模量特性导致墙体应力显著增大,尤其在运行期存在严重开裂失效隐患。研究成果可为深覆盖层地区土石坝防渗墙材料选型与安全设计提供参考。
摘要:粗粒土边坡因孔隙率高、黏聚力低,其强度对密实度变化极为敏感,在松散状态下承载力显著不足。为了改良粗粒土,提高边坡强度,通过大型三轴试验研究了西藏地区粗粒土在添加聚乙烯醇(PVA)后强度变化规律,并对加固机理进行分析。结果表明:①PVA溶液在土体中形成的网状结构,通过化学胶结与物理填充作用,显著提高了土颗粒间的黏聚力与土体密实度,从而提升了整体强度。②当保持围压恒定时,抗剪强度随PVA含量增加呈先增后减的趋势,且在PVA含量为8%时达到峰值,较素土强度提升1倍以上。③基于应力-应变曲线与强度参数分析,最终确定PVA含量8%为改良粗粒土的最优配比。
摘要:为研究海藻纤维加筋固化土的抗剪强度指标,利用不同掺量和长度的海藻纤维对水泥固化淤泥土进行改良处理,基于三轴剪切试验分析其抗剪强度参数变化,应用优势分析和回归分析法对抗剪强度指标进行评估,并建立了黏聚力与各影响因素之间的线性与非线性回归模型。结果表明:①固化土的黏聚力随养护龄期、纤维掺量和长度增加而增加,但其内摩擦角所受影响较小;②各影响因素对试样黏聚力影响程度从高到低分别为养护龄期、纤维长度、纤维掺量,其贡献度占已知方差分别为73.42%、14.48%、12.09%;③非线性回归模型的决定系数较线性回归模型更大,且误差比更小,拟合效果更好。
摘要: 盘型滚刀是 TBM 在掘进过程中最易破坏、易磨损的关键部件, 准确可靠地预测其破岩力值对 TBM 设备前期刀盘布置和刀具设计具有重要意义。基于大量全尺寸线性切割试验结果, 建立了包含单轴抗压强度 UCS、抗拉强度 BTS、滚刀直径 D、滚刀刃宽 T、贯入深度 P、滚刀间距 S 的滚刀破岩力 (法向力和滚动力) 数据库, 提出了基于深度强化学习策略改进的鲸鱼耦合优化算法 (RLWOA), 利用该优化算法建立了多个机器学习 (SVR、RF、LightGBM) 预测模型, 并对比各模型的预测精度。结果表明: ① 滚刀法向力 ( Fn ) 模型预测性能由好到差依次为 RLWOA-LightGBM、WOA-LightGBM、RLWOA-SVR、WOA-SVR、RLWOA-RF、LightGBM、WOA-RF、RF、SVR; ② 滚刀滚动力 ( Fr ) 模型预测性能由好到差依次为 RLWOA-LightGBM、RLWOA-SVR、WOA-LightGBM、RLWOA-RF、LightGBM、WOA-SVR、WOA-RF、RF、SVR; ③ RLWOA-LightGBM 为最优滚刀破岩力预测模型, 对于单一机器学习算法进行优化时, 所提出的改进深度强化学习耦合优化算法 RLWOA 的优化性能比原始 WOA 的性能更好。
摘要:为有效防治水利工程堆积体引发的水土流失问题,优化植被恢复措施,以重庆市江津区渝西水资源配置工程堆积体为研究对象,通过野外调查与径流冲刷试验,分析不同植被覆盖度下产流产沙与水动力参数变化特征,建立不同植被覆盖度下产流产沙与水动力学方程。研究结果表明:植被覆盖度影响产流产沙过程,与0覆盖度相比,30%覆盖度下产流率最大降幅达54.75%;植被覆盖度影响水动力参数变化,30%覆盖度使水流功率、单位水流功率及过水断面单位能量分别降低0.19%、18.83%和33.23%。各植被覆盖度下的产沙率与水动力学参数均呈线性正相关。较高植被覆盖度更能将径流与减沙效益平衡到较优状态。
摘要:为解决数字孪生流域系统在应对高并发访问、多目标调度及实时决策需求时响应延迟、模型计算效率低等问题,提出一种基于多级缓存技术的性能优化方法,通过融合本地缓存(Caffeine、Ehcache)与分布式缓存(Redis),构建分层缓存架构,结合动态淘汰策略LRU、TTL、LFU及预加载机制,显著降低数据访问压力。研究结果表明:采用缓存技术后,特征曲线、特征水位等高频数据的访问延迟明显减少,系统部分热点响应速度提升10倍,实现了防洪“四预”功能的分钟级响应。通过水利业务对象分类管理(如流域、水库、水文站)和缓存动态注入机制,验证了多级缓存在提升数据一致性与实时性方面的有效性。研究成果可为数字孪生流域的高性能优化提供参考。
摘要: 针对传统水库大坝建设过程监测中存在的效率低、精度不足、实时性差等问题, 提出基于无人机扫描的水库大坝建设过程监测系统。通过融合无人机巡查视频、全景影像与激光点云技术, 构建“空-天-地”一体化数据采集体系, 实现了建设区域内三维数据底板的快速构建, 其中坝区更新周期缩短至 1 d; 结合缺陷识别、时序变化自动识别相关模型实现裂缝、渗水、破损、脱落、凹坑、漏筋、堆积等 7 类缺陷的智能识别, 整体 mAP 值 86.6%; 在此基础上, 研发了业务应用系统, 构建“无人机感知-智能模型-业务应用”全链条架构, 集成 5G 实时传输、AI 缺陷识别、微服务引擎等技术, 并与工程文档、BIM 模型、智能巡检等进行联动, 实时掌握工程进度、施工质量等。将该系统应用于安徽凤凰山水库工程中, 结果表明: 数据资料查询获取平均时间由 1 d 降低至 5 s 以内, 每月进度偏差率从原有的 20% 降低至 8%(排除天气等不可控因素后), 整体缺陷识别率达到了 93% 并 100% 完成整改闭合, 有效提升了建设过程管理的精细化与智能化水平。
摘要:为解决长江中下游河道崩岸突发性强、传统监测手段时空覆盖不全、数字化水平低、数据碎片化及智能预警能力不足等突出问题,提升河床演动态感知及崩岸灾害早期预警水平,保障沿江防洪安全,研究并实践了一套融合物联网、三维模型与大数据分析等多元信息技术的数字孪生实时监测与智能预警技术体系。以江西省彭泽县马湖堤为工程示范段,通过软硬件一体化建设,系统集成GNSS变形监测、渗压与内部位移观测、水雨情等底层感知系统,并结合河床三维地形建模、岸坡BIM模型以及冲淤分析等功能模块,显著提升了河床演变的时空感知能力和灾害风险早期预警水平。研究成果为水利工程风险管控与科学决策提供了数字化、智能化支撑,对流域防灾减灾能力提升具有重要现实意义。
岩石力学特性是岩体工程设计与施工的关键依据,快速准确地表征岩石力学特性对工程建设至关重要。岩石宏观贯入试验是获取岩石力学特性的有效方法之一,由于国内外学者对岩石宏观贯入试验流程缺乏统一的认识,所采用的试样尺寸、压头形状、加载速率和贯入指标等均存在极大区别,造成了不同宏观贯入试验的岩石力学特性表征结果的差异性。针对岩石宏观贯入试验中试样尺寸选择与试验参数设定依据不足、结果表征指标不统一的问题,开
近日,美国水、环境卫生与个人卫生(WASH)领域的协调性枢纽组织“Vessel水资源协作联盟(The Vessel Collective)”发布了《缩小美国水资源差距国家路线图》。该线路图是美国首个统一行动战略,旨在凝聚行业共识,力争在2040年前实现为全美家庭提供安全的自来水和完善的卫生设施。来自全美各地的130多个组织齐聚,推动该路线图落地实施。 当前美国在宽带网络建设方面的投入达424.5
欧洲投资银行通过其下属发展机构EIB Global批准了1.6亿欧元融资,用于支持巴基斯坦卡拉奇市(Karachi)的供水系统改造及信德省(Sindh)洪灾损毁房屋的大规模重建。 该笔融资中的6000万欧元贷款将用于卡拉奇水务与污水处理公司的两座节能型水处理厂建设。工程位于卡拉奇东部的加罗(Gharo)和皮普里(Pipri)区域。项目建成后,预计每日可生产约3亿升饮用水,为卡拉奇市区2000多万
Nature Geoscience Published: 24 April 2026 DOI:10.1038/s41561-026-01969-4 天然河口形态对潮汐传播具有较强的控制作用。疏浚与围垦等人类活动会改变河口的天然几何形态,进而影响潮汐水动力及其关联的生态系统。对此,研究基于全球25个河口的档案地图、水文测量资料、验潮数据及现代观测数据记录,分析海岸线至陆侧边界之间数十年至上
Energy Conversion and Management: XVolume 30, Article number: 101920DOI:10.1016/j.ecmx.2026.101920 能源系统数字化快速转型,重塑了可再生能源资产在其运行生命周期内的监测、维护与优化利用方式。在新兴的数智范式中,数字孪生技术作为一种融合实时数据、物理建模与人工智能的动态信息物理系统,能够实现预测性