分段非连续超深防渗墙力学特性与塑性损伤

1

作者 方鼎韩 孙新建 +5 位作者 李国超 徐硕昌 李一帆 官志轩 王兴辰 王开拓 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第3期715-723,共9页

防渗墙是坝基防渗的主要手段,深埋地下,受力条件复杂,极易发生损伤破坏,明确其受力情况对确保大坝安全稳定运行至关重要。以往研究通常采用线弹性模型对防渗墙进行模拟分析,并将其视为连续结构,对含接缝夹泥的非连续混凝土防渗墙的工作... 防渗墙是坝基防渗的主要手段,深埋地下,受力条件复杂,极易发生损伤破坏,明确其受力情况对确保大坝安全稳定运行至关重要。以往研究通常采用线弹性模型对防渗墙进行模拟分析,并将其视为连续结构,对含接缝夹泥的非连续混凝土防渗墙的工作性态并不清楚。采用混凝土塑性损伤(concrete damage plastic,CDP)本构模型结合Goodman接触面单元对含接缝夹泥的分段非连续混凝土防渗墙力学状态展开分析。结果表明:相较于连续混凝土防渗墙,非连续混凝土防渗墙竖向沉降与顺河向位移减少,墙体承受的拉应力减小而压应力增大;随墙段宽度减小,墙体拉伸损伤程度减小,而竖向沉降增大,墙体中下部的压缩损伤更为严重,为兼顾墙体安全和施工效率,将墙宽设计在6 m左右较为合适。研究结果可为分段非连续防渗墙的设计与安全评价提供参考。 展开更多

关键词 混凝土防渗墙 非连续墙 夹泥 变形损伤 数值模拟

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基于SHAW模型的长江源区水能平衡研究

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作者 刘艳强 刘欢 +2 位作者 甘永德 吴玉帅 李青青 《土壤》 北大核心 2025年第1期204-213,共10页

基于长江源唐古拉地区2020—2021年土壤水热及气象数据,运用SHAW模型对土壤温湿度进行模拟,计算土壤水量平衡和地表能量平衡特征。结果表明:①土壤温度的模拟效果优于土壤湿度,温度模拟NSE(纳什效率系数)>0.93,R^(2)>0.97,土壤湿... 基于长江源唐古拉地区2020—2021年土壤水热及气象数据,运用SHAW模型对土壤温湿度进行模拟,计算土壤水量平衡和地表能量平衡特征。结果表明:①土壤温度的模拟效果优于土壤湿度,温度模拟NSE(纳什效率系数)>0.93,R^(2)>0.97,土壤湿度模拟NSE均值>0.61,R^(2)均值>0.79,模拟结果具有一定可信度;②水量平衡各分项具有明显的冷暖季变化特征,降水和深层向上补给构成水分收入,分别占86.4%与13.6%,深层渗漏、蒸散发、土壤储水和地表积水构成水分支出,分别占36%、49.1%、14.4%、0.5%;③地表能量平衡冷暖季交替变化,净辐射、潜热通量与土壤热通量暖季增大冷季减小,感热通量呈现相反的趋势,季风活动与冻融作用成为影响净辐射收支的关键因素。模拟期内日净辐射均值为46.48 W/m^(2),32.7%转化为显热通量,65.1%转化为潜热通量,土壤热通量占比仅为0.3%。 展开更多

关键词 长江源区 SHAW模型 水量平衡 能量平衡

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基于DIC技术的混凝土剪切力学性能研究

3

作者 王溧浤 孙新建 《混凝土》 北大核心 2025年第3期6-11,共6页

采用剪切液压伺服机,通过混凝土在不同应变率下(10^(-5)/s、10^(-4)/s、10^(-3)/s、10^(-2)/s)的直剪试验,研究混凝土的剪切力学性能和破坏模式.研究结果表明:混凝土的抗剪强度存在明显的应变率效应,随着应变率的提高,混凝土表现出更高... 采用剪切液压伺服机,通过混凝土在不同应变率下(10^(-5)/s、10^(-4)/s、10^(-3)/s、10^(-2)/s)的直剪试验,研究混凝土的剪切力学性能和破坏模式.研究结果表明:混凝土的抗剪强度存在明显的应变率效应,随着应变率的提高,混凝土表现出更高的抗剪强度.结合数字图像相关(DIC)技术,获取了混凝土受剪的裂缝发展全过程,揭示了混凝土在剪切过程中的骨料滑移现象,为混凝土在实际工程中的科学应用及新型混凝土材料的研发提供了理论依据。 展开更多

关键词 混凝土 抗剪强度 应变率 数字图像相关(DIC)技术 骨料滑移

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基于塑性损伤模型的坝基深埋混凝土防渗墙力学行为研究

4

作者 王兴辰 孙新建 李国超 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期122-126,共5页

深厚覆盖层中的防渗墙在多荷载共同作用下易产生较大变形,极端情况下甚至会出现严重损伤或开裂。为探讨不同防渗墙材料性能对其变形及损伤的影响,基于Lee-Fenves塑性理论,建立了坝基深埋混凝土防渗墙塑性损伤模型,揭示了防渗墙损伤规律... 深厚覆盖层中的防渗墙在多荷载共同作用下易产生较大变形,极端情况下甚至会出现严重损伤或开裂。为探讨不同防渗墙材料性能对其变形及损伤的影响,基于Lee-Fenves塑性理论,建立了坝基深埋混凝土防渗墙塑性损伤模型,揭示了防渗墙损伤规律及机理,并以新疆某土石坝设置的186 m深防渗墙为例,研究了5种弹性模量和3种泊松比对防渗墙墙体竖向位移、向下游水平位移及损伤分布的影响。结果表明,防渗墙的损伤主要集中于墙体与基岩接触区域;弹性模量对防渗墙的竖向位移、应力及损伤影响显著;泊松比仅对防渗墙的位移及应力状态有轻微影响,但对墙体损伤情况无显著影响。研究结果可为同类工程中防渗墙的前期设计及后期维护提供支撑。 展开更多

关键词 塑性损伤模型 深厚覆盖层 防渗墙 弹性模量

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帧差与时空图像测速相结合的非接触测流研究

5

作者 赵勤霞 顾声龙 +1 位作者 陈中华 柏文文 《测绘通报》 北大核心 2025年第2期28-34,共7页

天然河道流量监测工作是水文测验的重要工作之一,对水资源管理调度、防洪减灾等方面都发挥着至关重要的作用。时空图像测速(STIV)具有原理简单、实时性强、安全性高等优点。然而,该方法测量也具有一定的局限性,如在天然河道流速、流量... 天然河道流量监测工作是水文测验的重要工作之一,对水资源管理调度、防洪减灾等方面都发挥着至关重要的作用。时空图像测速(STIV)具有原理简单、实时性强、安全性高等优点。然而,该方法测量也具有一定的局限性,如在天然河道流速、流量较小、示踪不明显的情况下,生成的时空图不能产生有效的纹理结构,这极大地影响了纹理主方向的检测,从而影响了算法的准确性。针对上述问题,本文提出了一种帧间差分与局部傅里叶最大角度分析相结合的方法,利用帧间差分法计算出连续两帧图像之间像素差异,捕捉识别出河道发生细微变化的部分,得到的运动显著性图与原图像叠加,生成时空图像(STI),利用局部傅里叶最大角度分析的方法计算时空图的纹理主方向,因此,提高了时空图像测速算法的稳健性和准确性。最后利用天然河道拍摄的水流视频计算出的结果与流速仪法测得的结果进行比测试验。结果表明,在流速、流量较小、示踪不足的情况下,本文方法在纹理主方向、平均流速和流量计算上,精度有明显提升,流速测量的稳定性和实时性好。 展开更多

关键词 时空图像测速 帧差法 纹理主方向 局部傅里叶最大角度分析法

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黄河流域城市群水资源利用效率评估及驱动因子分析 被引量：34

6

作者 朱晓梅 魏加华 +4 位作者 杨海娇 吴国宏 康倍铭 唐晨洋 杨梦瑶 《水资源保护》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期153-159,共7页

为客观评价黄河流域城市群水资源利用效率,分析水资源利用效率差异的原因,以黄河流域7大城市群为研究对象,1989—2018年48个大中型城市GDP、人口、地区用水量等为统计指标,采用super-SBM模型评估黄河流域城市群静态水资源利用效率,结合M... 为客观评价黄河流域城市群水资源利用效率,分析水资源利用效率差异的原因,以黄河流域7大城市群为研究对象,1989—2018年48个大中型城市GDP、人口、地区用水量等为统计指标,采用super-SBM模型评估黄河流域城市群静态水资源利用效率,结合Malmquist全要素生产率指数对水资源利用效率进行动态分解,选用Tobit模型分析城市群整体水资源利用效率的驱动因子。结果表明:1989年以来,7大城市群水资源利用效率整体提升,2000年以来提升幅度较大;节水和技术进步共同推动了Malmquist指数的提升,经济发展水平对黄河流域水资源利用效率的提升有显著的促进作用,产业结构和人口密度分别有抑制和轻微抑制作用。 展开更多

关键词 水资源利用效率 城市群 super-SBM模型 MALMQUIST指数 驱动因子 黄河流域

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青藏高原东北部湖泊细菌群落结构特征季节性差异及驱动机制 被引量：10

7

作者 王丹丹 黄跃飞 杨海娇 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期267-278,I0010-I0013,共16页

微生物是湖泊生态系统重要的有机组分。了解不同时期青藏高原湖泊细菌群落特征、环境驱动因子及其群落构建过程的差异,对高原湖泊水生态管理具有重要的指导意义。分别于2020年6和12月采集青藏高原东北部5个湖泊水样,基于高通量测序技术... 微生物是湖泊生态系统重要的有机组分。了解不同时期青藏高原湖泊细菌群落特征、环境驱动因子及其群落构建过程的差异,对高原湖泊水生态管理具有重要的指导意义。分别于2020年6和12月采集青藏高原东北部5个湖泊水样,基于高通量测序技术、统计分析和模型分析,解析高原湖泊群在非冰封期和冰封期细菌群落结构、环境驱动因子和中性过程、确定性过程以及随机性过程在细菌群落构建过程的贡献。结果表明:(1)非冰封期湖泊细菌群落的Chao1丰度指数、Simpson和Shannon多样性指数低于冰封期,Spearman相关性分析结果表明非冰封期细菌群落的Chao1丰度指数和多样性指数与水温和海拔显著相关,而冰封期细菌群落的Chao1指数和多样性指数与总氮显著相关;(2)水体细菌群落的优势门均为变形菌门(Proteobacteria),非冰封期细菌中拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)的平均相对丰度明显高于冰封期。另外,主坐标分析和相似性分析结果表明非冰封期和冰封期的细菌群落组成差异极显著;(3)冗余分析结果表明不同时期湖泊群细菌群落结构的驱动因子不同,非冰封期环境因子影响的大小顺序为:总氮>纬度>总溶解固体>经度>溶解有机碳,冰封期为:海拔>溶解氧>溶解有机碳>pH;(4)Sloan中性模型计算结果表明冰封期高原湖泊细菌群落比非冰封期更易受到中性过程的驱动,并且冰封期细菌群落的迁移率也大于非冰封期(冰封期:0.289;非冰封期:0.130),反映冰封期细菌菌群扩散能力较强。随机性的扩散限制过程是非冰封期(贡献率=54.74%)和冰封期(贡献率=55.56%)湖泊细菌群落的主要构建过程。本文解析了不同时期高原湖泊细菌群落特征及其驱动机制,为高原湖泊水资源保护和管理以及深入理解细菌群落构建过程提供了基础。 展开更多

关键词 青藏高原 湖泊 细菌群落结构 驱动因子 中性模型 零模型

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青藏高原湖泊沉积物与水体细菌群落共发生网络和群落构建过程差异解析 被引量：7

8

作者 王丹丹 黄跃飞 杨海娇 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期959-971,共13页

研究高原湖泊沉积物和水体细菌群落结构的差异对于水生态治理与保护具有重要的科学意义。本文选取青藏高原中东部共19个湖泊为研究对象,采集沉积物和水体样本,使用高通量测序技术和统计分析,解析湖泊沉积物和水体细菌群落结构、空间分... 研究高原湖泊沉积物和水体细菌群落结构的差异对于水生态治理与保护具有重要的科学意义。本文选取青藏高原中东部共19个湖泊为研究对象,采集沉积物和水体样本,使用高通量测序技术和统计分析,解析湖泊沉积物和水体细菌群落结构、空间分布特征、共发生网络模式、群落构建过程的差异及其原因。研究结果表明沉积物细菌群落alpha多样性指数(Chao1指数、Shannon多样性指数、Faith s系统发育指数和Pielou均匀度指数)均显著高于水体细菌群落。沉积物和水体细菌的优势门均为Proteobacteria(相对丰度为45.33%和41.77%),而水体细菌群落结构具有较强的空间异质性。主坐标分析和相似性分析结果表明沉积物和水体中细菌群落结构差异极显著,海拔和纬度分别是青藏高原湖泊沉积物和水体细菌群落结构变化最显著的驱动因子。沉积物和水体细菌群落均具有明显的距离衰减模式,而沉积物细菌比水体细菌群落在空间上的周转率小。采样湖泊沉积物细菌群落共发生网络复杂度和稳定性高于水体细菌。沉积物和水体细菌群落的平均归一化随机率值分别为0.24和0.72,表明确定性过程在沉积物细菌群落构建的过程中起到了重要的作用,而水体细菌群落的主导构建过程为随机性过程。本文在高原湖泊沉积物和水体中细菌群落特征、空间分布模式、生态网络稳定性、群落构建过程及其差异方面的研究,为深入理解高原湖泊细菌多样性和群落结构形成机理提供了科学支撑。 展开更多

关键词 高原湖泊 细菌群落 空间分布 共发生网络 群落构建

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考虑混凝土面板裂缝的堆石坝三维渗流敏感性分析 被引量：4

9

作者 李一帆 孙新建 李国超 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第8期155-160,共6页

为研究面板有裂缝时堆石坝渗透系数对其渗流特性的影响,以青海省某混凝土面板堆石坝为例,结合等效区块连续介质模型和Van Genuchten模型,提出考虑混凝土面板裂缝的饱和-非饱和渗流计算方法。通过设计正交试验开展堆石坝渗透系数敏感性分... 为研究面板有裂缝时堆石坝渗透系数对其渗流特性的影响,以青海省某混凝土面板堆石坝为例,结合等效区块连续介质模型和Van Genuchten模型,提出考虑混凝土面板裂缝的饱和-非饱和渗流计算方法。通过设计正交试验开展堆石坝渗透系数敏感性分析,利用响应面法研究各部位渗透系数之间的交互作用对大坝总渗流量Q和下游坡脚渗透坡降J的影响。结果表明:坝体各分区渗透系数对Q、J的敏感程度不同,对大坝渗流特性影响显著的3个渗透系数为垫层渗透系数(K_(a))、主堆石区渗透系数(K_(c))、覆盖层Q_(3)^(a1)渗透系数(K_(e))。对于Q来说,各分区渗透系数的交互作用均不显著,而对于J来说,K_(a)与K_(c)、K_(a)与K_(e)的交互作用呈现出显著性。 展开更多

关键词 面板裂缝 敏感性 正交试验设计法 响应面法 非饱和渗流 堆石坝

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基于光滑粒子数值方法的坡面水动力过程模拟研究 被引量：2

10

作者 莫诗玙 田丽蓉 顾声龙 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第10期124-136,共13页

【目的】为模拟降雨后在不透水边界层上的坡面流水动力过程,【方法】建立了一种基于浅水方程(SWE)的降雨-径流模型(SWE-SPH-RR)。SWE-SPH-RR模型采用光滑粒子数值方法求解一维浅水方程,该数值方法通过改变流体粒子质量来模拟降雨输入,... 【目的】为模拟降雨后在不透水边界层上的坡面流水动力过程,【方法】建立了一种基于浅水方程(SWE)的降雨-径流模型(SWE-SPH-RR)。SWE-SPH-RR模型采用光滑粒子数值方法求解一维浅水方程,该数值方法通过改变流体粒子质量来模拟降雨输入,采用粒子重构技术实现了无需新的入流粒子来模拟坡面径流过程。利用该模型分别模拟了四个不透水边界层上的降雨-径流案例,分析了不同降雨强度和地形坡度等变量对坡面径流水动力学特性的影响。【结果】结果表明:无论是恒定降雨或非恒定降雨时,模型都能够较好地捕捉坡面上的急流、缓流现象,模拟值与试验值在出口流量或水深等方面具有较好的一致性,平均相对误差均在5%以内。在三种不同坡度组合的地形上施加降雨时,陡坡上产生的径流动量较大,与缓坡上的径流相遇时会在流量图中出现凸起现象,这与试验得到的结果趋势基本一致,说明该模型对于复杂地形和混合流态同样适用,能够准确建模并表现出良好的性能。对于出口流量结果中出现了少数的数值振荡问题,可能需要调整人工粘性项的参数,或是使用其他出流边界,以抑制振荡波的发生。【结论】该模型框架简单,计算结果合理准确,能够较好地模拟不同地形和降雨模式下的坡面流过程,具有一定的可行性和可靠性。 展开更多

关键词 降雨 数值模拟 坡面水动力过程 光滑粒子数值方法(SPH) 浅水方程(SWE) 变质量粒子 粒子重构技术

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声波干预下微液滴群微物理变化及其与雷达反射率因子关系研究

11

作者 李岩 柏文文 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2024年第8期1388-1398,共11页

通过室内实验,探究了声波干预下微液滴群微物理变化特征,建立了滴群特征粒径与雷达反射率因子之间的关系,讨论了粒径增量与宏观雨强增量之间的量化关系。结果表明:(1)存在优选声波频率和临界声压级,实验重点关注的120 Hz声波频率(超过... 通过室内实验,探究了声波干预下微液滴群微物理变化特征,建立了滴群特征粒径与雷达反射率因子之间的关系,讨论了粒径增量与宏观雨强增量之间的量化关系。结果表明:(1)存在优选声波频率和临界声压级,实验重点关注的120 Hz声波频率(超过临界声压级)干预实验滴群,引起微液滴群特征粒径增大、粒径谱右移变宽,粒子数浓度减小,雷达反射率因子增大,该结论对于30~280 Hz声波同样适用。(2)D90-Z相关系数在0.9以上,大粒径对雷达反射率因子贡献较大,拟合参数a、b范围分别为[2.84×10^(-8),1.104]和[0.6713,9.2000]。(3)滴群特征粒径增量与宏观雨强增量呈线性正相关关系,相关系数均在0.98以上,并且声压级越大,拟合的线性斜率越小。研究结果对外场试验效果评价具有重要的参考意义和指导价值。 展开更多

关键词 声波 微液滴群 临界声压级 粒径谱 雷达反射率因子

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基于SPHAM方法的流体在多孔介质中流动的数值模拟

12

作者 王科浩 顾声龙 +3 位作者 田丽蓉 吴海涛 李一帆 姚东泽 《水电能源科学》 北大核心 2024年第7期62-67,共6页

为了深入研究流体在多孔介质中的渗流过程,结合SPH和体积平均方法,并引入过渡区界面处理、新的边界条件及密度噪声处理方法;同时,在质量方程和动量方程中使用本征平均的物理量,构建了SPHAM渗流模型。利用该模型模拟了不同孔隙度的多孔... 为了深入研究流体在多孔介质中的渗流过程,结合SPH和体积平均方法,并引入过渡区界面处理、新的边界条件及密度噪声处理方法;同时,在质量方程和动量方程中使用本征平均的物理量,构建了SPHAM渗流模型。利用该模型模拟了不同孔隙度的多孔介质内的流动,包括U型管试验(饱和渗流)和溃坝试验(非饱和渗流),并对多孔介质内流体的水力学特性进行了分析。结果表明,在两种模拟结果中,水面线与试验结果及解析解吻合良好;同时,在不同模拟工况中均保证了体积守恒。 展开更多

关键词 SPH 多孔介质 水动力学特性 体积平均

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青藏高原土地利用/覆被时空变化特征

13

作者 彭海月 任燕 +1 位作者 李琼 魏加华 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第8期41-49,57,共10页

在对公开的土地利用数据集精度评价的基础上,选用较高精度的青藏高原科学研究所300 m土地利用数据(简称TPDC_LUCC),采用土地利用时空分布和变化率等指标,分析青藏高原1992—2015年土地利用变化特征,并结合气候数据集及社会经济数据对土... 在对公开的土地利用数据集精度评价的基础上,选用较高精度的青藏高原科学研究所300 m土地利用数据(简称TPDC_LUCC),采用土地利用时空分布和变化率等指标,分析青藏高原1992—2015年土地利用变化特征,并结合气候数据集及社会经济数据对土地利用变化归因进行了分析。结果表明:(1)公开数据集中,TPDC_LUCC数据集序列最长,精度最高,尤其是对耕地、城镇用地及水体分类精度较好;欧洲航天局300 m土地利用数据(ESA_LUCC)对草地的分类精度最高,耕地精度最差;中国科学院空天信息创新研究院30 m土地利用数据(CASearth_LUCC)对冰川和城镇用地的分类较准确,未利用土地误差较大;(2)青藏高原草地分布最广,多年平均占比约70.02%,其次是沙地、裸地等未利用土地,约占15.81%;城镇用地扩张较快,1992—2005年、2005—2015年两期增长率分别是2.34%、4.69%;1992—2015年,青藏高原未利用土地的9.14%转为草地,灌丛和耕地的3.27%转为林地,冰川的5.5%转为水体;(3)1992—2018年,青藏高原平均气温上升了1.17℃,降水和气温增加,是东部区域草地、灌丛、林地增加的主要驱动因素,气温明显上升致使西北部冰川融化,城市化促使城镇用地增加、耕地减少,实施生态保护政策对青藏高原草地、林地的恢复有显著推动作用。 展开更多

关键词 土地利用/覆被 时空变化特征 青藏高原 数据集评价 归因分析

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黄河流域非常规水资源开发利用挑战与策略

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作者 姜珊 王浩 +5 位作者 何凡 何国华 朱永楠 仇亚琴 王丽川 王丽珍 《中国工程科学》 2025年第4期141-151,共11页

近年来,黄河流域水资源节约集约利用水平显著提升,非常规水资源开发规模持续扩大,但流域内水资源供需的结构性矛盾与系统性压力依然突出,水资源可持续利用面临严峻挑战。本文面向黄河流域水资源短缺与高质量发展需求之间的深层次矛盾,... 近年来,黄河流域水资源节约集约利用水平显著提升,非常规水资源开发规模持续扩大,但流域内水资源供需的结构性矛盾与系统性压力依然突出,水资源可持续利用面临严峻挑战。本文面向黄河流域水资源短缺与高质量发展需求之间的深层次矛盾,概要梳理了包括再生水循环利用、海水淡化规模化利用、雨水集蓄利用、矿坑(井)水资源化利用、微咸水综合利用的现状与模式,辨识了黄河流域非常规水资源系统治理面临的利用规模仍不充分、顶层设计尚需完善、配套设施亟待完备、技术标准还需增强、关键技术有待突破等核心问题。进一步从差异化发展的规律性、协同发展的系统性、可持续发展的长远考量等角度,在理论层面总结了黄河流域非常规水资源开发利用的内在规律与发展逻辑,提出了“分区差异化开发+多元协同配置”为核心的黄河流域非常规水资源开发利用的总体策略,涵盖战略体系构建、资源精准配置、技术创新突破、机制保障健全等维度。本研究可为提升黄河流域非常规水资源系统治理能力、促进流域水资源可持续利用和高质量发展提供基础参考。 展开更多

关键词 黄河流域 非常规水资源 利用模式 分区差异化开发 多元协同配置

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基于WEP-ISF模型的黄河源区径流演变特征及其驱动因素分析

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作者 孙君文 黄跃飞 +2 位作者 甘永德 吴玉帅 刘欢 《水土保持通报》 2025年第4期173-183,共11页

[目的]量化径流深中各因素产流量的贡献率及构成,分析黄河源区下垫面、气候和工农业用水变化对径流变化的贡献率,为黄河流域生态环境保护和水资源开发提供参考。[方法]基于1970—2021年黄河源区气象水文数据,利用分布式水热耦合模型WEP-... [目的]量化径流深中各因素产流量的贡献率及构成,分析黄河源区下垫面、气候和工农业用水变化对径流变化的贡献率,为黄河流域生态环境保护和水资源开发提供参考。[方法]基于1970—2021年黄河源区气象水文数据,利用分布式水热耦合模型WEP-ISF分析不同时期黄河源区月均流量及其实际蒸散发、土壤温度、土壤含水量和径流成分动态变化过程,并运用多因素归因分析方法定量剖析各影响因素对径流量变化的贡献。[结果]①利用WEP-ISF模型对黄河源区1970—2021年流域水文及水热变化过程模拟验证,其土壤温度模拟值与遥感解译值的平均绝对百分比误差为69.78%~171.55%,Nash效率系数均超过0.70;土壤表层含水量模拟值与遥感解译值的平均绝对百分比误差为13.94%~20.97%,Nash效率系数基本达到0.5以上;月平均流量模拟值与实测值Nash效率系数和平均绝对百分比误差分别为0.80和25.85%;实际蒸散发模拟值与遥感解译值Nash效率系数和平均绝对百分比误差分别为0.80和53.39%。②冰川、融雪和降水产流多年平均为0.9,14.9,70.5 mm,分别占黄河源区径流深的1.0%,17.3%和81.7%。变化期1991—2021年相比于基准期1970—1990年,冰川、融雪和降水产流变化量分别为1.48,-3.8,-13.2 mm,这三者对黄河源区总径流深变化量的贡献率分别为9.53%,-24.48%和-85.05%。③唐乃亥多年平均径流量减少6.77×10^(9) m^(3),其中气候、下垫面以及工农业用水变化影响的贡献率分别为96.46%,2.49%和1.05%。[结论]在影响黄河源区径流变化的诸多因素中,气候因素是导致黄河源区径流衰减的主要驱动因子,其具体表现为冰川融水产流呈现增多趋势,而融雪产流和降水产流呈减少趋势。 展开更多

关键词 黄河源区 WEP-ISF模型 演变分析 水热耦合

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青海省太阳能-风能发电潜力评估及时空格局 被引量：7

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作者 曹炯玮 魏加华 +1 位作者 李想 黄跃飞 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期255-265,共11页

为定量评估青海省太阳能、风能资源开发潜力,该文基于地形条件、土地利用、生态保护区等地理空间分析,在10 m×10 m空间分辨率上提取光风电站可开发利用区域,考虑了地形条件对装机折减影响及真实电场设计参数,采用1980—2020年MERR... 为定量评估青海省太阳能、风能资源开发潜力,该文基于地形条件、土地利用、生态保护区等地理空间分析,在10 m×10 m空间分辨率上提取光风电站可开发利用区域,考虑了地形条件对装机折减影响及真实电场设计参数,采用1980—2020年MERRA-2再分析数据,评估了青海省光风理论和技术发电潜力,分析了时空格局,识别了开发利用现状。研究表明:(1)1980—2020年青海省太阳能多年平均理论发电潜力1881.1 kWh/m^(2),技术发电潜力301.7 kWh/m^(2);空间上,呈西高东低的分布格局,且东部变化更为显著;时间上,全省呈波动减少特征,整体下降速率为-337.9亿kWh/a,各地区增减不一,其中果洛和玉树缓慢上升,其他地区呈下降趋势。(2)1980—2020年青海省风能多年平均理论发电潜力121.1 kWh/m^(2),技术发电潜力21.9 kWh/m^(2);空间上,呈西北高东南低的分布格局,且西南部变化更为显著;时间上,全省呈先增加后减少的趋势特征,整体下降速率为-27.0亿kWh/a,各地区增减不一,其中海西减少最快,玉树有小幅增加。(3)青海省太阳能和风能2020年发电量分别为167亿kWh和81亿kWh,分别占技术发电潜力的1.1%和9.2%,仍具有较大挖潜空间。 展开更多

关键词 太阳能 风能 发电潜力 时空分布 开发利用

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基于GEE云平台的三江源湖泊面积提取及动态变化 被引量：5

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作者 祁昌贤 任燕 +3 位作者 彭海月 魏加华 王永强 李琼 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第7期179-185,190,共8页

基于GEE(Google Earth Engine)遥感云计算平台和Landsat TM、ETM+和OLI卫星影像数据,采用修正归一化水体指数(MNDWI)、归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)等多个指数的综合水体识别算法,提取三江源区1990—2020年大于1 km^(2)的... 基于GEE(Google Earth Engine)遥感云计算平台和Landsat TM、ETM+和OLI卫星影像数据,采用修正归一化水体指数(MNDWI)、归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)等多个指数的综合水体识别算法,提取三江源区1990—2020年大于1 km^(2)的湖泊面积,结合气象、冰川编目、冻土分布等数据分析了湖泊面积变化及其影响因素。结果表明:1990年以来,三江源区湖泊增加了46个,湖泊面积从10811.8 km 2增加到12449.53 km^(2),增长了15%;其中,黄河源区湖泊面积增长了10%,长江源区湖泊面积增长了29%,长江源区较黄河源湖泊面积增幅更明显。平均气温升高和降水量增加是湖泊面积增加的主要因素;气温升高导致冰川退缩和冻土退化,使得冰川补给型湖泊和冻土区湖泊面积增加更快,这就是长江源区湖泊增长更为明显的主因,而黄河源湖泊面积增长与降水变化联系更为紧密。 展开更多

关键词 三江源 GEE遥感云计算平台 湖泊面积 湖泊动态变化 气候变化

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柴达木盆地东北缘山区和平原区雨滴谱特征对比研究 被引量：7

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作者 彭旺 李琼 +5 位作者 魏加华 乔禛 申惟文 柏文文 贺巨龙 祁昌贤 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第6期1471-1480,共10页

利用2020年7-9月在柴达木盆地东北缘宗务隆山不同海拔处的雨滴谱观测资料,对不同降雨强度下不同粒径雨滴微物理参量的贡献、粒径-粒子数浓度平均谱、微物理特征参量和反射率因子-降雨强度(Z-R)关系展开研究。结果表明:雨滴数密度主要由... 利用2020年7-9月在柴达木盆地东北缘宗务隆山不同海拔处的雨滴谱观测资料,对不同降雨强度下不同粒径雨滴微物理参量的贡献、粒径-粒子数浓度平均谱、微物理特征参量和反射率因子-降雨强度(Z-R)关系展开研究。结果表明:雨滴数密度主要由小雨滴贡献,中雨滴和大雨滴则是反射率因子Z、降雨强度R和液态水含量W的主要贡献,大雨滴对Z、R和W的贡献在海拔较高的山区站占比更高。山区站在小雨、中雨和大雨时的谱宽更宽,且在不同降雨强度下大雨滴端的粒子数浓度要更高,地形的抬升对较大雨滴的N(D)有明显的促进作用。质量加权平均直径(D_(m))随海拔升高而增大,R更高时雨滴直径也越大。广义截断参数(Log_(10)N_(w))会随降雨强度升高而先增大后有所减小,较小雨滴是构成降雨的主要来源,柴达木盆地降雨有其独特的雨滴谱结构特征。山区站Log_(10)N_(w)与D_(m)的分布更为离散,且山区站相比平原站Log_(10)N_(w)偏低而D_(m)偏高。若采用统一的降水估测公式Z=300R^(1.4)会产生对降雨量的高估,山区站点降雨的高估更严重。 展开更多

关键词 柴达木盆地 雨滴谱 地形 微物理特征参量 Z-R关系

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基于雷达回波的临近降水预报卷积循环神经网络模型研究 被引量：5

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作者 王永灿 魏加华 +5 位作者 李琼 乔禛 杨侃 朱旭东 包淑萍 王忠静 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2023年第1期24-41,共18页

【目的】临近降水预报是涉水灾害预警、洪水预报和调度管理等依赖气象预报决策的重要基础。高精度、高时空分辨率的气象雷达观测能够有效捕捉天气过程变化,发展基于雷达回波外推的临近降水预报方法,是中小流域高精度雨洪预报预警的关键... 【目的】临近降水预报是涉水灾害预警、洪水预报和调度管理等依赖气象预报决策的重要基础。高精度、高时空分辨率的气象雷达观测能够有效捕捉天气过程变化,发展基于雷达回波外推的临近降水预报方法,是中小流域高精度雨洪预报预警的关键。【方法】以银川贺兰山地区2017—2020年的C波段天气雷达和地面降水资料为基础,开展了ConvLSTM、ConvGRU和PredRNN三种卷积循环神经网络模型在不同降水情景下的预报性能研究,并将三种模型的预报结果与基于半拉格朗日外推的光流法进行对比分析。研究采用临界成功指数(CSI)、命中概率(POD)、虚警率(FAR)、均方根误差(RMSE)和结构相似性指数(SSIM)5种指标评估了三种模型在不同天气系统发展过程中的预报能力。【结果】结果显示:ConvLSTM模型可以较好的预测回波变化过程,而PredRNN模型对回波驻留和发展的过程预报效果较好;随着雨强的增大、预报时长的增加,卷积循环神经网络模型对回波运动的捕捉能力和回波强度变化的预测能力显著强于光流法;ConvLSTM模型能够更好的预报中小雨天气过程,结构更加复杂的PredRNN模型对暴雨过程具有更好的预报效果。【结论】结果表明:三种卷积循环神经网络模型中,ConvLSTM和PredRNN模型的预报效果优于结构较为简单的ConvGRU模型,且三种模型均优于光流法;在实际的应用中,1 h之内的预报可优先考虑ConvLSTM的预报结果,1 h后的预报则应更关注PredRNN模型的预报结果;三种卷积循环神经网络模型随预报时长的增加均出现“模糊化”“平滑化”的现象,需要从模型结构、训练方式等多方面进行改善。 展开更多

关键词 卷积循环神经网络 临近降水预报 雷达回波外推 深度学习 降雨 极端降水 气候变化

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基于Budyko假设的布哈河流域径流变化归因分析 被引量：6

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作者 黄霄翔 李润杰 +1 位作者 甘永德 吴玉帅 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期480-490,共11页

以布哈河流域为研究对象,采用Mann-Kendall趋势检验法和Pettitt检验法分析各水文气象要素的趋势变化并识别其突变特征,基于Budyko假设的水热耦合平衡Choudhury-Yang公式,分析量化不同因素对流域径流变化的贡献。结果表明:1958—2016年... 以布哈河流域为研究对象,采用Mann-Kendall趋势检验法和Pettitt检验法分析各水文气象要素的趋势变化并识别其突变特征,基于Budyko假设的水热耦合平衡Choudhury-Yang公式,分析量化不同因素对流域径流变化的贡献。结果表明:1958—2016年研究区年径流深呈显著增加趋势,增加速率为0.536 mm/a;通过突变检验识别在2001年存在突变点,据此径流序列划分为基准期(1958—2001年)和变化期(2002—2018年);与基准期相比,变化期径流增加了32.7 mm,其主要影响因素为气候变化,贡献率为86.27%,气候变化中降水量变化的贡献率占97.12%,潜在蒸散发量变化起到负贡献作用,贡献率为−10.85%,而下垫面变化的贡献率为13.73%。可知,降水量的变化是影响布哈河流域径流增加的主要因素。 展开更多

关键词 布哈河 Budyko假设 归因分析 径流变化 弹性系数

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