智慧水资源管理与调配应用评价指标体系构建

为了推进智慧水资源管理与调配应用的发展,根据水利业务应用中预报、预警、预演、预案的特点,按照可获取性、可量测性、可代表性的原则,结合《“十四五”智慧水利建设规划》中水资源管理与调配应用的主要内容,构建由3个一级指标、 9个二级指标和24个三级指标构成的智慧水资源管理与调配应用评价指标体系,提出指标计算方法,并对南水北调中线工程进行实例研究。结果表明,南水北调中线工程智慧水资源管理与调配应用的总得分为84.9分,为良好等级,一级指标中水资源管理应用得分最高,为95.3分,水资源调度应用得分为81.5分,数字化场景应用得分偏低,为70.8分,亟需改进。     

梯级泵站输水系统优化运行及控制综述

综述国内外梯级泵站输水系统的研究现状,指出研究中存在的宏观优化运行与微观控制脱节等问题。对梯级泵站输水系统实际运行中面临的复杂性和动态性难题进行解析,将梯级泵站输水系统优化分解为优化运行和动态控制两个相互关联的部分,初步提出梯级泵站输水系统优化运行及控制理论体系。对该领域未来研究方向进行分析和展望:智能控制算法和先进的水力控制方法将逐步应用于梯级泵站优化运行及控制领域,开发优化运行及控制仿真系统是实现理论成果应用的关键,随着水资源调度工程运行实践的深入开展,该研究具有较强的理论和实践意义。     

南水北调 构建中国“四横三纵”水网

中国南方水多,北方水少。黄淮海流域城市众多,人口、耕地、工业均占全国1/3,而水资源仅占7.2%,水资源供求矛盾日益突出。既然南方水资源较丰富,何不借一点水来解决北方极度缺水的困境。南水北调,是一个何等伟大的设想。它要穿越众多河流山川,构成迄今为止世界上规模最大的调水工程。中国的南水北调工程,整体上分为东线、中线、西线三条线路,横穿长江、淮河、黄河、海河四大流域,涉及十余个省(自治区、直辖市),     

黄河流域水文深度学习架构设计与应用

为了推动我国水文工作智能化,提高水文工作效率,以黄河流域为例提出黄河流域水文深度学习架构,将黄河作为一个综合的非线性复杂动力学系统,应用深度学习技术实现对黄河流域的建模及数据的深度挖掘;利用深度卷积神经网络和深度循环神经网络模型,将深度学习技术应用于黄河流域的图像识别处理、水文预报和水资源公报等水文工作;利用深度学习算法优化黄河流域调水调沙、防洪减灾和综合治理等工作;研发黄河治理深度学习架构软件,用于黄河流域的水文工作、综合治理;阐述当下以及未来深度学习技术在水文工作中的应用,利用深度学习挖掘有用数据,辅助水文工作人员工作,创造更大价值。     

微山湖大型底栖动物群落结构及主要环境因子

基于2018年10月—2019年7月的4次大型底栖动物和水质采样结果,分析微山湖大型底栖动物的群落结构特征,识别影响群落结构特征的主要环境因子。结果表明：在微山湖共调查到18种大型底栖动物,包括5种节肢动物、 10种软体动物和3种环节动物,其中以豆螺为第一优势种,其次是梨形环棱螺、直缘耳萝卜螺和红裸须摇蚊;大型底栖动物生物量及生物个体面密度在时空分布方面存在差异,生物量及生物个体面密度的最大值分别出现在秋季和夏季,最小值出现在冬季;生物量及生物个体面密度的最大值分别在微山湖南部和东北部,最小值出现在微山湖东部;与微山湖底栖动物群落结构特征相关的环境因子主要有氨氮、水温、溶解性总固体、溶解氧和高锰酸钾指数;基于Shannon-Wiener多样性指数与Pielou均匀度指数的水质评价结果分别为轻污染、良好。     

1976—2020年弥河流域不同等级降雨时空分布特征

为了对弥河流域的降雨特征及未来演变趋势进行研究,基于流域15个气象站1976—2020年的逐日降雨数据,应用Mann-Kendall检验、反距离插值和重标极差(R/S)分析法,研究不同等级降雨量与降雨时间的时空分布特征,并探讨不同等级降雨对年降雨的影响以及流域未来降雨结构的发展趋势。结果表明：研究期内弥河流域年降雨量呈逐年增加趋势,除大雨外,其他等级降雨量呈增长态势,降雨时间总体呈减少趋势,仅中雨、暴雨时间呈增加态势;流域年降雨量从上游向下游呈递减趋势,与大雨、暴雨空间变化一致,年降雨时间与小雨时间空间分布格局一致;中雨对年降雨量的贡献率最高,为27.99%,小雨的发生率最高,为72.07%;相关性分析显示,流域年降雨量与降雨时间分别受暴雨降雨量、小雨时间的影响最大;流域暴雨降雨量、暴雨时间与年降雨量都表现出较强的持续性,未来变化趋势与过去相一致,降雨等级存在向暴雨转变的趋势。     

山东省主要河流近60 a径流变化及其归因分析

以山东省7条主要河流为研究对象,基于代表性水文站近60 a的实测径流数据,采用Mann-Kendall法、有序聚类分析法和双累积曲线法进行径流变化特征分析,并通过径流还原法识别气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明：近60 a来,大汶河、大沽河、沂河和沭河径流深均呈显著减小的趋势,小清河径流深呈显著增加趋势;小清河实测径流深在1994年发生突变,徒骇马颊河突变年份为1989年,其他河流的突变年份均集中在1974—1976年;河流径流变化受气候变化和人类活动的共同影响,其中大沽河和沭河径流变化以气候变化影响为主,泗河径流变化以人类活动影响为主,气候变化和人类活动对其他河流径流变化的影响基本相当。     

基于随机森林回归算法的山洪灾害临界雨量预估模型

针对山洪灾害临界雨量影响因素众多、计算流程复杂的问题,以山东省临朐县山丘区237个沿河村落为研究对象,选取有实测资料、计算条件较好的沿河村落,采用水文水力学法,计算山洪灾害临界雨量作为原始数据集;选取降雨特征、流域特征、沿河村落特征、河道特征等参数,基于随机森林回归算法,构建山洪灾害临界雨量预估模型,利用网格搜索法及K折交叉验证法调整预估模型参数;确定无实测资料的沿河村落山洪灾害临界雨量指标,并验证预估模型精度,分析特征参数重要度。结果表明：所构建的预估模型具有较高的准确性与泛化性,训练集与测试集的决定系数均大于0.9,预估效果较好;流域面积、流域最长汇流路径比降、降雨均值、流域平均坡度等特征参数的重要度相对较高。     

山东省典型河流近60 a降水演变规律分析

基于山东省10条典型河流的13个气象观测站的1956—2016年实测月降水量资料,采用Mann-Kendall检验、 Morlet小波分析和Hurst指数,对山东省典型河流的年、汛期、非汛期及季节降水量变化特征进行分析,并预测未来降水量变化趋势。结果表明：山东省典型河流的气象观测站中除小清河岔河站和徒骇河白鹤观闸站外,其余站点的年降水量均呈下降趋势;年降水主周期一般为20～30 a,并且年降水主周期从空间上呈现从鲁西南地区向鲁东北地区逐渐增加趋势;根据重标极差分析结果,除马颊河堡集闸站外,其余站点的Hurst指数均大于0.5,具有较强持续性,预测未来山东省年降水量将遵循历史趋势,整体呈下降趋势。     

山东省河流岸线分类及大汶河岸线资源健康评价

为了研究山东省河岸线资源分布情况及健康状态,以大汶河岸线为研究对象,基于岸线自然条件和人工开发程度,提出山东省河流岸线分类方法和标准;运用压力-状态-响应模型选取20个指标,以行政区划为单元构建河流岸线资源健康评价指标体系,对大汶河左、右岸分别进行岸线资源健康评价。结果表明：大汶河岸线资源健康指数均大于60,济南市莱芜区右岸和泰安市宁阳县左岸岸线资源健康指数分别为68.99和68.77,泰安市泰山区岸线资源健康指数最小,为61.04;济南市莱芜区右岸河岸带保护和发展充分,泰安市宁阳县左岸自然状态较好,泰安市泰山区右岸自然状态、人为影响及措施均有待改善;评价结果与大汶河实际情况基本相符,能够反映大汶河岸线开发利用、生态保护情况。