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当期目录

    2021年 第42卷 第11期    刊出日期:2021-11-25
    第11期全文
    2021, 42(11):  0-0. 
    摘要 ( 39 )   PDF (32977KB) ( 115 )  
    相关文章 | 计量指标
    BIM技术在水利水电工程中的应用专题
    基于BIM技术的河道治理工程施工安全预监督研究
    诸卫卫, 刘永强, 吴浩, 朱斌, 高阳
    2021, 42(11):  1-7.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.001
    摘要 ( 34 )   PDF (1619KB) ( 59 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传统河道治理工程在施工安全管理方面存在信息协同能力不足的问题,提出借用BIM技术和数据库技术为施工安全管理提供新方向,提高河道治理工程安全管理效率,经过研究提出了基于BIM的河道治理工程施工安全预监督技术及其应用流程,对河道治理工程施工安全风险进行分析,实现施工现场的危险源可视化管理。最后以南京市江宁区一干河河道治理工程为例,选取某标段建立了BIM模型并构建了基于BIM的河道治理工程建设安全监督系统平台,并对系统的总体架构、各功能模块进行阐述,对水利工程施工安全监督管理具有一定的借鉴意义。
    基于IFC的水利水电工程信息扩展实现与应用
    傅志浩, 吕彬, 杨楚骅, 王存慧
    2021, 42(11):  8-15.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.002
    摘要 ( 24 )   PDF (2186KB) ( 37 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    BIM技术在水利水电工程全生命周期的运用越来越受到广泛关注,基于BIM模型的工程数据信息作为关键生产要素的重要性日益凸显。当前水利水电工程信息模型存储标准采用基于IFC标准的信息模型扩展,在实际应用中仍存在数据信息不够完善、标准未在设计软件中实现等问题。进一步开展基于模型信息的研究与应用工作,需首先解决模型信息的动态扩展,并在设计软件中集成以方便使用的问题。结合行业工程信息标准,探讨在IFC标准体系下进行信息扩展的方式,梳理了采用C#语言在Microstation基础上IFC标准扩展的具体实现方法。基于Microstation开发信息处理程序,可方便快捷地根据需要添加、查看、更新、扩展工程所需数据信息,以XML文件格式将标准存储,可更方便今后的研究、共享。程序在实际工程中得到应用和验证,顺利完成三维信息模型的交付。基于Microstation的IFC信息扩展实现方法简便可行、移植性强,可为后续开展数据交付标准、工程模型信息扩展、工程数据分析等研究工作打下良好的基础,也可为同类项目提供参考。
    基于Microstation平台的水利水电工程三维开挖设计软件开发与应用
    吕彬, 傅志浩
    2021, 42(11):  16-23, 52.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.003
    摘要 ( 30 )   PDF (2140KB) ( 30 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为解决水利水电工程三维开挖设计中快速建模、算量、出图及标注问题,以MicroStation平台为基础采用基于.Net的Addins二次开发方式研究设计解决方案,开发语言以C#为主、用C++/CLI封装作为补充。成果软件包含通用类、放坡类、辅助类、剖面类、统计类、标注类及土石坝7个模块,满足整个开挖设计过程功能需求,多个项目应用表明设计成果质量及设计效率明显优于同类软件:①设计成果实时三维展示设计意图表达更为精确,平、剖面图及相关开挖、支护工程量均由三维模型提取得到,图面表达准确度及工程量精度均优于二维设计;②开挖设计、工程量提取、平剖面图底图绘制工作相比传统方法效率提高70%以上,成图效率比传统方法提高50%以上。软件开发框架、功能实现思路及关键技术研究可为同类项目提供参考。
    基于BIM和UE4的调蓄池数字孪生BIM管理系统
    曾庆达, 胡亭, 王煌, 王媛媛, 秦菁
    2021, 42(11):  24-28.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.004
    摘要 ( 57 )   PDF (2835KB) ( 56 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为完善调蓄池数字化及智慧水务运维管理,达到数字化、智能化控制、调度、管理调蓄池的目的,以深圳市龙岗河末端调蓄池为研究对象,以全专业协同正向设计的BIM模型为基础,利用基于Autodesk平台的BIM软件和目前行业内先进的游戏引擎Unreal Engine,制作了调蓄池数字孪生BIM管理系统。该系统不仅有高保真实时渲染能力,达到接近真实的可视化效果,而且可以通过二次开发,实现了BIM+GIS和实时读取、交互调蓄池内各种传感器信息等功能,从而完善了对设备的实时交互和智慧化控制,在此基础上开发了降雨预测、人车通行、设备管理、运行管理等功能模块,成功地将BIM技术拓展到调蓄池的运维管理阶段,发挥BIM的更大作用,为日后的智慧运维项目提供参考。
    应用基础
    榆林市不同等级干旱特征时空演变分析
    孔刚, 张善亮, 王璐, 黄生志, 白珏莹
    2021, 42(11):  29-37.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.005
    摘要 ( 30 )   PDF (4823KB) ( 59 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在气候变暖和人类活动加剧的双重背景下,榆林市干旱频繁发生,对该地区农业、生态环境和社会经济可持续发展产生了不利影响。尽管黄土高原干旱的负面影响已引起众多学者的关注,但是对榆林市干旱网格化和精细化的时空评估还有待研究。鉴于此,以榆林市为研究区域,基于逐月0.25°×0.25°空间分辨率的降水与土壤湿度SM资料,计算了3个月时间尺度下标准化降水指数SPI和标准化土壤湿度指数SSMI,采用游程理论进行干旱特征变量识别,并分析了不同等级干旱特征的时间演变特征和空间分布规律。结果表明:榆林市干旱形势严峻,在春冬季存在变湿趋势,夏季呈变干趋势,空间上,榆林南部地区有显著变干趋势;区域分别存在超过6个月的降水亏损及12个月的长历时土壤湿度亏损,出现降水亏损连续亏损月份早于土壤湿度亏损;干旱频次高值区域出现在榆林北部、南部以及东部边缘。研究结论可对榆林市干旱预防、社会生产及生态环境等具有重要意义。
    土壤水分光学遥感反演方法研究进展和挑战
    覃湘栋, 庞治国, 江威
    2021, 42(11):  38-45, 111.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.006
    摘要 ( 48 )   PDF (1106KB) ( 54 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    土壤水分是影响地表降雨与径流的重要参数,也是理解地气间以水和能量为媒介的交互反馈作用的关键参数,对该参数的监测对于农业发展、水资源管理等具有重要意义。遥感反演作为土壤水分大范围监测的主要手段,反演方法和反演精度受到诸多研究的关注。这其中土壤水分的光学遥感反演研究历时最长,目前已形成了多种反演方法。为梳理这些反演方法,首先总结了土壤水分光学反演常用的光学遥感数据,后根据与土壤水分建立相关关系的对象不同将反演方法划分为反射率法、指数法和热惯量法并分别阐述其原理、优缺点及研究进展,最后总结出目前光学遥感反演方法所面临的主要问题,分别是反演方法受云雾天气影响严重、反演方法所能反演土壤水分的有效深度很小以及反演方法针对地表异质性考虑不足。
    基于云模型的广东清远市降雨时空分布特征分析
    王艳
    2021, 42(11):  46-52.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.007
    摘要 ( 27 )   PDF (4019KB) ( 35 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在传统数理法Mann-Kendall的基础上,采用云模型对广东省清远市38个雨量站点1990—2020年降雨量在时间和空间分布上的特性进行了研究。结果表明:①近30年来,清远市降水量在全年、汛期和非汛期均呈现增长趋势,且在全年和非汛期呈现出显著上升趋势;②清远市降雨量在非汛期最为稳定,全年次之,汛期的稳定性最差,降雨量在全年分布最为离散,汛期次之,非汛期较集中;③在空间分布上,年降雨量与汛期降雨量呈相似的空间分布,总体上均有从西北向东南递增的趋势,其中连州市片区降雨量少而集中且稳定,在非汛期,降雨量的分布整体从东南向西北递增,清城区南部降雨量虽然最少且集中,但是不稳定,英德市东北部降雨量虽多且不集中,却较为稳定。
    规划科研
    基于层次分析法的长时间尺度水资源综合评估
    陈灏, 张义敏, 张晓琳, 熊佳, 董前进
    2021, 42(11):  53-59.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.008
    摘要 ( 34 )   PDF (1287KB) ( 42 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    水资源系统在长时间尺度下的综合水资源量不仅与天然来水相关,同时受下垫面及人类活动的影响较大,故长时间尺度综合水资源量变化的影响因素较多且与社会发展联系密切,但目前有关结合多个因素评估长时间尺度综合水资源量变化的研究尚未达成共识。利用层次分析法分天然来水、综合用水、社会因素3个方面构建了包含10个指标的区域综合水资源量评估体系。以汉江上游流域为例进行计算,发现该流域综合水资源量年际间波动较大,但总体上呈现下降的趋势。将综合水资源量状态按照不同的得分区间划分为5种类型,并在此基础上对汉江上游流域综合水资源量的发展趋势进行分析,结果表明未来汉江上游流域综合水资源量短缺的风险较大,需采取合理的措施提高用水效率。
    喀斯特山区森林生态系统水源涵养功能研究
    李文芳, 余春娅, 王霄念, 刘弋菱
    2021, 42(11):  60-65.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.009
    摘要 ( 20 )   PDF (1432KB) ( 32 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以黔西南州为研究区域,利用2010年土地利用数据,结合年降水量数据,采用降水贮存量法,分析和研究了黔西南州8个县、市不同森林生态系统的水源涵养能力以及空间差异。结果表明:①2010年黔西南州森林生态系统水源涵养总量为1.89×1010 m3,单位面积水源涵养总量为1.98×105 m3;②从空间分布来看,森林生态系统水源涵养量表现为中间高、四周低,南部高、北部低,西部高、东部低;③森林以常绿针叶林涵养水源最多、贡献率最高,针阔混交林则反之;④兴义市与望谟县森林水源涵养量最丰富,贞丰县最少。
    红树林海湾潮汐潮流特征数值模拟研究
    李谊纯, 刘世通
    2021, 42(11):  66-76.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.010
    摘要 ( 27 )   PDF (2242KB) ( 48 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    红树林海岸是低纬度地区的典型海岸类型之一,在中国南方沿海广泛分布。红树林对于防潮固滩、环境保护、生态安全等存在极其重要的意义。然而,红树林水动力学是河口海岸学研究中的一个进展相对较慢的领域。结合高分辨率格式和“窄缝法”建立二维水动力学数学模型,对小尺度红树林海湾的水动力特征进行了数值模拟研究,并基于水量守恒原理建立简单理论模型对最大流速与潮位关系进行了探讨。研究认为:红树林湾内的潮流不对称主要是入射潮波影响,湾内地形不足以导致潮流不对称性质的改变;红树林使湾内水流结构有利于潮滩保持和物质聚集;红树林的存在导致潮滩上的纵向流速大幅减小,但对横向流速影响很小;天然红树林的密度对流速影响不大,深槽宽度的增加会导致流速向涨潮主导型发展;最大流速出现时的潮位与深槽的深宽比、潮滩坡度及深槽尺度相关,同时受到涨落潮不对称的影响。潮滩坡度的影响主要源于湾内潮棱体体积的变化,涨潮过程主要受红树林海湾口门处入射潮波控制,落潮过程则主要受湾内潮棱体体积影响。
    基于节水条件的邯郸市工业需水预测
    夏锋, 索梅芹, 王一杰, 王丽丽
    2021, 42(11):  77-82.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.011
    摘要 ( 28 )   PDF (760KB) ( 32 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为准确预测邯郸市工业需水量,结合残差修正GM(1,1)模型与等维递补原理,建立等维递补残差修正GM(1,1)模型,对邯郸市各区域2025年工业需水量进行预测。在此基础上,依据河北省水利厅下发的2025年邯郸市万元工业增加值用水量指标计算工业节水修正值,并用以修正预测值。结果表明,等维递补残差修正GM(1,1)模型较GM(1,1)模型与残差修正GM(1,1)模型而言,相对误差分别减少了33.9%与12.5%,将节水修正值用以修正模型预测结果,相对误差进一步减少4.0%,更加适用于邯郸市工业需水量预测。结合模型求解结果与节水修正值,得2025年邯郸市工业需水量为34 799.90×104 m3,为邯郸市工业的可持续发展提供参考,也为其他区域需水量预测提供借鉴意义。
    基于联系数的区域水资源承载力评价方法
    董涛
    2021, 42(11):  83-90.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.012
    摘要 ( 34 )   PDF (1452KB) ( 70 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为合理评价区域水资源承载力状态,给区域水资源配置提供参考,从水资源承载支撑力-压力-调控力3个子系统选取评价指标,采用基于加速遗传算法的改进层次分析法(AGA-CAHP)计算评价指标的主观权重,采用基于加速遗传算法的投影寻踪法(AGA-PP)计算评价指标的客观权重,然后用最小相对信息熵原理计算各指标的组合权重,运用灰色关联度改进的集对分析方法得到区域水资源承载力的联系数,据此建立了基于熵组合权重和灰色关联度的区域水资源承载力集对分析评价模型。模型应用于安徽省,结果表明安徽省2005—2015年水资源承载力均处于临界超载,2012—2015年安徽省水资源承载力呈逐渐上升的趋势,且南部区域强于北部区域,评价状态符合实际,该模型能充分整合评价过程中主观经验信息和客观资料信息,在区域资源、环境承载力综合评价中具有较大的推广应用价值。
    黄河流域水贫困时空分异及影响因素研究
    王淑贺
    2021, 42(11):  91-98.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.013
    摘要 ( 21 )   PDF (725KB) ( 34 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为科学合理地评价黄河流域水贫困现状,加强对黄河流域水资源可持续规划和管理,以水贫困理论为基础,构建水贫困评价指标体系,采用水贫困指数模型对黄河流域9省2011—2017年水贫困程度进行测度,分析其时空分异特征及影响因素。结果表明:①黄河流域9省的水贫困程度整体较为严重,且各省的水贫困差距逐年拉大,WPI排名发生变化;②水贫困程度空间差异显著,有严重水贫困、中度水贫困、轻度水贫困3种类型;③从黄河流域整体分析,影响因素中产业结构存在负影响,环境规制、技术水平、农田水利设施建设与水土流失治理面积存在正影响,分省来看,影响每个省水贫困程度的关键因素存在差异。最后提出了促进水资源高效利用、缓解水贫困的建议。
    水力机械磨蚀研究综述
    李晓超, 谢威威, 张浩, 秦蓉, 王晓丽
    2021, 42(11):  99-105, 111.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.014
    摘要 ( 32 )   PDF (626KB) ( 47 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    水力机械在工作过程中,不可避免的会遭受到含有杂质流体的磨蚀。从磨蚀产生机理及其分类、影响磨蚀的关键因素、研究磨蚀的试验方法、计算流体力学理论在磨蚀中的应用、磨蚀的防护与利用这5个方面较为系统全面地介绍了磨蚀,指出了磨蚀研究的重要性。在总结相关专家研究进展及研究技术难点的基础上,阐述了4个影响空化空蚀和2个影响泥沙磨损的重要因素,以及目前已掌握的磨蚀技术在生物、医学、化学、矿采等各工程领域的应用。从设计、运行、制造3个方面提出了磨蚀防护措施,并提出了关于磨蚀研究的3点建议。
    水利管理
    基于灰狼优化算法的混凝土坝变形监控模型
    陈淑云, 周稳忠, 谷艳昌, 王宏
    2021, 42(11):  106-111.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.015
    摘要 ( 20 )   PDF (1446KB) ( 26 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    大坝变形是能够体现混凝土坝实际状况最为可靠的指标之一,通过对大坝变形监测资料进行建模分析是反映混凝土坝运行性态、寻求变形内在规律建立的有效途径,并可运用数学模型对变形进行预测预报。为提高模型建立和变形预测的准确性,提出一种基于灰狼优化算法的混凝土坝变形监控模型,并通过工程实例分析,与常规逐步回归方法建立统计模型和BP神经网络结果进行对比,基于灰狼优化算法建立的监控模型精度更高、预测效果更佳,体现出灰狼算法在建立变形统计模型中求解精度和稳定性上优越性,为混凝土大坝变形分析和预测提供了新借鉴方法。
    环境水利
    不同营养条件对少根紫萍生长及镉富集的响应
    龚之涵, 王香莲, 谢荟翠, 章曈曈, 汤玉玲, 张艳云, 刘子龙, 胡良, 闻洁, 陈子铭
    2021, 42(11):  112-118.  doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.11.016
    摘要 ( 22 )   PDF (1303KB) ( 33 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过不同浓度的Hoagland溶液和Steinberg溶液处理少根紫萍,试图探究不同营养条件对少根紫萍生长、镉富集的影响。试验设置Hoagland(H)和Steinberg(S)营养液浓度分别为0(CK)、 0.1倍(1/10 H、1/10 S)、0.2倍(1/5 H、1/5 S)、1倍(1 H 、1 S),镉离子含量设置0、0.5、5.0、10.0 mg/L 4个水平,测定不同条件下少根紫萍的生长指标及镉富集量。结果显示,少根紫萍更适宜在Hoagland溶液中生长,以1/10 H浓度下的生长状况最佳。镉处理后,Steinberg营养条件下的镉富集量高于Hoagland营养条件。研究表明,过高的氮磷含量不仅抑制少根紫萍的生长,同时抑制少根紫萍对镉的富集;不同形态氮对少根紫萍富集镉的效果不同。该研究可为利用水生植物修复受重金属污染的富营养化水体提供一定的指导意义。