期刊简介
期刊名称： 水利水电技术（中英文）
出版周期： 月刊（每月20日出版）
主管部门： 中华人民共和国水利部
主办单位： 水利部发展研究中心
电话： 010-63205981
Email： 13941816@qq.com
国内统一刊号(CN)： 10-1746/TV
国际标准刊号(ISSN)：1000-0860
收录情况
乌利希国际期刊指南(Ulrichsweb)数据库
哥白尼索引期刊数据库（ICI World of Journals）
美国EBSCO数据库
日本科学技术振兴机构数据库（J-GLOBAL）
俄罗斯《文摘杂志》源头期刊
CAB Abstracts数据库（CABI）
全球地球科学文献索引数据库（GeoRef）
期刊动态
审稿周期总平均不超过1个月——《水利水电技术（中英文）》的审稿周期和发表方式介绍
《水利水电技术（中英文）》“干旱区洪水成因、风险与防控关键技术”专栏征稿函
《水利水电技术（中英文）》“气候变化下水文风险演变与水资源系统适应性调控”专栏征稿函
诚邀优秀博士生和博士后加入《水利水电技术（中英文）》审稿专家队伍
《水利水电技术（中英文）》“旱涝急转与水旱灾害防御‘四预’关键技术”专栏征稿函
《水利水电技术（中英文）》“数智赋能与系统韧性：“十五五”时期极端气候影响下的水安全新范式”专栏征稿函
《水利水电技术（中英文）》“城市化流域洪水-内涝耦合模拟与协同防控”专栏征稿函
《水利水电技术（中英文）》“基于自然的解决方案(NbS)驱动的流域水生态保护修复”专栏征稿函
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月球与火星环境约束下孔压静力触探机理及适用性差异研究进展与展望
孙林;于秉坤;蔡国军;吴盾;【目的】静力触探(Cone Penetration Test,CPT)及其孔压扩展形式孔压静力触探(Piezocone Penetration Test,CPTU)在地球岩土工程中已形成较成熟的观测—解释体系,其核心观测量包括锥尖阻力qc、侧摩阻力fs和孔压u2。当地球CPTU向月球与火星浅表层探测拓展时,低重力、近真空/稀薄大气、强热循环以及含冰、含盐、胶结和不饱和风化层等因素将系统性改变贯入过程中的应力路径、边界条件、测量链稳定性及观测响应的可解释性。针对月球水资源勘探开发及火星浅表层工程探测需求,系统评述月球与火星环境约束下类CPTU的响应机理、适用边界及技术发展方向。【方法】以地球CPTU解释基线为参照,围绕“环境约束—测量链路—指标响应—解释边界”的主线,结合月球极区含冰风化层、月球非极区近地表工程场景和火星候选平原取样/钻探场景,综述低重力、真空/稀薄大气、含冰/含盐/不饱和介质及现有探测任务资料对qc、fs、u2形成机制和解释框架的影响,并讨论系统改进、多传感联合约束、地面等效校准与小样本条件下的概率解释思路。【结果】低重力的影响并不只是降低原位应力水平,还会改变反力供给、姿态稳定性和贯入边界条件,使qc和fs更易呈现突变型或阈值型响应,削弱地球经验图谱及连续参数反演关系的直接迁移性。近真空或稀薄大气及热循环会显著影响孔压测量链稳定性,使u2在地外场景中更适合作为经状态诊断后方可使用的条件性辅助观测量。在月球近真空条件下,当其物理归因不明确时,不宜直接用于土体力学参数反演。含冰、含盐、胶结和分层结构进一步增强了贯入响应的非唯一性,在现有证据条件下,分层识别、界面识别及事件型响应分析通常更适合作为复杂介质条件下的优先解释路径。现有任务资料可为承载水平、浅层结构和推进边界提供外部约束,但尚不能直接替代标准CPTU校准体系。【结论】月球与火星场景中的类CPTU研究,关键不在于简单复制地球三通道配置,而在于面向任务场景重构“测量链路—推进边界—多源约束—解释评估”框架。后续研究应重点推进低重力条件下的地面等效校准、真空/热循环环境中的孔压测量稳定性验证、含冰/含盐风化层贯入机理及其适用边界研究,以及地面等效数据库和不确定性分级解释体系建设,以支撑月球水资源探测和地外浅表层工程勘查中的类CPTU技术发展。
月壤颗粒统计参数与形貌参数研究动态分析
王智康;黄子豪;陈之祥;万雄;李顺群;【目的】为明确月壤的物理力学性质以支撑深空探测和科研站建设,进而揭示月壤颗粒参数与赋存环境的关系以指导模拟月壤制备,【方法】系统梳理了1969年以来历次月壤取样点的环境信息,总结公开发表的月壤矿物组成、颗粒级配、堆积密度、分形维数等指标,分析了典型模拟月壤的原料及制备方法,并围绕模拟月球环境开展了月壤特性研究进展分析。在此基础上,从土力学角度提出模拟月壤制备方法的研究建议和趋向展望。【结果】结果表明:月壤组成中SiO2含量占45%左右,堆积干密度0.89～1.6 g·cm-3;颗粒级配以细粒为主且不同取样区域差异明显;形貌参数中分形维数分布于2.28～2.55之间,比表面积在0.40～0.56 m2·g-1之间;模拟月壤的单一原料研磨筛分法适用于大规模试验,多矿物精准复配法相似度可达85%以上,功能化改性制备法可使抗压强度达3.2～21.52 MPa;模拟月壤试验研究以力学性能测试、生物种植试验、物理效应试验三大主题为主。【结论】月壤核心矿物为斜长石、辉石、橄榄石及钛铁矿,呈“贫碱富铁”特征,且月海与高地样品在矿物组成上存在显著差异;目前的模拟月壤制备可根据不同目标选择对应配置方法,可从矿物成分、物理特性、力学特性三个维度开展模拟月壤有效相似度评价。研究成果可为模拟月壤制备和月壤物理力学性质的研究提供借鉴。
面向区县级山地-平原过渡区的数字孪生水利“四预”体系构建与评价
代进雄;冯雁;杨晓蕾;贾一夫;高晓薇;洪中达;王春艳;【目的】数字孪生技术目前在大流域及具体点状工程上发挥了重要的应用及实践价值,但在区县级水利设施的“四预”(预报、预警、预演、预案)中仍面临诸多挑战。为解决区县级数字孪生“四预”地理空间数据复杂、数理模型分散以及跨层级调度迟缓等痛点,【方法】以北京市怀柔区为例,基于“基础设施层-数字孪生平台层-智慧应用层”的三层架构,结合区级水利管理特点、信息化现状及山地-平原过渡区地理空间特征,建立了全域差异化监测感知体系,提出了大规模多源数据轻量化融合算法,针对区水务局多部门、多层级的协同需求,构建了跨层级联合调度会商应用框架。为评估研究框架实际效能,采用实例模型加载测试、层次分析法、情景分析法对框架效能进行了定量评价。【结果】结果显示,应用研究框架轻量化算法能显著优化模型性能,渲染负载降低了约83%,通过封装的水文模型库以及协同应用,实现怀柔区水利防灾的“四预”综合能力理论上提升约70%。【结论】结果表明,平台的建设能够提升怀柔区水利设施精准感知水平、智能仿真精度以及协同调度效能,适用于地理环境较复杂、水利设施众多且管理协同多级跨部门的区县级行政单元,可为全国同类案例提供参考。
基于频率-强度联合分类的中国极端降水及人口暴露度时空演变特征
张子龙;陈敏;王昭生;【目的】极端降水的演变及其引发的人口暴露风险是全球气候变化研究的重要议题。传统的单一维度(频率或强度)评估难以全面揭示极端降水演变的复杂性,旨在从“频率-强度”双重维度视角,解析中国区域极端降水演变格局,并定量识别人口暴露度变化及其驱动因素,为制定精准防灾策略及气候变化适应方案提供科学参考。【方法】基于多源融合降水产品(MSWEP)和中国历史人口空间分布千米网格数据集,采用K-means聚类方法构建了极端降水频率-强度联合分类体系。对比1981—1999年与2000—2020年两个时期,识别了极端降水类型的不同转变模式,并探讨了人口暴露度演变特征并量化气候、人口因子等的贡献。【结果】研究结果表明:极端降水强度与频率的演变呈现明显非对称性特征,全国约23%的区域发生了极端降水类型转变,其中以频率或强度单方面为主导的演化模式(如强度增强而频率不变)最为常见,而强度与频率同步变化的区域仅占约1%。此外,两个时期极端降水人口暴露度变化也表现出显著的空间异质性,全国约70%的区域暴露度呈上升趋势,华南和华东沿海地区增幅尤其明显。全国范围来看,人口变化是驱动暴露度变化的主要因素(贡献率约67%),气候变化的贡献次之(约30%),但在我国东北和西北地区,气候因子对暴露度变化的主导作用明显。【结论】研究成果揭示出我国极端降水在频率、强度两个维度上差异化演变的复杂特征,单一维度的传统评估可能低估或错估灾害风险,未来极端天气灾害风险管理需要基于极端降水类型演化的异质性制定差异化的防灾减灾及适应性策略。
破碎化背景下滹沱河流域碳储量与生境质量的时空演变特征及交互效应
周正;刘哲;赵进勇;赵录杰;任志雄;丁洋;于子铖;耿少笛;【目的】明晰生态用地破碎化背景下碳储量与生境质量的时空演变特征及交互效应对区域生态系统保护与管理具有重要意义。【方法】以滹沱河流域为研究对象,借助土地利用动态率、土地利用转移矩阵、综合景观破碎化指数,InVEST模型、FRAGSTATS 4.2软件及地理与时间加权回归(GTWR)模型等,定量分析生境质量与碳储量的时空演变特征,并探讨分析与生态土地综合景观破碎化的相关性。【结果】研究表明:(1)2000—2020年,流域生态用地面积呈缩减趋势,生态用地综合景观破碎指数均值波动上升。(2)滹沱河流域生境质量呈下降趋势,从2000年的0.42下降到2020年的0.38。生境质量较优区域主要集中在研究区的中部、西北边缘以及东南部。(3)滹沱河流域的碳储量呈现出逐渐下降的态势,从2000年的320.23×106 t降至2020年的313.81×106 t。(4)生态用地景观破碎化对生境质量与碳储量存在负效应影响,流域生境质量与碳储量相互作用具区域差异,总体正向关联但作用强度与格局分异。【结论】研究结果可为相似流域的生态土地保护、生境质量改善和生态系统恢复提供理论指导。
水电站日内调峰对鱼类栖息地适宜性影响
韩宇瑶;王军;王航;陈俊光;李欣桐;王远铭;【目的】控制性电站泄流深刻改变了河流的水文过程与水动力特征,日调节水电站的日内调峰可对上游控制性电站泄流形成的流量过程进行再调节,但这种再调节作用对坝下鱼类栖息地的影响尚不明晰。【方法】以泸定南桥产卵场河段为研究对象,构建平面二维水动力模型,基于泸定水电站2018—2021年齐口裂腹鱼产卵期(3、4月)典型日的逐时入库、出库流量过程,模拟分析各典型流量工况下,以及典型日内逐时流量过程下产卵场河段的水动力特征,并采用栖息地模拟法,分析各典型流量下产卵适宜栖息地的空间分布规律和水电站日内调峰对栖息地加权可利用面积(Weighted Usable Area,WUA)日内变化的影响。【结果】流量变化显著影响泸定南桥产卵场河段的流速与水深分布,其WUA随流量增加而呈单峰变化,并在80 m3/s时达到峰值(3.38万m2)。从生境总体水平上看,相较于入库流量情景,出库流量情景下大部分典型日的WUA平均值小幅下降,下降率为1.96%～10.45%,日内WUA最低值显著提升,提升率为13.82%～40.89%。从生境稳定性上看,出库流量情景下多数典型日的生境变异系数、日内WUA平均变化量出现下降,仅2020年部分典型日内的生境变异系数、日内WUA平均变化量上升。从短时生境退化风险上看,大部分典型日内的WUA小时最大减量降低,下降量为903～11747 m2。但在2020年3、4月典型日,出库流量情景的WUA小时最大减量上升。【结论】泸定水电站日内调峰对产卵场栖息地的影响因调度过程而异,其日调度在大部分典型日内对泸定南桥产卵场河段的生境总体水平影响较小,但在一定程度上提高了产卵场栖息地的稳定性,降低了短时生境退化风险。而在个别调度工况下,其调度仍可能增加产卵场的生境波动和短时生境退化风险。
东移型西南涡对长三角地区区域性暴雨的影响分析
金妍;蔺邹兴;管理;喻佳丽;陈宇航;【目的】东移型西南涡是影响我国长三角旱涝变化的重要天气系统,但该系统对长三角地区的具体影响尚不完全明确。为研究西南涡东移对长三角地区区域性暴雨的具体影响特征,【方法】基于《西南低涡年鉴》、CN05.1格点降水数据和ERA5再分析资料,对西南涡移动特征和受西南涡东移影响而产生的长三角区域性暴雨特征进行了统计分析和个例对比。【结果】结果显示:2012—2019年共形成716例西南涡,其中西南涡移出源地的路径特征主要表现为向东移动,东移型西南涡约占生成总数的30%,其影响的降水贡献占比约为长三角地区总降水量的10%以上。【结论】结果表明:当东亚大槽和西北太平洋副热带高压的强度偏强时,有利于西南涡的东移发展;东移型西南涡对长三角降水的影响存在明显的空间不均匀性,最大贡献区域主要位于长三角西部;降水大值区与西南涡移动路径、低涡南侧西南暖湿气流的强度、高低空强辐合辐散区位置基本一致。东移型西南涡影响长三角暴雨的具体特征,大型环流形势及中小尺度动力配置,显示了其对长三角暴雨的独特影响,为实际预报东移型西南涡可能导致长三角暴雨天气提供一定的理论参考。
闽江流域典型河道型水库溶解氧时空分异特征及影响因子
江素芳;卓静;张俊轩;蔡杰文;蔡海滨;毛劲乔;【目的】河道型水库水动力兼具河流与湖泊的双重特性,对水环境要素纵向梯度分布产生重要影响。闽江是我国东南沿海第一大河,但其干流水库的DO时空分异特征及其影响因子目前尚不清晰。【方法】基于2020—2024年闽江水口水库上游支流及库区逐小时监测数据,有机结合STL时间序列分解、改进Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变点检测及皮尔逊相关性分析方法,以数据处理、特征剖析、趋势检验、归因分析为递进研究思路,建立了适用于河道型水库的综合分析方法,系统解析了水口水库溶解氧的时空演化规律。【结果】研究表明:水口水库表层DO呈现显著的纵向异质性,其浓度沿河流区(6.5～7.3 mg/L)、过渡区(5.6～6.8 mg/L)、湖泊区(5.2～6.2 mg/L)逐渐递减,低氧风险相应升高,具体表现为河流区低氧概率为0.7%～16.9%,过渡区为16.1%～38.3%,湖泊区为27.6%～46.1%;不同分区的DO主导驱动机制存在显著差异,且各驱动因子的影响程度随时间发生动态变化。此外,同一外部事件在不同分区中表现出明显的时间滞后效应,响应时差可达1～4个月。【结论】结果显示,所建综合分析方法可充分挖掘高频监测数据的深层信息,阐释其DO时空分异特征及其驱动机制,为进一步采取河流区外源管理、过渡区水动力-污染调控、湖泊区内源治理与生态调控等系统性改善措施提供依据。
基于eDNA技术的长江上游三峡变动回水区春季鱼类多样性研究
马正勇;孙希;范立兵;罗静文;李晓涵;王春;王丽;张先炳;【目的】三峡变动回水区鱼类资源的持续动态监测对评估保护措施成效、制定针对性管理策略具有重要意义。在长江十年禁渔的背景下,非侵入式eDNA技术为获取鱼类资源信息提供了一种高效且便捷的途径。【方法】选取长江上游三峡变动回水区广阳坝河段为研究区域,采用eDNA技术对三峡变动回水区内鱼类多样性进行调查,分析三峡变动回水区的鱼类群落组成,评估三峡变动回水区内鱼类种类,为三峡变动回水区鱼类多样性保护提供数据支撑。【结果】eDNA技术共检测出63种鱼类,隶属5目10科48属,其中鲤形目最多,占比73%;相对序列丰度分布较大的种类有鲤(Cyprinus carpio)、鳙(Hypophthalmichthys nobilis)、汪氏近红鲌(Ancherythroculter wangi)、草鱼(Ctenopharyngodon idella),驱动鱼类群落空间分布格局的关键环境因子为流速和电导率;长江上游变动回水区广阳坝河段鱼类α多样性差异不大,Shannon多样性指数平均值为1.67,Simpson多样性指数平均值为0.63,不同样点间的物种β多样性主要受其周转组分主导;长江上游变动回水区广阳坝河段定居型喜缓流生境的鱼类占比较大,产沉性卵的鱼类占据主要地位。【结论】三峡变动回水区广阳坝河段鱼类群落结构正在由河流生态系统向河库型生态系统重新分布,喜急流的长江上游珍稀特有鱼类栖息地逐渐向上游国家级珍稀特有鱼类保护区移动。
基于可解释性深度学习的星云湖表层水温预测研究
王茹冰;姜翠玲;孙磊;戴昊璋;许睿亭;刘相改;刘洲志;施椿燕;【目的】全球变暖背景下,湖泊表层水温(Lake Surface Water Temperature,LSWT)的持续上升已成为加剧湖泊富营养化进程的关键因素,因此准确预测其未来变化趋势对湖泊富营养化预警及水环境管理具有重要意义。【方法】基于MODIS遥感影像获取2002—2024年星云湖逐日表层水温数据,采用随机森林(Random Forest,RF)算法插补其缺失值,进而构建并行的LSTM-Transformer深度学习模型预测未来不同气候情景(SSPs)下LSWT的变化趋势,并引入夏普利加性解释法(SHapley Additive exPlanations,SHAP)揭示LSWT的关键驱动因子及其影响方向。【结果】结果表明:(1)2002—2024年期间星云湖表层水温的升温速率为0.27℃/10 a,秋季升温趋势尤为突出。(2)LSTM-Transformer融合模型具有较高的预测精度,决定系数(R2)为0.95,均方根误差(RMSE)为0.89℃;在未来气候情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5)下,星云湖表层水温预计将以0.11～0.42℃/10 a的速率持续上升。(3)近地表气温和地表下行长波辐射是影响星云湖表层水温变化的关键驱动因子。【结论】本研究构建的深度学习模型在高原湖泊表层水温预测中具有良好的适用性,该框架可为高原湖泊在未来气候情景下的水环境适应性管理与生态风险预警提供依据。
基于WEP-L模型的兰西城市群蓝绿水水资源特征及影响因素分析
王岚;刘静;刘佳嘉;李彬权;【目的】兰西城市群为黄河流域上游重要的跨省市城市群,其本底环境脆弱且城市化发展迅速,因此有必要对其区域水资源情况进行深度解析。【方法】综合考虑自然侧与社会侧水循环,构建区域WEP-L模型,考虑不同水平年,基于广义水资源概念及水足迹理论,分别从行政区与子流域尺度,量化兰西城市群蓝绿水资源现状与耗用情况,并通过地理探测器方法分析其主要影响因素。【结果】结果表明:区域多年平均水资源量为1 764.73亿m3,其中绿水资源量占79.14%。不同市农业水足迹占总水足迹的比例在58.45%～99.06%之间;兰州市工业水足迹最大,2009年时达6.61亿m3;兰州市与西宁市生活水足迹较大,旅游业对海北个别子流域生活水足迹影响显著。海拔与供水总量分别是对区域蓝绿水资源量与总水足迹解释力最强的因素。【结论】兰西城市群上游区域水资源丰富且耗水较小,适宜设置水资源保护区,但要加强旅游业发展管理。下游各市应依据不同子流域的耗水特征制定发展策略,因地制宜提高水资源利用率。该研究结果可为区域水资源管理与配置提供科学依据。
滨海核电厂取水明渠防波堤设计对取水卷载效应的影响
韩瑞;杨红义;赵懿珺;曾利;梁洪华;曹冉冉;杨嘉;【目的】核电厂冷源安全是保障机组安全稳定运行的前提。近年来,受海洋环境变化影响,海洋生物大规模聚集引发取水系统堵塞事件频发,对核电冷源安全构成严峻威胁。为系统性提升取水安全保障能力,同时减轻取水工程对海洋生态环境的影响,开展了取水卷载的针对性研究。【方法】采用三维水动力模型耦合粒子迁移模型,系统研究了核电厂取水明渠不同防波堤设计对取水流场分布及取水生物卷载效应的影响。【结果】结果显示:防波堤设计弧度为90°,取水设计流速小于潮流平均流速,取水口进流非均匀度约为3时,水流对生物的疏导效应较好,生物卷载率较低,与其他设计情况相比,生物卷载率可减少约50.5%。【结论】不同防波堤设计对明渠取水流场特性等存在明显影响,对取水口随流迁移的海洋生物产生了一定的聚集或疏导效应,进而影响了取水生物卷载。适宜的防波堤设计可以显著减缓取水对海洋生物的影响,降低冷源堵塞风险。研究可为滨海核电厂取水工程设计优化、取水卷载效应定量评估提供方法,为保障取水安全及生态运行提供依据。
基于纳米压痕的玄武岩纤维沥青混凝土微观力学性能研究
倪显阳;王开拓;徐硕昌;王银涛;韩瑞泽;任致娴;【目的】为了探究玄武岩纤维沥青混凝土(BFAC)的微观力学性能,【方法】结合纳米压痕试验与有限元数值模拟,深入研究BFAC各组成相的力学响应。基于Abaqus软件构建包含沥青基体、骨料、骨料-沥青过渡界面与纤维的四相三维模型,采用静力隐式算法模拟压痕过程,获取各相在荷载-位移响应、模量、硬度及蠕变行为的演化规律。【结果】研究结果表明:BFAC各相的力学性能差异显著,试验测得沥青基体、骨料、纤维及过渡界面的杨氏模量分别为1.73 GPa、76.69 GPa、120.60 GPa和34.39 GPa。数值模拟与试验曲线吻合度较高,杨氏模量误差小于5%,验证了所建立模型在BFAC微观力学行为响应与分析中的有效性和准确性。【结论】BFAC中沥青基体模量与硬度最低,塑性变形与蠕变响应最为显著,骨料与纤维则表现出高模量、高硬度及优异的抗变形能力,蠕变位移均小于70 nm,过渡界面的性能介于骨料和沥青基体之间。场分析表明,压痕点处的位移场、应力场及应变场均呈现出压头下方高、远场低的分布特征,位移、应力及应变等值线呈类椭圆形向内部扩展,且随深度增加其量值逐渐衰减。此外,还揭示了压头几何形状对压入响应的影响机制。相较于玻氏压头,球形压头因接触面积小,其加载曲线斜率小,在最大荷载下压入深度比玻氏压头增加约12%～28%。研究结果可为水工沥青混凝土材料的结构设计与性能优化提供参考。
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