网络首发
长江中下游典型区域地下水水化学来源及健康风险评价
王琨;吴凤燕;赵涵美;吴梦琪;曹倡铭;岳卫峰;【目的】为明确长江中下游地区地下水水化学来源与潜在健康风险，【方法】选取典型区域，基于地下水质数据，通过Piper三线图揭示地下水化学组成；综合运用Gibbs图、离子比例系数法和正定矩阵因子分解法(PMF)对水化学组成来源进行定量解析；进一步借助美国环境保护局(USEPA)的健康风险评价模型，评估地下水中超标离子对人体健康的潜在风险；最后结合源解析和健康风险评价结果，提出针对性管控建议。【结果】结果显示，研究区地下水化学类型以HCO3-Ca型为主，地下水中NO3--N、SO42-、Fe2+、NH4+-N存在超标情况。水化学组成主要受碳酸盐岩溶解、地质背景、含钾硅酸盐矿物和硫酸盐矿物溶解共同作用、养殖业废水的渗漏、农业废水排放以及岩盐溶解的影响，相对贡献率分别为52.2%、1.7%、12.4%、10.5%、11.3%、11.9%。【结论】结果表明：儿童和成人的健康风险高值区主要分布在长江石首段、监利段及洪湖段下游，且儿童面临的综合健康风险显著高于成人，建议重点加强对高风险区域农业面源和养殖废水的排放管理。研究结果可为长江中下游地区地下水环境保护和饮水安全提供理论依据。
毛乌素沙地2002—2021年多尺度干旱特征(英文)
王晓寒;梁丽娥;巢妍;高文伟;【目的】全球变暖导致自然灾害频发，为探究毛乌素沙地干旱的时空演变规律，【方法】基于2002—2021年高分辨率气象数据，采用正常降水百分率（PNP）、经验正交函数（EOF）、M-K检验及小波分析等方法，从多时间尺度分析该地区干旱的时空特征。【结果】结果表明：（1）除月尺度干旱趋势不显著外，其余时间尺度均呈显著减缓趋势，且长时间尺度的趋势更为明显；（2）干旱空间上呈中心放射状分布，中心区域干旱更严重、响应更敏感，短时间尺度干旱波动剧烈、干湿交替频繁，而长时间尺度干旱持续性强、波动趋缓；（3）PNP在短时间尺度检测到更多极端干旱事件，其周期性变化不规则；长时间尺度干旱持续时间长、周期更稳定，且在2011年前后发生显著变化。【结论】研究揭示了毛乌素沙地干旱的多尺度特征，可为不同时间尺度干旱指标的评价与应用、区域干旱监测及防灾措施的制定提供科学依据。
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】可见，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。
抚仙湖水位持续下降成因及2023年多因子贡献定量评估
刘晨;李海明;刘佳嘉;白泽贤;仇亚琴;郝春沣;杜军凯;李雪;【目的】抚仙湖水位持续下降，影响着流域内的生态环境以及流域周边的生产生活，探究抚仙湖水位下降的成因对保护抚仙湖环境和实现抚仙湖社会经济价值有着重要意义。【方法】本文应用分布式水文模型WEP-L(Water and energy transfer processes in large river basin)模型对抚仙湖流域1956—2023年水资源量进行模拟，以多年平均天然状态下抚仙湖水量净收支为基础，通过观测数据、贡献率和水量平衡方程的计算，确定气象干旱、星云湖出流改道、用水耗水与外排水等因素对2023年抚仙湖水量减少的贡献率。【结果】结果表明：(1)抚仙湖水位整体呈缓慢下降趋势，下降速率为0.12m·a-1，2023年抚仙湖水位较多年平均水位下降了1.6m；(2)1956—2023年抚仙湖全流域入湖水量呈下降趋势，2023年抚仙湖水量净收支为-1.11×108 m3，比多年平均天然状态下的9.3×107 m3减少了2.04×108 m3；(3)经水量平衡方程计算可知，降雨量的减少和气温升高导致的湖面蒸发量的增加对抚仙湖水量净收支减少的贡献率为65.7%，星云湖改道工程的贡献率为19.6%，用水耗水与外排水的贡献率为14.7%。【结论】抚仙湖水位下降受到多因素的影响，本研究揭示了气候变化对其的主导作用，可为抚仙湖流域管理者制定水资源调配策略提供科学依据，对保障抚仙湖生态安全有着重要意义。
隧道超前小导管-拱锚支护体系的力学响应分析
张金磊;刘远明;黄松;林涛;孙韩;刘洋会;赵福涛;【目的】为探究超前小导管-拱锚支护体系在破碎围岩段施工中的力学响应规律，以桐梓隧道为工程背景，构建了"超前小导管-钢拱架-锁脚锚杆"协同作用力学模型。【方法】基于结构力学理论，结合辛普森数值积分法与虚功原理，分步解析荷载传递路径，并采用隧道实测数据动态校准参数。 【结果】研究结果表明：建立的模型可精准预测不同开挖步距下的拱脚传递荷载（剪力、弯矩、轴力）、拱脚变位及拱顶沉降，与现场监测数据对比误差小于9%，验证了模型的可靠性；超前小导管注浆显著提升了围岩稳定性，其锚固体分担约6%的围岩荷载，且钢拱架间距缩小可有效抑制沉降，但需兼顾经济性，建议Ⅳ级围岩段间距取80cm。【结论】本研究提出的三维协同力学模型，首次实现了超前支护体系从注浆锚固体至锁脚锚杆的全路径荷载解析，为超前小导管动态支护设计提供了兼具理论严谨性与工程实用性的参考依据。
考虑现货市场的流域综合能源基地调度策略研究
吴双杰;邹东景;凌梓涵;刘常茂;王槐;李欣;随着我国电力市场的不断发展，积极推动新能源参与现货市场已成为提升新能源消纳水平和发电商收益的重要途径。本文针对由梯级水电站、光伏电站、风电电站及储能电站组成的流域一体化能源基地，提出一种面向现货市场的调度策略。该策略在考虑风光出力不确定性的基础上，采用高效的典型场景生成与筛选算法提取典型场景。在此场景下，以发电侧全电量优化为前提，引入弃电惩罚机制与市场化报价策略，通过价格信号实现基地优化调度。具体而言，首先构建梯级水电、风电、光伏和储能的出力模型，并输入典型日的水、风、光等相关数据；其次，基于弃电惩罚机制和市场化报价策略，建立以收益最大化为目标的调度模型；最后，将非线性模型转化为混合整数线性模型求解，得到流域一体化基地的日前调度方案。算例结果表明，相较于传统市场模式，所提调度策略能够显著提升基地整体收益，并有效促进新能源的大规模消纳。
基于误差补偿机制的流域梯级水风光一体化多时间尺度滚动优化调度
吴双杰;赵乔;余安琪;廖基远;唐邦洪;李欣;随着新能源装机容量的快速提升，其间歇性与不确定性对电力系统调度与运行提出了更大挑战。针对流域新能源出力波动问题，本文提出一种基于预测误差补偿的多时间尺度滚动嵌套调度策略。以系统总发电量、保证发电率和弃电量为目标函数，构建涵盖年、旬、日前及日内四个阶段的多时间尺度滚动调度模型。该模型在中长期尺度上优化库水位与电量分配的基础上，结合短期预测与实时修正，实现水风光多能互补的分层协同运行。结果表明，该调度策略能够在来水不确定条件下有效利用水文预报，发挥梯级水电的补偿调节作用，合理配置水资源，从而提升新能源消纳水平，减少弃电，提高电网电能运行质量与可靠性。
基于 EWM-3D-ENM 的水库抗旱减灾综合效应评价方法
王雨欣;郑阳;桑学锋;初祁;张云;吴碧琼;【目的】大型水库作为区域水资源调控的重要基础设施，在抗旱减灾中发挥着日益凸显的战略作用。水库抗旱减灾综合效应的评价涉及多因素、多量纲，如何科学准确地量化水库的综合抗旱减灾效应已成为当前研究的难点。【方法】首先构建了“抗旱能力—抗旱效应—减灾效益”三维九指标的指标体系；然后采用熵权法耦合三维欧几里得模长（EWM-3D-ENM）的综合评价方法，将指标向量映射至三维效应空间，并通过计算其欧几里得模长，实现对多维指标的统一量化评价；最后，结合水资源综合模拟与调配模型（WAS模型）开展龙盘水库建设前后的长江流域抗旱减灾情势变化分析。【结果】研究表明，在极端干旱情景下，水库工程建设对区域抗旱减灾能力具有显著的综合提升作用，龙盘水库建成后干流梯级库群库径比提升 47.5%，水库蓄满率略有下降，但仍能保持在 95%以上；干流受水区域枯期可供水量增长 11.7%。总缺水率降幅为61.5%；相应的减损效益为89.8亿元。综合抗旱减灾效应指数由 0.49 提升至 0.75，增幅达 54.5%。【结论】该方法体系可实现干旱场景下水库综合抗旱减灾效应科学评价，具备较强的普适性与实用性，可为区域抗旱规划和水资源优化配置提供科学决策依据。
干湿-冻融循环作用下地聚物固化黄土力学特性及微观结构研究
樊兴祥;赵云峰;【目的】为解决西北地区输水明渠工程中黄土在干湿-冻融循环作用下的强度劣化问题，【方法】以新疆输水明渠黄土为对象，设计0%、5%、10%、15%地聚物固化黄土，开展0～12次干湿-冻融循环试验，通过无侧限抗压强度测试及X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM-EDS）、核磁共振（NMR）多尺度表征，分析强度劣化规律与孔隙结构演化特征。【结果】10%地聚物掺量试样表现最优性能，其初始无侧限抗压强度达1.405 MPa，较未固化黄土提高248%；12次循环后强度损失率仅37.12%低于未固化土的62.53%。地聚物生成C-S-H/C-A-H凝胶填充孔隙，使小孔隙占比提升21.5%；干湿-冻融循环导致凝胶结构破坏，大孔隙数量增加43%。【结论】地聚物通过孔隙填充和颗粒胶结提升黄土耐久性，10%为最优掺量。研究结果可为地聚物固化黄土在明渠工程的应用提供科学依据。
基于联邦学习的新能源电网防御型网络威胁情报共享机制的研究
栗会峰;栗维勋;郑锋;周颉英;随着高比例新能源接入电网，信息技术与能源系统的深度融合显著提升了网络攻击的复杂性与频次，电力系统正面临严峻的安全挑战。为增强新能源电网抵御网络威胁的能力，并满足对安全、高效网络威胁情报（Cyber Threat Intelligence， CTI）共享的迫切需求，本文提出一种基于联邦学习（Federated Learning， FL）的防御型网络威胁情报共享机制。该机制引入同态加密技术，以保护本地模型更新过程中的数据隐私，在无需共享原始数据的前提下，实现跨机构协同建模。同时，为防范恶意客户端的投毒攻击，本文设计了一种恶意客户端检测机制，通过监测本地模型与全局模型的性能差异，有效识别并隔离异常节点。在真实电力系统数据集上的仿真实验表明，所提机制在应对中间人攻击和客户端投毒攻击方面均表现出优异的鲁棒性与准确率。该机制不仅提升了威胁检测模型的协同学习能力，也实现了原始CTI数据的隐私保护。