关于加强水库大坝下游水位监测的认识与建议

下游水位监测是1级~5级水库大坝必设的安全监测项目,但在实际建设过程中常常被忽视或误解,不利于充分发挥监测系统作用。通过设置下游水位监测,可以确定准确完整的坝体浸润线位置,支撑智慧水利建设;定量分析监测断面的防渗效果与渗流安全性态,提高渗流安全监测资料分析深度;为大坝渗流计算提供可靠的重要边界条件参数,提升渗流计算成果可靠性与准确性。下游水位监测对大坝安全监测以及大坝安全管理至关重要,建议有条件的水库补充设置下游水位监测,进一步完善大坝安全监测系统。

基于改进YOLOX的水库水面漂浮物目标检测算法

针对目前水库水面小目标漂浮物检测识别精度低的问题,提出基于改进YOLOX的水库水面漂浮物目标检测算法。此算法引入新型dark2模块融入主干网络并拓展主干网络的分支输出结构,提升主干网络对图片的特征提取能力。在此基础上,提出改进特征融合模块(ZL-FPN),用于增强特征图信息融合,提高对水库水面小目标漂浮物的检测精度。结果表明:改进后算法的mAP值比YOLOv4和原YOLOX算法分别提升了29.93%和12.11%,有效提升了水库水面漂浮物检测精度。研究成果可为提升水库智能化管理水平提供有效技术支撑。

麻家边水库库容测量与变化分析

以麻家边水库为例,根据中小型水库库容测量的工作内容,探讨无人机载激光雷达测量、无人船自动测量、等高线法和不规则三角网法等先进方法在水库库容测量中的应用,并通过实地调查和对比不同时间的卫星影像资料合理解释水库库容变化,可为类似项目提供有益参考。

基于无人机平台的时空影像法视频测流技术应用研究

水流量是水文测验的重要信息,有助于了解河道的水流量变化并预测其走势。传统的接触式水流量检测方法在应急情形下受环境影响较大,测流装置安装难度大,测量效率低,为解决这一问题,基于非接触式的时空影像法的视频测流的计算方法,选取南京市滁河浦口段为试验对象,开展水流量检测的研究。检测方法使用视频测流的方式对水流进行测速,采集到的数据经过可视化处理后展示在终端设备的界面上,采集的数据能够按照水文协议的数据格式传输至指定地址。试验结果表明,通过使用无人机搭载视频测流设备能快速有效的完成水流量的检测,并通过终端设备将数据以可视化的形式展示,方便相关人员查看。该检测形式测量快速、安全、环境适应性好,深入研究这一检测形式可推动水文测验的智慧化和集成化建设。

西南地区典型河道型水库水温结构及水动力机制研究

大型河道型水库在发挥水电效益的同时,其特有的水温分层对水环境的影响不容忽视。现有研究多偏重于水温垂向差异及时空演变规律研究,对于其形成过程的水动力影响研究尚不够深入。本研究利用数学模型模拟分析西南地区典型河道型水库—乌东德水库水温结构变化过程,发现水动力条件是水温结构形成的决定性因素,主温跃层的形成和演变取决于温差异重流导致的水动力机制。2—3月来水下潜于水库底部,二者界面形成主温跃层,并不断向库区下游发展;4—6月来流形成中间流,其上和其下分别形成两个温跃层;7月入库水流为上浮流,其下形成主温跃层;坝前局部区域水体主温跃层因取水孔口动力抽吸作用等温线出现局部收缩。

混合式抽水蓄能电站对下泄水温影响的数值模拟研究

【目的】混合式抽水蓄能电站运行特性与常规电站相比存在差异,本文旨在掌握抽水蓄能电站水温的变化规律,为水库管理调度提供参考。【方法】以紧水滩水库为研究对象,采用MIKE3水温模型模拟不同进/出水口高程以及不同抽水流量工况的下泄水温,据此探讨混合式抽水蓄能电站对下泄水温的影响。【结果】抽蓄水流会对下泄水温产生影响,相对于现状无抽水工况的下泄水温,抽蓄工况下的下泄水温基本表现为5—9月略有下降,其余月份略有升高,下泄水温的最大降幅不超过0.7℃,最大升幅不超过0.8℃。【结论】进/出水口高程对于下泄水温影响较大,且高程越低,下泄水温差异越大。然而抽水流量对于下泄水温差异影响并不显著,但整体上也呈现出随着抽水流量增加,水温差异增大的趋势。

基于深度学习提取时空信息的流域内库水位预测模型研究

为了解决流域连通水库增多,库水位影响因素复杂且具有非平稳性,难以直接通过水文计算预测的问题,对流域水文站点日降雨序列进行分析,首先将时间序列经小波变换去噪,在此基础上采用最大信息系数(MIC)相关性分析筛选与日水位序列相关性,增加了输入时序降雨与预测水位相关的信息密度,并提出将强相关性序列输入引入Attention机制的长短期记忆(LSTM)预测模型,提高LSTM神经网络选择和提取序列特征的能力。以福建某流域站点实测日降雨序列为例进行试验,结果表明该方法的均方预测误差仅为0.1908,相比LSTM模型有更高的预测精度,为水库水情调度及防洪减灾管理提供了决策依据。

小型水库库容精确测算方法研究

我国小型水库数量众多,是调控水资源分配的重要基础设施。为了精确测量水库周边地形以及计算库容,本文提供了一套完整的测算方法。首先,采用机载摄影测量与激光雷达采集库岸数据,用无人船采集水下地形数据。然后,进行数据处理并提出了一种三角网精确分割库容计算算法。该方法对测量点云数据建立三角网,并对三角网中每一个三角形进行判断,通过对三角形中每一个点的高程与水平面高程进行对比,分为一点小于水平面高程、两点小于水平面高程、三点小于水平面高程3种类型,分别计算体积并进行累加获得不同高程值的库容量。最后,基于C++开发了库容精确计算程序。将本文算法与等高线法计算的库容进行对比,两者的误差小于2%,且其中多数小于1%。本文研究可为小型水库库容的精确测算提供技术支持。

高密度电阻率法对水库大坝探伤应用实践分析

高密度电阻率法利用计算机数字模拟技术通过对被测断面可进行高密度布点,从而对地电断面进行实时测量,判定土体及岩层的地质赋存情况,为工程质量控制提供依据。本文以高密度电阻率法在某应急水库探伤中的应用为例,阐述该方法在水利工程中的实践与应用。从应用效果看,本次电法布置的三条测线各测线电阻率在剖面图上分布较均匀,物性分层明显,下部土体呈现高阻,土层密实,未见较为明显异常。通过实施高密度电阻率法,大大提高了无损检测的智慧化及自动化水平。

基于VMD-XGBoost-GRU模型的危岩体变形预测

针对以往对危岩体监测数据前处理效果不佳的问题,提出了一种用于危岩体变形预测的VMD-XGBoost-GRU组合模型。该模型采用变分模态分解(VMD)和样本熵理论将危岩体变形数据分解成多个子序列,利用XGBoost算法提取重要的模型因子实现特征降维,通过门控循环单元(GRU)神经网络对危岩体变形进行预测。以某水电站右坝肩陡壁上的危岩体变形预测为例,将VMD-XGBoost-GRU组合模型与BP、GRU和VMD-XGBoost-BP 3种模型进行对比与分析,结果表明,VMD-XGBoost-GRU组合模型在危岩体变形预测方面具有较高精度,可为危岩体安全稳定状态评价提供技术依据。

水库滑坡涌浪演进与最大爬高影响规律试验研究

为了研究水库滑坡涌浪造成的灾害程度,考虑以高山峡谷岩质滑坡涌浪沿河道上下游传播及其与挡水建筑物撞击形成爬高的影响,建立水槽物理试验模型,研究滑坡体下滑高度、滑坡体体积、涌浪传播距离等不同工况下的滑坡涌浪爬高规律,提出滑坡涌浪沿着河道向下游传播时与垂直挡水建筑物撞击形成的最大爬高估算公式,并对滑坡体体积、下滑高度、涌浪传播距离进行无量纲处理和敏感性分析。结果表明:滑坡体入水弗劳德数对涌浪爬高的影响最为显著,其次为涌浪相对传播距离、滑坡体形状系数、滑坡体相对体积。在试验的基础上,提出了有关滑坡体入水弗劳德数、涌浪相对传播距离、滑坡体形状系数的涌浪最大爬高公式,可为高山峡谷地区岩质滑坡涌浪的爬高估算提供依据。

基于Django的小水库雨水工情一体化监测平台研究与开发

文章基于Django的开发框架,研究开发了小型水库雨水工情一体化监测信息管理平台,解决了平台开发过程中Web应用扩展开发困难、表单处理能力不足、数据库开发要求较高等问题,可实现小型水库雨量、水位、大坝渗压自动监测和信息综合展示功能。工程数据试验表明,该平台可靠、可高速运行。

依赖于结构参数的多孔介质渗透率模型及其工程应用

宁夏南部黄土丘陵山区土坝坝体发育的裂缝是水库渗漏的重要通道之一,而有关多重多孔复杂网络条件下土体渗透侵蚀发生、发展的演化规律尚不完全清晰。文章以孔隙介质分形理论和裂缝网络分形理论为基础,推导建立了饱和状态下的双重双分散多孔介质混合分形单元等效渗透率模型,然后以宁夏南部黄土丘陵区的南坪水库为工程案例,在考虑与不考虑裂缝的工况下,分别对比分析和讨论了上述渗透率模型预测值与工程实际用土渗透率的差异,进一步验证了该计算模型的合理性。

某水库水位变化对库区围堰坝体边坡稳定性的影响

为查明水库围堰边坡设计的合理性及水位变化对边坡稳定性的影响,基于FLAC3D数值模拟软件,针对百色市某水库建立三维模型,模拟了围堰边坡在水位下降、水位上升和基坑排水3种情景下的变形情况,分析了水位变化对边坡稳定性的影响。结果表明,围堰边坡上游一、二级台阶及下游二级台阶区域易发生较大变形;库水位下降引起各监测点水平位移为40~230 mm、竖向位移为260~390 mm,库水位上升引起各监测点水平位移为60~360 mm、竖向位移约为150 mm,基坑排水引起各监测点水平位移为580~600 mm、竖向位移为21~57 mm,对围堰边坡变形的影响大小依次为基坑排水>库水位下降>库水位上升;边坡安全系数与水位变化呈正相关关系,安全系数增量随水位上升先增大后减小。研究结果为边坡设计和防护提供了理论依据。

金沙江下游水电站梯级开发对下游水温的影响

金沙江下游梯级水电开发导致下游水温沿程变化,对鱼类产卵繁衍和生长发育产生了重要影响。基于下游向家坝、朱沱、宜昌和大通4个水文站2002—2022年表层水温监测数据,对比分析了梯级水电建设期、运行期下游江段水温沿程的变化规律。结果表明:①溪洛渡和向家坝两级水电联合运行期,向家坝水文站多年平均最低水温较天然状态升高约1.4℃,最低水温出现时间较天然状态滞后约35 d;②乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝四级水电站联合运行期,向家坝、朱沱、宜昌和大通4个水文站年最低水温分别较溪洛渡和向家坝两级水电站联合运行期升高约2.0、1.1、0.8、0.7℃,年最低水温出现时间较天然状态分别滞后约42、29、11、18 d。研究成果可以为金沙江下游梯级水电站水温生态调度和下游水生态保护提供参考依据。

基于时空图像法监测流量的测量误差分析

流量测量是开展水文分析和水资源管理的必要任务,有助于了解河流的水量变化,预测洪水风险,优化水资源分配。传统接触式测流方法装置布设复杂、测量效率低,以视频测流为代表的非接触式方法极大地提高施测效率,降低了成本,但对测流结果的误差分析不足,导致测流结果在水文分析与水资源管理中的应用存在风险。为分析视频测流误差,在通过视频图像法计算断面水位、时空图像法(Space-time Image Velocity,STIV)计算断面流速的基础上,假定单次测量的误差分布,推求了水位和流速测量误差、流量测算误差及其主要来源。并定义了误差平均带宽(EAB)来定量评估误差的大小。以栾川县养子沟流域为对象开展实例研究,结果表明:在水位或流速快速上升阶段,测量误差区间较小;仅考虑水位的不确定性、仅考虑流速的不确定性,以及同时考虑水位和流速的不确定性时流量测量误差平均带宽(EAB)值分别为4.98%、10.83%和15.83%,流速测量不确定性对流量的影响比水位测量不确定性对流量的影响更大。考虑水位与流速不确定性影响的视频测流方法有利于提高流量测量准确性,为流域水资源管理提供可靠的数据支撑,特别是在需要对不断变化的水体状况进行监测和响应的情况下。对误差的深入理解也有助于改进视频测流技术,以减小误差并提高其在实际应用中的可靠性。

赣州市赣县区小型水库监测能力提升设计

水库的安全监测设施对于保障水库安全发挥着重要作用,通过监测设施可以掌握水库的运行状态及存在的问题,并及时采取有效措施保证水库的安全运行。文章根据赣州市赣县区试点小型水库的监测设施实际情况,结合江西省关于小型水库监测能力提升的要求,完善赣县区试点水库的雨水情测报、工程视频图像监视、大坝安全监测设施,实现水库安全多要素监测感知,为赣县区小型水库运行管理提供有效技术保障,同时为后续赣县区其他小型水库监测设施能力提升提供参考。

河道防护工程提标改建质量标准与管控制度分析

以密云水库第一溢洪道下游河道防护工程施工为例,对提标改建工程的质量检测、验收标准进行了阐述,对溢洪道改建施工的质量保证措施进行了细致的分析,提出了较为完善的质量监督制度,在施工过程中,坚持质量第一,做到“五不施工”,建立严格的质量管控制度,工序搭接中做到“三不移交”,质量检查中做到“三不放过”,在第一溢洪道提标改建工程施工中制定切实可行质量控制措施,确保工程高质量建设。

潮州岗山水库大坝安全监测设施升级改造研究

岗山水库是潮州唯一的中型灌溉水库,全库现有1套雨量计、1套浮子式水位计,大坝上还安装有1套视频站,但渗流渠无监测设备,已建的16个渗压监测站和12个位移墩的设备大部分损坏。为响应“十四五”病险水库除险加固和运行管护工作专项部署,加快建设水库雨水情测报、大坝安全监测等设施,对岗山水库大坝安全监测、视频监控、中控室环境及网络改善、水库综合管理系统等内容进行升级,以保障水库安全。

梅山水库连拱坝2000—2022年沉降变形分析

通过对2000—2022年共23年来梅山水库连拱坝的沉降观测数据分析得出,连拱坝的沉降变形量整体呈中间段大、两端小的特点;沉降变形呈年周期性变化特征,夏季呈上升,冬季呈下沉,沉降变形整体已稳定,未发生极值异常增大情形。通过对沉降与气温和水位的相关性分析,沉降与气温相关系数为-0.879~-0.946,呈强负相关,温度越高,向上变形越大;主要原因是河床段连拱坝较高,混凝土随着温度升高,膨胀变形量相对较大。沉降与水位相关系数为0.05~0.195,呈弱相关,水位对沉降的影响较小。