珠江撷英

• 极端天气下感潮地区地表内涝致灾规律研究——以广州市海珠区为例

  邓飞;张文晴;王汉岗;宋利祥;姚帅;

  沿海感潮地区独特的地理位置和气候条件使内涝灾害防御形势异常复杂，严重制约了当地的城市发展，备受社会关注。为有效治理特大型城市内涝风险，考虑由极端天气引起的暴雨和潮位场景，以广州市海珠区为例，构建河道-管网-地表三向耦合模型，通过实测数据校准模型后，得到了极端天气下感潮地区地表内涝致灾规律。结果表明：内涝积水量与降雨量、潮位高度成正比，不同设计降雨工况的峰值内涝积水量随总降雨量的增长率小于同序列的设计潮位增长率；组合设计降雨、潮位工况的内涝积水量及Ⅳ级内涝面积大于对应同序列的单一设计降雨或潮位工况；所有极端天气设计工况的Ⅳ级内涝面积最大，潮位工况的Ⅳ级内涝面积占比远大于同序列的降雨工况Ⅳ级内涝面积。研究揭示了广州市海珠区极端天气下地表内涝的致灾规律，可为超大型城市内涝防治提供参考。

  2026年03期 v.47;No.335 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 5117K]
  

• 拦门沙历史演变对磨刀门咸潮上溯的影响

  刘培霖;易晶晶;邵檀;刘丙军;

  拦门沙是磨刀门河口的重要地貌单元，其形态演变对咸潮上溯过程具有显著影响。基于1990—2020年的典型地形数据，采用FVCOM(Finite Volume Community Ocean Model)模型定量评估拦门沙变化对盐水入侵过程的影响。结果表明：在1990年地形条件下，最大咸潮上溯距离为46.77 km，而至2020年，随着拦门沙沙体的显著退化，该距离增加至57.79 km，导致平岗供水厂水源点盐度超标持续时间由38 h延长至99 h。拦门沙萎缩亦改变了底层盐水滞留时间的空间分布特征，深槽区域平均延长158 min，而浅滩区域则平均减少至261 min。沙体退化还显著影响河口内盐度水平，尤其对平均盐度的响应更为敏感，最大变化幅度达到81%；相比之下，最高盐度主要受上游径流影响，变化幅度相对较小。

  2026年03期 v.47;No.335 12-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 2214K]
  

• 基于MIKE-NAM耦合模型的感潮河网区泵站联合调度模拟分析

  陈业超;刘珊霞;李晓坤;熊佳;

  针对河涌未执行水位预降措施时遭遇突发降雨的非常规防汛场景，开展多泵站联合调度方案的模拟优化研究。鉴于感潮河段普遍存在实测径流数据缺失问题，基于MIKE11-NAM模型构建中顺大围降雨径流-水动力模型，模拟多种降雨情境下泵站联合调度方案下水位控制效果，并结合泵站运行耗能分析，确定最优泵站调度方案。研究结果显示：当遭遇橙色暴雨时，应至少开启泵站2台机组；当遭遇红色暴雨时，应至少开启4台机组；当降雨呈现集中态势或瞬时雨强较大时（红色暴雨以上级别），则需开启全部机组，将河道水位降至最低水平，为后续涨水过程预留充足的涌容，以保障防汛安全。计算成果可为同类感潮河段泵站工程的实际调度运行提供科学参考与实践借鉴。

  2026年03期 v.47;No.335 21-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 2733K]
  

城市水问题研究专题

• 基于Mask RCNN的城市内涝积水深度智能识别研究

  黄力宏;陈易偲;林恒;时俊波;陈文杰;

  针对传统城市内涝水位监测技术呈现人力成本高，监测区域受限等不足，利用深度学习为基础的目标检测算法Mask RCNN构建积水深度识别模型。模型以积水图片和参照物图像为样本进行训练，训练好的模型可识别积水区域的范围，确定积水覆盖区域的边界；以自行车车轮作为参照物，使用椭圆拟合算法对识别的自行车车轮掩膜进行几何参数提取，根据参数获取淹没比例计算积水水深。结果表明：模型对积水区域和车轮数据集识别定位精确率在90%以上，模型识别积水区域和车轮数据集的掩膜和实际掩膜的IoU(Intersection over Union)在70%以上。模型识别自行车车轮时，正侧面的识别效果优于斜侧面，近处的识别效果优于远处。研究结果可实现城市内涝监测快速响应、监测区域化和智能化，解决传统城市内涝监测的问题。

  2026年03期 v.47;No.335 32-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1875K]
  

• 基于机器学习的平原城市圩区内涝积水快速模拟方法研究

  陈厚霖;王加虎;

  近年来，江苏省常熟市城区在汛期频繁遭遇强降雨过程，局地积水严重，传统物理模型在应急响应中难以满足时效需求。为提升洪涝预测效率，亟须构建兼顾精度与速度的快速模拟方法。选取常熟主城区典型平原圩区，基于InfoWorks ICM构建一维管网-二维地表耦合模型，模拟12场不同强度降雨过程，提取高精度淹水结果作为样本。结合模拟数据，构建长短期记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）用于关键节点水深序列预测，卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）用于淹水空间分布回归，实现数据驱动与物理建模的融合。模型在测试样本中预测精度较高，LSTM预测序列决定系数超过0.90,CNN预测图峰值误差控制在±5 cm内，空间交并比（Intersection over Union,IoU）达到0.87，计算效率较ICM(Integrated Catchment Modeling)提升百倍以上。深度学习代理模型能有效提升城市内涝模拟响应速度，在区域尺度的快速预警与辅助决策中具备工程应用潜力。

  2026年03期 v.47;No.335 41-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2558K]
  

综合

• 基于NEX-GDDP-CMIP6的内蒙古未来极端降水预估

  李肖菲凡;王云路;付洪浚;罗依梦;肖梓涵;陈丽;刘婷;崔歆雨;

  内蒙古作为中国北方重要的生态安全屏障，其横跨干旱、半干旱至半湿润区的独特地理气候条件，使得极端降水事件频发，易引发洪涝灾害、水资源失衡及生态系统扰动，对区域农牧业生产与社会经济稳定构成严重威胁。为更好地应对内蒙古未来的极端降水事件，基于NEX-GDDP-CMIP6的26个地球系统模式的模拟结果与中国再分析气象数据集CN05.1，评估Ensemble Median准确度，再探讨4种共享社会经济路径下21世纪早、中、晚期5个极端降水指数较历史基准期的时空变化特征，结果表明：(1)在未来预估期，4个干湿分区各极端降水指数均显著上升，且随温室气体排放量增加而上升趋势加剧，SSP5-8.5下增长最显著，同时，各分区极端降水指数上升速度差异显著，如Rx1day和Rx5day在各情景下上升最快区域均为半湿润区，R10 mm、R20 mm、SDII在不同情景下上升最显著区域各有不同；(2)在历史基准期，各极端降水指数空间分布呈现“东多西少”格局，且干旱地区增长趋势最显著，反映出干旱区对气候变化的高敏感性；(3)不同模拟时期，极端降水指数整体随排放增加而上升，高排放情景下上升趋势更显著，且后期增幅大。研究结果表明，未来内蒙古或面临更频繁、严重的极端降水事件，对区域水资源管理与防洪减灾策略制定意义重大。

  2026年03期 v.47;No.335 54-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 4095K]
  

• 复合洪水多源风险组合关系识别研究

  游景方;钟舒豪;魏志雄;苏家业;宋亮;陈俊辉;钟鸣;

  沿海城市频繁遭受洪水灾害影响，往往并非单一灾种驱动，而是多种致灾因子相互影响的综合结果。为探究变化环境下复合洪水多灾种风险组合关系，采用Mann-Kendall检验法和小波分析法，分析水文序列的趋势性和周期性；为探究多变量的组合效应，通过Copula函数优选，提出了基于Kendall重现期的复合洪水组合致灾阈值计算方法。结果表明：(1)潮位、降雨、流量极值序列均呈现上升趋势，且整体处于枯-丰周期中的丰水年周期里；(2)多因子联合致灾阈值小于单因子致灾阈值，即相较于单一变量致灾效应而言，多致灾因子间的叠加放大等相互作用将复合洪水灾害影响范围扩大。聚焦复合洪水风险的叠加组合关系，开展组合致灾阈值计算，研究结果可为复合洪水预报预警提供更有效的科学依据。

  2026年03期 v.47;No.335 67-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2615K]
  

• 陡坡排水管道防洪模拟及潮位效应耦合分析

  张风辉;张闽雄;黄圣冬;张挺;杨丁颖;陈志锋;

  暴雨条件下，城市排水管网在管道坡度与排水口潮位双重因素影响下可能发生倒灌现象，严重危害管道安全及城市排洪能力。为研究排水管网内部水流变化机制，构建了一种基于圣维南方程的数学模型并用于模拟坡度与潮位耦合作用下分支管网内部的水流变化过程。进一步构建福州市江北城区“高水高排”工程水动力耦合模型，分析暴雨条件下该工程在不同工况下的排洪能力。结果表明：所构建的数值模型能够用于模拟坡度-潮位耦合作用下的排水管网内部水流变化过程，同时上述工程在50年一遇暴雨条件下能满足城市排洪要求。研究可为排洪工程规划设计和城市排洪系统优化提供技术参考。

  2026年03期 v.47;No.335 78-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2015K]
  

• 基于小波包分解的CFO-LSTELM日供水量时间序列预测研究

  朱波;杨琼波;崔东文;

  为提高日供水量时间序列预测精度，避免提前使用“未来信息”可能导致预测结果“失真”问题，提出基于小波包分解（Wavelet Packet Decomposition,WPD）的虫草优化（Caterpillar Fungus Optimizer,CFO）算法-最小二乘孪生极限学习机（Least Squares Twin Extreme Learning Machine,LSTELM）预测模型。首先将日供水量时间序列划分为训练集、验证集和预测集，利用1层WPD分别对“训练集+验证集”和预测集进行分解处理，分别得到1个低频分量和1个高频分量，以避免提前使用“未来信息”；其次基于训练集各分量构建LSTELM超参数优化目标函数，利用CFO对各目标函数进行LSTELM超参数寻优，并建立WPD-CFO-LSTELM日供水量时间序列预测模型，同时构建WPD-灰狼优化（Grey Wolf Optimizer,GWO）算法/鲸鱼优化算法（Whale Optimization Algorithm,WOA）-LSTELM模型、WPDCFO-最小二乘极限学习机（Least Squares Extreme Learning Machine,LSELM）/孪生极限学习机（Twin Extreme Learning Machine,TELM）/极限学习机（Extreme Learning Machine,ELM）/最小二乘支持向量回归机（Least Squares Support Vector Regression,LSSVR）模型和WPD-LSTELM/LSELM/TELM/ELM/LSSVR模型共11种对比模型，以对比验证WPD-CFO-LSTELM模型性能；最后通过云南省红河州旧城水厂、金马水厂日供水量时间序列预测实例对12种模型进行验证。结果表明：(1)WPD-CFO-LSTELM模型对2个实例训练集、验证集、预测集拟合、预测的平均绝对百分比误差（Mean Absolute Percentage Error,MAPE）小于等于0.34%、平均绝对误差（Mean Absolute Error,MAE）小于等于11.3 m~3/d、均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）小于等于14.9 m~3/d、决定系数（R~2）大于等于0.999 6，具有最好的模型性能和最小的拟合、预测误差；(2)CFO寻优精度显著优于GWO、WOA，元启发式算法寻优能力越好，日供水量拟合、预测精度越高；(3)LSTELM/LSELM/TELM/ELM/LSSVR超参数优劣对模型性能具有重要影响，通过CFO寻优超参数，可以显著提升日供水量预测精度；(4)提出的WPD-CFO-LSTELM模型及预测方法可为日供水量的精准预测提供了有效的解决途径。

  2026年03期 v.47;No.335 88-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 2017K]
  

• 基于改进年内展布计算法的季节性小流域最小生态流量研究

  杜娟;郝泽阳;陆建宇;陆宝宏;

  为提升年内展布计算法在季节性变化明显的小流域适用性，以宝鸡市汤峪河为研究对象，将年内时段划分为4段：12月至次年2月、3月和11月、4—6月、7—10月，以95%频率月平均流量替代最小月平均流量、以5%～95%频率之间的多年平均月流量替代各月多年平均流量，改进了年内展布计算法，并分析了其适用性。结果表明，改进年内展布计算法计算的最小生态流量较年内展布计算法在年内各月均有一定提升，其计算值也均大于最小月平均流量法；Tennant法评价结果显示，与年内展布计算法、最小月平均流量法、次最小值法、逐月频率计算法（95%频率）相比，改进年内展布计算法计算值对汤峪河河流生态有利程度是相对更优的；汤峪河最小生态流量保障情况较好，与河流健康评价公示结果是相符的，本次改进的年内展布计算法适用于确定汤峪河最小生态流量。研究结果可为合理确定中国西北地区季节性变化明显的小流域最小生态流量提供一定的参考。

  2026年03期 v.47;No.335 98-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K]
  

• 汛期流域小水电-光伏-灌区联合优化调度

  张波;吴晓华;卢学良;

  农村地区小水电资源丰富，但由于远离负荷中心，电网网架薄弱，汛期水电大发时段送出通道受阻。随着乡村振兴战略的推进，农村地区灌溉工程和光伏发电发展迅速，灌溉用电快速增长，成为农村电网重要调节资源。为此，建立耦合小水电、光伏发电效益和灌溉成本的小水电-光伏-灌区水-电联合优化调度模型。首先，根据灌区农作物生长的日耗水量，建立计及农作物耗水量的灌溉用电数学模型；然后建立小水电发电和农村电网结构数学模型，以小水电弃水量最小、光伏弃电量最小以及灌溉用电成本之和最小为目标，优化小水电发电和灌区灌溉用电计划。针对降水、光伏出力等不确定因素，设计了基于自适应K-means++聚类算法的典型场景构建方法，分析不确定因素对优化调度的影响。实际算例仿真结果表明所提方法相较于无序灌溉，能够使弃水量、弃光量和灌溉成本分别减少72%、70%和22%，对生产具有指导意义。

  2026年03期 v.47;No.335 107-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1956K]
  

• 不同土质条件下生态桩稳定性及受力特性研究

  翁湛;邹云飞;包敏佳;吴建明;

  桩基础作为水利工程中重要的地基处理技术，其生态化创新应用对河道治理具有重要意义。生态桩作为水利工程地基处理与生态修复协同的创新技术，其在复杂地质条件下的稳定性及受力特性是制约工程应用的核心问题。通过室内试验、有限元数值模拟与随机森林模型耦合的多维度研究方法，系统探究土质参数（黏聚力、内摩擦角）、桩身嵌入比等多因素对生态桩抗滑、抗倾覆稳定性的影响规律，并揭示桩身应力分布特征。研究表明：土质参数（黏聚力、内摩擦角）、桩后填土高度与坡比是决定生态桩稳定性的主控因素，桩身嵌入比次之，桩前水位影响可忽略；桩体下部1/2～3/4深度为应力集中关键区域，需针对性强化配筋设计以提升抗剪性能。研究成果不仅量化了多因素对生态桩稳定性的影响权重，更为不同土质区生态桩工程的安全设计与合理应用提供了理论支撑与设计参考。

  2026年03期 v.47;No.335 119-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 2025K]
  
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