摘要：在对黄河中游区重力侵蚀宏观规律分析、实验观测、计算模型及新技术应用4个方面研究进展进行评述的基础上,就重力侵蚀机理模型构建的难点和重点、3S技术及非线性方法等新技术用于重力侵蚀研究的可行性和应用方式等进行了探讨。分析了重力侵蚀观测水平较低的原因及其对理论和计算模型研究的严重制约作用。提出重力侵蚀研究应在流域观测站点布设、数据自动测报和积累、计算模型合理概化及与其它类型侵蚀研究结合方面进一步开展工作。

摘要：为克服渠池水位滞后于流量变化给系统调控带来的影响,建立了流量控制、水位约束的渠道运行优化调节系统。该系统基于预测控制理论进行设计,采用了H∞鲁棒闭环控制策略来抑制渠道中时时存在的有界随机扰动,并利用在线辨识技术实时监测明渠非恒定流,控制参数在渠道运行过程中动态调整以提高控制精度。为验证系统控制的稳定性,设计出2种方案对闸门调控过程进行仿真测试。在有分水情况下,所提出的算法能够紧密跟踪参考运行曲线;在有界持续扰动情况下,系统控制逻辑仍然能稳定运行。仿真计算结果表明:加入鲁棒控制环节的预测算法能较好地跟踪用水变化,还能兼顾渠道的稳定控制要求。

摘要：重力侵蚀是土壤侵蚀的主要形式之一.在黄土高原地区,重力侵蚀对土壤侵蚀总量、高含沙水流特性和水沙过程的尺度现象等都具有重要贡献.但由于重力侵蚀机理复杂、发生随机性强以及缺乏直接观测资料,对重力侵蚀过程的模拟研究一直是土壤侵蚀领域的薄弱环节.笔者将一个基于土体失稳的沟坡重力侵蚀理论模型在数字流域模型框架下与坡面降雨径流和土壤侵蚀模型、沟道不平衡输沙模型耦合集成,并解决了重力侵蚀模型在流域中应用的一些具体问题,使重力侵蚀模型能够根据沟坡的几何形态、黄土的力学特性、降雨导致的土体含水量及力学性质变化、沟道水流对沟坡的淘刷等物理因素的影响,合理模拟流域中的重力侵蚀过程.将模型系统应用于岔巴沟流域和无定河流域,得到了重力侵蚀的分布及其占总侵蚀量的比例,模拟结果基本可信.

摘要：在水资源统一管理的背景下,传统的配置模型忽略了跨区间的用水竞争与合作关系,而博弈论成为解决这一问题的较好工具.北京市作为严重缺水的特大城市,在南水北调中线正式通水后,各行政区之间用水格局发生了重大变化.这种变化基于各行政区的需求公平与整体的系统效率,对北京市水资源的配置过程中的区域协调发展提出了更高要求.因此,设计一个符合北京市跨区水资源博弈特点的配置机制十分重要.本文采用改进的纳什讨价还价博弈模型,结合破产理论,加入跨区水资源的时空约束规则,分析不同的供水情境和博弈权重组合方案下,北京市未来水资源配置的合作博弈稳定与系统可持续性.结果表明,基于此模型下的跨区水资源博弈达到合作后,南水北调中线通水后在一定程度上提高了北京市的水资源系统均衡稳定,且按需求分配的博弈权重方案的可持续性更好,相等博弈权重方案的合作稳定性更好,为北京市水资源的统一管理与区域协调提供了一定的决策基础,更深入的特大城市水资源调度政策值得后续研究.

摘要：维持控制点水位稳定是保证输水渠道安全有效运行的前提。以控制点水位偏差为主要抑制因子,基于线性二次型(LQR)指标,构建了渠道系统水位偏差、偏差变率和流量控制的全状态空间模型,将加入预测模块的线性二次型算法在渠道系统的全状态空间中进行分析和综合,提出了扰动可预知模型的构造方法。通过脉冲响应测试来加深对算法结构的理解,使用南水北调中线电子渠道平台对算法有效性进行验证,验证结果表明,该算法在渠道运行工况改变后,仍能够维持渠道的稳定运行,算法设计极具潜在的应用价值。

摘要：为探索高性能并行计算在水库群优化问题上的应用,该文以经典四水库问题为例,构建多维动态规划模型,采用主从模式策略对动态规划程序进行并行化,利用高性能并行计算机(多达300个核)对该问题求解,得到了不同核数的计算时间、加速比以及并行效率。结果表明:借助分布式计算,动态规划求解水库群优化的计算时间能够有效缩短,加速比将随核数增加进一步提升,并行效率减少趋势缓慢。未来工作需借助分布式内存来克服动态规划的内存过大问题。

摘要：以黄土丘陵沟壑区的典型流域岔巴沟为例,首先通过实测数据分析水沙过程的尺度现象和规律,明确了流域产输沙的主要子过程及其影响因素和作用机理.然后采用集成了坡面侵蚀、沟坡区重力侵蚀和沟道不平衡输沙3个子模型的黄河数字流域模型在较高分辨率的单元上模拟研究流域的暴雨—径流—产输沙响应,结果重现了水沙过程的尺度现象.在尺度现象是由不同产输沙子过程的空间尺度分布迭加引起的假定下,对模拟结果进行分析,发现重力侵蚀和高含沙水流特性是引起黄土沟壑区泥沙过程尺度现象的最主要因素.

摘要：全球气候变化背景下,青藏高原气象、水文及生态环境正在发生显著变化,但由于地面监测站点稀少,青藏高原河湖水情预测面临着巨大挑战.因此,集成多源数据并构建多尺度预报模型对研究青藏高原河湖水情变化趋势及其潜在风险具有重要意义.基于云原生架构设计并研发了青藏高原河湖水情预测与风险评估系统,该系统构建了基于容器的模型并行计算方案,可根据任务规模动态分配和部署容器,有效提高了模型的计算效率和预报的时效性.同时,采用容器部署地理数据库及微服务,实现了复杂决策系统对各类数据请求和地图服务的高效响应.开展了不同容器化部署方案的并发性能测试,验证了该系统在可用性和性能方面的优势.该系统实现了基于云原生架构的多模型并行计算与复杂地理信息可视化展示,可直观地展示水情变化及风险预警信息,对推动河湖水情管理和水利信息化发展具有参考价值.