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针对柔性覆冰感知节点分散、断面数据衔接不足及突变冰情传送滞后问题,建设柔性覆冰感知通信平台.该平台关联节点与杆塔、档距及相别,沿线路走向汇集数据,并按冰情变化发送事件报文.测试结果表明,该平台位置对应正确率为99.18%,断面接续完整率为98.19%,突变冰情平均送达时延为0.24 s,可满足山区线路连续监测要求.
输电线路柔性覆冰感知通信平台覆冰断面冰情传送
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为获得西藏水电工程规划和初设阶段不同重现期的冰参数,首先收集了西藏28个国家气象站20世纪50年代—2024年的日平均气温资料,获取各站冬季负气温起始日、负气温终止日和负积温三项冬季气象物候指标.经M-K检验和线性趋势分析,采用P-Ⅲ型频率曲线法推求各站不同重现期负气温起始日、负气温终止日和负积温的概率分布;随后提取水电站抗冰结构物规划、初设所需的50年一遇和100年一遇最早负气温起始日、最晚负气温终止日和最大负积温,通过三元Logistic回归建立这些不同重现期极值与海拔、纬度及经度的关系式,作为未来西藏任意地点插值的基础;最后利用旁多水电站实测资料,分析得出考虑冰面升华和冰底水温抑制作用的斯蒂芬冰厚负积温修正式,结合评估的不同重现期最大负积温,计算相应冰厚.该方法实现了利用历史气象资料并结合现场高频连续实测气象、水文、冰情资料评估当地不同重现期冰厚的目标,简便可行,能够满足工程规划和初设阶段的需求.但对于水电站详设阶段或抽水蓄能电站,由于局地小气候和反复抽放水的影响,建议增补相关调查研究内容.
气象资料冬季物候指标水库和湖泊冰情设计参数统计分析
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湖冰物候是反映区域及全球气候变化的关键指示器.基于2016-2025年Sentinel-1 SAR数据,系统分析了赛里木湖湖冰物候的年际变化趋势与空间演化特征,并结合Sentinel-2光学影像验证识别精度.结果表明:①基于双极化比值(VV/VH)与Otsu阈值的SAR分类方法可有效识别湖冰范围,与光学数据验证的总体RMSE为2.00%,方法可靠.②近10年湖冰物候呈"冻结微推迟、消融显著提前"特征:开始冻结(FO)与完全冻结(FU)分别以+0.3 d·a-1和+0.4 d·a-1的速率微弱推迟,而开始消融(BO)以-0.9 d·a-1的速率显著提前,导致完全封冻期(DCI)以-1.2 d·a-1的速率显著缩短.③冻结过程呈现自南部及东北部浅水区间西南深水区推进的空间格局,消融则自西岸向湖心扩展.研究验证了Sentinel-1 SAR在高寒湖泊冰情监测中的优势,揭示了赛里木湖湖冰物候对气候变暖的非对称响应机制,为中亚干旱区湖泊—气候相互作用研究提供了科学依据.
赛里木湖湖冰物候Sentinel-1 SAR遥感监测气候变化
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为揭示南水北调中线总干渠水温的时空变化规律,保障工程安全稳定运行,选取明渠段沿线 13 座节制闸作为监测节点,基于2015 年3 月至2025 年4 月逐小时水温监测数据,采用时空统计分析方法系统解析了水温的年内变化规律、沿程变化特征及其关键影响因素.结果表明:① 总干渠水温年内呈现显著单峰型变化特征,月均水温介于2～30℃之间,8 月达到全年最高(平均28.5℃),1～2 月降至全年最低(平均4.2℃);季节性波动差异显著,春秋季(3～5 月及10～11 月)水温波动幅度最大,最高值与月均值温差最大达4.38℃,最低值与月均值温差可达5.41℃,而冬季水温波动平缓,温差普遍小于2.1℃.② 水温沿程变化表现出明显季节性逆转特征,春夏季(3～8 月)呈南低北高分布趋势,且安阳河节制闸以北段温度梯度显著减弱;秋冬季(9 月至次年2 月)转为南高北低递减趋势,12 月至次年 2 月水温沿程递减率达(0.48～0.75)℃/100 km,其中岗头节制闸至北拒马河节制闸区间降幅尤为显著,达1.32℃/100 km,水温易降至0℃临界值,成为冰情高发区域.研究成果可为工程冬季输水精准调度及冰情防控提供参考.
冰情防控水温时空变化南水北调中线总干渠
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为探究气候变化背景下黄河内蒙古段未来冰情变化特征,基于多年实测冰厚资料对不同冰厚模型进行对比分析,并结合 CMIP6 中 8 个全球气候模式的逐日气温数据,模拟未来冰厚变化,分析最大冰厚日期及封冻时长演变特征,探讨黄河内蒙古段未来冰情的演变特征.结果表明:统一度日法模型精度最高(EMA=2.81 cm,ERMS=3.44 cm),优于 Stefan 模型和 Zubov 模型;未来各站最大冰厚与平均冰厚整体呈下降趋势,最大冰厚下降速率为 0.043～0.297 cm/a,未来(2026-2100 年)情景下凌汛期平均气温每升高 1℃,最大冰厚减少 5.0～6.1 cm,平均冰厚减少2.1～3.1 cm;冰厚增长速率表现为"年际波动明显、长期缓慢下降";封冻时长平均缩短速率约为 0.097、0.232 和0.651 d/a,未来(2026-2100 年)情景下凌汛期平均气温每升高 1℃,封冻时长减少 4.02～9.73 d.
CMIP6凌汛期未来冰情气候变化黄河内蒙古段冰厚
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为了解决船舶在范围宽广的极地环境使用 Q-Learning 进行航线规划时求解速度慢的问题,提出一种结合人工势场法的改进 Q-Learning 算法.首先,针对传统 Q-Learning 算法探索盲目性大的问题,结合极地的冰情、气象等要素,在单步奖励函数 Reward中引入目标点对船舶的吸引势场、海冰区和陆地对船舶的排斥势场以及风力势场;再者,为加快算法收敛速度,引入随迭代次数而变化的贪婪系数;最后,为解决维度爆炸问题,采用低分辨率总体规划加高分辨率分段规划的规划方案.实验结果表明,与传统 Q-Learning 算法相比,改进算法可灵活应对极地复杂环境,求解速度可提高 6 倍以上,线路长度缩短 84%以上,顺风指数提升 45%以上.
极地船舶极地气象Q-Learning人工势场法航线规划
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为提升凌汛期河冰厚度监测精度并揭示其时空分布规律,利用无人机探地雷达技术,在黄河内蒙古段典型弯道、直道和桥梁河段开展实测与反演研究.采用最小相对误差法率定不同河段与时段的最优介电常数,并用于冰厚反演与验证.结果表明:河冰介电常数存在显著差异,弯道波动幅度最大(介电常数最大值与最小值差约2.446),1月主河槽较浅滩高约 0.991,2月整体下降且差异减弱;直道分布最为集中(差约 0.476),时段间变化较小,表现稳定;桥梁区介于二者之间,1月挤压带显著高于邻近冰盖,2月趋于集中.率定后冰厚反演精度显著提高,回归拟合度(R2)均在 0.949以上,均方根误差为 0.61～5.03 cm.冰厚分布整体呈增厚趋势,但局部差异显著,弯道与桥梁区空间离散性强于直道.研究揭示了典型河段介电常数与冰厚分布的空间差异及时段变化特征,为凌汛期冰情监测与风险防控提供了可靠的技术支撑.
黄河内蒙古段河冰探地雷达介电常数率定冰厚反演
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针对传统海冰监测存在时空局限、难以全天候无缝获取海冰分布发展态势,无法满足辽宁省海冰灾害预警预报需求的问题,文章融合多源卫星数据,突破传统监测时空局限,实现全天候海冰数据无缝获取,并基于多参数协同分析框架,剖析近5～10年辽宁近海海冰演变规律.研究证实:多源卫星数据可7×24小时提取海冰信息,实现结冰期大尺度、高频次、高精度动态监测;最优特征集的SVM海冰分类总体精度达84.89％;整合海冰分类与HY-1C/1D厚度反演结果是评估海冰态势最优方式;近年辽宁省近海海域海冰面积缩减、密集度降低、厚度减薄,多指标融合分析可捕捉海冰演化趋势,直接反映了区域气候变暖对海冰的影响.
多源卫星数据海冰分类海冰厚度密集度冰情分析
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为保障南水北调中线干渠冰期输水安全，本文针对中线干渠冰期输水冰情及冰害防治开展研究。阐述了 干渠工程特征、冰期水文气象条件及冰情演变规律，分析了冰情监测体系构建与数据处理方法，基于监测数据总结冰 情时空分异与阶段性特征；明确主要冰害类型及成因，建立多维度风险评估体系；最后提出物理防治与运行调控相结 合的综合防治措施。研究成果为中线干渠冰期输水安全保障提供科学依据，对提升跨流域调水工程冰期运行管理水平 具有重要实践意义。
南水北调中线冰期输水冰情分析冰害防治
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构建高效的学术交流平台是推动寒区水利研究领域技术创新与行业发展的关键路径.文章总结了寒区水利领域的平台建设实践,包括针对寒区水利特定领域开展专题研讨会、举办学术论坛等.同时,深入剖析目前面临的由我国主导的寒区水利学术交流平台过少、中国在国际交流平台中参与度不高、雪情学术交流平台相对较少等问题.进而,提出积极搭建起国内主导的寒区水利学术交流平台、开展寒区水利相关的深度课题研究等建议,为助力寒区水利新质生产力的崛起,重塑寒区水利的发展格局提供有益参考.
寒区国际学术交流冰情雪情冻土水利工程
