（1.水利部水利水电规划设计总院；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司）
摘要：立足新发展阶段，面向现代化新形势、新要求和水安全保障新任务，迫切地需要加强顶层设计和战略布局，建设更加系统、更高标准、更具韧性、更为安全的国家水网。推进国家水网工程建设是一项长期性、系统性和战略性工程，科学认识和精准把握其战略策略关系，并将国家水网建设的总体战略分解为基本策略，步步为营地推进国家水网建设具备极其重大指导作用和现实意义。全面总结国内外水网建设实践与相关研究进展，系统分析国家水网概念内涵、体系构成、功能结构、优势特点，提出国家水网构建的基础理论与遵循原则，明确国家水网建设任务与技术路线。从普适含义和方法论角度，分析总体战略与基本策略的深刻涵义和二者的辩证关系。在此基础上，从国家水网构建的基本理念与具体举措、水网“纲、目、结”结构、水网层次体系、水网功能任务等角度，分析推进国家水网建设中要重点把握的几方面战略策略关系，以期为国家水网建设提供战略支撑及策略储备。
摘要：基于滦河流域水系统健康状态演变态势，提出将南水北调工程与引滦工程统筹考虑，优化滦河水量分配方案，协同保障南水北调受水区和滦河流域水资源安全的基本构想，并具体提出以天津市水资源安全作为前提，以水量、水资源调蓄能力、水价3个方面作为关键支撑，分3步调整引滦水量分配方案的实施步骤设想。将滦河流域纳入南水北调后续工程规划，不需要新增工程措施，就可以将南水北调工程效益向北延伸到滦河流域，最大限度缓解滦河流域严重水问题，实现南水北调东、中线后续工程效益最大化。
（1.黄河勘测规划设计研究院有限公司；2.水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室（筹）；3.黄河实验室；4.中国南水北调集团有限公司）
摘要：南水北调西线工程是构建我国“四横三纵”水资源配置的重大战略工程。西线亿元，全部依靠国家投资建设压力较大。按照“两手发力”的要求，利用西线工程受水区丰富的土地、风、光资源，采用“调水+能（牧）农（土）”综合开发模式，提出在调水基础上构建多能互补清洁能源基地、开发黑山峡生态灌区、建设内流区光牧一体化基地的综合开发思路，并推荐了两种融资模式方案：（1）不考虑国家出资，以清洁能源全部利润用于西线一期工程建设和维持基本运行；（2）按照综合开发方案确定的清洁能源基地建设规模，以电价补贴形式反哺西线工程，来缓解西线工程筹融资压力，根据结果得出：将西线亿m³方案与西部地区丰富的风、光及土地资源开发结合，可构建多能互补清洁能源基地装机规模64105万kW，开发黑山峡生态灌区504万h㎡，建设内流区光牧一体化基地养殖羊约500万只。经估算，西线一期工程综合开发方案总财务收入3576亿元，整体融资前税前财务内部收益率为6.5%~7.3%。
（1.河南省水利勘测设计研究有限公司；2.中国南水北调集团水网智慧科技有限公司；3. 中国南水北调集团有限公司；4.中国南水北调集团中线有限公司）
摘要：南水北调中线工程是国内目前已建规模最大的引调水工程，其信息化基础设施建设条件较好，信息化管理基本覆盖工程的全业务领域，具备重要且丰富的应用场景，为近9年工程安全运作提供了重要支撑。南水北调工程是国家水网的主骨架和大动脉，而数字孪生南水北调工程的建设是构建数字孪生国家水网的重点所在，是打造引、调水工程的数字孪生示范和样板。南水北调中线工程信息化建设面临着水资源调度与配置不能与沿线地市信息共享、水质监测数据自动化程度不高及工程安全风险不能主动精准预警等问题，基于以上问题，本文在分析中线工程信息化现状的基础上，对标数字孪生的建设要求，提出了数字孪生中线建设思路、技术路线和总体框架，并结合中线“工程安全、供水安全、水质安全”的业务需求，提出了数字孪生中线建设的实施路径，阐述了数字孪生平台、工程安全应用、供水安全应用、水质安全应用、标准规范体系等重点建设内容，为数字孪生南水北调中线工程建设提供科技支撑。
(1.河海大学人工智能与自动化学院；2.中国水利水电科学研究院水资源所；3.武汉虹信技术服务有限责任公司；4.天津大学建筑工程学院）
摘要：南水北调中线工程通常以闸前常水位调度运行，而水位在闸门调控影响下，多数处于非平稳状态，探索其规律变化对于监测数据和研究方法均有一定限制和要求。监测数据方面，针对大量的高频监测数据，选取均值滤波、滑动平均值滤波、递推中位值平均滤波法以及滑动小波变换进行数据预处理，提高数据质量、增强数据预测的可行性。研究方法层面，以BP神经网络模型和LSTM神经网络模型为主体框架，以水动力模型的模拟数据为辅助支撑，对比单神经网络在不同工况下预测效果，输出网络-水动力组合预测结果，并对预测结果做多元化的分析。结果证明：数据预处理是数据分析的必要环节，也是水位数据预测的关键，高频数据预处理再预测能大大的提升数据预测的精度；均值滤波、递推中位数均值滤波方式对数据预处理的效果最好，滤后预测精度更高；基于滤后数据来进行模型构建，通过对比数据驱动模型和数据-机理双重驱动模型的计算结果，发现模型组合具有较好的稳定性和准确性。
（1.中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室；2.中国南水北调集团中线有限公司）
摘要：为破解高纬度地区长距离渠道冬季冰盖下输水能力不够这一瓶颈难，以一个梯形断面尺寸一定的渠道模型为例，利用数值模拟方法，分析气温、入渠水温、输水流量等热力和水力因子对冬季渠道水温沿程衰减的影响规律，采用多元拟合的方法提出适合该断面尺寸渠道的不冻长度公式；分析两种离线水库补水模式对渠道水体的温控效果，分析补水流量、气温、补水水温对补水间距的影响，并将不冻长度公式用于补水间距的计算。研究表明在接近冰点的渠道断面，通过外调水入渠，能够延长渠道不冻长度，可在一定输水距离范围内避免渠道结冰，从而解决长距离输水渠道冰期输水能力不足的瓶颈问题，研究成果对长距离输水渠道冰害防治和冰期输水能力提升具有一定参考价值。
（1.中国水利水电科学研究院 流域水循环与调控国家重点实验室；2.清华大学水利水电工程系）
摘要：为了解南水北调中线工程沿线寒潮及区域极端低温时空变化规律，基于南水北调中线工程陶岔渠首至北拒马暗渠沿线年日最低、最高气温数据资料，分析了5个极端气候指数时空变化规律，计算了9个典型气象站1960—2020年寒潮发生频次，采用Sen斜率估计方法进一步分析了其变化趋势。根据结果得出：9个典型气象站中的7个气象站寒潮发生频次总体呈减少趋势；2个气象站寒潮发生频次总体呈下降趋势，但2000年以来呈现明显增多的异常趋势；邢台以北区域随纬度升高寒潮呈增多趋势。9个气象站每年度日最冷气温的最小值总体均呈现上升趋势，但1990年以来保定站呈现不升反降的异常趋势，邢台、石家庄两站也基本不再上升，处于上升停滞状态；霜冻日数、冰冻日数、冷夜等极端气候指数总体均呈现不同的下降趋势，但邢台以北等站点也呈现不降反升或者下降停滞的异常状态。从空间变化趋势上来看，各气候指数相互之间未呈现整体上一致性的变化规律，冰冻日数沿南水北调中线从南到北下降速率总体呈加快趋势。
摘要：引调水工程结合抽水蓄能电站建设，可以在一定程度上完成引调水、储能发电、新能源消纳等多种功能，是一种探索水能融合的“调水+”新模式。考虑当前发展阶段引调水工程投资回报率较低、水价普遍难以覆盖建设经营成本的实际，提出“调水+”商业模式，以期通过多重项目功能，发挥综合效益实现总体平衡，解决单一引调水工程当前水价条件下市场化运作困难的问题。为科学计算“调水+”新模式产生的经济效益，主要是采用单方调水成本比较法，分别以引调水工程结合纯抽水蓄能电站以及结合非循环式抽水蓄能电站两种工程案例，从年运行费、折旧费和利息支出等方面测算“调水+”模式的单方调水成本，与未使用“调水+”模式的引调水工程单方调水成本作比较，并结合各自特点提出水能融合应着重关注的主要条件。根据结果得出，两种不同工程案例下采用“调水+”模式后，引调水工程单方调水成本分别降低0.32元和0.16元。实际工程应用中“调水+”模式应当全面考虑区域抽蓄和引调水工程的建设需求、工程规模、开发时序、工程调度、运行成本等因素。研究成果能够为充分的发挥“调水+”模式经济效益提供新的思路。
（1.河北工程大学水利水电学院；2.河北省智慧水利重点实验室；3.中国水利水电科学研究院；4.河北工程大学信息与电气工程学院）
摘要：基于超参数自动率定的GRA-NARX（grey relation analysis-nonlinear autoregressive model with exogenous inputs）模型是GRA-NARX模型的一种有效改进。以南水北调东线一期工程洪泽泵站为例，使用基于超参数自动率定的GRA-NARX模型，针对1 h和2 h时间间隔的输入数据，分别预测3个短预见期（2 h、4 h、6 h）和1个长预见期（12 h）的泵站站前水位，并与GRA-BP（grey relation analysis-back propagation）模型的预测结果作比较。根据结果得出：不同预见期（2 h、4 h、6 h、12 h）下，基于超参数自动率定的GRA-NARX模型相关系数、均方根误差、平均绝对误差，均相差不大，预测精度高，且皆优于GRA-BP模型；采用1 h时间间隔的输入数据预测结果优于2 h时间间隔的输入数据结果。研究成果可为不同预见期泵站站前水位预测提供理论参考。
（1.长江水利委员会长江科学院 水资源与生态环境湖北省重点实验室；2. 长江水利委员会流域水环境保护与治理创新团队；3. 河南省引江济淮工程有限公司）
摘要：运用故障树分析法对引江济淮工程（河南段）泵站系统长期服役主要风险源及作用关系进行识别，以归纳的风险要素类别为基础，采用层析分析法和专家咨询法依次确定泵站系统长期服役风险评估指标、指标权重和风险率等级赋分标准，建立引江济淮工程（河南段）泵站系统长期服役风险评估方法；基于收集的泵站系统工程特性、防洪设计参数等资料，运用构建的评估方法对袁桥、赵楼、试量、后陈楼和七里桥泵站长期服役风险加以评估。根据结果得出：各级泵站长期服役风险率均在（1，2）级，总体风险较低。然而，由于泵站多为串联关系且上游泵站的设计规模往往大于下游泵站，一旦上游泵站失效，下游泵站均受影响，泵站设计规模的空间差异和结构关系将显著增加系统运行风险，在后续的风险控制及运行管理中需加以重视。
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