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水利水电快报

水利水电快报

2026年09期

《水利水电快报》创办于1980年，是由水利部主管，长江水利委员会主办的水利水电类综合性科技期刊，国内外公开发行。[1]

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南水北调后续工程高质量发展专栏 | 新质生产力赋能南水北调中线工程数字孪生建设实践

南水北调后续工程高质量发展专栏 | 新质生产力赋能南水北调中线工程数字孪生建设实践

摘要: 当前, 水利新质生产力规模化转化仍处于探索阶段, 随着国家水网建设的大力推进, 需要总结长距离跨流域调水工程数字孪生建设经验。以国家水网主骨架南水北调中线工程为研究对象, 系统总结其数字孪生建设的顶层设计与实践成效, 从工程安全、供水安全、水质安全 3 个维度, 深入阐述了安全监测与智能运维、输水调度仿真预演、冰期智能管控、全域水质水生态监测等核心技术体系与应用成果。工程安全方面, 提出穿黄隧洞“数据统计预测 + 机理有限元仿真”双驱动安全分析方法, 研发了多机型机器狗全场景巡检、无人机全域立体巡检及视频监控智能分析的智能运维技术; 供水安全方面, 研发了包含水情数据智能清洗、参数自主率定、多尺度水动力耦合仿真的输水调度仿真预演技术, 提出了数据与机理双驱动的冰期输水“四预”智能管控方法; 水质安全方面, 自主研发了浮游藻类与入侵生物智能监测装备, 建立了多营养级生物联合预警与鱼类智能监测评估技术体系。南水北调中线工程通过数字孪生技术与水利业务的深度融合, 实现了工程管理从传统人工管控向数字化、智能化的范式转型, 是水利新质生产力赋能跨流域调水工程智慧化建设的典型实践, 可为跨流域调水工程智慧化建设提供参考。
南水北调后续工程高质量发展专栏 | 基于 BIM + GIS 的引江补汉工程施工进度风险防控研究

南水北调后续工程高质量发展专栏 | 基于 BIM + GIS 的引江补汉工程施工进度风险防控研究

摘要: 针对引江补汉工程地质复杂、多作业面同步施工带来的施工进度管控难题,依托全域监测感知体系实现施工全要素数据的实时采集,基于 BIM+GIS 数据底板融合了多源异构数据,实现了工程进度可视化和多情景进度预测推演,形成一套可以覆盖数据感知和工程进度“预警→预测→预案”的施工进度风险防控体系。该体系以“实时感知→数据集成→预测推演”为核心,分为 3 个层次:感知层通过全域物联网络实时采集“人机料法环测”全要素数据;数据层依托 BIM+GIS 融合底座实现多源异构信息的标准化集成;应用层则通过多维度进度可视化、多情景进度预测与预案生成,形成工程进度“预警→预测→预案”的闭环管控流程。应用结果表明:该体系使引江补汉工程施工进度预警准确率大幅提高,管理协同效率提高 47.6%,施工效率提升 25%,显著提高了工程施工进度的管控能力。
南水北调后续工程高质量发展专栏 | 南水北调中线穿黄隧洞检修工程智慧管控体系研究

南水北调后续工程高质量发展专栏 | 南水北调中线穿黄隧洞检修工程智慧管控体系研究

摘要:为确保水利安全风险管控“六项机制”在南水北调中线穿黄隧洞检修工程中落地见效,结合水下干地作业、有限空间、施工场地狭窄等特点,以数字孪生、物联网、AI识别等技术为核心,搭建以智慧工地平台为中枢的“1+N”智慧管控体系。引入耦合风险识别与韧性提升技术,建立基于“标准化-概率耦合-重标定”架构的耦合风险量化模型,实现多源风险非线性叠加与链式传导的量化表征;采用层次分析法(AHP)构建韧性评估指标体系(CR=0.019),建立韧性综合指数(RCI)量化模型,提出“感知-吸收-适应-恢复”四维能力提升路径。系统集成165个智能感知终端,实现10 s级自动监测与秒级告警,全面构建“查找、研判、预警、防范、处置、责任”全链条闭环管理管控体系。
南水北调后续工程高质量发展专栏 | 南水北调中线工程惠南庄泵站停机应急调度方案研究

南水北调后续工程高质量发展专栏 | 南水北调中线工程惠南庄泵站停机应急调度方案研究

摘要:南水北调中线工程末端仅设惠南庄泵站一座加压泵站,若突发状况将造成泵站全部机组非计划停机,对上游水量调度产生显著影响。选取惠南庄泵站上游邻近渠段、节制闸、分水口及退水闸为研究对象,以泵站4台机组加压运行、过流量且全部非计划停机作为典型工况,设置退水闸启闭、上游节制闸不同下泄流量组合的多套应急调度方案。依托构建的渠道非恒定流数值模型开展仿真模拟,对比推演结果并优选调度策略,最终形成标准化应急调度预案。结果表明:惠南庄泵站4台机组以过流量加压运行并全部非计划停机后,在开启旁通管实现约自流输水的条件下,无论上游节制闸是否下调下泄流量,均应在10 min内开启北拒马退水闸,控制退水流量 ;通过应急调度方案优化,可减少弃水量约19万 m³ 。同时建议在泵站4台机组工况运行期间,上游坟庄河节制闸闸前水位不宜高于设计水位,北拒马河节制闸闸前水位宜控制在设计水位以下约0.2 m。
南水北调后续工程高质量发展专栏 | 基于“空－地”协同的南水北调中线工程掏砂洞隐患探测技术研究

南水北调后续工程高质量发展专栏 | 基于“空－地”协同的南水北调中线工程掏砂洞隐患探测技术研究

摘要:为解决单一物探手段难以全面探查南水北调中线工程掏砂洞隐患的难题,构建了“空-地”协同综合物探技术体系,并以掏砂洞典型隐患渠段为研究对象,开展掏砂洞隐患的精准识别,并系统解析掏砂洞三层结构的成因机制。该技术体系整合无人机航测、探地雷达、高密度电法及瞬态面波法,先以空基无人机航测实现全域快速筛查,锁定地表异常区;再以地面多源物探开展分层精细化探测,获取地下结构信息;最后通过三维激光扫描与钻孔探查复核验证,对典型渠段进行精细化探测。分析了各技术的互补性与局限性,形成不同类型掏砂洞的探测技术优选方案。结果表明:“空-地”综合物探技术体系实现了掏砂洞隐患的高效识别与精准定位,横向误差±0.3m、垂向误差±0.3m,综合准确率>92%。掏砂洞早期灾变呈现“表层拉张裂缝-中部空腔-底部松散充填”的三层结构,成因机制为“采挖成洞-应力释放-泥沙运移-渗流改造”的四阶段耦合过程。“先空后地、先浅后深、多源验证、精准定位”的标准化探测技术方案,以及数据融合与钻孔验证可有效消除单一方法误差,提升探测的可靠性。
水文水资源 | 盐城地区降水量变化及旱涝周期性特征分析

水文水资源 | 盐城地区降水量变化及旱涝周期性特征分析

摘要:为量化江苏省盐城地区旱涝灾害的年际周期规律、支撑地方防灾减灾决策,以1951~2024年5个长序列雨量站及面雨量为对象,系统分析盐城地区降水量变化的趋势性与周期性特征,重点揭示旱涝过程的年际周期波动规律。研究表明:盐城地区年降水量呈南多北少、由南向北递减的分布格局,且南北分异显著;里下河地区各站点旱涝波动高度一致(一致性>80%),与渠北地区可能存在差异;周期主导性方面,2~3a的周期类型占比89.2%(2a占比57.1%,3a占比32.1%),旱涝年际变化特征以2a为主,3a次之。研究成果可为沿海平原城市防汛抗旱提供参考。
水文水资源 | 基于 LSTM 的大渡河足木足水文站水温时序重建研究

水文水资源 | 基于 LSTM 的大渡河足木足水文站水温时序重建研究

摘要: 在河流水温的历史监测中, 由于监测手段有限、设备运行不稳定等因素, 水温资料普遍存在缺测与不连续问题, 限制了流域热力过程及生态响应研究。以大渡河上游足木足水文站为研究对象, 构建基于LSTM算法的水温时间序列重建机器学习模型, 并以SVR、XGBoost模型为对照。通过滑动窗口技术构建时序样本, 结合气温、流量与太阳辐射等多源输入因子, 对2007~2020年该站旬均水温进行时间序列重建。结果显示: LSTM模型在训练与测试阶段的平均绝对误差(MAE)分别为0.32℃与0.78℃, 均方根误差(RMSE)分别为0.39℃与0.98℃, 显著优于SVR、XGBoost模型。LSTM模型能稳定重现水温的季节性升温与降温规律, 预测结果与实测序列趋势高度一致, 且在多轮重建中保持良好的收敛性与一致性。研究成果验证了机器学习算法在小样本水温时间序列重建中的有效性, 为解决河流水温监测数据缺失或不连续问题提供了可行的技术手段。
设计与施工 | 大型排涝闸站水力机械 BIM 设计与应用

设计与施工 | 大型排涝闸站水力机械 BIM 设计与应用

摘要:为应对大型排涝闸站水力机械设备繁多、信息交互量大、协同设计困难等问题,提出一种基于BIM技术的水力机械正向设计方法。采用Revit软件平台,依托近年来实施的大型排涝闸站工程,从项目启动规划、基础样板、协同原则3个方面系统归纳了水力机械BIM设计标准,总结了一套兼顾几何精度、信息完整性与轻量化要求的设备建模流程,并从碰撞检查、CFD仿真结合及模具精准构建、三维出图等方面探索了优化应用方法,并将该方法应用于浙江省余姚市陶家路江泵站工程。应用结果表明:陶家路江泵站水力机械BIM设计在机电设备协调布置、碰撞分析、流道方案选定及模具制作等方面均取得显著效果,研究成果可为大型水利工程水力机械BIM设计提供参考。
设计与施工 | 基于 BMSSP 算法的高拱坝缆机运行效率模拟研究

设计与施工 | 基于 BMSSP 算法的高拱坝缆机运行效率模拟研究

摘要:针对高拱坝施工中因设备配置不合理、路径规划不当及外部环境干扰导致的效率较低等问题,系统性挖掘影响因素并建立预测模型,以实现对缆机运行效率的精准预测与多方案优化对比。通过现场调研与数据分析,将影响缆机运行的因素划分为直接影响效率的一级因素(车辆装卸料时间、缆机装卸料时间、车辆运输时间和系统排队时间)及间接影响的二级因素(水文气象、工人熟练度、缆机路径、地质地形和机械配置)。基于此,建立缆机运行效率影响因素模型,并通过以打破有向单源最短路径的排序壁垒(BMSSP)为核心过程的单源最短路径算法与排队理论,对乔巴特大坝施工过程进行动态模拟,进而优化机械配置与缆机运行路径。模拟结果表明:BMSSP路径方案可使吊罐空中路径运行时间缩短44.4%;机械配置方案优选结果表明,方案5在满足日浇筑目标的条件下具有较优的综合表现。所建立的模型能有效反映施工系统的真实运行状态,提出的优化方法可为提升同类高拱坝工程施工组织水平提供科学依据。
运行与管理 | 基于改进模糊集与 K-means 聚类的水库汛期分期方法

运行与管理 | 基于改进模糊集与 K-means 聚类的水库汛期分期方法

摘要:为解决传统汛期分期方法主观性较强、适应性较差的问题,提出一种融合改进模糊集与K-means聚类的协同分期方法。首先选取最大1d、3d、5d洪量作为关键指标,采用变异系数法进行客观权重赋值以改进模糊集分析,初步界定汛期范围;进而应用K-means聚类实现汛期分期的科学划分。将该方法应用于乌东德水库汛期分期,可将汛期明确划分为前汛期(7月7日至8月6日)、主汛期(8月7日至9月4日)与后汛期(9月5日至10月1日)。通过与Fisher分割及近似熵法等经典方法的对比分析表明,该方法划定的主汛期与其他方法结果的重合率均达93%,上述方法在关键汛期识别上具有较高的一致性,验证了所提方法的划分结果的合理性与可靠性,可更精准、客观地识别汛期分期,为水库汛期防洪调度运行提供参考。
运行与管理 | 基于聚类分析的闸泵实时控制规则优化方法

运行与管理 | 基于聚类分析的闸泵实时控制规则优化方法

摘要:沿海城市遭受极端强降雨与外江潮汐顶托的双重压力,而传统的闸泵实时控制规则多以工程所在位置为调控参考断面,复杂河网的内部区域难以对调控迅速做出响应。为解决此问题,以福州市仓山中心片区为研究区,利用InfoWorks ICM构建城市水文水动力模型并进行了校验,提出由DBSCAN空间聚类与X-Means特征聚类构成分层聚类框架。首先划分调控分区,再根据河道溢流断面的地表淹没特征总值自适应地识别每个分区内的关键控制断面,以新的断面为参考制定闸泵实时控制规则(简称优化规则),最后以实测台风数据评估方法性能。结果表明:①所构建的城市水文水动力模型在实测台风降雨下,河道监测断面的NSE不低于0.7,积水观测点位最大地表淹没深度的RE均未超过25%,模型模拟效果较好。②“海葵”台风影响下,对比以闸前、泵前水位为依据的原规则,优化规则下3个关键控制断面的平均水位分别降低了6.53%,10.66%与12.38%,水位峰值均有所降低。③所提出的基于分层聚类的关键控制断面识别方法,主要为“空间分区—特征识别—规则优化”3层框架,不依赖复杂的优化求解过程,可实现调控参考断面的智能更新,具有良好的工程可实施性与可解释性。
运行与管理 | 再生水水价定价数学模型构建及应用

运行与管理 | 再生水水价定价数学模型构建及应用

摘要:为解决目前再生水定价困难、利用配置总量偏低、利用设施建设缓慢及市场化程度低等问题,基于模糊综合评价法和层次分析法,构建再生水全成本水价定价模型,该模型由资源水价、工程水价和环境水价3个部分组成。以重庆某污水处理厂为例对定价模型进行了应用,计算结果表明:再生水水价1.85元/ m³ 与目前该地区实际再生水价格1.88元/ m³ 相差较小。该再生水水价定价数学模型可为城市再生水价格的制定和实施提供借鉴。
试验与研究 | 盾构施工扰动下长江漫滩粉砂地层变形模型试验研究

试验与研究 | 盾构施工扰动下长江漫滩粉砂地层变形模型试验研究

摘要:为保证长江漫滩粉砂地层中盾构掘进过程的安全性,依托南京地铁11号线某区间盾构隧道工程,通过模型试验的方法展开研究,分析盾构施工中刀盘切削、盾尾间隙形成等关键工序作用下地层的稳定性与变形规律。基于相似理论,配制模型土,研制了相似模拟试验装置;通过模拟开挖关键步,分析了不同掘进环时粉砂地层的变形特征;通过埋置的土压力盒和地表位移计,研究了在盾构施工扰动下漫滩地层粉砂地层的地表沉降特性和地层应力演化特征。结果表明:粉砂地层中刀盘开挖及盾尾间隙将对地层变形、受力、地表沉降等产生重要影响,其中盾尾间隙影响较大,约为刀盘开挖的1.6倍;盾构隧道施工,拱腰测线的应力变化情况与拱顶规律一致;若该工程不考虑同步注浆,地表的位移最大值可达7.5 cm,建议及时采用有效同步注浆措施。
试验与研究 | 沥青混凝土心墙坝防渗体动力特性试验研究

试验与研究 | 沥青混凝土心墙坝防渗体动力特性试验研究

摘要:为探明心墙沥青混凝土材料的动力特性,依托新疆某碾压式沥青混凝土心墙坝工程,以防渗体为研究对象进行动三轴试验,基于等效线性黏弹性模型,分析了围压、固结比对沥青混凝土心墙材料动模量、阻尼比的影响规律。结果表明:等效线性黏弹性模型在拟合沥青混凝土材料的动模量与动应变关系曲线 (1/E_d-ε_d) 时表现出围压敏感性,高围压拟合效果较优,相关系数大于0.95;沥青混凝土心墙材料的动应力-动应变骨干曲线可采用直线拟合,相关系数大于0.99,直线的斜率可作为沥青混凝土动弹性模量;围压和固结比对沥青混凝土材料阻尼比的影响不大,其平均最大阻尼比为17.1%~21.8%。研究成果可为心墙沥青混凝土动力特性研究提供参考。
试验与研究 | 堰塞坝管涌溃决大尺度物理模型试验研究

试验与研究 | 堰塞坝管涌溃决大尺度物理模型试验研究

摘要:为探究堰塞坝管涌溃决的演化特征与致灾机制,开展了堰塞坝管涌溃决大尺度物理模型试验,以宽级配无黏性砂石料作为坝体材料,在下游坡脚预设管涌通道以诱发管涌破坏,探究堰塞坝管涌溃决机理,并对比管涌溃决与漫溢溃决两种溃决模式在演化过程、破坏机制及洪峰特征等方面的差异。试验结果表明:①根据管涌通道及坝体破坏形态的演化特征,管涌溃决过程可划分为管涌通道扩展、快速发展和发展稳定3个阶段。②在坝体尺寸、筑坝材料和来流条件相同的情况下,管涌溃决与漫溢溃决在起始位置、溃口发展方式及坝坡失稳机制等方面存在明显差异。③在快速发展阶段,管涌溃决的流量增长更为迅速,其峰值流量高于相同水力条件下的漫溢溃决。
环境与生态 | 洞庭湖三口五站生态基流的综合拟定研究

环境与生态 | 洞庭湖三口五站生态基流的综合拟定研究

摘要:洞庭湖三口水系分流量减少、河道季节性断流加剧,严重威胁区域水生态安全。提出改善河道断流、保持骨干河道生态通道全年畅通的生态保护目标,并以三口五站(新江口、沙道观、弥陀寺、康家岗、管家铺)为控制断面,采用多种方法综合确定推荐生态基流,提出洞庭湖三口水系口门处生态基流需求和保障措施。结果表明:推荐三口五站的生态流量为52.99 m3/s。新江口全年生态基流保证率为81.6%,4~11月可满足不小于75%的要求。康家岗由于历史长期断流,不推荐生态基流。沙道观、弥陀寺和管家铺12月至次年3月平均流量均无法满足生态基流;非汛期(尤其是枯水期)生态基流保障难度大,需结合工程和非工程措施提高生态基流保证率。研究成果可为洞庭湖地区水系综合治理、区域水资源管理、生态环境恢复提供参考。
环境与生态 | 松华坝水库浮游植物群落近十年动态变迁及其环境驱动因子

环境与生态 | 松华坝水库浮游植物群落近十年动态变迁及其环境驱动因子

摘要:为了探究昆明松华坝水库浮游植物群落的长期演变规律及关键环境驱动因子,基于2014~2023年昆明松华坝水库浮游植物、水质及水文的连续监测数据,通过M-K趋势检验、差异检验和冗余分析,分析了浮游植物群落的动态变迁及其与环境因子的关系。结果表明:①近10a间,松华坝水库维持在中营养状态,共检出8门68种浮游植物。优势种检出24种、总细胞密度年均值介于143.7万~3018.7万个/L、Shannon-Wiener指数变幅为0.38~3.65、均匀度指数为0.10~0.90;属种数和总细胞密度秋季显著高于冬季(p<0.05)。②营养指数和藻细胞总密度呈极显著上升趋势,2021年为突变时间点,优势种及密度群落结构呈现出种类单一化、蓝藻优势化、结构简单化的演变特点,反映出2021年后其生态系统的多样性和稳定性正在下降。③干旱导致的水库水力滞留时间延长是群落结构发生显著生态转变的首要环境因子,与水温、pH和溶解氧共同解释了群落结构变异的55.1%。研究结果阐明了松华坝水库浮游植物群落近10a演变规律,揭示了其生态转变的环境驱动因子,可为中营养型水库浮游植物演变研究提供参考。
环境与生态 | 湟水河流域土壤重金属高光谱反演分析

环境与生态 | 湟水河流域土壤重金属高光谱反演分析

摘要:为了研究湟水河流域土壤重金属污染情况,以该流域101个典型土壤样品为研究对象,通过系统采集土壤高光谱数据与Cr、Zn、Cu含量实测数据,结合光谱预处理、特征波段筛选与机器学习算法,构建了高精度重金属定量反演模型,并揭示其空间分布特征。研究采用多元散射校正(MSC)、移动平均滤波(MAF)、标准正态变换(SNV)、倒数的对数变换(LR)、连续统去除(CR)等5种预处理方法增强光谱响应,通过连续投影算法(SPA)筛选敏感波段,最终通过偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机回归(SVR)与反向传播神经网络(BPNN)对比建模。结果表明:Cr、Zn、Cu的最优光谱预处理方法分别为SNV、LR、CR;SPA筛选出10,12,8个特征波段,可有效降低数据维度;BPNN模型对Cr( R²=0.943 ,RMSE=8.235 mg/kg,RPD=2.492)和Zn( R²=0.971 ,RMSE=5.370 mg/kg,RPD=3.714)的反演效果最优,SVR模型对Cu( R²=0.988 ,RMSE=0.583 mg/kg,RPD=8.853)的预测精度最高。研究成果可为湟水河流域土壤重金属污染防治提供参考。
水利信息化 | 基于数字孪生技术的西藏高原流域防洪“四预”系统设计与实现

水利信息化 | 基于数字孪生技术的西藏高原流域防洪“四预”系统设计与实现

摘要:高原地区夏季暴雨加融雪形成了复杂的来水环境,提升防洪安全应对能力十分重要。依托数字孪生技术,结合西藏中曲流域防洪业务需求,研究了中曲流域基于高山融雪的洪水预报、基于阈值比对的防洪预警、基于关键河道的洪水预演和基于高度定制的防洪预案等关键技术,构建了数字孪生中曲流域防洪“四预”系统。结果表明:通过定制防洪“四预”分析模型,搭建数字孪生平台系统,可实现物理流域与数字流域要素的精准映射和洪水过程的同步模拟,大幅提高防洪应急响应的速度与准确性,显著提升高原复杂来水环境下的防洪安全保障能力。
水利信息化 | 数字孪生水利数据底板构建关键技术及应用

水利信息化 | 数字孪生水利数据底板构建关键技术及应用

摘要:为实现数字孪生水利场景构建和智慧化模拟,系统梳理了数据底板整体架构中多模态数据资源获取、多源异构数据引擎构建技术和数据模型的集成与应用,分析总结数字孪生流域、数字孪生水网和数字孪生工程等不同场景典型案例的建设现状和面临的挑战。以江西省丰城市观桥水库数字孪生工程为例,提出运用倾斜摄影和BIM模型等技术构建中型水库三维数据底板的技术路径,以可视化场景支撑水库的运行管理。研究结果表明:数据底板基于L1~L3级分层架构,集成地理空间数据、基础数据、监测数据、业务管理数据和外部共享数据,通过多源数据融合方法构建“空天地水”一体化监测网。但是,目前数字孪生平台仍面临数据体量大、治理标准缺失和实时响应能力低的问题,后续可进一步围绕数据标准化、模型轻量化和完善感知网络等方面改进,以提升数字孪生水利数据底板的决策支撑能力。
博士论坛 | 基于参数非均质性的重力坝渗流-应力-损伤耦合分析

博士论坛 | 基于参数非均质性的重力坝渗流-应力-损伤耦合分析

Doctoral Forum >> 针对重力坝工程，现有研究主要集中于坝体渗流场-应力场耦合机理及混凝土动力损伤演化行为的分析上，通常将损伤作为场变量，并与渗流场-应力场耦合，应用于水工洞室、隧洞及重力坝坝体等工程的损伤演化分析中。然而，目前基于渗流-应力-损伤耦合作用的重力坝损伤破坏研究的对象主要为坝体，较少将其应用于分析坝基及整个重力坝结构（包括坝基与坝体）损伤破坏。且已有研究未考虑损伤
行业资讯 | 世界银行批准2.68亿美元项目以扩大菲律宾供水与卫生设施覆盖范围

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NEWS >> 世界银行近日批准建设一项新项目，旨在扩大菲律宾部分岛屿的安全可靠用水和卫生设施覆盖范围。项目名为“菲律宾重点地区加速供水与卫生项目”（Philippines Accelerated Water and Sanitation Project in Selected Areas, AWSPSA），将在保和（Bohol）、锡亚高（Siargao）和霍洛（Jolo）地区扩建具备气候韧性的
学术概览 | 基于卫星观测的大坝对美国河流热状态影响研究

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Science Advances Volume 12, Issue 28, Article Number: eaeb5193 DOI: 10.1126/sciadv.aeb5193 众所周知，大坝会改变河流热状态，但以往对下游水温变化的评估大多局限于单座大坝、单个流域或特定季节，难以全面反映其影响范围。利用卫星热红外观测数据，对2013~2024年各季节美国287座大型大坝上下游的河流水面温度

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