不同目标函数对新安江模型参数的敏感性和不确定性影响分析

目标函数的选择影响流域水文模型的参数率定结果。为深入探究不同目标函数对水文模型参数的敏感性和不确定性及径流模拟结果的影响,本文以福建省金溪池潭流域日径流模拟为例,采用SCEM-UA优化算法率定三水源新安江模型,选择纳什效率系数f_(1)、均方根误差f_(2)和Kling-Gupta效率系数f_(3)作为参数率定的目标函数,同时构建分别偏好f_(1)、f_(2)、f_(3)三者的组合多目标函数F_(1)、F_(2)和F_(3)共6个率定目标,比较不同率定目标下的径流模拟精度差异,采用Sobol全局敏感性分析方法定量对比分析不同目标函数下的新安江模型参数敏感性,最后基于GLUE方法分析丰枯水期和不同流量级别下的径流模拟不确定性。结果表明:(1)6个目标函数下,新安江模型的主要敏感参数识别结果一致;(2)F_(1),F_(2),F_(3)较单目标函数展现出更高的径流模拟精度;(3)在不同水文时期和不同流量级别下,f_(1)表现出较其他目标函数更高的覆盖率和较小的不确定性区间。不同目标函数下均呈现枯水期参数不确定性最小,且随流量级别的增大而径流模拟不确定性增加的规律。

汉江上游气象-水文干旱特征变量响应概率研究

为揭示汉江上游气象水文干旱特征变量响应关系,分别选用标准化降水指数、标准化径流指数表征气象干旱和水文干旱,采用线性、非线性函数模型构建气象水文干旱特征变量响应模型,进而构建了基于Copula函数耦合贝叶斯网络概率模型的气象水文干旱特征变量响应概率曲线。结果表明:气象水文干旱历时和烈度的最优响应模型分别为线性函数模型和基于Gumbel Copula函数的非线性模型;干旱历时和烈度的最优联合分布函数分别为Frank Copula函数和Gumbel Copula函数;水文干旱历时、烈度的响应概率随对应的气象干旱特征变量的增加而增加,水文干旱历时响应概率变化速率逐渐减小,最后趋于平缓,水文干旱烈度响应概率变化速率较小。

长江上游流域地表干燥度指数时空变化特征及其对气象因子的响应研究

长江上游流域作为我国重要的水资源区,在全球气候变暖背景下揭示其地表干燥度演变规律,对于流域水旱灾害防治、生态环境保护及水资源合理开发利用具有重要意义。采用长江上游流域67个气象站1961-2019年逐月气象数据,利用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,进一步计算地表干燥度指数(AI),采用气候倾向率、累积距平法、滑动t检验、Mann-Kendall检验法及Morlet小波方法分析AI时空变化特征,采用气候敏感系数法评估AI对主要气象因子的敏感性,进而量化各气象因子对AI变化的贡献率。结果表明:长江上游流域年平均降水量以0.809 mm/10a的速率显著下降(P<0.05),潜在蒸散量以0.946 mm/10a的速率显著上升(P<0.05),流域平均AI值以0.014/10a的速率减小,且存在23 a左右的主周期,在1998年发生突变;AI季节性变化显著,冬、春季干燥,夏、秋季相对湿润;长江上游流域多年平均AI分布大致呈东南向西北增加的趋势,半干旱和半湿润区域面积占比分别为47.8%和40.7%;日照时数与平均气温是研究区西北部AI变化的主控因子,风速和相对湿度是东南部AI变化的主控因子。

长江上游流域生长季气象干旱分异特征

为揭示长江上游流域气象干旱发生与演变规律,基于气象站1961—2019年逐月气象数据,运用旋转正交分解(REOF)、集合经验模态分解(EEMD)及游程理论等方法研究了其生长季气象干旱变化特征。结果表明:长江上游可分为8个气象干旱亚区,其中Ⅴ区呈干旱趋势,Ⅰ区、Ⅲ区及Ⅶ区表现为变湿态势,其他各区表现为干湿交替态势;干旱周期以年际为主,Ⅰ和Ⅲ区表现出较为明显的年代际周期特征,趋势贡献较高的为Ⅴ区及Ⅷ区,其余各区趋势的贡献均小于年代际贡献;Ⅱ区干旱时间最长,达到1.57月,Ⅶ区最小为1.41月,仅有Ⅶ区干旱时间呈显著下降趋势,各区干旱强度比较接近,差异不大,且未来变化趋势不明显,Ⅶ区干旱面积为各区最大,达到30.36%,Ⅵ区干旱面积最小为19.18%,整体而言,干旱发生最为集中的为Ⅶ区,其AD达到0.091,最为分散的是Ⅱ区,其AD达到0.194。综上,长江上游流域各分区生长季气象干旱特征各有不同,西北部地区干旱较东南部地区严重。

线性振动、角扰动对机载光电吊舱图像质量的影响

以直升机载光电吊舱为研究对象,分析振动对图像质量及稳定精度的影响,论述线性振动和角扰动如何使光电吊舱振动发生耦合,振动耦合从而导致系统的俯仰、方位都随光轴发生扰动,使得内部电视、热像等传感器设备随光轴扰动,使系统图像晃动,降低图像质量及稳定精度。比较线振动和角扰动对系统稳定精度影响程度的大小,提出了合理的减振方法。

全液压钻机给进液压系统的负载特性

通过对全液压钻机实际工况和负载特性分析,建立钻套与钻具之间的摩擦系数关系,针对给进电液系统进行优化设计,分别建立加压钻进和减压钻进压力控制系统数学模型;根据钻进地质情况的不同,对控制回路性能与溢流压力关系和控制回路压力-流量与电比例换向阀阀口开度关系进行分析,研究变负载对压力控制性能的影响,实现高效节能的回路控制。通过现场对给进液压缸负载力的采集,对比仿真分析,充分证明了给进压力控制回路可以对加压力准确调节,使钻杆在实际钻进过程中安全、平稳,优化后的给进电液系统在给进压力控制方面效果显著。

基于两阶段法的机载光电吊舱气动力矩的工程计算方法

机载光电吊舱的风阻力矩是吊舱结构设计的重要依据之一,越来越受到重视。如果忽略载机的影响,仅根据吊舱自身模型来计算风阻力矩,将带来较大的计算误差。在考虑载机影响的基础上,提出基于"两阶段法"的光电吊舱气动力矩计算方法;并运用该方法计算某低纬度区域警用无人机光电吊舱的方位风阻力矩,所得结果与物理背景及实际现象相符,表明该方法的有效性,为高效、准确地计算吊舱风阻提供了新的思路。

长江上游流域地表干燥度指数的变化及相关性分析

长江上游流域作为我国重要的水资源区,揭示其地表干燥度演变规律,对于流域抗旱减灾,水资源合理利用具有重要意义。以长江上游流域为研究区,基于67个气象站1961—2019年逐月气象数据,利用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量(ET_(0)),进而计算地表干燥度指数(AI),采用累积距平法、滑动t检验、Mann-Kendall检验法、集合经验模态分解(EEMD)分析AI时空变化特征,再利用Spearman秩相关法及偏相关分析评估AI与主要气象因子的相关性。结果表明:长江上游流域年平均降水量以-0.809 mm/10a的速率显著下降(P<0.05),ET_(0)以0.946 mm/10a的速率显著上升(P<0.05)。AI整体以-0.014/10a的速率减小,主周期为准3年,1998年发生突变,突变前呈干旱态势,突变后呈湿润态势。AI年代际变化与多年平均均表现为大致自东南向西北增加的趋势;AI与降水量及气温均呈现显著相关,受降水及气温的综合影响。

急性呼吸窘迫综合征的右心功能评估与保护策略研究进展

中重度急性呼吸窘迫综合征往往合并右心功能损伤,急性右心功能障碍破坏血流动力学的稳定,是ARDS死亡的主要风险因素。右心不仅是连接体循环和肺循环的通路,而且具有储器功能和泵功能,在血液循环中始终发挥着不可忽视的作用。急性呼吸窘迫综合征发生时,只有综合分析右心功能及其前后负荷变化、维持右室收缩力、优化右室充盈压和降低右心后负荷,才能更好地预防和处理ARDS合并急性右心衰竭。

基于相关性检验的VMD-LSTM耦合模型月径流模拟研究

近年来,极端强降雨和干旱事件频发,流域水文过程的不确定性变化加剧,使得流域中长期径流预测的难度增加。为提升LSTM(长短期记忆神经网络)模型对径流时序变化的捕捉及拟合能力,以博阳河流域为研究区域,选取月降雨、蒸发及流量数据,利用VMD(变分模态分解)和相关性检验,排除无关频率分量对LSTM模型规律学习的干扰,以达到模型输入优选的目的;此外,还考虑了VMD与LSTM模型的不同耦合方式对模型精度和稳定性的影响,最终优选出二者兼具的VMD-LSTM月径流耦合模式。结果表明:VMD-LSTM耦合模型可显著提升模拟精度,但在模型稳定性方面有所欠缺;而基于相关性检验的VMD-LSTM耦合模型不仅能够进一步提高模型精度,并且在模型的稳定性方面也有所改进。在基于相关性检验的VMD-LSTM耦合模型的不同耦合方式对比中,对输入、输出均进行VMD分解且对输入变量进行优选的D_(1)耦合方案的模拟效果最好,其60次模拟计算的NSE均为0.98以上且稳定性极佳;另外,在分析方案D_(1)的可解释性时发现历史径流对于LSTM模型的影响要比降雨和蒸发大。该研究结论可为流域水资源管理提供精准可信的中长期径流模拟成果。

基于RSEI指数的长江上游流域生态环境质量时空演变及影响因子研究

为准确、及时地获取长江上游生态环境质量的变化趋势以及演变格局,基于Google Earth Engine(GEE)平台的MODIS系列遥感数据,通过计算长江上游流域生长季5—10月的绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)及干度(NDSI)4个指标,采用主成分分析法(PCA)构建出遥感生态环境指数RSEI,并对长江上游流域生态环境进行评价。结果表明:(1) 4个指标在第1主成分(PC1)上的平均贡献率为71%,表明依据这4个指标在长江上游流域构建RSEI是可行的;(2)长江上游流域RSEI整体呈现显著增加趋势(p<0.05),增加速率为1.1×10^(-3)/a,具体可细分为两个阶段,分别是快速增长期(2000—2010年),其速率为5.9×10^(-3)/a,以及增速放缓期(2010—2020年),其速率为3.9×10^(-3)/a;(3)长江上游流域生态环境质量以优和良为主,且表现为南部比北部好及东部比西部好的空间分布格局;(4) 2000—2010年流域生态环境质量改善明显,改善面积占34.7%,2010—2020年改善面积与退化面积接近,两者仅差1.3%左右;(5) 2000—2020年长江上游流域RSEI变化趋势为正的像元面积占长江上游流域总面积的64.7%,其中显著退化的区域主要集中在嘉陵江下游地区;(6)生态环境质量主导自然影响因子在2000年为热度>绿度>湿度>干度;2010年依次为绿度>热度>湿度>干度;2020年依次为绿度>湿度>热度>干度。综上,利用GEE平台能快速、准确地监测长江上游流域生态环境质量,近21年来流域生态环境质量整体呈改善态势,但针对嘉陵江下游生态退化现象需要引起政府重视,尽快提出一系列生态修复措施,防止其生态环境进一步恶化。

北方地区典型林草地物候时空变化特征及其对气象因子的响应

为探究北方地区典型植被林地、草地物候特征及其对气候变化的响应,本文基于1982—2015年的GIMMS NDVI 3gv1数据集和气象资料,采用动态阈值法提取植被物候,应用线性回归和偏相关分析法分析林、草地物候时空变化特征及其与气候变化的关系。结果表明:(1)林地生长季长度(LOS)以0.32d/a的速率极显著延长,整体表现为生长季始期(SOS)以-0.18d/a极显著提前,生长季末期(EOS)以0.14d/a极显著推迟。林地SOS提前、EOS推迟和LOS延长的区域面积占比分别为93.3%、90.4%和96.3%。(2)草地LOS以-0.01d/a的速率不显著缩短,表现为SOS以-0.09d/a不显著提前,EOS以-0.10d/a不显著提前。SOS提前、EOS提前和LOS缩短的区域占比为67.5%、69.1%和50%。(3)林地SOS主要受冬末春初的气温升高和降水增加而提前,EOS受夏季气温升高、秋季以及冬末春初降水增加而推迟。(4)草地SOS主要受春季气温升高和短波辐射减少而提前,EOS受秋季气温升高和短波辐射减少而提前,草地物候与气象因子的响应时长小于林地。

基于Budyko假设的金溪流域径流变化归因分析

[目的]探究金溪流域径流变化特征及其原因,对于水库运行调度及水资源管理具有重要指导作用。[方法]基于1982-2015年流域气象水文数据以及植被NDVI数据,采用线性回归法、Mann-Kendall突变检验及滑动T突变检验法分析径流变化特征,进一步采用Budyko水热耦合平衡方程计算各影响因子对流域径流变化的贡献率。[结果]金溪流域年径流深、降雨量均呈不显著上升趋势,变化速率分别为3.89 mm/a,8.43 mm/a。潜在蒸散发量呈显著上升趋势,变化速率为1.17 mm/a。通过突变检验可将金溪流域径流序列分为基准期1982-2002年和变化期2003-2015年。金溪流域径流变化归因分析表明:下垫面变化对径流变化的贡献率为123.55%,潜在蒸散发的贡献率为33.83%,降雨贡献率为-57.38%,流域下垫面变化主要源于植被情况显著改善,其中NDVI在基准期上升速率为0.005/10 a,在变化期上升速率为0.024/10 a。[结论]导致金溪流域径流变化的主要源于植被情况的显著改善,金溪流域径流变化的归因分析为金溪流域的水资源利用提供了理论支持。

淮河流域上游分区气象-水文干旱传播特征及响应概率研究

[目的]探究气象—水文干旱传播特征及响应概率,为水文干旱预警提供科学参考。[方法]基于淮河上游35个气象站及王家坝、息县水文站1980—2013年气象、水文数据,将王家坝以上流域分为息县(XX)和息县—王家坝区间(WJB)两个子流域,分别计算各分区的标准化蒸散发指数(SPEI)和标准化径流指数(SRI),利用相关系数法计算各分区的气象—水文干旱响应时间,据此对气象、水文干旱事件进行匹配,从而得出不同分区的气象—水文干旱传播特征,进一步结合Copula联合分布函数与贝叶斯网络构建淮河上游分区气象—水文干旱响应概率模型,计算不同重现期下的气象—水文干旱响应概率。[结果](1)WJB与XX气象—水文干旱响应时间分别为7个月与5个月,两个分区平均干旱传播历时约为1个月,平均干旱解除历时约为2个月;(2)WJB与XX气象干旱历时、强度总体上小于相应的水文干旱特征值,且WJB水文干旱对气象干旱敏感度低于XX;(3)WJB与XX气象—水文干旱响应概率与气象干旱历时、强度、烈度成正比,WJB更易发生干旱历时较长的水文干旱事件,而XX更易发生干旱强度、烈度较大的水文干旱事件;(4)气象干旱传播为相同重现期水文干旱的气象—水文干旱响应概率呈现随重现期增大而减小的特征,且XX气象—水文干旱响应概率大于WJB。[结论]XX与WJB两个分区的气象—水文干旱传播特征以及响应概率均存在差异,应针对性地加强水文干旱预警研究。

基于区间值直觉模糊集新模糊度的模糊熵及其应用

为进一步研究区间值直觉模糊集的模糊熵及其应用,将区间数的距离引入到区间值直觉模糊集的模糊度定义中并修改已有的模糊熵公理化定义,研究结果:(1)提出了区间值直觉模糊集的新模糊度定义,其更能反映模糊度的本质且是直觉模糊集的模糊度定义的推广;(2)提出了区间值直觉集的模糊熵的一系列诱导定理和一系列熵公式;(3)基于熵权法提出了在属性权重向量和专家权重向量完全未知、偏好信息为区间值直觉模糊集环境下不确定多属性群决策问题的解决方法,通过实例验证了方法的可行性和有效性。

水资源需求预测的研究进展

通过对国内外现有的水资源需求来展开具体的预测和分析发现:在研究方向上,近些年国外研究方向向城市、楼宇等小空间尺度转移,国内向生态等国人关注方向转移;在研究方法上,都出现传统方法和人工智能及大数据等技术相融合的特点。但也存在一些问题:所收集数据可靠性不足;对用水需求的多驱动因子考虑不足;对实际生产中供水能力考虑不足。同时对未来相关研究趋势进行了预测:多学科融合更加深入;关于生态用水进一步加大需求量;将采用大数据及人工智能两者结合手段。

黄柏河东支流域水体氮磷含量遥感反演研究

黄柏河是宜昌市生产、生活以及农业用水的重要来源,但大规模磷矿开采严重影响了其水体水质,因此需要对水体水质参数进行全流域实时监测。基于landsat8-OLI遥感影像,根据2014~2016年14个站点的水体水质实际监测数据,使用人工神经网络建立黄柏河东支流域总磷和氨氮含量的反演模型,模拟了2014~2016年春季和冬季黄柏河东支全流域水体的总磷和氨氮含量,并分析了总磷和氨氮含量的时空变化特征。结果表明:(1)对于Landsat8-OLI遥感数据,总磷的敏感波段为4~7波段,利用敏感波段建立的人工神经网络反演模型的精度较高,评价指标纳什系数和均方差系数分别为0.977 4和0.006 4;氨氮敏感波段为1~3波段,建立的模型精度低于总磷,评价指标纳什系数和均方差系数分别为0.714 5和0.004 5。(2)黄柏河东支流域2014~2016年总磷含量总体呈波动下降趋势,其中总磷含量较高区域分别为天福庙以及玄庙观库区;氨氮含量总体小幅度上升,2015年12月尚家河与西北口库区氨氮含量达到0.22 mg/L和0.27 mg/L。(3)黄柏河东支流域的总磷含量在春季最高,氨氮含量在冬季最高。(4)黄柏河流域的总磷和氨氮含量的空间分布存在一定的差异性,总磷在尚家河、天福庙、玄庙观库区的含量相对较高,氨氮在玄庙观与西北口库区的含量相对较高。研究成果可为该流域水环境治理提供依据。

西宁市TD-SCDMA宏蜂窝基站周围环境电磁辐射水平调查

文章通过对西宁市216个TD-SCDMA宏蜂窝基站周围环境电磁辐射水平的监测,评价了移动通信基站对周围环境的影响,提出减少移动通信基站电磁辐射污染的防范措施。

自凝牙托粉填充剂制作防腐固定后肝铸型标本

外科学中,肝手术的发展与肝临床解剖学研究的进步息息相关。肝不同的管道系统分布错综复杂,是肝手术和介入治疗的难点[1]。传统的新鲜肝标本因其形态易变,难于精确成形[2],消耗量大,且受医学伦理学的限制,不可以自由交易,来源困难。而铸型标本可以较为直观展现肝内静脉走行,立体感强,增加实体标本质感,来源较广泛,为临床工作者建立走行、分布的立体概念。为此,笔者采用自凝牙托粉填充剂对防腐固定后的肝铸型方法进行探索。

知识驱动的复杂产品多目标电缆敷设序列自动规划

针对复杂产品电缆敷设序列规划合理性不足的问题,提出了一种知识驱动的复杂产品多目标电缆敷设序列自动规划方法。该方法根据电缆布局结果,基于电缆的走线位置、几何特征、基本属性等敷设优先级影响要素,构建敷设序列规划知识的表示模型,支持规划知识的统一化定义,再通过知识匹配分析、匹配知识筛选以及优先冲突消除,确定两两电缆之间的敷设优先级并避免多根电缆之间形成敷设优先环,进而求解出多目标电缆的敷设序列。通过实例验证,证明了所述方法的可行性和有效性。