雷晓辉画作欣赏

雷晓辉2000年毕业于西安美院国画系，留校任教至今，现为西安美院附中教务科科长。1999年其作品《到家了》入选文化部及中国美协主办的“99澳门回归中国画大展”；2001年《静物》入选中国美协主办的《西部·西部》艺术大展；2004年《腊月·正月》获第十届全国美展陕西分展区一等奖；

数据驱动与物理机制耦合的菜子湖流域水位预报模型研究

菜子湖作为引江济淮工程的关键调蓄湖泊之一,湖泊水位的变化同时受到自然降水和工程调蓄的影响。为了准确模拟及预报菜子湖水位,构建了菜子湖流域四水源新安江模型和菜子湖水位预报的神经网络(LSTM)模型。在此基础上,采用外部耦合的方法,构建了四水源新安江-LSTM耦合模型,进一步将物理机制模型模拟的入湖流量作为补充因子,驱动神经网络(LSTM)模型模拟菜子湖水位,从而实现两种不同模型在湖泊水位预报中的耦合应用。结果得出:直接模拟水位的洪水误差小于0.1 m,耦合模拟水位的洪水误差小于0.02 m,后者相较前者,水位误差精度提升了0.08 m。直接模拟水位验证期的洪水误差在0.02 m之内,纳什系数R^(2)分别为0.89、0.75及0.88,均方根误差RMSE分别为0.034、0.027及0.015;耦合模拟水位验证期的洪水误差在0.015 m之内,纳什系数R^(2)分别为0.91、0.82及0.88,均方根误差RMSE分别为0.019、0.021及0.008。研究结果表明,与单驱动因子得出的结果相比,双驱动因子得出的结果更有效地提高了水位的模拟精度。同时在考虑对应降雨的洪水过程中,数据驱动和物理机制相结合的方法与直接预测水位误差相对比,有效地提高了场次洪水水位预报的精度,得到更精确的模拟结果。为引江济淮工程的调水提供了重要的参考依据,也为相似调水工程的洪水水位预报提供一定的参考。

泵站-水库原水调水系统经济运行方式优化

为提高泵站-水库原水调水系统中泵站的运行效益,最大限度降低输水系统的运行成本.通过分析该类输水系统特性以及供水方式,基于遗传算法构建泵站机组流量分配模型,优化分配泵站运行流量.在此基础上,考虑泵站时间维度上的运行方式,结合亳州加压泵站的工程状况和区域分时电价,以单位提水费用最小为优化目标,构建经济运行模型.将该方法应用于亳州供水工程,结果表明模型效果显著,并对历史运行区间内周期输水量进行离散计算,拟合得出周期内单位提水费用最低工况,进而对拟合结果进行分析.结果表明:所构建经济运行模型具有较好的适用性,可降低工程运行费用,为工程优化调度提供指导;受到泵站运行效率和分时电价的影响,泵站单位提水费用随调水量增加先降低后升高.

大型水利工程梯级泵站短期优化调度方案

针对泵站高能耗难题,采用粒子群优化算法对南水北调东线徐洪河段的短期经济性调度方案进行研究.基于水量平衡方法,耦合流量、水位、蓄量及水力损失函数关系式,动态模拟渠道水情变化过程.将泵站扬程动态调整过程中产生的电费纳入考虑范围,以调度期内梯级输水系统产生的总电费和调控后水位与目标偏差最小为优化目标,其中目标水位为适应短期内调节的梯级扬程优化分配结果.基于实际运行数据对模型结果进行分析和验证,结果表明:渠道水情模拟方法的模拟精度较高,水位模拟值与实测值平均误差在10 cm左右;梯级短期优化调度模型引入目标水位增强了优化效果,进一步减少4.7元/万m3用电费用,优化方案的单位运行成本相比实际调度可有效降低6.7%.

明渠模型预测控制快速优化计算方法

针对基于圣维南方程使用启发式算法进行渠道预测控制时,现有优化计算方法生成调控方案时间过长、无法满足实时控制需求的问题,提出了一种基于多目标优化算法的快速优化方法.以一处试验渠道的数值模型作为控制对象,应用此方法构建了预测控制模型以生成调控方案,并构建了一维水动力模型对调控方案进行验证.研究发现在闸门控制系统中,超出水位控制范围的最大值最小、超出水位控制范围的平均值最小、闸门动作次数最少、闸门开度总变化量最小4个目标间能够相互诱导,加速优化计算过程4倍以上.在该试验渠道的流量计划调整工况中,验证了此种方法的有效性,将单次计算时间缩短至1 s内.验证效果表明,该方法在提高了水位控制效果的同时,能够减少由单独设置超出水位控制范围的最大值最小目标导致的非必要闸门调控,总计减少69%的闸门调控次数.

南水北调东线江苏段典型泵站运行效率模拟模型

泵站机组运行受多种因素影响,导致泵站运行理论效率与实际效率误差较大。针对泵站机组运行效率精准模拟难题,运用基于高价多项式回归、回归树、多元线性回归、向量机回归、高斯过程回归、神经网络的10个回归算法,建立泵站机组效率模拟模型并开展对比分析,优选出有效的泵站运行效率模拟建模方法。讨论分析采用“上下游水位+流量”代替传统“扬程+流量”开展泵站运行模拟的效果。以南水北调东线邳州站和遂宁二站共8台机组的历史数据开展实例分析,相关实验结果表明:在所有方法中,高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)模型在均方根误差(ERMS)、平均绝对误差(EMA)、均方误差(EMS)、决定系数(R2)和最大个体误差(EMI)指标上综合表现最佳,R2逼近0.95;使用站上、站下水位代替传统的扬程对模型进行训练,所有模型的综合评价指标整体有所改善。综合来看,使用GPR模型并使用上游、下游水位代替扬程进行模拟效率表现最好,以邳州站4号机为例,可将模拟效率的EMA和EMI分别从16.49%和20.40%减少至0.41%和2.30%,研究成果具有一定实际意义,可为我国调水工程泵站经济运行提供有力支撑。

某调水泵站流量优化分配方案的敏感性分析

针对调水泵站在提水过程中流量监测误差导致的流量优化分配方案可靠性和实用性不足的问题,基于粒子群算法构建泵站流量优化分配模型,揭示泵站开机台数和整体效率对流量监测误差的响应规律,并识别最优开机台数敏感区域,以指导泵站现地实时控制。以珠三角水资源配置工程鲤鱼洲泵站为例进行分析,结果表明:泵站最优开机台数敏感区域主要集中在开机台数调整过渡区间;流量监测误差一定时,最优开机台数敏感区域随流量增大而扩大,且开机台数敏感区域占比与流量监测误差绝对值呈正相关;流量监测误差导致泵站效率变幅集中在2%以内。因此,在制定泵站开机方案时,鉴于开机台数调整过渡区间处工况对流量监测误差较为敏感,故需特别关注相应工况处的流量监测误差,以减少非必要机组调控。

南水北调中线渠首前馈控制方案快速计算分析

明渠调水工程中为适时适量的满足下游用水需求,需要提前制定控制方案。前馈控制方案的设计往往较为复杂,且影响因素众多,调度人员难以快速做出决策。基于蓄量补偿法对南水北调中线工程刁河节制闸至十二里河节制闸段作前馈控制,基于蓄量补偿计算结果,分析了初始流量、分水流量与前馈控制时间的关系,构建了单、双变量的前馈控制时间快速计算公式。探究了不同因素对蓄量补偿控制下游水位偏差的影响,得到初始流量、分水流量与下游水位最大偏差之间的函数关系式。针对工程运行中的极端工况,原蓄量补偿控制的下游水位偏差过大的问题,采用二次蓄量补偿规则对渠池进行前馈控制,有效减小了下游水位偏差。

静水压对水库泥水界面脱氮潜力的影响

通过微宇宙模拟实验,结合宏基因测序技术研究了不同静水压条件(大气压、0.2MPa、0.5MPa和0.7MPa)对水库泥水界面微生物群落结构、氮循环功能基因及代谢通路的影响.结果表明:参与氮循环微生物物种数目随静水压增加呈先增加至1227种后减少至1199种,古菌、真菌相对丰度占比随静水压增加分别增加0.002%、0.0006%,细菌占比减少.相较于低静水压,高静水压使微生物群落的生态网络联系更紧密,种间作用更复杂,系统稳定性更强;高静水压通过增强nxrB、narH等功能基因丰度和参与该路径的微生物丰度,来促进反硝化过程,抑制异化性硝酸盐还原作用.且在参与氮循环的微生物中,发现嗜压微生物(变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门等)以及嗜压功能基因(ompH、asd),嗜压基因多存在变形菌门中,嗜压基因丰度随静水压升高先增大后减小.静水压通过改变泥水界面处氮循环有关微生物种群结构以及相关功能基因丰度与参与的代谢路径,来提高水库沉积物脱氮潜力,进而控制水库的富营养化.

基于蝙蝠算法的梯级水电站群优化调度研究

水电作为重要的清洁可再生能源,在清洁低碳发展的背景下,如何实现我国逐渐形成的大型梯级水电站群的调度运行具有十分重要的意义。水电开发持续投入的今天,不断增加同一梯级中水电站数目,传统寻优算法动态规划算法和逐步优化算法存在“维数灾”和计算时间过长问题,不断增加的梯级水电站数量对优化算法的条件难以实现。为此,引入蝙蝠算法运算梯级水电站群优化调度模型,并将其应用于浑江流域桓仁、太平哨和回龙山梯级水电站的优化调度。通过与逐步优化算法求解结果的比较分析,蝙蝠算法计算速度快、收敛效果好,优化结果令人满意。

基于SST的桓仁水库中长期入库径流预报研究

将浑江流域与海洋表面温度(SST)的多极耦合中长期预测方法相结合,建立了桓仁水库中长期入库预报模型,并根据模型模拟,确定与浑江流域径流相关度较高的影响因子。选取浑江流域1988—2017年径流资料进行模型参数率定,利用2018、2019年径流资料对模型进行检验。结果表明,模型预报结果与实际情况较为吻合,预报误差较低。本预报模型可为浑江流域中长期径流预报工作提供新的思路和方法。

关于不同人群感染新型冠状病毒的恢复期康复治疗

新型冠状病毒感染(简称新冠感染)患者恢复期仍有多种功能障碍,康复治疗的及时介入对促进患者功能改善及提高日常生活能力具有重要临床意义。本文基于目前循证医学证据及临床实践,对单纯新冠感染患者和既往有功能障碍合并新冠感染者(如神经功能障碍、慢性疼痛、骨关节疾病等)的不同人群在新冠感染恢复期的康复治疗及注意事项进行了归纳总结,以期为新冠感染患者恢复期的康复治疗提供临床参考。

基于改进YOLOv8的道路积水监测方法

中国内涝灾害频发,尤其是发生在道路上的内涝灾害,严重影响了人们的正常出行,甚至是威胁生命,目前的道路积水监测技术效率低,迫切需要一种高效监测道路积水的方法。道路积水的精准监测有助于政府下达政策,人员做好预防,提出了一种基于改进YOLOv8的道路积水实时监测方法,在基于YOLOv8的算法下,在颈部结构网络加入了CBAM(Convolutional Block Attention Module)注意力机制,增强积水区域的重要特征并抑制一般特征,提高识别道路积水的准确率,并利用透视变换和像素来计算积水面积。选取河北工程大学新校区校内道路积水进行研究,结果表明,该方法的精确率达到93.83%,能精确实时识别出道路积水路面并输出积水面积,满足监测需求。

调蓄水体及排口位置对城市管网排涝能力的影响研究

近年来城市内涝灾害频发,如何准确评估管网排涝能力,快速做出响应尤为重要。因此,结合不同区况特点,基于SWMM模型构建暴雨内涝模型,模拟分析不同工况下城区内涝情况,评估管网系统的排涝能力变化;并通过搭建物理实验平台,对不同工况下内涝结果进行分析验证。结果表明,研究区域在暴雨重现期大于20年一遇时,沿河排口位置变化对管网排涝能力影响不显著;大于50年一遇时,上游调蓄水体容积变化对内涝影响减弱;区域中排口位置于半淹没到全部露出水面状态变化时,发生大于2年一遇暴雨情况下,内涝变化程度最为明显;暴雨发生时当调蓄容积充满后,较大的调蓄水体可能对上游管网的液态变化造成更强扰动。研究可为暴雨期间城市防汛排涝提出指导性建议。

中华优秀传统文化视角下环境文化管理模式的构建

在当今全球面临环境挑战的时刻,重新审视和吸收中华优秀传统文化中的环境智慧,对构建现代环境文化管理模式具有重要意义。中华优秀传统文化是指中华民族在长期的历史发展过程中所形成并传承下来的独特文化遗产,它涵盖了道德观念、人生哲学、艺术创作、科技发明等多个领域。在当今日益全球化发展的世界,环境问题已经成为所有人共同面临的挑战,从气候变化到资源枯竭,从环境污染到生物多样性丧失,环境问题对人类文明的持续发展构成了严重威胁。因此,构建有效的环境管理模式,既是当前的迫切需要,也是对未来的长远考量。基于此,本文从不同角度详细阐述中华优秀传统文化视角下环境文化管理模式的构建路径。

基于SWMM和InfoWorks ICM的城市街区洪涝模拟与分析

针对我国城市日益突出的洪涝问题,以福州市主城区某街区为例,基于SWMM与InfoWorks ICM构建了城市街区尺度洪涝模拟模型,基于差分进化算法率定SWMM关键参数,并在不同的降雨情景下,模拟了城市街区地表内涝淹没与危险性分布,并对比评估了模拟结果的可靠性。结果表明:基于差分进化算法率定得到的SWMM参数具有较好的效果,两次洪峰的模拟水位和实测水位误差均在1%以内;10 a、20 a、50 a和100 a 4种重现期降雨驱动下,研究区淹没面积分别为3.14 hm^(2)、3.37 hm^(2)、3.61 hm^(2)和3.72 hm^(2),重现期从10 a到100 a,总淹没面积占比由27.40%上升到32.46%;基于SWMM与ICM耦合的模拟方式在研究区具有较好的适用性。

福州晋安河片区海绵改造对城市内涝的影响

为研究海绵改造对城市洪涝的影响,有效提高城市对洪涝问题的韧性,对福州市晋安河片区海绵改造效果进行分析。基于InfoWorks ICM模型对片区管网、地表、河道进行耦合模拟,设计了7种海绵改造方案,对各方案计算结果进行评估,并进一步选择琴亭湖附近典型排水片区,量化分析了海绵城市建设与湖库联合调度协同措施下片区的内涝响应。结果表明:构建的洪涝模拟模型能有效模拟晋安河片区暴雨内涝过程,不同的海绵改造措施对最大淹没面积、溢流节点数、超载管道数以及主河道不同断面水位的影响有所不同;全域海绵改造与管网优化组合的方案作用下,模拟得到的海绵改造综合效益最优。苏迪罗台风降雨驱动下,典型排水片区在无海绵改造措施下的总淹没面积为22.87 hm^(2),采用可持续的城市排水系统(SUDS)措施后,淹没面积减小为22.48 hm^(2),进一步加入调度规则,总淹没面积减小为9.83 hm^(2),仅采用源头海绵改造措施在面对极端降雨时效果有限,结合SUDS与湖库调度可以有效减缓内涝问题。

基于InfoWorks ICM的城市河网调控与分析--以福州市仓山区龙津阳岐片区为例

针对典型感潮河网地区水环境污染日趋严重与洪涝灾害频发的问题,为优化河网水动力和降低河道漫溢风险,基于Info Works ICM(integrated catchment management)模型建立福州市仓山区龙津阳岐片区城市水文模型与一维河网水动力耦合模型,以2022年6月14日实测降雨及河道水位数据对模型参数进行校准,平均纳什效率系数为0.78,平均洪峰误差为1.5%。设计并模拟3种晴天工况和3种“卢碧”台风雨天工况,结果表明:晴天从无调控到工况3,随着引水量的增加,河网平均流速逐步增加,总体增加66.4%,河道水动力提升显著;雨天从原有调控工况到工况3,随着河道预降水位值增大,关键断面平均超警历时逐步减少,总体下降73%,河道漫溢风险明显降低。构建河网水文水动力耦合模型和工况优选,可为仓山区进一步提升河网水动力与城市汛期洪涝灾害防治能力的方案制定提供决策依据,也可为其他同类研究提供借鉴。

管渠结合的梯级泵站扬程优化分配研究

密云水库调蓄工程是保证北京市区供水安全的一项关键工程,极大程度地缓解了北京市水资源供需紧平衡状态。为实现工程的经济运行,以密云水库调蓄工程后三级泵站(郭家坞、雁栖、溪翁庄)为研究对象,基于水力学模型建立梯级泵站扬程优化分配模型,采用IAPSO优化算法对模型进行求解。结果表明:对于管渠结合的梯级泵站输水系统,在不同输水流量下,梯级泵站的扬程优化方案较实际运行方案相比效率可提高5.2%;梯级间水力损失和泵站转速会对优化结果有较大的影响。该研究可为梯级泵站经济运行提供行之有效的运行方案,保证梯级泵站输水系统的安全经济运行。

基于水动力耦合的明渠调水工程节制闸安全调控

针对明渠调水工程中流量切换时,由于调控不当导致闸前水位突破水位上下限的问题,提出安全调控可行域的概念及其划分原则,通过一维水动力模型耦合二分法建立明渠调水工程节制闸的安全调控模型,实现流量切换时节制闸调控开度、安全水位和调控时间区间的计算,进而得到节制闸的安全调控可行域和调控方案,并以南水北调中线工程陶岔渠首至淇河节制闸4个节制闸开展实例研究。研究过程中根据各节制闸流量变化情况,分别设置12种工况进行计算,结果表明:经模型计算的调控方案调控后,闸前水位控制在安全水位区间内,划分的安全水位区间-Ⅱ较水位区间-Ⅰ起到了降低水位变幅的作用,模型运算速度快,最长时间为8.99 s。给出了柔性调度方案,使得调度更为灵活,面向实际工程更实用、操作性强,为调水工程的调度决策提供了支撑。