基于水文水动力模型和机器学习模型耦合的河道水位预报方法

为探讨利用水文水动力模型和机器学习模型来提高河道水位预报精度的可行性,首先利用水文水动力模型进行河道水位预报,采用支持向量机模型对水文水动力模型的预报结果进行校正,进而构建了一种耦合水文水动力模型和机器学习模型的河道水位预报模型。在广州市南沙区蕉西水闸的应用结果表明,构建的耦合模型的预报效果优于单一的水文水动力模型,明显地提高了不同预见期下的水位预报精度;尽管随着预见期的增加,耦合模型的预报精度有一定的衰减趋势,但整体上仍优于水文水动力模型提供的水位预报结果。

二维水动力模型在渭河防洪评价中的应用

二维水动力模型可以模拟水体在自然和人工水系统中的演进,应用越来越广泛。通过对渭河岐山县岐星段进行实地查勘、大断面测量,利用无人机倾斜摄影系统进行数据采集,生成立体模型、DEM数字高程模型并绘制1∶500地形图。根据历史资料进行河势演变分析,利用曼宁公式、二维水动力数学模型进行洪水分析计算,并对计算结果分析比较。二维模型考虑了沿程的水位变化、能量传递、弯道的能量耗散,整治工程实施后,工程河段100 a一遇洪水二维水动力模型计算水位比实施前上升0.10~0.48 m。

“能”与“势”:生态学与物理学交叉视角下的跨学科知识交流动力模型研究

在学科界限日益模糊、学科壁垒逐渐被打破的背景之下,通过跨学科知识交流行为获得不同学科知识来解决更加综合、复杂的学术问题成为越来越多的学者选择的研究模式。为识别推动跨学科知识交流行为发生的动力大小以及跨学科知识交流的热点方向,本文构建了生态学与物理学交叉视角下的跨学科知识交流动力模型。(1)将物理学中势能的相关概念和生态学中生态位的相关概念移植至跨学科知识交流领域,并论证其可行性与必要性;(2)以知识主体的知识存量为基础,融合知识主体所处网络结构特征和知识主体的知识生态位宽度,计算知识主体的跨学科知识交流势能;(3)以知识主体间的跨学科知识交流势能差为基础,结合主体间的知识生态位重叠度,量化知识主体间的跨学科知识交流趋势,构建知识主体维度的跨学科知识交流动力模型;(4)以知识交流网络为研究对象,描述整个网络的跨学科知识交流行为活跃程度和网络的演化进程,构建网络维度的跨学科知识交流网络演化动力模型。最后,本文以health informatics领域下学者的跨学科知识交流网络为实证数据,对模型进行验证,并分析跨学科知识交流网络的演化进程和规律。

框架锚杆支护结构动力模型建立及响应分析

为分析地震作用下框架锚杆支护结构的动力响应,以某中跨立柱单元为对象,考虑边坡加速度放大效应对支护结构上动土压力的影响,将立柱简化为抗弯刚度均匀的竖向杆件,依据锚杆工作机理将自由段简化为线弹簧,考虑土体阻尼影响将锚固段简化为线弹簧与牛顿粘壶,支护结构坡脚处简化为固端约束,进而建立支护结构动力响应简化模型.运用力法与图乘法对支护结构动力响应进行求解,建立支护结构动弯矩和动位移与坡高之间的关系.模型计算方法与Geo-Studio有限元软件结果对比,验证模型的合理性与可行性,为此类工程设计与地震作用下支护结构动力研究提供相应的参考.

基于心理弹性动力模型的综合护理对高血压合并乙型肝炎患者心理应激的影响

目的研究基于心理弹性动力模型的综合护理对高血压合并乙型肝炎患者自我效能和心理应激的影响。方法选取2020年1月~2022年12月期间我院收治的高血压合并乙型肝炎患者76例,随机分为观察组和参照组各38例,参照组实施常规护理干预,观察组在其基础上实施基于心理弹性动力模型的综合护理。比较两组干预前、后血压与肝功能指标[收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)]、自我效能[高血压患者服药依从性自我效能量表(MASES-R-C)]、心理应激[焦虑自评量表(SAS)、抑郁自评量表(SDS)]。结果干预后,两组SBP、DBP、ALT、AST水平、SAS评分、SDS评分均降低(P<0.05),且观察组低于参照组(P<0.05);两组患者MASES-R-C评分均升高(P<0.05),且观察组高于参照组(P<0.05)。结论基于心理弹性动力模型的综合护理有助于改善高血压合并乙型肝炎患者的血压和肝功能,提高患者服药依从性自我效能,降低心理应激。

基于深度学习和水动力模型的洪水演进快速模拟方法

洪涝灾害的快速模拟及预警预报是洪涝防灾减灾的重点,但目前基于物理机制的城市洪涝模型的模拟时效仍然过低。通过结合水动力模型模拟生成的洪水淹没数据和深度学习技术,构建基于卷积神经网络(CNN)的深度学习洪水模拟模型,对城市洪水淹没演进情况进行快速模拟。结果表明,所构建的CNN模型能较好地模拟洪水淹没的演进情况,预测峰值水深误差在8%以内,对淹没范围模拟效果良好。CNN模型具有极高的洪水淹没模拟效率,在保持和水动力模型近似精度的同时,计算效率可提升约400倍。研究结果可为流域与城市洪水淹没快速模拟、洪涝灾害预警预报和数字孪生流域建设等提供技术支撑。

基于容器技术的水文水动力模型软硬件适配方法

随着国产化软硬件系统的发展和普及,将现行的计算程序适配到国产硬件和操作系统上是科学研究和业务化应用的关键,亟待探索提出专业计算模型的软硬件适配方法。现有关于专业计算模型的软硬件适配方法存在缺乏通用性、硬件依赖性强等问题。鉴于此,系统解析了国产化适配需要解决的关键问题,并对比了现行的软件适配技术,筛选出容器技术作为水文水动力模型的国产适配技术。容器技术可将应用程序打包成独立的运行环境,摆脱对底层架构和操作系统的依赖。以水文水动力模型TELEMAC为例,详细说明了Docker镜像构成原理,并通过Dockerfile文件构建了TELEMAC镜像环境,开展了计算案例的验证。结果表明TELEMAC镜像能够安全运行在以鲲鹏920处理器为核心的openEuler和麒麟V10等国产软硬件平台上,且案例计算结果与标准结果相一致,模型计算效率高,实现了专业科学计算模型的国产化软硬件适配,该研究可为其他软件国产化适配提供参考借鉴。

网格尺度对三维水动力模型模拟滨海地区潮流特性影响的数值分析

构建了三门湾三维水动力模型,将计算结果与实测资料进行对比分析后设置了不同的网格尺度,对三个断面和四个典型点的潮流特性进行了分析。结果表明:当研究水域为港汊较多、地形复杂的海湾时,数值模拟计算值的相对偏差会随着网格尺度增大而增大,当网格尺度增大到一定值时,相对偏差会由于多种误差的正负累积而趋于稳定。地形是影响潮流计算的关键因素,在地形变化剧烈和水深较小的潮间带水域的潮差和流速值相对变化较大,在水深较大的平坦区域则几乎不受网格尺度的影响;流向对网格尺度的敏感程度较低,与网格尺度无明显关系;水平涡粘系数与网格面积呈正相关,且网格面积对流速变形率Sij较大处影响较大。综合分析,在进行潮流计算时,需要在地形复杂的岸边、水深较小的潮间带以及岛屿间进行网格的加密处理,考虑计算时间、模型计算的稳定收敛以及计算值的精确度等因素,确定合适的计算网格尺度,使得计算结果满足精度要求。

溃坝洪水演进一维水动力模型

中国是受洪水灾害影响最严重的国家之一。洪水数值模型可准确地反映洪水的演进与致灾过程。本研究针对天然河道洪水过程存在的尺度大、水流流态复杂、河道断面形式多变以及计算建模困难等问题,提出一套基于Godunov格式的有限体积法离散圣维南方程组的一维水动力模型,并采用求解复杂断面水力要素之间关系的方法,提高了一维水动力模型求解的精度与效率,精确地反映了复杂断面河道的水流运动特性。将模型模拟得到的数值解与算例中的解析解或实测数据进行对比,结果表明:(1)构建的一维水动力模型模拟结果与理想算例解析解及实验实测数据吻合程度均较高,所有算例的E NS均大于0.5,说明模型具有良好的稳定性和适应性;(2)将模型应用至金沙江白格堰塞湖溃坝洪水算例中,模拟得到的流量峰值及整体洪水过程均与实测过程吻合较好,在叶巴滩和苏洼龙两个测点处E NS分别为0.633和0.812,证明了模型在实际应用中的适用性与可靠性。结果表明,开发的一维水动力模型对溃坝洪水等水流流态复杂、突发性强的洪水过程具有良好的模拟效果。本研究可为河道及溃坝洪水风险的初步、快速评估等工作提供有效的模拟支撑。

二维水动力模型在防洪影响评价中的应用研究

为了探究二维水动力模型在防洪影响评价中的实际应用效果,文中建立了连云港至宿迁高速公路跨新沂河特大桥上下游河道二维水动力模型,计算得到不同频率洪水条件下桥前壅水高度、壅水长度及桥址附近流场图。经分析,新沂河特大桥建设会造成桥前局部区域水位壅高、流速减小,桥孔及近岸流速略有增加。二维水动力模型计算成果基本合理,可以应用于防洪影响评价项目中,为桥梁建设方案提供理论依据。

网络名师工作室效能提升:基于群体动力学的两维双向动力模型建构与应用研究

在数字化教育的浪潮中,网络名师工作室作为教师专业发展的新平台,对教师教育领域产生了深远的影响。然而,这些工作室在运行过程中面临驱动力和凝聚力不足的挑战,限制了其发展和效能提升。本研究以网络名师工作室为研究对象,引入群体动力学理论,深入分析了工作室的基本要素和运行动力来源,并借鉴物理学中的力学分解法,构建了一个创新的两维双向动力模型。该模型综合了内部生态场、外部支撑场及辐射交流场,明确了指向目标的驱动力与指向内部联接的凝聚力。最后,作者通过实证研究和数据分析,验证了模型的有效性,并提出了一系列应用策略,旨在为网络名师工作室的持续优化与发展提供新的理论视角和实践路径。

基于河道二维水动力模型的防洪影响研究

为研究三河渡大桥建设对淮河入江水道水文情势及河势的影响,构建河道二维水动力模型以分析桥梁桥轴线与二维水流方向的夹角,模拟桥梁建设前后入江水道水位、流速、流态等水力条件的变化情况,并分析了河道疏浚措施对消除工程壅水影响的效果。结果说明,工程建设对入江水道沿线水位、水流流态的影响主要集中在桥位附近,呈向上下游递减趋势,通过河道疏浚可减少工程建设对水位抬升的影响。研究成果可为类似工程跨越宽阔水域的防洪影响分析提供参考。

基于水动力模型的黄河上游典型地区暴雨洪水过程模拟

全球气候变暖背景下极端洪水灾害频发,对地处干旱、半干旱地区的黄河流域之影响尤为明显,洪水灾害风险增大.为了提高干旱区洪水灾害的应对能力,本文以地处黄河上游的十大孔兑地区为主要研究对象,以水动力模型HEC-RAS为主要研究手段,以雨量站和水文站观测数据及哨兵卫星影像为主要数据,对该区典型的暴雨洪水事件进行了详细的过程模拟,评估模型对洪水事件的模拟效果.研究发现:1)基于哨兵影像的验证表明,水动力模型可较为准确地模拟该区洪水淹没过程;2)数字高程模型(DEM)的分辨率和质量对模拟的洪水淹没范围准确度影响最为明显;3)HECRAS在运用高分辨的DEM和计算网格对大流域进行洪水模拟时仍存在较大局限性.本研究认为,该地区应加强水文监测工作,为未来建立集成“四预”一体的洪涝灾害防御系统提供充足的数据支撑.

基于二维水动力模型的入河排污口设置论证研究——以广东某水质净化厂为例

入河排污口设置可能会导致受纳水体水质超标现象,需要采用科学的方法对排放污水中污染物的影响进行预测分析。本研究以广东某近海城市水质净化厂入河排污口为例,利用二维水动力模型对正常排放和非正常排放2种工况下,排放污水中COD Mn、氨氮、总氮、总磷在河道和受纳水体下游涉海段中的扩散情况进行了预测分析。结果表明,在正常排放下水质净化厂工程投入运营后对重要考核断面影响很小,排污口的设置不会对第三者产生明显不利影响;非正常排放下会导致河道相关点位的COD、氨氮及涉海域相关点位的总磷等超标,对水质存在一定影响。预测结果可为入河排污口设置提供科学依据。

结构动力模型修正方法的比较研究及评估

在实际工程中,由结构动力模型得到的计算值与通过试验获得的测量值间往往存在偏差,为了能够精确预测结构的动力响应,依据测量信息修正存在的动力模型是非常必要的.对现有几种有效的用于结构动力模型修正的理论方法（包括基于敏感性分析的矩阵型法、基于神经网络算法的参数型法和基于遗传优化算法的方法）做了详细的综述;介绍了这些方法的步骤和研究进展;并分析了这些动力模型修正方法在工程运用中存在的一些实际问题,如不完整的模态测量值、模型修正的鲁棒性、模型修正的计算效率和收敛性等.最后,通过对一实际的五层钢框架的动力模型修正,比较了这几种方法的优缺点,提出了今后需要解决的问题.

学践结合构建“四四三”动力模型

国能西藏电力用管理学思维,探求理论学习的普遍规律,提炼形成“四四三”动力模型,分析模型的层次结构,并在实践中加以验证应用,取得了积极成效,为企业党建系统学习应用提供借鉴。

二维水动力模型在滩岸环境整治工程洪水影响评价中的应用

河道水力学计算和数值模拟是建设项目防洪与河势影响论证的重要基础。文章选用非结构化三角形网络进行数值模拟,采用实测水文资料率定和验证,构建基于MIKE21的二维水动力模型,分析工程建设对河流防洪形势的影响。模型在汉江干流老河口段岸线综合整治及生态修复工程(上游段)中进行了应用,准确模拟了工程建设前后汉江干流水位、流速、流态的变化,分析了工程建设对河道行洪安全、河势稳定的影响。模型在滩岸环境整治工程洪水影响评价中具有较好的适用性。

新常态下中国经济自主协调发展的驱动力模型——基于消费主导视域

经济新常态是中国30多年高速增长后的稳定换挡,是中国经济进入新阶段的标志。而消费主导的经济自主协调发展,则是实现旧常态向新常态平稳过渡的主要路径。文章基于Timmons创业驱动力模型,构建了包含消费、投资和出口在内的经济驱动力模型,探讨了从动力源角度上转变经济发展模式走向消费主导自主协调经济的必要性,并指出相应的政策支撑是三大动力稳定驱动经济增长的重要保障。

基于HEC-RAS的水库下游水动力模型构建及三维可视化应用

以皎口水库为例,利用HEC-RAS软件建立水库下游一二维耦合水动力模型,通过“烟花”“梅花”2场台风的历史洪水模拟计算钟家潭、章水断面的水位变化过程,与实际情况对比发现,该模型计算结果合理准确;模拟极端洪水(P=1%、P=0.1%)情况下,水库下游淹没范围、淹没水深、淹没历时等要素;基于BIM(Building Information Modeling)、GIS(Geographic Information System)等技术进行洪水演进过程三维立体可视化展示,为水库下游洪水风险分析提供技术支撑,为智慧水利建设提供解决方案。

基于水动力模型的河湖水环境变化及治理策略研究

河湖水环境变化具有动态复杂性和不确定性,为治理好河湖水环境,采用水动力模型,模拟了水体中溶解氧、氨氮和总磷的时空分布,评估水体的健康状况,并识别潜在的环境风险。通过不同治理方案的模拟,量化了治理效果,并与传统的生态修复、微生物处理、植物修复以及化学处理等方法进行了对比研究。结果显示,总磷浓度从治理前的0.10mg/L降至治理后的0.08mg/L。这说明基于水动力模型的预测和评估方法有助于降低治理风险,优化资源配置,提高治理的效率和成本效益,为河湖水环境治理策略提供了科学依据,为水体健康管理提供了有益的参考。