基于多源数据的河道水质遥感反演研究

【目的】探讨基于不同平台获取的遥感数据对河流水质反演的适用性。【方法】以邯郸市滏阳河为研究对象,分别采用Sentinel-2卫星影像、无人机(UAV)搭载多光谱传感器和ASD地物光谱仪3类遥感平台获取了不同季节的光谱数据,引入随机森林(RF)算法对不同水质参数建立反演模型,并评价模型的预测效果。【结果】①基于不同平台数据源的RF模型预测效果具有明显的季节特征,整体表现为,夏季优于春季,冬季最差,其中,3类平台遥感数据均可对夏季的各水质参数进行反演,春季可以完全由UAV遥感技术完成;②反映水体浑浊程度的Turb和SS,在不同季节均可由基于无人机多光谱数据的RF模型反演预测,尤其是冬季,利用Sentinel-2卫星和无人机(UAV)搭载多光谱传感器这2类面源监测遥感平台优势明显;③基于高光谱数据的RF模型对TN的检测效果最佳,春季的预测R^(2)超过0.9,且泛化能力很好;④不同季节的高光谱反射率曲线显示,因季节因素造成污染程度不同,反射率分布曲线存在差异,夏季不同区位反射率差距明显,相同波长,不同样本的反射率高值与低值变化幅度大,且吸收、反射变化明显,春季和冬季的反射率曲线形态类似,但春季各波长反射率变化较冬季明显。【结论】利用不同平台的遥感技术可以为河道水体水质监测提供丰富数据,为实现河道水质信息实时监测提供新的技术手段。

基于无人机多光谱影像和XGBoost模型的城市河流水质参数反演

为建立针对城市河流水质参数稳定且准确的无人机遥感反演模型,以邯郸市境内滏阳河5个河段为研究样区,基于三期无人机多光谱影像和水体氨氮浓度实测数据,构建了4种数学统计模型与XGBoost模型,并在模型验证和评价的基础上选取最优模型对研究区氨氮浓度进行时空分布反演及分析。结果表明:①XGBoost模型反演效果优于数学统计模型,决定系数、均方根误差、平均绝对百分比误差整体优于数学统计模型,表现出较强的拟合能力和较高的预测精度;②无人机遥感反演技术适用于城市河流氨氮浓度反演,多光谱数据B1波段在建模中起关键作用;③邯郸市滏阳河流域各河段的整体氨氮浓度依次为2020年12月>2020年8月>2021年5月,呈现出一定的季节性差异特征。

Hydrus-3D在设施膜孔灌水氮再分布过程中的应用研究

通过室内试验结果与Hydrus模型模拟计算结果对比分析,认为点源二维、点源三维模拟膜孔灌溉均作了过分的简化,特别是在水平湿润锋的模拟方面,相对误差较大。本文将膜孔处土壤以粗沙代替进行三维模拟,并与室内试验结果进行了验证,得到了较好的模拟结果。

保水剂对草坪土壤持水特性影响研究

为了探明保水剂对草地种植条件下土壤水分特征曲线的影响,基于王全九等开发的入渗特性法进行了土壤水平入渗试验,得出了在草坪土壤中施用不同浓度保水剂的Brooks-Corey土壤水分特征曲线.结果表明：在低吸力段,相同水势下土壤含水量随保水剂施用浓度增大而增大,在高吸力段,相同水势下土壤含水量随保水剂施用浓度增大而减小;在0～1 bar范围内,施用保水剂处理的土壤水分特征曲线均匀降低,表明施用保水剂能够稳定而有效地供给植物所需水分.本研究可以为制定城市绿地草坪合理的灌溉制度和在草坪种植中合理推广使用保水剂提供理论依据.

入渗水头对注射灌土壤水分运移及分布的影响

为了研究入渗水头对注射灌土壤水分运移及分布特性的影响,通过室内注射灌入渗模拟试验,测定了不同入渗水头下注射灌的累积入渗量、湿润锋运移距离和土壤剖面的含水率。研究表明:注射灌的累积入渗量与时间呈幂函数关系,入渗水头越大,相同入渗时间的累积入渗量越大。土壤湿润锋近似为圆心在出水口偏下的半圆形,湿润锋随时间延长运移速度变缓。在出水口下方土壤湿润范围比出水口上方大,土壤含水率也较大。入渗水头越大,相同入渗时间的土壤湿润范围越大,相同位置的土壤含水率越高。本研究结果丰富了注射灌理论,为入渗水头的选择提供参考。

GCL技术在坝体防渗设计中的应用

膨润土防水毯(GCL)在性能、施工方法、施工环境限制条件、环保等方面均比传统防水防渗材料有着不可替代的优越性。近年来,随着GCL防渗技术的发展,其应用领域也正在不断地扩展,娲皇宫生态水域工程的实施即是国内首次将该技术应用于坝体防渗的先例。

洋河二灌区渠道优化设计新方法研究与应用

为了替代计算量大、重复工作多的传统经验试算法,通过尝试采用免疫遗传算法(IGA)对梯形渠道横断面设计进行优化,并将该方法应用于河北省怀来县洋河二灌区渠道改造工程。结果表明,IGA计算量小,精度高,结果丰富,有效地解决了渠道断面设计中的优化问题,具有较高的应用价值。

免疫遗传算法在洋河二灌区渠道优化设计中的应用

在工程设计系统优化问题求解过程中,传统经验试算法计算量大、重复工作多。该文将免疫遗传算法(IGA)应用于河北省怀来县洋河二灌区渠道改造工程中,选取灌区二干渠作为典型渠道,对其梯形横断面的底宽及设计水深等参数进行了优化设计。免疫搜索结果表明,IGA计算量小,精度高,结果丰富,能有效地解决渠道断面设计中的优化问题,具有相当的应用价值。

污水灌溉对小麦和玉米的重金属积累和分布的影响

通过对邯郸市5种水质灌区的作物中重金属含量测定,结果发现:中水灌溉和井水灌溉对重金属在作物中积累影响最小,无论何种水质灌溉,4种重金属在作物中积累趋势为Zn>Pb>Cu>Cd,分布趋势基本为根大于茎和籽粒,作物体内铅和镉含量超标。分析表明,只要对污水进行铅和镉适当处理,用中水灌溉是可行的。

实验室非饱和土壤水力扩散度自动测定系统应用研究

在实验室内分别利用TS—3型计算机土壤水力扩散度测试系统和传统实验方法对某种土壤的扩散度进行测定,对比两次实验结果,分析了该系统的优缺点,为实验室模拟非饱和土壤水运动参数测定实验提供了一种现代化方法。

注射灌土壤水分运移分布特性试验研究

通过室内注射灌水分入渗试验,研究了注射灌土壤水分运移分布特性。研究表明:注射灌的累积入渗量随时间延长而增大,与时间呈幂函数关系;注射灌土壤湿润锋为圆心在出水口下方的半圆形,湿润锋运移速度随时间延长变缓,过两出水口中心连线中点竖直切面的运移速度在初期小于过两出水口中心的竖直切面,随着时间延长运移速度相接近;在出水口下方,土壤水分向下运移范围较大,土壤含水量较大,变化较小,而在出水口上方,土壤水分向下运移范围较小,土壤含水量较小,变化较大。以上研究可以为进一步补充注射灌理论技术提供基础。

坝体防渗设计中膨润土防水毯的应用

为了简化施工方法、克服施工环境限制条件、环保等方面的不利因素,娲皇宫生态水域工程拟采用膨润土防水毯(GCL)作为坝体防渗材料,结果表明,该技术所得各项指标和效益大大优于传统的防渗技术。因此,这种绿色环保型的防水防渗材料与简便易行的施工方法完美结合而成的GCL技术具有极大的可行性。

高校“三融合三协同”育人体系的构建与实践

高等学校必须坚持党的全面领导和社会主义办学方向,牢牢抓住立德树人根本任务,以全面提高人才质量为核心,着力推进治理体系和治理能力现代化.河北工程大学坚决贯彻党的教育方针,秉承"育人为本、学以致用、善学善用"的办学理念和"情系水利、自强不息"的水利情怀,紧密结合高等教育实际,坚持行业需求导向,完善育人机制,建立"产业发展与人才培养融合、科技创新与教学提升融合、工程实践与理论学习融合",构建"学校、行业协同育人,教学、科研协同创新,理论、实践协同发展"的"三融合三协同"育人体系,实现各项育人工作的有机衔接、协同协作、同向同行、互联互通,有效实现育人文化创新和育人模式创新,全面提升教学水平和人才培养质量,为提高我国高等教育人才培养质量提供借鉴和参考.

土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布特性影响试验研究

通过室内不同土壤初始含水量的注射灌水分入渗试验,研究了土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布特性影响。研究表明:注射灌的累积入渗量与时间呈幂函数关系,土壤初始含水量越大,相同入渗时间的累积入渗量越大。在出水口下方土壤水分湿润范围较大,土壤含水量也较大,而在出水口上方则相反。土壤初始含水量越大,土壤湿润范围越大,距离出水口相同距离的土壤含水量越大。以上研究可为进一步补充注射灌理论技术提供基础。

伊犁河谷东部不同草地类型土壤-植被硒元素特征

硒是环境中重要的生命元素之一,研究植物和土壤中的硒含量对区域土地质量和农作物经济价值均有重要意义。以不同类型草地为研究对象,通过采集、分析、测定不同海拔高度野外样品,研究土壤、植物样品的硒含量特征及不同海拔高度下的空间差异。结果表明,不同类型草地土壤中硒含量为0.20~0.43 mg/kg,平均值为0.32 mg/kg,其中山地草甸>山地草甸草原>高寒草甸>半荒漠草地>荒漠草地。草地地上部硒含量为0.06~0.14 mg/kg之间,平均值为0.08 mg/kg。

不同水质灌溉对作物中重金属积累和分布影响的研究

对邯郸市5种水质灌区作物中的重金属进行了含量测定,分析了不同水质灌溉对小麦和玉米体内重金属积累和分布的影响。

实验室非饱和土壤水分运动参数微机测定系统的应用

在实验室利用TS-3型微机土壤水分传导度测试系统进行非饱和土壤水力传导度的测定,并将其实验结果与传统实验方法所得结果进行对比分析,阐述了该系统的优缺点。为室内测定非饱和土壤水分运动参数提供了一种现代化的方法。

邯郸市城区雨水利用途径探索

邯郸市属严重缺水城市,水资源的短缺严重制约了社会经济的快速发展,城区雨水利用将是解决邯郸市缺水的重要途径之一。通过对邯郸市雨水利用现状、可行性研究,提出了城区雨水利用的新途径。

梯形渠道边坡系数优选模型研究与应用

打破传统经验选取边坡系数的局限性,更好地优化梯形灌溉渠道断面设计,降低渠道建造或改造工程投资,在分析渠道水力最佳断面、侧墙稳定性以及土石方开挖费用的基础上,设计出能够使工程费用最小的梯形渠道边坡系数优选模型并在工程设计中加以应用,使渠道工程设计更加合理、经济。

基于无人机多光谱影像的滏阳河水质遥感反演

滏阳河是邯郸市的重要河流,在工业用水、农业灌溉、生态用水等方面发挥着重要作用。近年来,由于废水、污水等违规排放,滏阳河水体的污染状况明显加重。为深入系统地了解滏阳河水体污染情况,分析污染规律,本文采用水质采样和无人机航飞监测方式,对滏阳河重点区域进行了水体污染数据调查,对水质样本进行了实验室检测,并与无人机航拍获取的44种光谱参数进行相关性分析,建立了浊度(TUB)、悬浮物浓度(TSS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH_(3)-N)6种水质参数的多元回归模型。研究结果表明:滏阳河在邯郸市主城区域内呈由南到北、由两岸到中心河流水质参数浓度逐渐增高的分布特征。