龙羊峡水库蓄丰补枯特征研究

丰、枯水期末蓄水量是影响多年调节水库蓄丰补枯规则的关键要素。以黄河上游龙羊峡水库为研究对象,基于该水库的历史运行资料,考虑水库丰、枯水期的来水量、初始蓄水量等影响,采用多元线性回归方程建立调度函数,推求丰、枯水期水库增补水量,确定水库的丰、枯水期末蓄水量。结果表明:(1)龙羊峡水库丰水期增水量的距平值与来水量的距平值呈显著的正相关性(R^(2)=0.42),枯水期水库补水量的距平值与初始蓄水量的距平值呈显著的正相关性(R^(2)=0.16);(2)由调度函数推求的丰水期增水量与实际增水量的相关性良好(R^(2)=0.62),枯水期补水量与实际补水量相关性也较好(R^(2)=0.38)。研究成果可为龙羊峡水库调度规则的建立提供依据,也可为其他多年调节水库的调度提供参考。

基于IMOCS算法的跨流域水资源多目标优化调配

为有效求解跨流域水资源多目标优化调配问题,提出一种改进多目标布谷鸟算法(improved multi-objective cuckoo search algorithm,IMOCS)。针对多目标布谷鸟优化算法(multi-objective cuckoo search algorithm,MOCS)收敛速度慢、容易陷入局部最优解的缺点,引入混沌理论和变异机制,采用自适应发现概率和步长改进MOCS,形成IMOCS算法。以南水北调东线工程江苏段为例,构建跨流域水资源多目标调配模型,分别采用IMOCS和MOCS求解模型,并运用基于组合赋权的非负矩阵分解法对2种算法所得的Pareto解集进行评价。结果表明:IMOCS在收敛性、多样性和综合性能方面优于MOCS,能够得到更高质量的Pareto解集;相较于50%、75%和95%来水频率下的MOCS所求解的最优配置方案,IMOCS所求解的最优配置方案缺水总量减少0.21亿、0.51亿和0.07亿m~3,损失水量分别减少了0.13亿、1.53亿和1.11亿m~3。因此,IMOCS可为跨流域水资源多目标优化配置计算提供有效的算法参考。

基于CA-Markov模型的淮河流域土地利用变化研究

【目的】研究淮河流域土地利用变化特征并预测淮河流域2030年土地利用变化,实现流域土地资源的合理开发利用。【方法】基于淮河流域1990—2020年共7期的土地利用数据,采用土地利用转移矩阵和土地利用动态度分析淮河流域土地利用变化特征。基于元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)模型模拟淮河流域2010和2015年的土地利用格局,并在满足一定的精度条件下,预测淮河流域2030年的土地利用变化趋势。【结果】(1)耕地和建设用地面积占淮河流域土地利用面积的80%以上,是淮河流域最主要的两种土地利用类型;(2)耕地的减少和建设用地的持续扩张是淮河流域1990—2020年土地利用最为明显的变化特征;(3)基于CA-Markov模型模拟的2010年和2015年土地利用的Kappa系数分别为0.937和0.944,模拟精度较高;(4)预测的淮河流域2030年土地利用变化显示:耕地的减少和建设用地的扩张仍然是主要趋势,但二者变化幅度放缓,林地和草地的变化不显著,水域面积继续增加。【结论】淮河流域建设用地大幅度扩张以及耕地面积持续减少应引起重视,基于CA-Markov模型模拟的2030年土地利用变化可为流域未来土地利用开发提供参考。

南水北调受水区工业需水量的多方法组合预测

以南水北调东线江苏段受水区为对象,2020年为现状年,在趋势法、多元线性回归和BP神经网络的基础上,利用相对误差-反距离权重法构建了一种组合模型。采用该组合模型预测江苏段受水区2030年工业需水量。结果表明:基于趋势法、多元线性回归和BP神经网络所得的工业需水量预测值之间的偏差均小于10%,各单一方法与真实值之间的平均误差均小于10%;组合预测模型所得工业需水量的决定系数(R^(2))比单一需水预测模型高0.02~0.09;江苏段受水区2030年工业需水总量预测值为14.68×10^(8) m^(3),相比现状年工业需水总量增加了70.3%。研究成果不仅可为南水北调东线江苏段受水区提供可靠的工业需水量预测数据,也可为其他南水北调受水区工业需水量预测提供方法借鉴。

径流变异对黑河流域上游径流统计特征与频率分析的影响

【目的】受环境变化的影响,流域径流表现出显著的变异特征,研究径流统计特征和频率分析对水资源规划和水利工程的建设具有重要意义。【方法】以黑河流域上游年径流量和年最大洪峰流量为研究对象,分别采用定点变宽窗口(A型窗口)和变点定宽窗口(B型窗口)2种分析窗口截取的径流序列(窗口序列)进行分析,利用优化适线法分析窗口序列的统计特征,并推求径流设计值。应用线性趋势分析法、MMK检验法和启发式分割法对窗口序列进行趋势和突变分析。【结果】(1)年径流量估计参数Ex在A、B型窗口分析中呈显著增加趋势并存在突变,Cv在A型窗口分析中呈显著增加趋势,在B型窗口分析中存在突变。Cs在B型窗口分析中存在突变。年径流量不同频率设计值在A、B型窗口分析中呈显著增加趋势并存在突变。(2)年最大洪峰估计参数Cv在A型窗口分析中存在突变,Ex在B型窗口分析中存在突变,Cs在B型窗口分析中呈显著增加趋势并存在突变。年最大洪峰不同频率设计值在A型窗口分析中存在增加趋势但不显著并存在突变,在B型窗口分析中存在显著增加趋势和突变。【结论】当径流过程发生变异时,在径流序列足够长的情况下,径流序列的长度越长,越能削弱径流序列波动性对径流序列统计特征和频率分析的影响。对于波动剧烈的径流序列,更应该使用长序列进行水文频率分析。

选矿厂设备磨损原因及维护要点分析

选矿是矿山企业的重要组成部分,其作用是利用特殊工艺流程对原矿进行加工,从而获得品位相对较高的精矿.因此选矿厂中的设备经常会受到周围复杂环境的影响,极易出现不同程度的磨损,当设备磨损严重时会造成选矿效率降低,还可能会造成严重的事故.通过对选矿厂的设备磨损原因进行探究,并对设备维护的要点进行分析,增加选矿设备的利用率及安全性,在提高生产效率的同时减少事故的发生.

基于交叉验证法与马尔科夫链的年径流丰枯分类可靠性研究

【目的】提出一种用于检验年径流丰枯分类可靠性的方法,为划分流域年径流丰枯类别提供科学依据。【方法】从稳定性和可预测性2个方面分析年径流丰枯分类的可靠性,提出基于交叉验证法和马尔科夫链的检验方法;以常用的均值标准差法、灰色关联分析法和集对分析法为代表,采用交叉验证法和马尔科夫链分别研究各方法所得分类结果的稳定性和可预测性;建立分类差异指数和转移概率差值,用于评价不同分类方法划分年径流丰枯类别的稳定性和可预测性;最后以黄河上游唐乃亥站1956—2021年的年径流序列为例进行验证。【结果】(1)基于交叉验证法和马尔科夫链,不同分类方法得到的年径流丰枯状态均存在差异,表明不同分类方法划分和预测年径流丰枯状态的稳定性和可预测性不同。(2)对唐乃亥站而言,分类差异指数表明GRA法的稳定性最好,SPA法其次,MSD法最差;转移概率差值表明GRA法的可预测性最好,SPA法其次,MSD法最差。(3)综合考虑各分类方法的稳定性和可预测性,对唐乃亥站而言,GRA法划分年径流丰枯状态最为可靠,SPA法其次,MSD法最差。【结论】不同年径流丰枯分类方法在同一流域存在可靠性差异,基于交叉验证法和马尔科夫链的方法能够有效检验各分类方法所得结果的可靠性。