基于城市雨洪模型的长治市某城区应急救援路径规划研究

在洪水应急管理中,合理设计救援路线,有助于提高救援效率,减少灾害损失。在建立的内涝灾害救援路径规划框架中,采用高效高分辨率雨洪模型,模拟区域的内涝过程,基于内涝结果,采用原始法重构路网拓扑结构。考虑道路风险及水深对车速的影响,构建以时间为指标的路段权重矩阵,采用Floyd算法推求最短路径。另构建了以路径长度为指标的权重矩阵,作为对照。以长治市某城区为例,设置5种情景条件(无降雨、50 a、100 a、200 a、500 a),比较不同情景下的救援路线。结果表明:分别以通行时间、路径距离为指标构建路网权重进行计算,其结果有明显变化。500 a降雨条件下,以通行时间为指标构建的路网权重得到的规划路线,在通行距离上增加了12.43%,而在行驶时间上少了14.07%。

城市极端暴雨涝情变化特征模拟分析——以宁夏固原市为例

为探究极端暴雨条件下城市涝情的变化特征,应用二维水动力模型(GAST模型),对宁夏固原市主城区开展多暴雨工况下的积水模拟分析。采用2017年7月27日实测降雨数据对模型进行验证,经验证模型精度满足要求。基于研究区高精度地形数据、土地利用数据和实测数据,对12种短历时设计暴雨条件下的城市内涝时空变化过程进行模拟。模拟结果表明:随着降雨量的增加,道路积水面积及积水总量峰值均随之增大,但积水面积峰值增加趋势逐渐趋于平缓,积水总量峰值与之相反,增加趋势逐渐增大;降雨量越大,风险最大的Ⅳ级内涝积水面积及积水总量峰值增加趋势越明显,尤其在降雨量大于100 mm后,其增加趋势更加显著。研究成果揭示了固原城市极端暴雨下的内涝积水变化过程,对合理应对城市防洪排涝等方面具有借鉴意义。

城市雨洪内涝三维实景动态模拟表达方法研究

受全球气候变暖、城市化进程加快的共同影响,近年来城市极端降雨事件频发导致内涝灾害发生。基于水文、水动力模型得到的城市雨洪数值模拟结果难以展示降雨、内涝渐变过程等问题。提出雨洪内涝过程三维实景动态模拟表达方法,首先采用GAST(GPU Accelerated Surface Water Flow and Transport Model)水动力模型对雨洪内涝过程数值模拟,通过Godunov类型有限体积法进行数值离散,采用GPU并行技术加速计算获取不同输出时间下的数值模拟结果,创新设计了GAST模型数值模拟结果与数字高程模型数据耦合方法,构建了数字淹没网格模型(Digital Inundation Grid Model,DIGM),基于WebGL和三维地理信息系统(3D Geographic Information System,3D GIS)技术开发三维实景动态可视化引擎,构建雨洪内涝过程三维实景动态渲染机制,对雨洪内涝过程三维实景动态模拟进行表达。最后,采用本方法实现了西安2020年7月10日2次强降雨致涝过程三维实景动态模拟表达,结果生动直观准确,与实测结果吻合度高,表明该方法可有效弥补现有城市雨洪内涝数值模拟表达方法的不足,具有良好的应用价值。

无资料城区管网排水过程概化模拟研究

许多城市地区都没有可用的排水管网数据,从而降低了城市雨洪模拟的准确性,因此需要一种新的方法来表征管网的排水能力。提出了雨水井等效排水法(RIA)和仅在道路上等效排水法(CIR)两种表征管网排水能力的方法,采用高效高分辨率的城市雨洪模型,以西咸新区为研究区域,模拟了城市内涝积水过程,并与实测数据进行了对比。通过实际降雨与设计降雨条件下的内涝结果发现,较原有的模拟方法,该方法可以精准的表征管网排水能力,提高模型的准确性。

耦合溃口演变的二维洪水演进数值模型研究

为更好地模拟溃坝洪水过程,本文采用源项法耦合了溃口演变模型DB-IWHR与基于GPU加速技术的二维水动力模型,建立了一个包含上游库区二维水动力过程、溃口演变和下游淹没区二维洪水演进的高性能耦合模型。模型中所用源项法为在同一时间步长内,通过二维浅水方程的源项将溃口演变模型计算的流量转换为二维水动力模型溃口上下游各标记网格水深的变化值,以此来实现溃口上下游之间的水量交互。该模型的优势在于所用源项法简单易实现,充分考虑溃口的冲刷过程及上下游水动力过程,同时引入GPU技术加速计算。最后,将耦合模型应用于一个土石坝和两个堰塞坝溃决算例,所得结果与实测吻合较好,模型运行快速高效,这表明基于源项法的耦合模型可实现对土石坝、堰塞坝溃坝等灾害事故的合理高效预测,为应急抢险工作提供有力支撑。

基于深度学习的道路积水智能监测方法

针对目前城市区域内涝频发且传统内涝积水监测方法具有危险性大、成本较高及时效性较低等问题,提出了一种利用深度学习技术的城市道路积水快速监测方法,该方法基于卷积神经网络,可对输入积水图像数据集进行积水特征提取。选取西安理工大学校内积水情况进行验证,结果表明该方法对数据集的训练和验证的平均准确率分别为96.1%和90.1%,能较准确实现图像积水面积自动提取,从而实现城市内涝监控图像中的积水区域自动识别和积水面积自动获取。

耦合高效高精度水动力模型的多组分污染物输移及衰减反应模型

为更好地模拟水污染事件中多组分污染物输移及衰减反应过程,全面耦合了基于图形处理器(GPU)加速技术的二维水动力模型与多组分污染物输移及衰减反应模型,通过改进模型源代码并在污染物输移控制方程中嵌入衰减项与反应项,建立了一个可应用于大区域复杂地形河道洪水演进全过程及多组分污染物输移和衰减反应的高性能耦合模型,同时引入GPU技术提升计算效率。将耦合模型应用于理想地形静水和两个复杂地形河道入流与溃坝算例的水质模拟,结果表明:多组分污染物输移及衰减反应过程在理想算例中的数值解与解析解基本吻合,在入流与溃坝算例中的模拟结果符合实际物理过程,模型运行速度快且计算效率高,可高效地模拟各类突发水污染事件并进行预警和评估。

多孔透水砖下渗衰减规律试验研究

为了研究透水砖下渗率随使用时间的变化,分析其透水性能衰减率和衰减原因,本研究选取道路A和住宅小区B两个透水砖铺设区域,结合实际调研和试验进行分析。结果表明,道路上使用2年的透水砖透水性能衰减率为20%~68%,其中主要受机动车粉尘干扰的衰减率为68%,受人为踩踏影响的为20%~50%;住宅小区使用两年透水砖的透水性能衰减率为16%~84%,其中受主要施工扰动影响的衰减率为84%,受自然衰减影响的为16%;人为踩踏以及自然衰减对透水砖的透水性能影响较小,机动车和施工扰动的影响较大。对在海绵城市建设中更合理铺设透水砖,以及对透水铺装的运行维护具有指导意义。

基于支持向量机的葫芦河流域径流变化的多因素贡献率分析

为了定量研究气候变化及人类活动对流域径流量变化的影响,以渭河上游葫芦河流域为研究区域,利用1965—2015年降水和径流资料,采用累积距平法、双累积曲线法、支持向量机回归方法,定量分析了降水和人类活动对葫芦河流域径流量的贡献率。结果表明:与传统回归方法进行比较,支持向量机回归模型的判定系数较好,故采用向量机回归模型建立了回归方程。分析了在不考虑蒸散发的影响条件下,以1965—1971年为基准期,研究期1972—1985年、1986—1991年、1992—2015年内人类活动对径流的贡献率分别为80.44%,76.12%,86.98%。最后建立了流域水土保持措施和径流的关系,揭示了退耕还林工程措施是影响该流域径流减少的主要人类活动方式。通过本研究可为该流域水资源合理开发提供参考依据,也为未来时期水土保持工程提供优化方案。

基于流域模型法确定官沟河流域山洪灾害临界雨量

针对我国大部分地区缺少长期实测洪水资料,无法有效预防山洪灾害发生的问题。以山西省晋中市平遥县官沟河上七洞村所在的小流域为例,详细阐述如何依据《山西省水文手册》计算设计暴雨和设计洪水,利用HEC-RAS软件推求水面线,并应用流域模型法反推危险区临界雨量,确定准备转移和立即转移雨量预警指标,为我国其他山区小流域的预警指标分析提供借鉴。

狂犬病弱毒细胞冻干疫苗保存期试验初报

我厂自1981年开始生产 Flury 株狂犬细胞苗。多年生产实践证明其效力一直比较稳定。根据狂犬病病毒经冷冻真空干燥后置4℃可活存数年;生产用冻干种毒在-15℃可保存2年,可否将狂犬病冻干疫苗的保存期适当延长,我们对1989年生产的、在冷库(-15℃)保存已达23个月的2批4组和27个月的1批1组冻干疫苗进行了抽检,现报告如下:实验材料与方法均按《试行规程》

2维水动力模型中入流边界优化处理方法

在极端暴雨事件频率和强度不断加剧的趋势下,防洪安全面临着极其严峻的考验,研究河道洪水演进、漫溢及淹没过程,有效评估洪水灾害风险就显得尤为重要。为精确模拟河道洪水演进过程,本文采用基于非结构网格有限体积法建立的2维水动力模型,构建了一种基于虚拟单元法的入流边界改进方法。该方法采用基于地形网格数据的纵断面提取法以近似确定深泓线的位置,从而计算出河道平均纵比降;在入流边界各网格上以均匀流的方式入流,计算出不同流量下的对应水位;依据各网格上的水深和入流边长计算权重以合理地分配流量,再结合单宽流量边界条件确定边界外侧虚拟单元上的水力要素,最后耦合至模型通量部分进行计算,实现入流模块的优化。将该方法应用于Toce河物理模型试验的模拟,在入流边界附近计算出的水位、流速和流态都更为合理;河道中各测点水位与试验数据吻合度较高,洪水到达测点时间及各点间洪水运动传播时间与测量值较为接近,纳什效率系数在0.82~0.95,验证了该方法的可行性和模型的准确性;并且在单机上用时86 s完成计算,效率较高,表明模型能高效准确的模拟洪水演进过程。通过对入流模块的改进优化,模型可以更好地应用于洪水演进过程的模拟预警及灾情评估,为洪水灾害管理决策提供技术支撑。

海绵改造对城市内涝过程的时空影响分析

为了分析降雨对海绵改造前后内涝过程在时间和空间上的影响,采用了耦合水文和地表及管网水动力过程的数值模型,以小寨海绵改造二标段为研究区域,对海绵改造前后不同设计暴雨重现期下城市内涝过程进行模拟并在时间和空间上对比分析。结果表明:相对于暴雨峰值时间,在2 a、5 a、10 a、20 a、30 a、50 a设计暴雨重现期下,重现期越小,海绵改造对城市内涝积水总量峰值迟滞时间及内涝积水面积峰值迟滞时间延后作用越显著,且均随着重现期的增大呈递减趋势,前者延后时间最大为0.133 h,最小为0.117 h,后者延后时间最大为0.084 h,最小为-0.016 h;随着重现期的增大,改造后内涝积水总量与面积峰值较改造前的削减量均逐渐增大且趋于稳定,两者相对于改造前的占比随重现期增大均呈递减的趋势,前者最大为71.37%,最小为22.76%;后者最大为68.87%,最小为15.08%。本研究有助于更加精准有效的防治内涝、对城市内涝准确预报预警,为城乡居民出行提供有效信息,减小生命财产损失。

极大似然估计的朴素理解

极大似然估计是一种广泛应用的统计方法,本文旨在以一种大众化的语言使读者至少必须搞清楚几个问题:估计什么?需要什么前提或假设?如何估计?估计的准确度如何?

基于Green-Ampt和稳渗不同入渗模型下的城市内涝影响数值模拟

为分析Green-Ampt和稳渗两种入渗模型对城市内涝的影响,以陕西省西咸新区沣西新城核心区为研究区域,应用基于水文及水动力方法的城市雨洪过程数值模型模拟城市暴雨致涝过程。以Green-Ampt入渗模型计算产流,模拟研究区内涝积水过程,发现计算数据与实测数据吻合度高,内涝积水点均实现精确的模拟。计算了1a、2a、5a、10a、20a、50a6种不同重现期设计降雨在两种不同入渗模型下的内涝积水总量与总面积的变化,结果表明:城市内涝积水达到峰值时,不同降雨重现期下Green-Ampt入渗下相较于稳渗内涝积水总量分别减少28.41%、26.49%、26.39%、21.04%、17.28%、15.02%,Ⅲ级及以上内涝积水总面积分别减少31.5%、28.6%、28.3%、20.7%、16.3%、12.7%。本研究应用不同入渗模型揭示了内涝积水程度在不同降雨重现期下的变化规律,对更合理地开展数值模型模拟以及城市雨洪管理工作具有重要借鉴意义。

互动教学促进高中英语课堂高效

高中阶段是学生人生的重要转折点,正是对学生的期待和重视,导致教师在教学中容易急功近利,缺乏良好的教学模式,这对于学生英语综合能力的提升影响是巨大的。英语互动教学的有效实施能够有效激发学生的英语学习欲望,提高学生的日常英语交流和表达能力。英语互动教学的实施需要教师不断完善教学方法,构建适合学生的英语学习方式,激发学生的自主学习兴趣。

SolidWorks Simulation在水轮机转轮模态分析中的应用

Solid Works Simulation作为一款强大的有限元分析软件,其便捷性与易用性已得到公认。本文利用Solid Works Simulation对某模型水轮机的转轮分别进行了零件状态下的干模态分析,并试算转轮与水体装配体状态下的湿模态分析。分析证明Solid Works Simulation可以方便、快速的进行零件相关的设置和分析,计算结果可以为转轮的优化设计提供理论依据,但在湿模态分析中还存在不足。

基于ScanTo3D插件的水轮机叶片建模研究

在进行有限元分析的过程中,我们主要关注的是对建立的模型进行分析所得到的结果,本文旨在找到一种快速的建模方法。通过对水轮机叶片木模图数据进行处理,并利用Solid Works中Scan To3D插件,找到一种较为方便的三维叶片实体生成方法。实践结果证明,利用这种方法,生成叶片的速度得到了一定的提高。

耐久性绉纹布的研制

用普通平纹织物生产耐久性绉纹布时化学整理中采用氯化镁和氯化铵相配合的混合催化剂,对树脂配方作了优选,在机械整理中应用自制的绉纹成形机,效果良好。