基于多元Copula函数的引滦水库径流丰枯补偿特性研究

研究引滦水库的天然来水系列之间的丰枯补偿特性,以期优化滦河中下游水库群联合供水的调度及合理配置该区域水资源。通过运用三元Copula联结函数构造了潘家口水库、陡河水库和于桥水库年入库天然径流系列的三维联合分布,然后利用此联合分布计算了这3个水库年天然来水量丰枯遭遇的概率。结果表明,3个水库径流系列的丰枯同步概率高达46.96%,潘家口水库对陡河水库和于桥水库不具补偿能力的概率为30.2%;为保证天津、唐山等地的供水安全,必须加强引滦水库群的优化调度,充分发挥各个引滦水库的调蓄功能,以降低不利丰枯遭遇带来的影响。

基于马尔可夫状态切换理论的水环境系统随机模拟与风险评估

针对水质时间序列一般具有结构复杂性和演变过程非平稳性的特征,提出将马尔可夫状态切换-自回归模型(Markov Switching-Auto Regressive Model)用于水质时序的随机模拟和水环境系统的风险分析,并探讨了运用MS-AR模型进行水质时序随机模拟与分析的关键步骤。最后运用该模型和蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,对天津果河某断面的总磷浓度时序(1999—2007年)进行了随机模拟和污染风险评价。结果表明,MS-AR模型有效识别出了该水质时序在演变过程中的不同结构模式,模拟出的总磷浓度序列能从总体上反映实测总磷时序的演变特征和动态变化趋势,克服了利用单纯统计理论进行水环境风险分析无外延性的不足。

基于Markov状态切换的水质时序自回归预测模型

水质时序演变特征的研究及预测对制定合理可行的水污染防控措施有重要意义,但水质时序的结构复杂性和非平稳性是采用自回归模型进行预测的瓶颈。针对上述问题,作者将马尔可夫状态切换理论(Markov Switching)应用于水质时序的自回归建模预测。马尔可夫状态切换-自回归模型(MS-AR)是一种研究具有变结构动力特征的时间序列分析方法,对异方差时序有较强的适应性。实例运用中,首先对果河桥断面的氨氮时序进行Box-Cox变换,然后运用MS-AR模型对其进行结构分析及预测。结果表明:MS-AR模型能有效识别出该水质时间序列演变过程中的两种结构模式,通过与经典自回归模型的预测精度相比,该方法的各项指标均优,也说明该方法在水质时间序列动态结构分析和预测方面有良好的应用前景。

降水丰枯变化和产流条件改变对汾河径流影响的定量研究

定量分析汾河径流锐减的形成原因是汾河流域水资源可持续利用与管理中迫切需要解决的问题。本项研究首先采用降水-径流双累积曲线对汾河流域产流条件演变过程进行了两个时期的划分;然后采用距平百分比法对汾河流域年降水系列进行了丰枯状态划分,并建立了汾河河津站年径流量与当年降水量、上一年降水量之间的多元动态回归模型;并运用该模型定量分析了降水丰枯变化和产流条件改变对汾河径流的影响程度。结果表明:在1956—1973年间的产流条件下,降水变化使得河津站年均径流量平均减少约22.71%;在1974—2008年间的产流条件下,降水变化使得河津站年均径流量在平、枯两种年份平均减少了约18.95%;在1956—1973年间的年降水为平水或枯水条件下,产流条件改变使得河津站年均径流量减少了约47.11%;在1974—2008年间的降水条件下,产流条件改变使得河津站年均径流量减少了约55.20%。

于桥水库富营养化特征分析及应对措施研究

选取于桥水库上游控制断面——天津果河桥断面1999—2007年的水质监测资料为研究对象,统计该断面6项主要污染项目的超标情况,采用Kendall趋势检验方法对此6项监测指标的月序列进行趋势分析,研究这6项指标在丰水期、平水期、枯水期及年均值的变化趋势。通过分析果河桥断面水质超标情况及该断面主要污染物的变化趋势,得到于桥水库的富营养化特征,结合污染源调查,提出富营养化控制措施。结果表明:于桥水库富营养化的限制因子是磷元素,7—9月蓝藻暴发事件主要是由库区底泥中磷元素的释放所引起的,并且底泥中磷元素的释放受铁氧化-还原控制,上游来水中的铁元素对于桥水库蓝藻暴发有着重要的影响作用。为了防止于桥水库出现藻类暴发的水质恶化事故,需要采取两种关键措施,一是严格控制上游选矿企业富含铁元素尾水的排放,以降低入库水流中铁元素的含量,二是采取底泥氧化或人工曝气等原位技术抑制底泥中磷的释放。

“卓越工程师计划”下土木工程专业教学改革的探索

卓越工程师培养是工科院校目前面临的重要任务。学校的教学理念陈旧、教师工程实践能力薄弱、教育经费投入不足、学生学习态度不佳,是很多高校土木工程本科教育所面临的问题,也使得很多土木工程毕业生不能满足企业对其综合素质的要求,土木工程专业的教学质量亟待提高。本文结合湖北文理学院土木工程专业以"卓越工程师计划"为指导进行的教学改革经验,扼要介绍了"卓越工程师教育培养计划"的内涵和要求、培养模式和培养标准,并讨论了"卓越工程师培养计划"下土木工程专业教学改革的内容和具体措施。

土木工程专业双证融通培养模式的研究探索

双证融通是学历文凭和职业资格证书制度相结合的教育模式,是理论教学和技能训练同时开展的高等工程教育。本文就如何在地方性高等院校土木工程专业实施双证融通培养模式改革,推动高素质工程技术人才培养工作进行了探讨。

基于S变换的潘家口水库入库径流时序多时间尺度分析

以1956—2003年间的潘家口入库径流时序为研究对象,采用S变换对该径流时序的演变特征进行了时频分析,得到了该水文时序频谱在时-频平面上的三维分布图,它清晰地显示了该时间序列在不同时段内的多时间尺度演变特征。然后再对得到的频谱图进行拓扑结构分析,总结了潘家口水库入库径流时序的宏观演变规律。结果表明,潘家口水库的年入库天然年径流近50年来总体上呈减少的趋势,其演变过程中存在16年和多个10年以下的多重变化周期：时间尺度为16年的周期分量波动特征较为平稳;但是对该径流时序演变特征起主要作用的是3~10年的周期分量,并且3~10年的多个周期分量在不同时段内对该径流时序波动特征的贡献不同。

“卓越计划”下地方院校工程教育培养模式改革的探讨

本文在充分理解"卓越工程师教育培养计划"的人才培养目标及内涵的基础上,分析了高校传统工科人才培养模式的弊端,探讨了适应"卓越计划"人才培养目标的工科教育培养模式改革方案和措施,主要集中在拓展实践教学环节、提高教师实践素质、改革人才培养模式等方面。

浅谈本科生考研及考证与专业学习相关性的教学改革

随着高校学生就业压力的增大,越来越多的学生选择考研或者考证,轻视学校专业课程的学习,从而造成学生专业基础不扎实,缺乏竞争力。高校应从如何有效进行职业规划,使学生认清考研及考证与专业学习的关联性,合理安排时间进行有效的学习等方面入手,提高学生的综合素质。

南水北调西线工程水源区河流与黄河的丰枯遭遇分析

针对目前二维联合分布模型不能同时分析多条河流的丰枯遭遇特性,运用四元Copula连接函数构造了鲜水河、足木足河、绰斯甲河以及黄河上游兰州水文站天然径流系列的四维联合分布,研究了南水北调西线工程水源区河流与受水区黄河上游的丰枯遭遇问题。结果表明,如果不考虑黄河上游兰州水文站丰与水源区河流非全枯的组合,则有利于调水的丰枯遭遇频率为43.8%;如果把兰州水文站丰与水源区河流非全枯的组合考虑进来,有利于调水的丰枯遭遇频率可达77.8%,即调水河流之间能进行补偿调度的概率比较大,这对南水北调西线工程的实施是非常有利的。

基于S变换的叠梁闸门水脉动压力特性研究

以叠梁闸门脉动水压力为研究对象,采用S变换方法对叠梁闸门泄水过程的脉动压力信号进行时频分析处理,研究脉动压力信号能量在时频内的分布规律,确定脉动水压力在不同泄水方案下的优势频率。通过脉动压力优势频率和叠梁闸门的固有频率分析比较,判定在泄水过程中叠梁闸门发生共振现象的可能。结果表明,脉动水压力为低频分布,不同时刻的频率明显不同;不同取水方案时频率成分有明显的变化,随着取水高程的增加,脉动能量分布越来越广泛,频率成分也越来越丰富。在泄水过程中脉动水压力频率较小,远小于叠梁闸门固有频率,闸门运行过程中不会出现共振现象。

基于S-变换的水文时间序列演变特征研究

水文时序的多时间尺度分析对深入认识流域水文系统的演变特征及中长期水文预报有重要意义,但目前常用的短时Fourier分析,小波变换以及H ilbert-Huang变换等方法均有各自的不足之处.文中尝试运用现代时频分析工具S变换对于桥水库1956—2000年的年入库流量时序进行了时频分析,得到了该水文序列频谱在时-频平面上的三维分布图,它清晰地显示了该时间序列在不同时段内的多时间尺度演变特征.然后通过分析频谱图的拓扑结构,总结了于桥水库年径流量演变过程的关键特征.结果表明,S变换克服了小波变换或Huang变换(EMD)会因分解层数确定的主观性而可能产生的混频现象,这使它在水文时间序列多时间尺度分析及其特征提取方面有着广泛的应用前景.

黄山地区高温气候特征及一次持续性高温诊断分析

基于1981-2017年安徽省黄山地区观测资料以及EC再分析资料,利用数学统计方法对黄山地区的夏季高温特征进行分析,并重点对2017年7月的极端气温高、连续时间长、强度大、范围广的高温天气及成因进行诊断分析。结果表明:副热带高压是黄山夏季高温的主要影响系统,夏季高温具有明显的时空分布特征,高温日数7月最多(占48%)、8月次之(占37%),主要集中7月中旬至8月上旬;空间分布上呈盆地、丘陵地区多,高海拔山区少的特点。副热带高压强、脊线稳定在黄山地区、副热带高压脊线附近的下沉增温与低层暖中心配合,是2017年7月12-29日黄山地区持续高温产生的主要原因;盛夏期间热带低值系统不活跃且高温期间登陆台风少,为黄山地区出现持续性高温提供了有利条件;海拔高度等地形地貌导致高温分布不均匀。此外,副热带高压脊线位置、副热带高压强度、相对湿度廓线、降雨量、台风、地形等要素对高温的预报预警有较好指示意义。

水环境系统组合风险评估方法

联合运用马尔可夫状态切换理论(Markov switching,MS)、蒙特卡罗方法(Monte Carlo,MC)和Copula理论,建立了水环境系统组合风险评估的方法体系.该方法首选运用MS理论建立起水质时序的自回归模型(MS-AR),然后运用MS-AR模型和MC方法对水质时序进行随机模拟,最后运用Copula函数建立起随机模拟结果之间的多维联合分布,利用该联合分布对水环境系统的组合风险做出定量分析.实例应用中,对天津果河桥断面的氨氮、总磷、五日生化需氧量、溶解氧等四项主要监测指标,进行了超标组合风险定量分析和相关性分析,发现果河桥断面的上述四项监测指标中,总磷和五日生化需氧量对果河水环境的健康状况有重要影响,并且总磷和五日生化需氧量之间存在着较强的正相关关系.

黑河莺落峡年径流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律研究

黑河是我国一条重要的内陆河，对黑河流域年径流量的变化特征进行深入研究，具有重要的现实意义。文中应用Kendal趋势检验法、R／S分析法、条件概率分析法和Markov过程基本的理论，对黑河上游莺落峡水文站1945—2000年实测年径流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律进行了研究。结果表明：莺落峡年径流量变化具有如下主要规律：呈增加趋势，但是并不显著；变化存在正的持续性，预计进入21世纪后将继续呈微弱增加趋势；无论何种长度的连续年数，都是连枯的概率最大、连平的概率次之，连丰的概率最小；径流枯水状态的自保守性最强，平水状态的自保守性次之，丰水状态的自保守性最弱；无论处于何种初始状态，径流向枯水状态转移的概率最大，向平水状态转移的概率次之，向丰水状态转移的概率最小。在径流的长期演化过程中，枯水状态的出现机会占有优势，平水状态和枯水状态的出现机会相同。

于桥水库流域年降水的丰枯规律及其补偿特性研究

研究黎河、沙河、淋河年降水系列的丰枯变化规律及其补偿特性,是深入研究于桥水库流域水文动力系统演变特征的重要内容。本文首先运用马尔可夫分析法研究了黎河、沙河、淋河流域年降水系列的丰枯变化特性,然后运用游程分析法研究了这3个区域年降水的丰枯持续特性,最后利用Copula函数建立了3个区域年降水的联合分布模型,并计算了它们之间具有丰枯补偿作用的概率。结果表明,黎河、沙河、淋河流域年降水的丰、枯两种状态均有较强的自保守性,3个区域降水的丰枯持续性总体上表现为丰水和枯水的持续性较强,平水较弱,3个年降水系列具有丰枯补偿作用的概率为29.8%,其中有良好补偿作用的概率仅为0.9%,说明于桥水库上游3个子流域之间的丰枯补偿能力较小。