利用改进XGBoost模型预测和分析湿地潜流带地下水中硝态氮含量

湿地潜流带是地下水中氮循环的重要场所,以洞庭湖湿地潜流带为研究对象,探讨地下水中氮素迁移转化影响因素与作用机制。在湘江入湖口湿地设置了4个剖面共16口监测孔,进行了为期一个水文年的地下水取样与测试分析。研究选定的特征参数包括氧化还原电位(Eh)、溶解氧(DO)、水温(T)、地下水位(H)及埋深、酸碱度(pH)以及溶解有机碳(DOC)等。利用XGBoost方法建立机器学习模型,用于预测硝态氮的相对浓度,并通过贝叶斯优化(BO)、麻雀搜索算法(SSA)、粒子群算法(PSO)分别对XGBoost预测模型进行超参数优化,得到最佳XGBoost预测模型(BO-XGBoost)。在此基础上,采用SHAP(SHapley Additive exPlanations)方法对BO-XGBoost模型进行可解释性分析。研究结果表明,BO-XGBoost模型的性能最好,在训练集与测试集的决定系数均超过0.90;可解释性分析结果和相关分析都揭示了Eh、DO、T、H、pH和DOC等影响因子对湿地潜流带地下水中硝态氮含量的影响是逐渐降低的规律。

基于多源遥感解译的洞庭湖区自然湖岸线演变过程研究

伴随泥沙淤积、水库运行、湖区围垦、岸线侵占和破坏等自然和人为因素的影响,洞庭湖区湖岸线已发生显著的改变,但是目前仍缺少遥感解译揭示其演变过程。利用1986-2022年多源遥感影像,通过归一化差异植被指数、最大值合成法以及大津法和目视解译相结合的阈值划分方法,识别并提取东洞庭湖、南洞庭湖和目平湖的植被带范围,进而分析洞庭湖区湖岸线的演变规律。通过栅格计算得到湖泊每年(相比于上年)植被带扩张和萎缩的面积,以及1986、1990、2000、2010和2020年植被带变化的空间分布。结果表明,洞庭湖区自然湖岸线呈现普遍扩张的趋势,并且不同位置在不同时期扩张和萎缩面积的占比不尽相同。东洞庭湖、南洞庭湖和目平湖的自然岸线所围水域面积分别缩减144.84、191.42和80.48 km~2,缩减率分别为27.83%、39.20%和48.26%。藕池河东支尾闾汇入东洞庭湖内,通过数字岸线分析系统对其自然岸线进行统计分析,结果表明:藕池河东支尾闾的自然岸线平均每年扩张距离为45 m,净岸线移动最大和最小距离分别为3281和386.93 m,线性回归的决定系数为0.68。总体而言,泥沙冲淤和水位变化是洞庭湖自然岸线变化的主要原因,人类采砂活动在局部区域造成了洞庭湖自然岸线的萎缩。

基于UE5的虎渡河水流数字仿真技术研究及应用

河流仿真技术是流域数字孪生的重要组成部分,当前实现物理河流向虚拟流域保真建模还有不足。以实测地形、遥感影像与水文数据为基础,基于水文模型计算的沿程水面线,通过UE5与Fluid Flux插件渲染,重构、编译蓝图、训练数据资产,克服坐标系统差异,完成从二维水动力计算到三维模型的转换,最终实现与虎渡河真实场景有较高相似度的仿真效果。校验结果表明模型误差较小,可以反映真实情况。构建的仿真模型能展现不同时期的水流状态、水位与堤防相对高差、人工爆破分洪、水下情景等,通过参数调整,能进行不同预演方案之间的比较,为防洪决策提供可视化支撑。

大坝安全监测自动化现状及发展趋势

文章简要回顾了大坝安全监测自动化的发展历程,客观评价了大坝安全监测自动化的应用现状,并结合计算机技术、信息化技术、通信技术及物联网、云计算、大数据、移动互联网等新兴技术的发展,总结展望了监测自动化技术的若干发展趋势和发展方向。旨在为水利工程安全监测的自动化、智能化技术应用提供有价值的参考。

四水干流及洞庭湖河湖管理信息平台研发

文章针对湖南省四水干流及洞庭湖河湖管理存在的问题,采用行业主流成熟先进的技术架构和方案,研发四水干流及洞庭湖河湖管理信息平台,收集整理河湖管理相关数据并入库,利用数字地图展示河湖相关信息,进行涉河湖信息的报送、审核以及后续处理,实现管理流程的规范化和信息化,同时利用移动互联网、图像处理和传输通信等技术,对河湖周边违法违规问题进行现场核查和监管。信息平台的研发对加强河湖管理工作具有极大的促进作用。

城陵矶防洪蓄洪控制水位抬高研究

受螺山卡口泄流不畅的约束,长江洪水体现在城陵矶附近集中的特点,洞庭湖作为关键的调蓄场所,其调蓄能力对于荆江到汉口河段的防洪影响举足轻重。介绍了城陵矶附近洪水特点,分析了城陵矶控制水位抬高的合理性,提出了在现有江湖格局下,抬高城陵矶防洪蓄洪控制水位至35.50 m,通过三峡水库及上游梯级水库群的补偿调度,减少蓄洪成灾水量;可增加调洪蓄洪容积60亿m~3,城陵矶附近超额洪量将不超过200亿m~3。通过抬高城陵矶控制水位,既可维系现有江湖有计划分蓄洪格局,保证长江中游防洪安全,亦能够破解洞庭湖区防汛和防洪的困局。

湘资沅澧四水干流河道“清四乱”问题核查方法与应用

为响应习近平总书记关于长江经济带发展重要战略思想和视察湖南时的重要指示精神,进一步强化全省河湖管理保护,针对湘资沅澧四水干流河道现状信息条件,为解决基础资料不一致、减少漏报、错报及少许瞒报等问题,并避免重复工作,充分运用卫星遥感、无人机、手机传送等信息快速采集和及时监测技术,先期采用遥感影像资料,全面排查四水干流“四乱”疑似问题,再进一步进行现场核查,落实好总体整改清单,最后针对核查过程中出现的问题提出几点建议。

河湖管理法规浅析

文章介绍了湖南省河流的基本情况,并从河湖管理法规的视角,筛选河湖管理工作中常用法规条款,进一步阐述河湖管理相关内容。

洞庭湖湿地潜流带地下水中氮磷迁移转化过程及驱动机制分析

为了揭示洞庭湖湿地潜流带地下水中氮磷的迁移转化过程,以洞庭湖湘江入湖口附近湿地为研究区,定期采集地表水和地下水水样进行水化学参数测试,采用熵权指数法进行水质评价,运用相关性分析、结构方程模型等方法研究理化参数对氮磷迁移转化的驱动机制。结果表明:58.8%的地下水水样为Ⅳ类或Ⅴ类水,TN、NH_(4)^(+)和TP是主要的超标因子,氮的迁移转化主要受矿化作用、反硝化作用和硝酸盐异化还原成铵等反应控制,磷的迁移富集与Fe/Mn氧化物或氢氧化物的还原性溶解密切相关;地下水中氮磷组分含量在丰水期和枯水期表现出明显差异,受潜流交换作用影响,除NH_(4)^(+)、溶解有机氮和TN外,地下水中NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)、TP和溶解态活性磷含量随着河岸距离增加而减小;温度、氧化还原电位、溶解氧、总溶解固体和电导率均会影响微生物活性,是地下水中氮磷迁移转化的关键驱动因子。

变化环境下洞庭湖水资源演变规律及生态修复研究

洞庭湖是长江之肾,对长江流域的水资源、防洪以及生态安全具有不可替代的作用。三峡及上游梯级群运用,使洪水和泥沙受拦蓄,洞庭湖淤积速度减缓。但清水下泄致使干流河道逐年下切,入湖分流比持续下降,导致洞庭湖区涉水问题逐步凸显:河道水生生物通道性能减退;垸内水系连通性能变差;水环境、水生态功能受损等。因此,开展洞庭湖区河网水系、水资源、水环境的变化规律及生态修复的研究非常必要且十分重要。