CMADS数据集在呼兰河流域的适用性评价

【目的】探究中国大气同化数据集(CMADS)在呼兰河流域水文模拟的适用性。【方法】对CMADS与传统水文站降水、气温数据的精度及时空分布特征进行分析,构建CMADS与传统水文站2种气象数据驱动流域有、无水库控制水系情景下的SWAT模型,同时使用SUFI-2算法以月值实测断面径流数据为准进行模型参数的率定和验证,评价该数据集作为气象驱动数据的适用性及对传统水文站数据的可替代性。【结果】(1)2种气象数据具有较强的线性相关性和对应关系,且时空分布特征相似,年内变化趋势一致。(2)在无水库呼兰河干流水系,CMADS数据驱动的模型率定期R^(2)=0.92、NSE=0.91、PBIAS=18.53%,验证期R^(2)=0.94、NSE=0.96、PBIAS=10.51%;在有水库通肯河水系,模型在率定期R^(2)=0.89、NSE=0.82、PBIAS=12.79%,验证期模型R^(2)=0.93、NSE=0.86、PBIAS=12.03%,模拟结果均达到径流模拟评价标准。【结论】CMADS+SWAT模型比传统水文站在呼兰河流域径流模拟整体效果更佳、模拟精度和适用性更好,与实测值更为接近,可为缺少气象数据的研究区建立SWAT模型提供数据支撑。

基于改进River2D模型的呼兰河干流生态流量研究

为探究呼兰河干流生态流量并作为流域生态调度的依据。采用改进的River2D模型,将河道水动力模型和鱼类栖息地模型相耦合,模拟呼兰河干流七星鱼最适宜栖息地面积时所对应的河道流量范围。为了获得更好的栖息地模拟效果,将原有River2D模型中的河道基质偏好性替换为指示性物种对水质的偏好性,这样在进行河道基质变化范围较小和鱼类对水质偏好性较为明显的河流生态流量研究时,模拟的效果更好。基于改进的物理栖息地模块,运用River2D中的二维水动力模型模拟呼兰河干流不同流量工况下的流速、水深和适宜性栖息地分布情况,作流量-适宜性栖息地面积关系曲线,得到七星鱼枯水期、平水期和丰水期的适宜生态流量值分别为2.75、8.25和27.5 m^(3)/s,适宜生态流量范围是2.75~27.5 m^(3)/s。基于改进River2D模型得到的呼兰河干流七星鱼生态流量范围和Tennant法的评价范围相吻合,认为研究结果是合理的,能够为呼兰河干流七星鱼的保护和生态调度提供参考。

基于改进AHP-模糊综合评价的河湖健康评价研究——以哈尔滨市阿什河为例

河流健康评价是河流生态治理的前提和依据,结合大量外业数据和历史资料数据,构建了以水文水资源、物理结构、水质、水生生物、社会服务功能以及管理6个准则层共11个指标层的评价指标体系,并探索性地采用层次分析法(AHP)、CRITIC法赋权分别对准则层、指标层指标赋权,基于最大隶属度原则的模糊综合评价的评价方法对哈尔滨市阿什河进行健康评价,结果表明,阿什河目前处于亚健康状态,与实际结果相吻合。该模型有效地减少主观误差,研究成果为今后河流健康评价和治理提供一定参考基础。

基于无人机全景影像优化河道巡查方法的研究及应用

河道巡查是河湖长制工作中的重要一环,当前基于传统河道巡查发现问题不及时,人力成本高且存在持续跟踪困难的问题难以达到查与改并行的河湖整治要求。文章提出基于无人机全景影像优化河道巡查的方法,结合720yun平台实现网络上传。通过工程实践验证,该方法能有效提升河道巡查效率,且执行高效、控制简便、结果直观,针对大流域、长河段的巡查区域具有良好的实用性,提供了全新数据来源与复核方式;为推动河湖长"清四乱"工作的自动化和数字化进程提供一定的支持。

基于多层次灰色评价模型的取水口规范化管理评价研究

取用水监督管理是保障水资源有效利用和保护的关键环节。取水口是取用水的必经通道和把口环节,其管理状况直接影响着水资源的合理分配、监测计量、节约利用和生态保障等方面。因此,开展取水口规范化管理对于落实水资源刚性约束制度,切实做好取用水管理,提升水资源管理能力起着至关重要的地位。取水口规范化管理涉及到取水许可审批、计量设施安装、水资源费征收等不同管理过程,开展取水口规范化管理进行评价,需要进行多维度综合评估。文章基于层次分析法和灰色模糊评价模型,构建了一个具有层次结构和灰色模糊关联度的评价模型,采用专家打分,矩阵计算等对取水口规范化管理进行评价。通过对实际案例的分析,文章所提方法能有效地评估取水口的规范化管理水平,为水行政主管部门在取水口管理和保护方面提供有价值的参考。同时,该方法具有较强的适应性和扩展性,可应用于其他资源管理评价领域。

基于AHP的黑龙江省水资源安全评价

本文主要针对黑龙江省水资源现况,采用层次分析法(AHP)从供需、社会、经济和生态四种情况出发,选取16个水资源安全评价指标,并构建判断矩阵,再使用MATLAB软件计算得出某一目标对上一目标的层次单排序,进而计算出各级指标权重,进行总层次排序,最后结合2016~2020年水资源安全实际数据对黑龙江省的水资源安全进行综合评价分析,结果表明:2016~2020年黑龙江水资源安全等级为临界。

电驱动水下闸阀执行器研究进展及问题探讨

全电式水下控制系统是未来的发展方向已是业内的共识。电驱动水下闸阀执行器作为系统的核心装备,控制全电式水下采油树、管汇闸阀的开启与关闭,是全电式水下控制系统的最终执行单元,对于油气资源的安全开采起着至关重要的作用。近年来电驱动水下闸阀执行器受到国内外油气装备企业和研究学者的广泛关注,已逐渐成为水下控制系统领域的研究热点。该文介绍电驱动水下闸阀执行器的研究进展,并综合技术发展现状对现有相关研究中存在的待解决问题做简要探讨,为未来电驱动水下闸阀执行器的发展提供基础。

甘肃省水资源承载力时空特征与承载状态研究

基于水资源、社会、经济、生态环境的评价体系,采用状态空间法,对甘肃省2015-2020年水资源承载力进行分析,利用GIS与GeoDa软件,开展水资源承载力值时空分析及关联格局分析与研究。结果表明:①2015-2020年甘肃省水资源承载力呈先上升、后下降、再上升趋势,各地市水资源承载力的变化趋势不尽相同。②2015-2020年甘肃省水资源承载力的空间分布变化较大,各地市之间有所变化。高值区由河西地区逐步向陇中、陇东地区变化;中值区分布比较集中;较高值区分布相对分散,各地区均有分布;较低值区和低值区分布最零散,各区域均有分布。③总体来说,2015-2020年甘肃省各地市水资源承载状态反复变化,水资源承载力上升,对应的承载状态也呈现上升趋势。④2015-2020年甘肃省各地市水资源承载能力的空间分布呈非随机性,在地理空间上具有空间聚集效应;2015-2020年莫兰指数值呈现反复发展趋势。

激光沉积制造SiC/ZL114A复合材料组织及力学性能研究

为了提高铝基复合材料送粉式激光沉积制造成形工艺,本文开展了SiC/ZL114A铝基复合材料的激光沉积制备研究。采用光学显微镜、电子万能试验机对复合材料的组织及力学性能进行分析,研究了激光沉积工艺参数和SiC颗粒含量对显微组织及拉伸性能的影响。结果表明:复合材料的组织由ZL114A基体组织和SiC颗粒组成,随着激光功率密度的增加,沉积层中部的SiC含量增多,但表面的SiC含量减少。经多道多层沉积后,使SiC颗粒重新分布,SiC颗粒在沉积层中分布均匀;当SiC颗粒含量为10%时,材料的强度最高,随SiC颗粒含量的增加,SiC/ZL114A复合材料的强度和塑性持续下降。本文可促进铝基复合材料在航空航天等复杂领域的应用。

收缩段截面形状对喷嘴性能影响的模拟分析

预混合磨料水射流喷嘴作为射流切割系统的执行端,细微的截面形状改变都会对喷嘴性能产生较大的影响。为提高喷嘴的综合性能(切割能力和使用寿命),本文运用计算流体力学软件对流体动力学方程和磨粒受力方程等进行耦合求解,研究在以峰值流速(切割能力)和单位流量冲蚀率对数(使用寿命)为指标的前提下,各类喷嘴性能的综合表现。以单锥、衔接型、凹型和凸型4类喷嘴为模型,分析不同收缩段截面形状对喷嘴综合性能的影响;结果表明:凹型和衔接型喷嘴综合性能接近,优于单锥喷嘴,凸型喷嘴综合性能最差;较大的收缩段夹角不利于喷嘴综合性能的提升;在以上分析结果的基础上,设计了圆弧过渡的平直型喷嘴,仿真结果显示:具有圆弧过渡的平直型喷嘴在综合性能上有了较大的提升。本文工作为后续的喷嘴截面形状优化提供了参考。

基于熵权TOPSIS模型的东宁市水资源承载力研究

为合理地评价东宁市水资源承载力,从水资源、社会、经济和生态环境等4个方面,建立了供水模数、人均GDP等13个指标的水资源承载力评价体系;应用熵权TOPSIS模型对东宁市水资源承载力进行研究。研究表明:2016—2020年东宁市水资源承载力先小幅下降,后大幅上升,在2017年处于“较差”水平,2018—2020年处于“中等”水平;在未来东宁市发展中要更加注意社会发展与承载力的协调关系,继续加强节约用水和计划用水管理,实现水资源可持续利用。

哈尔滨市再生水利用与配置研究

再生水资源作为经过处理后达到一定指标的新型水资源,在某些方面可以替代传统水资源,合理高效利用再生水是一种保护传统水资源的重要方式。针对哈尔滨水资源现状,点明再生水利用与配置的重要性;以文昌污水处理厂为例,阐述污水处理流程;研究哈尔滨市再生水利用潜力;运用TOPSIS,对市政、工业、景观再生水利用所带来的经济效益进行分析,结合国外先进做法,对哈尔滨市再生水利用与配置提出建议。研究目的在于结合哈尔滨市本地特点,构造科学、合理、先进的再生水利用试点,为全国其他地区提供经验,实现保护传统水资源,合理规划再生水资源,达到绿色发展的目的。

水下柔性连接器的O形圈球面密封性能分析

水下柔性连接器可解决水下油气管道在连接时因管道角度偏离而无法成功对接的问题。水下连接器的密封结构以球面上的O形圈为主,为了验证连接器密封结构在水下的密封性能,通过对O形圈材料本构方程的计算分析,得到O形圈橡胶材料的重要材料参数;从von Mises应力、接触压力、不同接触面的接触宽度等方面,分析不同介质压力对O形圈密封性能的影响。结果表明:水下柔性连接器密封结构在不同工作状态下均能够保持良好的密封性能,且介质压力越大,O形圈与球形结构上的密封槽之间的接触应力就越大,连接器密封性能有所提升。通过压力试验验证了O形圈球形结构应用在水下是可靠的。

水下设备密封胶筒截面形状的响应面优化

胶筒的密封性能对于封隔器等水下设备来说极为重要,而胶筒的截面形状是影响胶筒密封性能的重要因素之一。一般来说,胶筒的上端与下端受到的约束条件并不相同,并且在密封性能方面,胶筒上端接触压力更大,且胶筒的各个结构参数相互影响。因此建立综合考虑胶筒上端厚度与倒角角度的二维数值模型,以外筒内侧受到的应力为优化目标,引入防肩突变量作为防止肩突发生的约束条件,利用响应面优化方法结合多目标遗传算法,对胶筒的端面厚度和角度进行优化。结果表明:在有限元仿真中,防肩突变量可有效地反映出胶筒在挤压过程中是否出现的肩突情况;在优化过程中加入防肩突变量进行约束,可避免得到产生肩突的胶筒结构参数值。优化得到了胶筒上端厚度比下端厚度大的胶筒截面结构,其密封性能比传统的胶筒截面结构更有优势。提出的不对称胶筒截面形状对类似密封件的研究有重要的理论意义。

深海管道法兰连接机具的设计与仿真分析

深海管道法兰连接机具是一种应用于深水回接的特种机具,可以完成远程操控的法兰连接作业.随着海洋石油逐渐走向深水,机具的研制将大大提高我国深水回接技术水平.设计了深海管道法兰连接机具总体结构,阐明了其工作原理,设计了机具的关键部件,即拉伸拧紧机构,其利用拉伸拧紧方式实现法兰的螺栓连接.建立了机具运动学模型,对机具的工作过程进行了数学描述,为进一步研究液压控制系统提供了理论依据.同时对机具进行了基于ADAMS的多体动力学仿真研究,验证了机构的合理性.

基于组合赋权-TOPSIS的齐齐哈尔市幸福河综合评价

基于对幸福河概念的理解,以齐齐哈尔市河道规模适中的6条河流为例,结合比例标度层次分析法(AHP)和反熵权法(AEM)进行组合赋权,构建TOPSIS评价模型,将目标层划分5个导向层、20个指标层进行幸福河评价。结果表明,齐齐哈尔市河流整体幸福等级为Ⅲ级,其中,雅鲁河幸福等级为Ⅳ级,阿伦河、诺敏河、音河、润津河幸福等级为Ⅲ级,绰尔河幸福等级为Ⅱ级。分析结果中2个指标层整体较差的原因,并提出治理建议。

深海卷管铺设中的管道安全性分析

深海卷管铺设过程中管道发生了复杂的塑性变形,可能造成管道的失效,因此需要对管道的安全性进行评估。为此,首先对卷管铺设整个过程中管道的受力变形情况进行了分析,发现管道在上卷至卷筒时最易发生失效。其次对上卷时管道可能发生的失效形式进行了归纳和分析,获得了管道在各种失效形式下的极限承载公式。然后基于位移控制条件,得到了管道的极限弯曲半径,并结合极限承载公式,建立了管道失效的评价指标。最后以管径为16英寸(406.4 mm)的管道为实例,对管道的安全性进行评估,并采用有限元软件对管道上卷时张力对管道椭圆度的影响进行了分析。结果表明:①较大径厚比的管道在上卷时更易于满足极限载荷承载条件,但是对管道截面变形不利,当径厚比达到20时,不满足位移控制条件,已不适用于卷管法铺设;②较高的管材等级对卷管铺设中管道安全性有利;③上卷张力对管道椭圆度的影响较小,可以忽略。

吊头激励下的柔索摆系统建模与仿真

根据起重船柔索摆系统的运动特性,将其运动分解成相互独立的吊物摆动分量和吊索波动分量;采用弦振动理论构建了混合初始边界条件下确保存在唯一性的吊索波动数学模型,并利用无条件稳定的隐式差分法解决了其数值解的稳定性问题;采用以球坐标为摆动角的吊物摆动数学模型和叠加原理得到了逼真的柔索摆运动形态.仿真结果表明,所提出的数学模型和算法能够求解出逼真的柔索摆实时运动形态.

八足仿蟹机器人行走稳定性分析

为准确评定新型圆弧形足端结构的八足机器人行走稳定性及稳定裕量,提出1种适用于八足机器人行走稳定性判定方法。对八足机器人整体结构进行抽象简化;使用闭环矢量法获得了质心与落足点之间的相对位置关系;应用规范化能量稳定裕度(SNESM)方法对八足机器人静态稳定性进行描述,建立复杂环境下机器人静态稳定裕度的数学模型。通过数值仿真获得了机器人稳定裕度与机体质心高度及地面倾角之间的关系。稳定性实验结果表明:该方法能够准确判定八足机器人的行走稳定性。

深水铺管起重船海上起重作业实时仿真

为满足海上起重作业视景仿真的数据需求,该文基于动力定位仿真系统提供的船舶六自由度实时数据和起重驾控台的操纵信号等多通道离散数据,构建了综合考虑海况、动力定位、实时操纵、压载调整等影响因素的实时动力学模型。为降低累积误差,提高运算速度,采用布里斯近似积分法求解动力学方程。结果证明,该仿真系统在保证精度的前提下满足了实时性要求,有效地解算了被吊物的实时摆动姿态,为视景模型提供了基础数据。