长江上游梯级水电开发的水温累积影响及生态效应

梯级大坝建设阻隔了自然河流水温的连续性,导致明显的水温累积效应,产生系列的生态效应。本文通过分析金沙江下游及三峡库区沿程水温的时空变化特征,揭示了建坝前后不同尺度水温的变化特征及累积效应,并分析了水温变化对鱼类产卵的影响。研究结果表明,金沙江下游在溪洛渡和向家坝建成后沿程年均水温差变小,沿程水文站年最大水温呈下降趋势,而年最小水温显著抬升,其中1月和12月最为明显。建坝后年水温变幅缩小且水温分布天数有“聚拢”趋势,水温分布天数由M型转为V型。累积效应指标发现建坝后时间拥挤效应显著,极值水温出现时间滞后,水温推迟达1~2个月,统计了攀枝花段27种和向家坝下游段46种鱼类产卵习性,发现水温变化导致受高度影响的鱼类分别占比48%和44%。本文丰富了梯级大坝建设的水温累积效应及对鱼类产卵的影响研究,对加强管理大型梯级运行引起的温度变化与保障下游生态恢复具有一定的科学意义。

小浪底水库运行下花园口河段黄河鲤生态流量研究

【目的】大坝和水库等水利工程的修建在带来防洪减灾效益的同时,也给所在区域的水生生物栖息繁衍带来了一定影响,诊断关键水生生物的生态流量对大坝下游的生态环境修复工作具有重要意义。【方法】以黄河下游花园口河段为例,探讨了小浪底水库运行下不同流量情景下的黄河鲤栖息地质量情况,并由此推求黄河鲤的生态流量。基于栖息地模拟法,通过构建耦合栖息地适宜度模型的二维水动力模型,分析了黄河鲤鱼苗期、亲鱼期的栖息地适宜度指数空间分布,分别建立了黄河鲤两个生命阶段流量与栖息地加权可用面积关系曲线。【结果】结果表明:随着模拟流量的增大,黄河鲤不同生命阶段的栖息地适宜度指数空间分布及栖息地加权可用面积呈现先增加,达到峰值后逐渐减小的变化规律。【结论】黄河下游花园口河段的最小生态流量为1 150 m~3/s,适宜生态流量为1 450 m~3/s,最适宜生态流量为3 000 m~3/s,研究成果加深了对大流量情景下黄河鲤栖息地质量的认识,对黄河下游生态保护与修复具有重要意义。

气候变化对青海湖水位的影响及机理分析

为系统分析气候变化背景下青海湖水位的变化过程及影响机理,本研究利用1971—2020年青海湖流域的站点观测资料,运用时间序列分析、地统计学插值和相关性分析相结合的方法,定量分析了青海湖流域水文和气象要素的时空变化特征,并基于全球气候模式预估了不同情景下降水和水位的变化趋势。结果表明:过去50年间青海湖水位和水面面积呈先下降后上升的过程,径流量、降水量和气温呈增加趋势,而蒸发量则明显减小;青海湖水位受径流量、降水量、气温和蒸发量的影响非常显著,相关系数分别高达0.92、0.92、0.88和0.81;2021—2040年青海湖水位在不同情景下均呈上升趋势,年平均水位上升速率分别为0.218、0.187、0.125和0.132 m/a。本研究将为气候变化背景下高原湖泊水循环机理揭示及其量化分析提供科学依据。

机器学习法识别STEMI患者经皮冠状动脉介入治疗后微循环障碍的影像学相关危险因素

目的探究急性ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)患者在接受急诊经皮冠状动脉介入(percutaneous coronary intervention,PCI)治疗后发生冠状动脉微循环障碍(coronary microvascular dysfunction,CMD)的影像学相关危险因素。方法回顾性纳入广东省人民医院2016年至2022年期间STEMI发病24 h内接受急诊PCI治疗的患者的临床资料。以血管造影衍生的微循环阻力诊断CMD,依据纳入的影像学指标,采用k-means聚类分析法计算最佳聚类数,通过Logistic回归及主成分分析法确定不同影像学指标对CMD的贡献度大小。结果共纳入1045例患者,880例男性,占84.2%;年龄为(60.9±12.6)岁,其中506例患者(48.4%)发生了微循环障碍。基于冠状动脉影像学指标的聚类分析识别了两个不同的心肌梗死患者群体,两个群体术后患CMD的风险差异具有统计学意义(P<0.001)。Logistic回归及主成分分析结果显示,术前指标按贡献百分比排序为:心肌梗死溶栓试验(thrombolysis in myocardial infarction,TIMI)血流分级、心肌呈色分级(myocardial blush grade,MBG)、“罪犯”血管闭塞、“罪犯”血管定位,均与CMD患病风险显著相关(P<0.05)。结论机器学习法发现,术前评估TIMI和MBG血流分级、“罪犯”血管闭塞有助于识别急诊PCI治疗后CMD的高风险患者。

基于水文水力学水生态结合法的大渡河生态流量研究

大渡河是长江上游重要支流,水电资源丰富,流域内现存大量特有物种和珍惜物种,具有较高的生态及经济价值。生态流量是保障河道生态环境不退化、维持河道健康的重要指标,开展对大渡河生态流量的计算,对大渡河水生态环境保护和水资源合理利用具有重要意义。当前对生态流量的研究众多,本文基于大渡河中下游2008—2017年天然来水情况,分别选取水文学方法中的Tennant法、改进Tennant法,水力学法中的湿周法,以及鱼类生境适宜度法,提出了水文-水力学-水生态的结合法(下称结合法)。将结合法计算的生态流量与多年实测流量对比,确定需要进行生态补水的月份,并根据水利部印发的第四批重点河湖生态流量保障目标对大渡河生态流量进行满足程度分析。研究结果表明:结合法考虑了水文学、水力学以及不同月份鱼类繁殖的需求,满足年内不同时段河道生态需求。大渡河中下游泸定站2—4月、沙湾站2月的来流量无法满足生态需水,应进行生态补水,使河道流量满足鱼类繁殖要求。与水利部制定的大渡河生态流量保障目标相比,本文计算的生态流量在鱼类繁殖期高于保障目标,在非鱼类繁殖期低于保障目标。本文提出的结合法考虑了河道生态需水的年内差异,且计算方法简便,实用性较强,大渡河生态流量的计算能够为年内生态补水提供科学依据。

基于水体交换能力的调水工程对底栖动物群落影响研究

水文条件的改变会引起水生态系统的波动变化,大型调水工程的实施会改变水生生物群落结构。本研究分别调研了南四湖和东平湖在调水工程实施前后一段时间的大型底栖动物群落结构,模拟分析了调水工程引起的湖泊水龄变化特征,从水体交换能力的角度探讨了大型调水工程对湖泊中大型底栖动物群落的影响。结果显示,调水工程运行一段时间后,东平湖中大型底栖动物群落在年尺度上从由小体型的水生昆虫类主导转变为由大体型的软体动物主导,南四湖中软体动物的优势在调水工程实施之后更加凸显。在季节尺度上,软体动物占比通常在调水期(非雨季)减小,而在非调水期(雨季)增大。调水工程的实施改变了湖泊水动力场特征,在年尺度上增强了湖泊水体交换能力,调水入流与入湖径流的叠加使湖泊水体的高流速时间变长,这不利于小体型物种稳定生长,进而导致在年尺度上大体型软体动物的占比逐渐增大。此外,调水工程的实施主要是提升了非雨季湖泊的水体交换能力,但增加调水后的非雨季湖泊水体交换能力仍然小于雨季,这也导致软体动物占比在调水工程实施前后均呈现在雨季减小在非雨季增加的规律。

非支架植入策略对急性ST段抬高型心肌梗死患者临床预后的影响

目的 比较非支架植入策略(non-stent implantation strategy,NS)与支架植入策略(stent implantation strategy,S)对急性ST段抬高型心肌梗死(ST-elevation myocardial infarction,STEMI)患者临床预后的影响。方法 回顾性纳入2018年1月至2020年1月因STEMI就诊于广东省人民医院、广东省人民医院珠海医院、揭西人民医院的患者共245例,其中共51例STEMI患者接受了延迟支架策略,NS组21例,S组30例,分析其临床资料。对患者接受直接经皮冠状动脉介入(percutaneous coronary intervention,PCI)治疗预处理后及1周后再次接受PCI治疗后的冠状动脉造影(coronary angiography,CAG)影像资料进行记录和分析:“罪犯”血管的心肌梗死溶栓试验(thrombolysis in myocardial infarction,TIMI)血流分级和TIMI心肌灌注分级(TIMI myocardial perfusion grading,TMPG)。对术中血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)的影像特点进行记录和分析并对所有患者进行1年和2年的临床随访[主要不良心血管事件(major cardiovascular adverse events,MACEs)]。结果 NS组与S组的患者经直接PCI治疗预处理后、首次PCI治疗后1周再次PCI治疗或CAG均显示,“罪犯”血管的TIMI血流分级比较,差异无统计学意义(P>0.05)。首次PCI治疗后1周再次PCI治疗或CAG显示S组患者心肌TMPG灌注分级比NS组更优,差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者的IVUS影像特点包括最小管腔直径(MLD)、最小管腔面积(MLA)、重构指数(RI)及斑块负荷(PB)等比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者的第1年和第2年临床随防显示MACEs发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 在基于循证医学的规范药物治疗基础上,若STEMI患者在接受首次PCI预处理后“罪犯”血管达到理想的前向血流、“罪犯”病变残余狭窄明显改善,非支架植入策略可能成为一种有效和可行的选择。

河床表层冻融作用下推移质输移特征研究

高纬度河流系统常会经历季节性冻结与融化。为揭示冻融作用对床面推移质运动的影响,本研究以未经历冻融过程的常规室温(20℃)推移质输沙实验结果为基准,保证实验条件不变,开展了均匀沙与非均匀沙床表层冻融后的室温(20℃)推移质输沙实验,综合比较了冻融作用影响下推移质输沙率与级配组成特征。结果表明,河床表层冻融后的推移质输沙率均高于无冻融作用的推移质输沙率,据此提出了有冻融影响与无冻融影响下的推移质输沙率比值ζ。研究显示,冻融作用下的推移质输沙率呈有规律变化:剪切力较小时ζ较大,剪切力较大时ζ减小并逐渐趋于1.0;非均匀沙中,随着泥沙粒径增大,各粒径组的ζ逐渐减小;低流量驱动时,冻融作用对非均匀输沙级配组成的影响显著,并随着流量增大而逐渐减弱。本研究剖析了冻融作用对推移质输沙率与级配组成的影响,有助于认识冰冻区河流的河床稳定性与河床演变情势。

流场动态可视化平台关键技术与应用

流场模拟是计算机仿真模拟的热点和难点,是展现水流动态变化过程、辅助寻求水流运动变化规律的重要手段。流场可视化技术的应用可以有效提高水流信息表达的直观性与综合性。本文以北江航道水流可视化为例,开发了浏览器/服务器结构的航道水流可视化平台,重点研究了平台中基于图像的流场可视化技术,采用渲染到纹理技术和通用图形处理器计算中的乒乓技术实现了流场可视化的融合,采用基于视点动态渲染的方式有效解决了水流细节层次的表现问题。在北江航道水流可视化应用中流场动态显示效果流畅,运行帧率达60帧左右。该流场可视化实现方法可以为网页端流场可视化实现与应用提供参考。

滇重楼多糖对小鼠胃肠动力的影响

通过比较正常小鼠与滇重楼多糖组小鼠胃排空率、小肠推进率、十二指肠收缩活动的差异,研究滇重楼多糖对小鼠胃肠动力的影响.实验结果表明,低剂量滇重楼多糖极显著促进小鼠胃排空率(P<0.01),中剂量极显著抑制小鼠胃排空率而促进其小肠推进率(P<0.01),高剂量极显著延缓小鼠胃排空率和小肠推进率(P<0.01).离体实验结果表明,滇重楼多糖低、中剂量组兴奋十二指肠收缩幅度,而高剂量组极显著抑制十二指肠收缩幅度(P<0.01).滇重楼多糖对小鼠胃肠动力具双向调节效应,且最适浓度位于中、高剂量间.

基于最小能耗的多无人机无线网络安全数据卸载策略

为了解决地面用户向多无人机边缘计算网络卸载数据时存在的地面被动窃听问题,提出了一种通过联合优化用户匹配和资源分配使系统能耗最小化的安全数据卸载策略。考虑了系统时延、通信资源、计算资源的限制,采用保密中断概率对数据卸载过程的安全性能进行约束。利用块坐标下降和连续凸近似算法联合优化用户发送功率、卸载因子、无人机计算资源分配、干扰功率,并基于成对稳定的用户匹配算法最小化无人机系统总能耗。仿真数据表明,该算法可以实现数据的安全卸载,并且在能耗、时延等性能上优于传统策略。

浅水湖泊底栖动物栖息地模拟

为研究白洋淀水生生物栖息地适宜度,分别于2016年春、夏、秋3季进行了实地考察和采样,结合野外观测和实验室测量得到环境和生物信息。基于14个采样点的数据,通过构建广义可加模型(GAMs)模拟和预测底栖动物的分布。使用Margalef指数作为响应变量,采用向前逐步回归筛选解释环境因子,通过评价剩余偏差来判断模型的表现。水深、水温、底泥氨氮、底泥有机质和沉水植物生物量被用于建立最终优化的广义可加模型。Margalef指数对环境因子的响应曲线表明该指数与水深和底泥氨氮浓度成线性负相关,与水温和底泥有机质浓度成线性正相关,而与沉水植物生物量是单峰关系。结果表明,预测值与实测值呈现显著的强相关性(Pearson R^2=0.847,P<0.001),均方误差较小(MSE=0.013),模型性能表现良好。

非恒定流驱动下床面形态变化特征

为深入认识非恒定流驱动下床面形态的演变规律及尺度变化趋势,采用水泵控制系统生成了一系列历时与洪峰流量不同的洪水过程来冲刷由粗沙组成的实验动床(中值粒径d 50=1.95 mm),研究中运用非恒定流的形态、非恒定性及水流做功参数来量化洪水过程;统计分析河床高程数据得到床面形态的波长、波高及陡度。实验结果表明:在不同尺度的非恒定流洪水作用下,实验动床表面分别形成了沙垄、交错边滩以及介于两者之间的过渡型床面形态;洪水的非恒定性对床面形态尺度的影响最大,其次是水流做功参数,而非恒定流的形态影响较为微弱;在此基础上构建了用于描述非恒定流驱动条件与床面形态尺度响应的定量关系。

基于Cesium的WebGIS流域虚拟场景搭建

为了在Web端更直观展示三维数字流域可视化信息,结合广泛运用于实际工程项目的倾斜摄影技术、BIM模型、WebGL可视化等前沿热点技术,介绍了基于地图引擎Cesium搭建流域虚拟可视化场景环境的方法。Cesium是一个基于WebGL的开源三维地图引擎,它解决了传统插件式Web三维虚拟场景兼容性差的问题,实现跨平台三维流域信息Web端流畅加载。采用Java Script与WebGL为开发语言,基于B/S架构,采用缓存下载、切片技术实现地形与影像的集成加载;采用3DMAX、Revit、Super Map iDesktop等工具实现倾斜摄影模型与精细模型的转换与集成加载;采用nginx反向代理,Ajax异步调用技术实现水情信息的集成可视化;最后达到了流域多种信息集成显示的效果,对基于Web的流域仿真具有较好的参考价值。为流域模拟仿真WebGIS平台探索了快速智能的搭建方案。

基于Cesium的流场可视化研究

由于三维虚拟仿真技术在各领域实际应用中缺少与专业的可视化软件有机结合的应用平台,尤其是流场可视化技术在虚拟仿真三维平台的运用。为了在B/S端三维虚拟仿真平台下实现流场可视化集成与展示,使用GPGPU技术完成流体方程在GPU中的并行计算,采用颜色、箭头、纹理变换、LIC等多种流场可视化技术,实现在Cesium三维仿真平台流场展示。在ThinkPad s5笔记本上实现了Web端虚拟仿真三维平台流场可视化展示,结果显示,在浏览器分辨率1396×641下,平台运行帧率保持30 fps以上,保证了画面流畅,同时实现了实时交互操作。综上所述,本平台弥补了C/S端的不足,扩展了应用范围,丰富了原有系统的数据展示效果,为实时性、大容量科学计算及展示提供了核心技术,有望在虚拟现实和数值模拟方面得到更广泛应用。

长江中下游鱼类重金属污染及健康风险评价

为研究长江鱼类重金属污染状况,对长江七种主要经济鱼(鲢鱼、草鱼、鲫鱼、鲤鱼、铜鱼、鲶鱼、黄颡鱼)背部肌肉组织中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn和Hg的含量进行了测定。运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和目标危害系数法对鱼肌肉组织中重金属污染程度及食用安全性进行评价。结果表明,长江鱼类Cu、Zn、 Pb、Cd、Hg和Cr的含量分别为0.361～18.76、0.793～50.8、0.009～3.8、0.003～0.97、0.001～0.054和0.121～0.805 mg·kg^(-1)。Pb和Cd为长江鱼体重金属污染的主要元素。鲫鱼受到重金属综合污染最大,草鱼最小。对于大多数重金属元素来说,肉食性鱼肌肉中富集的含量大于植食性鱼和杂食性鱼。与国内外河流鱼体内重金属含量相比,长江鱼类处于中等水平。鱼类的单一和复合重金属健康风险指数均表明长江鱼类食用安全性较好,不会对消费者健康产生潜在危害。

基于无人机和SfM的天津港堆场散料体积测量

随着智慧港口的快速发展,露天堆场的自动化、智能化管控越来越重要,其中准确快速测量露天堆场散装物料体积、堆场占用率等物理量是堆场智能化管理发展的重要工作。以天津港典型堆场为例,应用大疆悟二飞行器、禅思X5S云台相机、Agisoft Metashape软件,基于无人机摄影测量与SfM技术,建立了堆场散装物料的数字高程模型,得到了堆场料堆分布图,计算了料堆总体积和堆场占用率,研究了模型参数设置对测量精度和效率造成的影响。结果表明:该方法可快速准确地获得堆场料堆总体积和堆场占用率,每平方千米堆场的测量内外业耗时1h左右,料堆体积测量相对误差小于3%,堆场占用率测量绝对误差小于0.5%,满足堆场测量的实际需求。模型参数对最终的计算结果精度没有显著影响,但是模型参数设置越高,生成模型耗费的时间就越长,因此模型参数设置为最低时,时间成本最低,在大范围堆场测量中具有实用意义。基于无人机和SfM快速测量堆场散料体积的方法可改变传统的大型堆场管理模式。研究成果可以为堆场散料体积快速测量与堆场智能管控提供技术支撑。

栖息地模拟中指示物种的选取方法研究

指示物种的选取是栖息地模拟中的关键一环,为了选取澜沧江流域的指示物种,以澜沧江中游漫湾大坝为例,通过调查大坝建设前后的水生生态系统和鱼类资源,建立ESHIPPO-PPm模型,评估澜沧江流域四种特有鱼类(中国结鱼Tor sinensis、红鳍方口鲃Cosmochiluscardinalis、宽头华鲮Sinilabeolaticeps、云南裂腹鱼Schizothoraxyunnanensis)的灭绝风险,并根据调查和风险分析结果选取该地区的指示鱼种。结果表明:根据生态适宜(ES)与HIPPO系统因子的得分,中国结鱼和红鳍方口鲃的生态适宜性最好,宽头华鲮和云南裂腹鱼的生态适宜性居中;宽头华鲮和云南裂腹鱼的灭绝风险适中,中国结鱼和红鳍方口鲃处于灭绝风险临界值。按照保护优先级(PP)物种得分高低依次为:红鳍方口鲃(76)>中国结鱼(74,风险水平显著)>宽头华鲮(62)>云南裂腹鱼(60)。中国结鱼是澜沧江流域特有的经济鱼类,种群数量大,易捕获,养殖成本低,对环境的敏感性较高,是该区域生境质量变化较好的鱼类指示物种。

中职计算机教学中如何培养学生实践操作能力

随着经济快速发展的同时,现代化信息技术也在迅猛发展,当下社会更加需要具有实践能力的实用型人才。计算机作为一门应用性较强的学科,中职计算机教育就是就业教育,在教学过程中要以培养中职生的实践能力为主,在中职生学习计算机理论基础的同时具备可以解决所遇问题的动手实践能力,使中职计算机学生在毕业时具备直接上岗的工作能力。本文较深入地分析了中职学校计算机教育现状及常见问题,有针对性地提出在教学中应加强实践能力及创新精神的培养,以适应中职教学的实际需要。

三峡及上游梯级水库群特大洪水防洪能力研究

三峡上游大规模梯级水库群的建成,极大地改变了三峡水库入库洪水的原始形态,使得三峡水库实际运行时的来水情况与最初设计时发生了很大变化,对下游荆江地区的防洪风险造成了显著的影响.本文通过建立三峡水库入库洪水随机模型和动库容调洪模型,结合三峡水库对城陵矶地区进行防洪补偿的调度规则,从入库洪水形态、调洪计算模型、防洪调度规程三个方面探究在三峡水库与上游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库群联合调度下荆江地区的防洪安全.结果表明,仅三峡水库单独拦蓄千年一遇入库洪水,所能控制的最大下泄流量为70160~81160 m^(3)/s,荆江地区的分蓄洪量为72.95~102.08亿立方米,大于荆江地区72.76亿立方米的蓄洪容积,难以保证完全分洪.为避免启用荆江分蓄洪区造成的巨大损失,在不同入库洪水形态和对城陵矶地区进行防洪补偿的调度规则下,三峡上游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库群需要预留的最小拦蓄库容为72.11~94.74亿立方米.研究成果可以为长江上游梯级水库群联合防洪调度提供参考.