基于K-means分段融合模型的采煤沉陷水域水深反演

为了定量获取采煤沉陷水域水深数据,实现矿区水资源量的监测与合理利用,提出一种K-means分段融合水深反演模型。基于Sentinel-2影像数据与无人船实测水深数据分别建立单波段模型、多波段模型及其对应的水深分段融合反演模型,从整体精度和不同水深段精度等角度进行对比。结果表明:K-means分段融合反演模型的整体反演精度高于单一模型,在单波段和多波段基础上建立的分段融合模型较传统单一模型均方根误差分别降低了0.202 m、0.178 m,拟合优度分别提高了0.169、0.147;其在不同水深段内各项精度指标仍为最优,且随着沉陷水域深度增加反演精度也越高。

水深对动力定位能力的影响

在作业过程中,海工船需应对不同水深的海域,而水深对流力和波浪力有影响。针对这一问题,对比5个水深下的环境载荷,并应用二次规划算法求解推进器最大功率利用率,进而分析水深对动力定位能力的影响。结果表明,随着水深的减小,流力和平均波浪漂移力均呈上升趋势。不同水深下波浪力的差异集中在0.5~1.5 rad/s的波频范围,谐摇会显著增加其对应的艏摇力矩。横浪下,动态载荷的影响已不可忽略,且合力矩的方向由风力主导。环境载荷的变化直接影响了推进器的使用功率。船舶的动力定位能力受首部伸缩推功率的限制,对应100°浪向。当水深为15 m时,该推进器处于满负荷状态;随着水深增至50 m,功率利用百分数降至约60%。因此,对于现有吃水条件,当水深小于20 m,环境载荷和推进器功率骤增,对动力定位的安全性提出了极大挑战;超过40 m后,水深的影响已不再明显,可近似视为无限水深。

基于遥感的呼伦湖水体动态监测研究

湖泊是地球重要的淡水资源,其时空动态监测对于水资源的合理利用和保护具有重要意义。呼伦湖是内蒙古第一大湖,在草原生态环境保护中举足轻重。该研究选用1975-2011年间的14景Landsat遥感影像和Aster GDEM高程数据,应用水体指数,在精确提取湖泊边界的基础上,尝试估算了呼伦湖的平均水深和蓄水量,探讨了呼伦湖面积、平均水深、水量的动态变化规律及其相关关系;并结合降水、蒸发等气候数据,揭示了呼伦湖水体变化的原因。结果表明:呼伦湖水体发生了明显的萎缩,尤其进入21世纪,萎缩速度明显加快;其水域面积、平均水深和蓄水量都表现出明显的涨落周期;蓄水量与水域面积、平均水深之间均存在较显著的正相关关系,为呼伦湖遥感动态监测和预测提供了一个简单有效的方法。

用平均水深代替水力半径的流量计算误差的探讨

本文通过对用曼宁公式推求流量时,用断面平均水深代替水力半径,给计算的流量成果带来的误差。对不同形状断面的流量计算的误差进行了分析,根据《水文资料整编规范》对水位流量关系水力因素法定线指标,系统误差不超过2%的规定,给出了矩形、等腰三角形、"u"形等不同断面形状可采用断面平均水深代替水力半径进行流量计算的最小宽深比。对用曼宁公式推求流量起到了进一步的指导作用。

理论最低潮面定义和算法的应用问题分析

分析了理论最低潮面定义的可能最低潮面含义,研究了定义实现算法的差异,发现了长周期分潮改正公式的错误。验潮站深度基准面的重新计算结果与采用值比较表明,在多数验潮站二者存在明显差别。指出在数字化海洋空间信息构建过程中,重新确定各站意义一致的深度基准面具有必要性。

新型张力腿式储油处理平台的动力响应分析

针对目前小油田早期生产中存在的不足,提出一种适用于浅水海域的新型张力腿式储油处理平台,该平台主要由储油箱、浮箱、吸力桩、系泊链和甲板结构构成,具备原油处理和储存功能。应用非线性时域耦合分析法,研究了有义波高、平均波周期、水深对该平台的运动响应和系泊链张力的影响。计算结果表明,波高对平台动力响应有较大影响,有义波高每增加0.4 m,平台水平位移相应增加0.408 m,而系泊链力随有义波高的增加呈准线性增大;波周期对平台水平运动影响显著,平均波周期从6.5 s逐级变化至8.5 s时,最大水平位移自3.760 m渐增至5.467 m,而波周期对系泊链力影响较小,变化率一般小于10%;该新型平台对水深大于20 m的浅水海域有良好的动力特性,而对水深小于20 m的海域却表现异常。因此,该新型张力腿式平台能满足水深不小于20 m浅海区的油田早期生产需要。

基于稳定同位素技术的黑河下游不同林龄胡杨的吸水深度研究

水是影响陆地生态系统植被分布最重要的因素之一,特别是在干旱地区,水资源将是限制植物生长的关键因素。不同植物具有不同的吸水深度,植物的吸水深度可影响它的分布区域,因此,精确测量植物的吸水深度对预测全球气候变化下植被的时空分布具有重要意义。稳定同位素技术逐渐被公认为是一种精确测量植物吸水深度的有效方法。利用稳定同位素技术分析了不同林龄胡杨的吸水深度和不同林龄胡杨的水分利用效率,对确定胡杨生存的合理地下水位、制定胡杨保育恢复策略具有重要意义。通过对黑河下游不同林龄胡杨木质部水及其不同潜在水源δD、δ^(18)O的测定分析,并运用深度模型计算了不同林龄胡杨的吸水深度,探讨了不同林龄胡杨的水分利用效率。结果发现:1)不同林龄胡杨木质部δ^(18)O差异显著,胡杨幼苗、成熟木、过熟木的δ^(18)O分别为-5.37‰、-6.03‰、-6.92‰;2)不同林龄胡杨的平均吸水深度不同,且具有随林龄变老而选择利用更深的土壤水分的特点:胡杨幼苗的平均吸水深度为37 cm,胡杨成熟木的平均吸水深度为145 cm,胡杨过熟木的平均吸水深度为149.5 cm。3)不同林龄胡杨水分利用效率不同,随林龄的变老水分利用效率具有降低的趋势。

长江中下游干流大型底栖动物的分布模式

为研究长江中下游干流大型底栖动物的基本群落现状及其沿中下游的变化趋势,于2019—2020年对长江中下游干流开展了3次野外调查。共记录大型底栖动物129属种,总密度和总生物量(无灰干重)平均值分别为174 ind./m2和0.645 g/m2。自中游到下游干流,大型底栖动物总种类数呈下降趋势;水生昆虫密度下降,其他类群密度上升;直接收集者和刮食者密度呈下降趋势,捕食者和撕食者密度上升。相关分析显示水深和平均流速是影响大型底栖动物分布的重要因素。总结了不同类群的分布模式:寡毛类与摇蚊类均喜深水缓流,两者适宜水深流速范围差异不大;腹足类喜水浅缓流,适宜水深与流速范围均较窄,而双壳类则相反。其他水生昆虫类、多毛类和钩虾类适宜水深范围较宽,流速范围相对较窄。研究结果可为今后开展长江中下游干流大型底栖动物环境水流需求研究和水库生态调度等保护与管理工作提供基础资料。

新疆准噶尔盆地不同径级梭梭和白梭梭的水分来源

在干旱区,水是植物生长发育的主要限制性因子。运用稳定氧同位素技术探究了准东地区生长在相邻地段不同径级的梭梭(Haloxylon ammodendron)和白梭梭(Haloxylon persicum)的水分来源。通过测定不同径级梭梭和白梭梭的小枝木质部水、不同土层的土壤水以及地下水的δ18O同位素值,运用MixSIAR模型、平均吸水深度模型和直观图法分析不同径级梭梭和白梭梭对各潜在水源的利用比例和主要吸水层位。结果表明:生长在丘间低地的四个径级梭梭主要水源是土壤水,随着径级的增长,梭梭水分利用方式更加灵活,趋向于利用稍浅层的土壤水。生长在沙丘顶部的四个径级白梭梭主要水源是土壤水,随着径级的增长,白梭梭更趋向于利用深层土壤水。梭梭和白梭梭通过不同的水分利用策略合理的利用干旱区有限的水源。

最低天文潮面的精度研究

基于最低天文潮面的定义和算法,以中国沿海14个主要长期验潮站多年的潮位观测资料为依据,分析了最低天文潮面在中国沿海海区的适用性。研究结果表明,在中国沿海,最低天文潮面能够达到厘米级的稳定性,适用于作为中国海区的海图深度基准面。

离散型沉降试验若干问题深探

本文深入探讨了离散型沉降试验的几个重要问题.这些问题是:以中点取样取代底部取样的合理性;中点取样工作水深(即有效水深)的确切含义及其合理的计算方法;如何用 Camp 图解积分法计算悬浮固体总沉降效率,并将沉速分布曲线 P=f(u)转换为沉降效率与沉降时间及沉降速度的关系曲线,即 E_T-t和 E_T-u 曲线,从 E_T-t 和 E_T-u 曲线上查到与某一沉降效率 E_T 对应的 t 值和 u值,并用系数修正后,即可用于沉淀池的设计计算.

宽尾墩消能技术的工程应用条件探讨

宽尾墩消能技术已先后在多个水利水电工程中得到应用。为了明确其工程应用条件,对现有方法进行了总结,并根据几个已建典型工程初步设计资料的运行工况参数,结合其脉动压强均方根试验测试资料,对这些方法合理性进行了分析,结果表明这些应用条件不够准确;结合流能比k和下游水深比α两个无量纲参数物理意义,对2个参数计算公式进行了调整,得到了典型工程新的无量纲参数曲线分布规律,并确定了一条宽尾墩消能技术工程应用的标准曲线α=6.5k+0.2,若某工程流能比k和下游水深比α两个无量纲参数的分布曲线在标准曲线之上,则宽尾墩消能技术就可应用,否则就不能。

考虑底坡影响下的明渠恒定非均匀流水力计算公式研究

考虑底坡影响的条件下,利用均值不等式对明渠恒定非均匀流最小断面比能和临界水深的计算公式进行改进,并附以算例验证。通过对改进前后两种方法的比较,结果表明:采用改进后的计算方法较之传统计算方法得到的临界水深偏大,最小断面比能偏小。改进后的公式利用均值不等式理论简化了计算过程,且考虑底坡影响下的结果更为精确,可靠度更高。这一改进过程从理论上阐述了数学方法在水力学分析中应用的可行性,同时也为水力学课程教学与工程实际计算提供了新的指导思路和简便的解决途径。

永庆水文站0.2相对水深流速系数分析

通过对0.2相对水深流速与精准垂线平均流速计算得出的流量相关关系分析,得出了0.2流速系数,为测流方案的优化提供了依据。

一个确定海图基面的方法

本文提出的一种综合性计算方法,在当地无实测潮汐资料的情况下,直接利用附近测站的调和常数及有关的地形图等资料,完满地求得了珠江口九洲港的论深度基准面。这一方法用在与九洲类似的港口,将具有同样的效果。

宏观形貌对沥青路面黏性滑水的影响分析

为研究宏观构造对潮湿沥青路面抗滑性能的影响,引入宏观形貌概率正态分布模型,构建潮湿路面-车轮相互作用下的动水压力解析方程及数值解算方法;并将分布模型与现行的路面抗滑指标MTD相联系。在此基础上,以黏性动水压力为基本指标,分析潮湿工况下,AC-13、SMA-13及OGFC-13这3类路型的路面抗滑性能。计算表明,潮湿路面薄层水膜条件下的黏性滑水不完全等同于积水路面条件下的惯性滑水,其胎下动水压分布沿行驶方向显现出非线性变化的特征,且在胎面临近完全接触区边界附近达到峰值后迅速衰减;同时,黏性滑水产生的承载力随行驶速度呈线性增长。另一方面,黏性滑水产生的动水压力与水膜厚度和路面构造深度的比值相关:当路面水膜厚度h在0~3σ之间,动水压力明显随水膜增厚而减小、随构造深度的增加而减小;当路面水膜厚度大于3σ或构造深度足够大时,水膜厚度和构造深度的影响将随之减弱。

基于不同生态风险度的水库调度方法研究

生态调度是平衡生态效益与其它效益的一种环保措施。当效益间发生矛盾时,可选择不同生态风险度作为决策依据,开展水库调度。以坝下典型断面的水深和流速为约束,提出基于鱼类产卵期生境断面水力需求和考虑不同生态风险度的生态调度模型。以元江桥头电站的华南鲤产卵场为例,评估5种典型日设计调度方案的生态风险度,结果显示2个方案的风险度为0,3个方案的风险度大于0.5。设计0.14、0.29、0.43三种目标风险度,分别对上述3个调度方案进行优化,得到9个优化方案。结果显示,优化方案的发电量与设计方案相比减小比例最小为16.29%,最大为36.37%。该模型可为生态约束的形成和生态调度方案的制定提供理论参考。