抚仙湖适宜生态水位研究及水位改变度分析

抚仙湖-星云湖出流改道工程的建成运行改变了抚仙湖水文水动力条件,对湖区的生态平衡将产生一定影响。应用线性趋势分析法、M-K法诊断和检验1953-2019年抚仙湖水位的变化趋势及其显著性,并用累积距平法分析该系列过程的跳跃性。基于IHA(Indicators of Hydrological Alteration)法和RVA(Range of Variability Approach)法,以抚仙湖海口水位站1953-2019年日水位观测数据为基础,以最接近突变年份(2011年)的2009年抚仙湖不从海口河出流而向星云湖出流为变异点,计算1953-2008年自然出流状态下抚仙湖每月水位、年极端水位及其出现时间、高低水位的频率和持续时间、涨落水次数、涨落水速率等24个指标来全面描述湖泊生态水位需求;通过改变度的计算,揭示2009-2019年抚仙湖水位的变异程度;评价2009-2019年期间湖泊生态水位的满足程度。计算结果:1953-2019年抚仙湖年平均水位呈不显著波动下降趋势,全年适宜生态水位需求为1721.48~1722.74 m,其中1-12月适宜生态水位依次:1721.8~1722.46、1721.69~1722.35、1721.6~1722.25、1721.54~1722.16、1721.48~1722.12、1721.56~1722.19、1721.7~1722.35、1721.9~1722.56、1722.02~1722.72、1722.06~1722.74、1722.01~1722.71、1721.93~1722.61 m;年最高水位为1722.18~1722.87 m,发生时间为第235~304 d(年积日);年最低水位为1721.40~1722.03 m,发生时间为第127~154 d(年积日);高水位1722.27 m(发生0~2次),平均持续时间为23~150 d/次;低水位1721.98 m(发生0~2次),平均持续时间为38~183 d/次;日际涨水次数为8~18次,涨水速率为0.014~0.020 m/d;日际落水次数为5~14次,落水速率为0.004~0.025 m/d。相比1953-2008年,2009-2019年抚仙湖水位发生了中度改变,总体改变度为52.2%;2009-2019年期间湖泊生态水位总体满足程度为23.5%。分析结果可为抚仙湖水生态保护和水资源调度管理提供科学参考。

河道形态改变度综合评估指标体系构建及定量评估研究

以特征水位下过水断面积、最低点水位、特征水位下过水流量作为河道形态变化指标,文章建立河道形态综合评估指标体系,并建立定量评估方法,以浑太河干流典型断面为例,对近30年河道形态综合演变进行定量评估。研究结果表明:该指标体系适合于断面冲淤变化较大的河流形态评估,评估结果和实际情况吻合度较高。浑太河干流域20世纪90年代以来河流总体处于中等萎缩程度,2000年以后萎缩程度有所加剧,达到高度萎缩程度。

辽河河道形态综合改变度定量评估研究

文中结合3项河流形态指标,基于模糊数学模型建立河道形态要素综合改变度,对辽河1990—2017年河道形态综合改变度进行评估。评估结果表明:辽河相比于基准期1990年以前,总体处于中度~高度萎缩状况,尤其是进入2011年以后,辽河福德店~石佛寺水库河段以及石佛寺水库以下河道均属于高度萎缩。研究成果对于辽河综合治理具有参考价值。

东江流域下游水文情势的改变度研究

【目的】水利工程的修建和运行会改变流域下游的天然水文过程,造成生态影响。定量评价水利工程对流域水文过程的影响,是完善工程调度和恢复下游生态流量过程的基础。针对目前流域水文改变度研究中对水库调度的影响分析不充分的问题,提出一种新的研究思路。【方法】以广东东江流域为例,采用耦合水库调度过程的分布式水文模型,以现行水库调度方式下的流量为基础,计算并分析水库修建后和水库不同下泄流量情境下东江下游博罗站水文过程。评估在相同气象和下垫面条件下水库的修建运行对流域下游水文情势的影响程度。【结果】结果显示:(1)东江流域新丰江、枫树坝和白盆珠三大水库的修建和运行显著改变了下游博罗站的月流量过程、年极值流量以及年内径流改变率等水文指标,尤其是高低流量出现频率、流量增加率减少率和流量逆转次数改变较大;(2)新丰江单库运行阶段的整体水文改变度为70.90%,枫树坝和新丰江双库调度阶段的整体改变度为70.96%,三大水库联合调度阶段的整体水文改变度为71.77%,均属于高度改变;(3)提高上游水库的月最小下泄流量阈值,对下游的水文改变度较为明显,其中对新丰江坝下水文改变程度最显著。【结论】结果表明:分布式水文模型耦合水库调度和水文改变指标变化范围法,是评价流域水文情势变化的重要手段,对于缺少水库修建前实测径流数据的流域水文情势研究具有较大的实用价值。此外,研究建立的耦合水库调度的分布式水文模型以及水库水文改变度计算方法,可为流域多水库联合生态调度方案的制定提供技术支撑。

浑河水文要素改变度评估指标的建立与应用探讨

选取径流、泥沙、洪水三种特征值建立水文要素改变度评估指标,利用模糊数学模型对浑河流域1990年-2017年水文要素改变度进行评估。评估结果表明:浑河上、中、下游河段水文要素总体在低度-高度改变之间变化,且在2010年以后基本处于中度-高度改变变化。研究结果对于浑河流域水功能保护具有重要的参考价值。

基于分组赋权和改进内梅罗指数的赣江中下游整体水文改变度计算

针对传统整体水文改变度计算方法存在忽视IHA指标相关性和中低度改变指标影响的不足,探讨了一种基于分组赋权和改进内梅罗指数的整体水文改变度计算方法.该法将IHA水文指标划分为5组,利用CRITIC法分别对各组单独进行赋权,计算出各组综合水文改变度,然后采用改进的内梅罗指数法,进行整体水文改变度的评价.以赣江中下游为研究对象,依据峡江水文站和外洲水文站日径流资料,以1990年万安水库下闸蓄水作为赣江受到干扰的时间节点,运用三等级、改进的三等级法和本文方法比较分析其水文情势改变情况.研究结果表明:峡江水文站和外洲水文站均有27个指标达到中、低改变;三等级法计算出的峡江水文站整体改变度为69.16%,外洲水文站为69.43%,均属于高度改变;改进的三等级法评价结果是峡江水文站和外洲水文站均为中度改变;本文方法计算得到的两站整体改变度为49.36%与40.55%,均属于中度改变.进一步分析表明,本文方法综合考虑指标间的相关性,兼顾中、低度改变指标对评价结果的影响,计算出的整体水文改变度值具有一定客观合理性.

拔牙矫治后前牙根尖移动量与牙槽基骨突度改变量的相关性研究

目的:探讨拔牙矫治病例前牙根尖点移动量与牙槽基骨突度改变量的相关性,为临床矫治设计与预后分析提供参考依据。方法:随机选择拔牙矫治完成病例39例,以Na-Po平面为基准平面,分别测量上、下前牙根尖点移动量,以及上、下基骨牙槽座点的突度改变量。然后通过对根尖点移动量与其相应基骨牙槽座点突度改变量的相关性统计分析,评价二者之间的相关性。结果:上颌中切牙根尖点移动量与上颌基骨牙槽座点的突度改变量具有明显的相关性(r=0.596,P<0.01),可以建立二者之间的直线回归方程y=0.586x-0.504。下颌中切牙根尖点移动量与下颌基骨牙槽座点的突度改变量的相关性不显著(r=0.209,P>0.05)。结论:上颌中切牙根尖点的内收可以带来上颌前部基骨的内收效果;反之,基骨的突度会增加。

基于模态柔度曲率改变率的桥梁结构损伤识别方法

在以往模态柔度损伤指标研究成果的基础上,提出模态柔度曲率改变率MFCI(aver)的结构损伤识别方法。该方法首先对损伤前后的模态柔度矩阵各列元素进行代数平均,将计算得到的平均值作为模态柔度向量{fu}和{fd}的元素,然后利用差分法求出模态柔度曲率,最后将损伤前后的模态柔度曲率差值按损伤前的模态柔度曲率值进行归一化,从而得到模态柔度曲率改变率指标。对简支梁和连续梁,采用MF,MFC,MFCI(aver),MFCI(max)4种结构损伤指标进行损伤识别效果比较的结果表明:模态柔度曲率改变率结构损伤识别方法在识别过程中,由于用模态柔度列向量代替模态柔度矩阵,避免了大型矩阵运算,明显提高了识别速度;对数据进行平均处理,明显改善了抗噪能力。

基于模态柔度改变率对系杆拱桥的损伤识别

研究了适用于系杆拱桥拱肋结构的损伤识别方法,由于模态柔度对结构损伤的高灵敏性,采用模态柔度改变率作为指标,考虑各种损伤情况,运用该指标进行仿真分析,通过计算的数值表明,模态柔度改变率法可以准确有效地判断损伤位置,定性地判断同一位置处的损伤程度。

拉萨河流域梯级电站水光互补调度对水文情势的影响分析

梯级电站水光互补调度能提高光伏消纳能力和系统总发电量,但也要求调整梯级电站的调度规则,进而会加剧梯级电站下游的水文情势改变。为定量评价水光互补调度对水文情势的影响,以系统总发电量和总保证出力最大为目标,构建了拉萨河流域梯级电站水光互补优化调度模型,提出了基于水光互补的梯级电站优化调度方案,分析评价了不同优化调度方案的水文情势改变度。结果表明:梯级电站的水光互补优化调度能有效提升电力系统的总发电量和总保证出力;水光互补后拉萨河水文情势的综合改变度略大于水光互补之前,处于轻度至中度改变的临界值附近。研究成果可为拉萨河的水光互补调度及流域综合管理提供科学方法和依据。

基于模态柔度曲率改变率复材简支梁结构损伤识别研究

利用复合材料梁的模态柔度曲率改变率MFCI探讨复合材料无损检测方法,应用有限元软件ABAQUS模拟出有损和无损复合材料梁的固有频率和各节点振型位移值并计算出模态柔度曲率改变率值,进而检测出复合材料损伤位置。以检测含不同脱层损伤复合材料简支梁为算例,结果表明在检测复合材料简支梁时,无论是单点脱层损伤还是多点脱层损伤以及脱层损伤大小程度,该方法都能准确检测出含脱层损伤区域的位置,证明了模态柔度曲率改变率法对判断含层间损伤复合材料梁有显著效果。

肾挫伤时肾呼吸移动度改变的超声影像研究

目的肾呼吸移动度改变对肾挫伤的超声影像研究方法。方法肾挫伤106例,病人随机分二组,常规组:常规肾超声检查,实验组:加测肾呼吸移动度。结果常规组:肾体积增大62例,肾周血肿36例,肾实质声像图改变32例,超声诊断率为62%;实验组:肾呼吸移动度减弱或消失率达98.1%,对比组之间的差异具有非常显著性意义P<0.001。结论当外伤病人有血尿时,常规超声、CT、肾盂造影检查无明显异常,并不等于没有肾挫伤的存在,应注意用超声检查肾呼吸移动度改变,其特异性达98.1%。

考虑天然水文情势的水库调度图优化

以河流整体水文改变度最小为生态目标,广义缺水指数最小为经济社会供水目标,构建了考虑天然水文情势的水库调度规则优化模型。以三亚市大隆水库为实例,基于NSGA-Ⅱ优化算法进行模型求解,得到大隆水库调度规则优化方案,分别从经济社会供水和生态水文指标改变情况对不同调度规则进行分析,确定兼顾经济社会供水和河流生态的调度规则优化方案作为大隆水库调度规则推荐方案。

三峡水库运行对荆江三口水文情势变异程度分析

根据三峡水库蓄水运行时间,运用变化范围法(RVA)和整体改变度对荆江三口水文情势变异程度进行评价。结果表明,三峡水库运行对荆江三口流域水文情势产生一定影响,其水文综合改变度为62.07%,属于中度改变,主要影响表现在1月~5月、7月、8月、10月月均流量、年均1、3、7、30、90 d最小流量、低流量的谷底数、低流量平均持续时间等方面。三峡水库运行对荆江三口河流的削峰填谷作用明显。

基于模态柔度的复合材料梁层间损伤识别试验研究

利用复合材料梁的模态柔度曲率改变率(MFCI)来探讨复合材料无损检测方法。采用锤击法测量计算出复合材料梁的前三阶固有频率和加速度幅值,并采用频谱转换法将加速度幅值转换成振型位移幅值,计算出复合材料梁的模态柔度曲率改变率(MFCI)值,进而检测出复合材料梁的损伤位置。以损伤的大小、位置、层为要素制作了4组不同工况的对比试件。实验结果表明,损伤单元MFCI的值5.200 6明显高于各无损伤单元MFCI的平均值0.720 5,并且它所对应的横坐标的值反映出损伤位置,发生突变单元的间距反映出损伤的大小;3个不同层上损伤MFCI的值分别为5.200 6、5.982 8、6.883 0,可间接反映出损伤发生在不同的层间位置上。多损伤的情况下,损伤MFCI的平均值为1.192也能识别出损伤位置,但比单损伤MFCI的平均值5.294小很多,说明复合多损伤互相干扰,消弱了损伤识别的效率。通过实验证明了模态柔度曲率改变率法对判断复合材料梁的层间损伤有显著效果。

基于模态柔度矩阵识别结构损伤方法研究

基于模态柔度对结构损伤的高灵敏性,采用低阶的模态参数,利用结构损伤前、后的模态柔度矩阵,计算出模态柔度改变率,并对其进行中心差分,得到模态柔度改变率曲率,作为结构损伤识别的新指标.以简支梁和四跨连续梁为例,建立有限元模型,考虑多种损伤情况,计算新指标,并与模态柔度差、模态柔度改变率、模态柔度差曲率等指标进行对比分析,证明了新指标的有效性和简便实用性.

基于犹豫模糊集、前景理论和粗糙集的水库生态友好型调度方案评价

多目标调度方案的评价决策一直是水库调度领域研究重点之一。现有的生态友好型水库调度方案评价中存在诸如生态指标偏少、评价者认知的主观性难以精确表达等问题,影响到生态友好型水库调度方案的合理评价与决策。以贵州省夹岩水利枢纽为研究实例,从城镇供水、灌溉、发电、生态4个维度(即准则)角度,构建生态友好型调度方案评价指标体系,采用基于月(旬)流量数据的年内月(旬)均流量大小改变度、年径流不均匀程度改变度、年内峰、谷流量改变度、年内峰、谷流量出现时间改变度等水文改变度指标量化水库调度的生态影响。考虑到准则属性权重难以确定和属性值不精确,提出了耦合犹豫模糊集、前景理论和粗糙集理论的多属性评价方法(HPR-MAEM)。采用二元对比法、变差系数法、熵值法和CRITIC法等四种赋权方法,对每一个准则下指标进行赋权,获得的准则属性值构成一个犹豫模糊数,然后采用前景理论的价值函数计算每个方案的准则属性值偏离正负理想属性值的损失和收益及综合前景值,并通过粗糙集属性约减计算准则属性的权重,最后计算各方案的加权综合前景值,对方案进行排序。为进一步验证方法的合理性与有效性,将HPR-MAEM排序结果与传统TOPSIS方法和变差系数法、熵值法和CRITIC法排序结果进行比较。对夹岩水利枢纽10个长期调度方案的评价结果表明:基于月(旬)流量数据的水文改变度指标能够较全面反映水库调度的生态效应,HPR-MAEM方法能合理地考虑不同赋权方法和决策者有限理性对评价结果的影响,推荐的调度方案的城镇供水、灌溉、发电、生态四个维度更为均衡。

大凌河流域典型中小河流萎缩度分析

结合河流综合改变度法对大凌河流域4条典型中小河流的萎缩度进行定量评价。评价结果表明:各典型中小河流中,第二牤牛河的萎缩度最小,均值为-0.061,处于较为稳定状态,凉水河子河萎缩度最大,均值为-0.439,各年代际均处于中等萎缩状态,老虎山河及顾洞河处于低度萎缩状态。各河水文变化度在2000年以后均出现较为明显的递减萎缩状态,萎缩度明显增加。研究成果对于中小河流演变度的定量分析具有参考和借鉴价值。

1960—2020年南水北调区域极端气象要素变化分析

南水北调工程会引起所涉区域极端气候发生变化,同时极端气候事件对调水工程运行也存在影响。研究以1960—2020年气象观测数据为基础构建极端气象要素指标体系,采用变化范围法(RVA)与集对分析法(SPA)对南水北调影响区极端气象要素的改变程度进行量化计算,揭示了经济发展、气候变化与南水北调工程影响下区域极端气象要素的演变规律。结果表明:在经济发展与气候变化影响下,1960—2020年南水北调影响区极端气象要素指标综合改变度总体为上升趋势,并出现了明显的区域差异性,中线地区极端气候改变度显著大于东线,而两线水源区变化程度低于输水区和受水区;调水前后对比分析表明,工程调水对中线的影响大于东线,且受水区极端气象要素变化程度更为明显;对极端气象要素分析发现,极端蒸发受气候变化与经济发展影响显著,极端气温受调水工程影响变化较大,极端降水受外界扰动变化不明显。

近60年洞庭湖水位演变态势研究

辨析洞庭湖历史水位演变态势对保护湖泊生态系统健康运转以及确保长江中下游防洪安全和水资源利用均至关重要。为了定量评估洞庭湖近60年来水位变化特征、程度及规律,基于洞庭湖鹿角、杨柳潭和南咀水文站19612020年逐日水位监测数据,应用Mann-Kendall检验法、小波分析法、累积距平法、滑动t检验法等方法对洞庭湖水位变化趋势性、周期性、突变性进行分析,进而采用IHA-RVA法综合评价洞庭湖突变年前后各站点水位改变度和整体水位改变度。研究结果表明:(1)19612020年,鹿角站和杨柳潭站年均水位呈上升趋势,南咀站年均水位呈下降趋势;3个站点水位周期性变化较为明显,呈现4~5个时间尺度的周期变化规律,第一主周期为55~56年;鹿角站水位突变年份为1979、2003年,杨柳潭站水位突变年份为1978、2003年,南咀站水位突变年份为2003年,综合确定2003年为3个站点突变年份。(2)通过分析突变前后3个站点的水位、时间、频率、延时和改变率5组32个水位指标改变度,发现杨柳潭站水位改变度大于鹿角站和南咀站,鹿角、杨柳潭、南咀站的整体水位改变度分别为43%、48%、42%,均属于中度改变。该研究可为进一步解析洞庭湖水文情势演变规律以及为长江中下游通江湖泊水资源合理利用和水生态环境保护提供参考依据和数据支撑。