一种结合卷积自编码和补丁惩罚的生成对抗网络单图像去雨方法

针对传统的图像去雨方法存在去雨图像失真、生成伪影等问题,提出一种结合卷积自编码和补丁惩罚的生成对抗网络单图像去雨方法。首先,该方法采用卷积自编码组成生成器网络,使用对称跳跃连接提高生成器网络的训练效率和收敛性能,实现对图像细节信息和二维信号空间信息的重构;其次,引入马尔可夫鉴别器在图像补丁层次上进行惩罚,去除生成图像中的伪影;最后,提出一种新的精细化损失函数参与训练网络模型,进一步增强模型的去雨深度。采用峰值信噪比和结构相似性作为模型的评价标准,实验结果表明,该方法在现实雨图和合成雨图的去雨处理上都有良好的表现,基本还原了图像细节内容,并保证了较高的视觉质量。

鹰潭市暴雨场次及雨型设计

不同降雨重现期下的暴雨强度及雨型分析,对海绵城市规划及城市片区排水工程设计具有重要意义。文章利用暴雨强度计算公式及芝加哥雨型分析方法,对鹰潭市不同降雨重现期下的暴雨强度及雨型变化进行研究。研究结果表明:(1)降雨重现期显著地影响研究区域内的初期降雨量。(2)研究区域内的雨型呈现先增加后降低的趋势,且雨峰出现在降雨历时第48 min时。研究结果对理解不同暴雨重现期下暴雨强度的差异性及雨型变化具有一定的参考价值,可为海绵城市规划及城市片区排水系统工程设计提供科学的理论依据及相关参数支撑。

基于城市山地公园功能性空间的雨洪工程系统研究

城市山地公园受地形制约与建设扰动,往往集中分布大型不透水广场,产生大量暴雨径流。同时,山地坡度造成公园内汇流迅速,雨水滞蓄能力受限。作为城市开发建设抢占城市雨洪安全空间的典型案例,研究区山地公园充分利用景观水系、雨水湖以及道路雨水系统,构建三级雨洪系统,保证片区防洪安全及公园各功能分区的顺利实施;并将景观雨水湖改造为生态并联调蓄池,达到调蓄削峰的作用,保证公园建设满足内涝防治要求。雨洪工程系统方案的研究是基于城市山地公园特殊功能空间的一次精细化尝试,是雨洪系统与城市公园建设的有机结合,可为类似区域开发建设过程的内涝防治提供经验借鉴。

长江流域典型城市暴雨雨型特征分析

长江流域是我国洪涝灾害频繁出现的地区之一,对长江流域暴雨雨型特征演变的研究,可以为流域内城市防洪排涝提供科学依据。利用1970—2020年间长江流域11个典型城市站点的逐小时降雨观测资料,筛选场次暴雨后利用累计雨量历时曲线和模糊识别法识别暴雨雨型,采用Mann-Kendall方法对单峰型暴雨雨峰系数和占比进行趋势检测,并对不同历时暴雨分组后进行雨峰特征分析。结果表明:(1)长江流域典型城市中的单峰型暴雨出现频次占85%,平均型和双峰型出现较少;单峰型暴雨的前期集中型最多,占50%,中期集中型和后期集中型次之。(2)短历时(1~6 h)暴雨的雨峰占比达到70%,长历时(13~24 h)和超长历时(24 h以上)的雨峰占比分别只有28%和17%。最大小时雨强主导了短历时暴雨的特征,对长历时暴雨来说,降雨的持续性是总雨量变化的主要因素。(3)从上游到下游,暴雨的雨峰系数逐渐增大,峰现时间逐渐向后推移,长历时和超长历时暴雨尤为显著。

基于SWMM模型的变电站雨水径流仿真研究

基于SWMM模型建立福建省典型500 kV变电站的雨水仿真模型,通过对70%常遇降雨事件的模拟,对比变电站海绵措施改造前后的总峰值削减率和总径流控制率变化情况,结果表明海绵改造后的洪峰削减率达92%,总径流控制率达90%;并采用对重现期一年到三年一遇的设计暴雨对模型进行校验,结果表明海绵措施的总径流控制率不低于60%。证明典型变电站通过合理海绵措施布置,可以达到明显的雨水蓄滞减排作用。

湖南短历时暴雨雨型分析

采用湖南14个地市州所在地国家气象站1980—2013年逐分钟降雨资料,分别利用模糊识别法、芝加哥法、Pilgrim&cordery法及同频率法对各地短历时60 min、90 min、120 min、150 min、180 min以5 min为单位时段的暴雨雨型进行了识别和推求,结果表明:推求的各地暴雨雨型基本以峰值在前部的单峰型为主;芝加哥、Pilgrim&cordery计算的峰值、强度相当,推求的各历时暴雨雨型基本一致,也更接近实际,同频率法相对来说效果较差些。

辽宁葫芦岛市新旧暴雨强度公式对比及暴雨雨型分析

根据1973—2014年葫芦岛市分钟降雨资料建立暴雨统计样本,通过对比分析确定采用年最大值法,基于P-Ⅲ型概率分布曲线拟合,推求出新一代暴雨强度公式。对比新、旧暴雨强度公式,5~30 min历时各重现期雨强以旧暴雨强度公式计算结果偏大,新、旧公式计算的45 min历时各重现期雨强基本相当,60~180 min历时各重现期雨强以新暴雨强度公式计算结果较大。在此基础上,开展葫芦岛市短历时暴雨雨型研究。统计确定雨峰位置系数为0.32,采用芝加哥雨型进行短历时暴雨雨型分析,重现期2 a、降雨历时60、90、120、150、180 min的累计降雨量在38.73~66.99 mm,均以初期累计降雨增长较慢,雨峰前后增长速度较快,之后降雨增速明显放缓。

降雨雨型对城市内涝的影响

为探究降雨雨型对城市内涝特征的影响,基于MIKE FLOOD平台,以郑州市金水区南部为研究区域,对不同重现期及3种单双峰雨型的设计降雨进行内涝过程场景推演,并对淹没量、淹没范围及淹没深度等量值进行对比分析。结果表明:在相同降雨历时及重现期下,相比于单峰型降雨,双峰型降雨具有更高的内涝风险等级;针对单峰型降雨,当重现期低于20 a时,降雨雨峰越靠前产生的淹没情况越严重,当重现期高于20 a时,降雨雨峰越靠后产生的淹没情况越严重;随着重现期的增加,单峰型和双峰型降雨所导致的内涝风险之间的差异在不断减小。

辽宁暴雨的日变化特征及其成因分析

利用长时序(1961—2012年)的辽宁省夏季逐小时降水观测资料、2008—2013年CMORPH(中国自动站与NOAA气候预报中心morphing技术融合的逐时降水量0.1°网格数据)夏季逐小时降水资料、2000—2012年NCEP再分析资料以及高分辨率中小尺度数值模式WRFV3.3.1,对辽宁暴雨日变化规律进行了统计,并对其形成机理进行了分析和数值试验,结果表明:(1)辽宁省内陆地区基本为午后降水(暴雨)峰值,沿海地区基本为午前降水(暴雨)峰值,内陆平原站点凌晨到午前有次峰现象发生。(2)辽宁降水日变化特征与地理环境关系密切,内陆地区午后降水峰值、沿海地区午前降水峰值的主要原因是大兴安岭—内蒙古高原山区、东北平原、海洋三大地形热力性质的不同而诱发的局地环流日变化。内陆地区午后—夜间降水峰值由山地—平原局地环流上升支诱发,沿海地区凌晨—午前降水峰值现象由海—陆局地环流上升支诱发。(3)对内陆站点做去除大地形试验的数值模拟试验表明,去除大地形对于日累积降水量无明显影响,但对内陆站点的降水日变化有影响,去掉地形后,内陆站点降水峰值发生时间基本均明显提前至正午前后且峰值雨量均明显减小;沿海站点做海洋改陆地数值模拟试验结果表明,海洋改陆地试验对于日累积降水量也无明显影响,但对沿海站点降水日变化有影响,海洋改为陆地后,沿海站点降水峰值由午前变为午后至夜间。数值试验结果进一步说明山地、海洋大地形是诱发辽宁降水日变化规律形成的主要原因。

填料及降雨特征对雨水花园削减径流及实现海绵城市建设目标的影响

为了应对城市化对区域水环境的不利影响,我国各地都在积极倡导城市低影响开发（LID）,鼓励建设海绵城市。城市雨水花园是目前国际上广泛推崇的一项措施,通过对雨洪的拦蓄,增加入渗,削减污染物的输出。为了研究填充介质以及降雨特征对雨水花园效果的影响,以砂、土分层以及均质黄土2种不同填料雨水花园2a的监测数据,研究了花园对雨水径流总量和洪峰的削减效果,并分析了雨水花园在海绵城市建设中的积极作用。结果表明：在2a监测期内,分层填料雨水花园对14场降雨的水量的削减范围为12.0%～85.9%,平均为44.3%;对径流峰值削减范围为11.2%～93.3%,平均为55.8%;均质黄土填料的花园水量削减范围为9.8%～79.8%,平均39.2%;峰值削减范围为20.3%～89.8%,平均50.5%,分层填料雨水花园对峰值和水量削减均都高于均质黄土填料雨水花园。2个雨水花园的水量削减均与降雨量呈负相关关系,对中小型降雨的水量削减效果更为显著。西安市年内降雨多以中、小型降雨为主,两者之和占总降雨量的69.8%。如果以目前研究区海绵城市建设目标中年径流总量消减80%为控制目标,分层雨水花园和均质雨水花园对小雨的海绵城市完成率分别为98.5%和92.5%;对于中雨,分层和均质填料雨水花园的海绵城市完成率分别为69.0%和62.3%。研究还发现,雨水花园对雨水径流的削减能力与降雨前期的干旱天数呈正相关关系;鉴于研究区——西安雨热同期,雨水花园内土壤水分疏干较快,且降雨间隔天数平均4.25d,此类气候特点有利于雨水花园在该地区高效运行。

淮河洪峰与致洪暴雨

本文从气象与水文角度，首先研究淮河关键地段（王家坝）水位变化规律和洪峰出现的特征，并从数理统计理论上对超定量出现次数和洪峰数值进行了随机变量的独立性检验，然后求出淮河洪峰遵从的概率分布，并定性和定量地给出超定量大小与超定量历时关系。最后，结合多年气象资料分析。

滨海城市雨潮遭遇联合分布模拟与设计

滨海城市河流常常遭受暴雨和潮汐顶托双重影响导致洪涝灾害,需要重视雨潮遭遇联合分布模拟与设计。以深圳市西乡河为例,采用年最大值法(AM)和超定量序列法(POT)两种选样方法,基于Copula方法模拟24 h暴雨遭遇日高潮位的联合分布特征,对比雨潮遭遇传统重现期和二次重现期差异,根据同频法和权函数法反推计算雨潮设计组合值。结果表明:雨潮边缘分布最优模型均为广义正态分布(GNO),不同选样方法雨量分布模型参数差异明显。雨潮之间呈现较弱的正相依性,Archimedean Copulas均能较好地模拟雨潮遭遇联合分布特征,最优模型为Gumbel-Hougaard Copula。同频法反推雨潮设计组合值,二次重现期雨量和潮位均大于传统联合重现期,POT选样的潮位大于AM。权函数法选出的雨潮设计组合值,偏重于较高的潮位,雨量设计值较小。当明确了选样方法、联合分布模型和重现期类型,给定联合重现期的雨潮设计组合值是个此消彼长的过程,若选择较大的雨量设计值,则潮位值变小,反之亦然。从防洪潮设计安全角度考虑,POT选样方法及二次重现期设计更为安全。

基于SWMM的普宁市排水系统模拟研究

为了有效管理城市排水管网,基于SWMM建立了普宁市城北污水管网系统模型,验证模型模拟城市排水系统的可行性,并应用到燎原镇雨水管网系统中,对不同雨型管网淹水和不同重现期最不利管段淹水进行了研究。研究表明:最不利雨型是雨峰接近降雨终点时的降水,上游连接管道数越少的节点,越容易发生淹水。降雨雨型和管道连接是影响城市排水的重要因素。

海南七仙岭砂砾岩峰林地貌特征及与国内其他砂岩地貌对比

砂砾岩地貌是岩石景观地貌中的一大研究热点。热带雨林环境下的七仙岭砂砾岩峰林,是一处独特的砂岩地貌景观。从形态特征、形成条件、形成过程等角度,分析七仙岭砂岩峰林地貌蕴含的科学内涵;进而与国内其他主要砂岩地貌比较研究在岩性、沉积环境、形成机理、地貌特征等方面的差异,发现七仙岭砂砾岩峰林在热带高温高湿的特点条件下形成,存在有明显的生物风化作用景观,有独特的、可供攀爬的蜂窝状洞穴,具有较大的科学研究价值和旅游开发价值。

基于不同取样方法的百色市强降雨雨型研究

利用百色气象站1955-2014年逐分钟降雨资料,采用"自然法"和"最大值法"两种取样方法研究了百色市重现期2a历时30-180min的芝加哥设计雨型,同时对两种取样方法雨型结果进行对比分析。结果表明:(1)"自然法"历时30min的芝加哥设计雨型峰值位于降雨过程的中间位置,历时60-180min的峰值位于降雨过程的中间靠前位置;"最大值法"历时30-180min芝加哥设计雨型峰值位于降雨过程的三分之一位置。(2)历时越长,两种方法峰值位置的降雨强度越大。(3)"自然法"的雨峰位置比"最大值法"的雨峰位置靠后,且"自然法"的雨峰峰值比"最大值法"明显。

长江上游暴雨对1998年长江洪峰影响的分析

通过对１９９８ 年长江上游四川境内暴雨、雨量水文资料、卫星云图等分析，归纳出了１９９８ 年长江上游暴雨的基本特点，认识到长江上游暴雨、高原天气系统与四川云团的活动对１９９８ 年长江洪峰的形成有直接影响。

2003年淮河流域洪涝暴雨的气象水文特征分析

用常规的气象水文资料和常规分析方法,对2003年、1991年和1954年3a气象水文特征分析发现:(1)2003年淮河流域的降水比常年明显偏多,比1991年多,但比1954年少,是自建国以来仅次于1954年的第2个多雨年份;1954年洪水最大,2003年次之,1991年最弱。但3a的共同特点是洪峰高、流量大、持续时间长、灾害损失严重;3a的不同之处是降水集中时段和强度各不相同,洪水的早晚也不同,1991年最早,2003年和1954年较迟。(2)环流形势的共同特点是:副高脊线相对常年位置均偏南,亚洲西风带阻塞高压活动十分频繁,120°E以东越赤道气流较常年偏弱、赤道西风明显偏弱,这样就造成赤道辐合带不活跃,低空急流都较常年偏强。环流不同之处:1991、1954年东阻活动最昌盛,而2003年以中阻塞形势为主;1991年副高与2003年相似,但强度和范围不及2003年,1954年是3a之中副高脊线最偏南、副高范围最小、强度最弱的1a;由于高、低空配置、副高位置的不同,低空急流的强度并非与越赤道气流强度呈正相关关系。

桂西北喀斯特峰丛洼地降水氢氧稳定同位素的季节变化特征

喀斯特地区特殊的二元水文地质结构增加了水文过程研究的难度。大气降水是流域水循环的重要输入因子,研究降水氢氧稳定同位素的季节变化规律及其影响因素,有利于探讨该地区水汽来源、径流划分、水分滞留时间等水文过程。该文以桂西北环江地区典型喀斯特峰丛洼地为例,基于2009年4月-2011年8月的降雨、温度资料以及月降水氢氧稳定同位素组成数据,分析了降水分布及其氢氧稳定同位素组成的季节变化规律,并探讨了各种环境因素的影响。结果表明,当地大气水线与全球大气水线存在一定的偏离,表明研究区降水云气形成过程中汽、液两相同位素分馏不平衡的程度偏大。过量氘年平均值为14.21‰,旱雨季不同,反映了水汽来源的差异。降水氢氧稳定同位素季节变化呈现正弦波动的特性,波动周期和振幅受纬度及季节因素的影响明显大于降水量及温度,表明大尺度环境因素的影响占主导地位。该研究为基于氢氧稳定同位素技术的喀斯特地区流域尺度水文过程研究奠定了基础,对深入分析该地区植被恢复与重建的生态水文效应提供参考。

复杂斜坡动力响应特征分析

深切谷坡浅表部卸荷裂隙发育,风化强烈,致使浅表层成为非连续介质,出现介质性质差异,地震动响应由此变得复杂。通过对青川东山斜坡地震动监测数据进行分析,并结合适用于分析岩质边坡运动过程的非连续变形分析(DDA)方法对青川东山斜坡动力响应特征进行数值模拟,揭示了震中距、高程、震级、地形以及"丁"字形山体等因素对地震波峰值加速度(PGA)放大的影响。结果表明:垂直山脊方向以及高程较高时的地震波峰值加速度放大倍数较大,可达6.12倍;在地形突出部位,地震波亦能得到一定程度的放大,放大倍数可达3.3倍;在"丁"字形山脊结合部位,PGA放大倍数会出现一定程度的减小。

基于SWMM模型的暴雨洪水模拟研究——以郑州大学新校区为例

随着气候变化和人类活动影响加剧,城市化水平进一步提高,城市区域面积急剧扩大,城市化所带来的水文效应使城市洪涝灾害出现频率不断增大。以郑州大学新校区为研究区域,应用SWMM模型对该区域在不同暴雨重现期、不同峰值比例、不同城市化程度和LID情境下进行暴雨洪水模拟。结果表明:暴雨雨型对模拟结果有重要的影响,该模型较好的预测了研究区域排水管网的排水能力,以及在不同情境下的模拟结果。