基于TELEMAC-2D模型的济南市洪涝模拟及淹没分析

基于TELEMAC-2D模型构建了济南市洪涝仿真模型,选取济南市“20070718”实测典型暴雨城市内涝淹没资料对模型进行了验证,结果表明模拟水深误差较小,模型具有较高的精度和可靠性。采用构建的模型模拟了不同暴雨重现期下济南市主城区的洪涝演进过程,并分析了研究区淹没水深、淹没面积和洪水流速等特征,结果表明:随着降雨重现期的增大,研究区淹没水深大于0.15 m的面积在总面积中的占比随之增大,当降雨重现期分别为1、5、10、20、50、100 a时,面积占比分别为0.05%、1.10%、1.98%、2.89%、4.28%、5.15%,最大洪水流速分别为0.478、1.019、1.309、1.494、1.890、2.214 m/s;根据洪涝淹没特征,从工程和非工程措施两方面提出了防洪排涝应对举措。

基于River 2D模型的黄河花园口河段生态流量研究

针对目前生态流量研究方法难以充分考虑鱼类栖息地等生境因素的问题,以黄河花园口鲤鱼核心保护区为研究区域,选取黄河鲤鱼为研究物种,基于耦合水动力学模型和栖息地模型的River 2D模型确定黄河鲤鱼的生态流量,将水深和流速作为鱼类生存保护的限定性因子,采用栖息地模型模拟不同流量下对应的黄河鲤鱼的适宜栖息地面积。计算结果表明:花园口河段鲤鱼产卵期的最小生态流量为230 m^(3)/s,生长期的最小生态流量为430 m^(3)/s,越冬期的最小生态流量为150 m^(3)/s。计算结果可以为花园口核心鱼类保护区的鱼类保护以及黄河小浪底水库的生态调度提供参考。

基于2D人体图像特征学习的女西装合体性判别

为解决服装远程定制和网络购衣过程中服装合体性无法预先判断的问题,文章提出利用2D人体图像判断女西装合体性。首先采集了462名18~25周岁青年女性的2D图像及3D尺寸,建立人体数据集。并制作10件虚拟女西装,建立服装数据集。其次提取用于女西装合体性判别的服装特征、2D人体图像关键点距离特征和整体特征。基于感性工学原理,采用专家评价法获取女西装合体性评价标签。最后利用贝叶斯分类器建立女西装合体性判别模型。研究结果显示,将文章提出的特征应用于基于贝叶斯算法的女西装合体性判别模型判别准确率可达到84.8%,说明提出的服装合体性评价指标有效,可以用于基于2D图像的服装合体性预测。

基于均匀网络的大学生IG2D2谣言传播模型研究

随着上网方式的便捷和网络平台规模的扩大,谣言在网络平台上获得了得以滋生的土壤,各类谣言层出不穷。为了应对这一现状,以高校学生群体作为研究对象,对其群体特征进行一定的分类与表现描述,在经典SIR传染病模型中融入复杂网络等交叉学科知识,提出了均匀网络结构上具有6种状态的IG2D2谣言传播模型。制定了模型的传播机制,在此基础上研究4类大学生群体中谣言传播过程的不同性,通过各类仿真实验中的数据支持及理论支撑,验证了该模型对现实谣言传播的适用性,并针对不同大学生群体提出了新的相应辟谣策略。

基于HYDRUS-2D模型的滴灌土壤水氮动态模拟研究

【目的】探究河套灌区滴灌条件下玉米各生育期土壤水氮变化规律及不同灌水量对土壤硝态氮累积量的影响。【方法】通过田间试验,设置高灌水量(D1:76 mm)处理和低灌水量(D2:60 mm)处理,分析土壤含水率和土壤氮素(铵态氮和硝态氮)的动态变化规律,利用HYDRUS-2D模型进行模拟验证与预测。【结果】各处理灌水后土壤含水率呈增加趋势;而土壤铵态氮和硝态氮在灌水施肥后迅速升高,随后下降,D1处理和D2处理不同生育期0~10 cm土层铵态氮量和硝态氮量的平均降幅分别为60.0%~62.0%和40.0%~46.7%。拔节期、抽雄期和灌浆期各土层灌水后D1处理相比D2处理的土壤含水率分别增加了5.9%、8.0%和6.7%,而土壤铵态氮量和硝态氮量随着土层深度的增加而降低。不同生育期硝态氮累积量为拔节期>抽雄期>灌浆期,随着生育期的推进,硝态氮累积量呈降低趋势。土壤含水率及氮素模拟值与实测值的吻合度较高,R2、RMSE和d均介于合理范围内。【结论】玉米生育期120 mm的灌溉定额可有效降低0~60 cm土层的硝态氮累积量,可降低硝态氮在60~100 cm土层的积累量。该研究可为当地灌区合理的水肥调控及灌溉制度的制定提供参考。

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。

基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法

目的同步提升D2模具钢激光抛光效果及抛光质量的稳定性。方法提出了一种基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法。首先,以表面粗糙度、显微硬度和抛光深度为优化目标,基于Box-Behnken方法,以激光功率、扫描速度和搭接率为试验因素进行3因素3水平试验。其次,基于试验数据构建各优化目标均值与标准差的双响应面模型,采用熵权理论获得了各优化目标均值与标准差的客观熵权,并与主观熵权结合构建综合熵权。最后,将双响应面模型与综合熵权引入满意度函数构建了改进综合满意度模型,通过随机梯度下降法获得最佳工艺参数组合。结果在激光功率为551W、扫描速度为9mm/s、搭接率为0.55的条件下,表面粗糙度均值由Ra=5.188μm下降至Ra=1.056μm,降幅为79.65%,粗糙度标准差为0.0128μm;显微硬度由541.3HV0.5下降至509.3HV0.5,降幅为5.91%,显微硬度标准差为12.9811HV0.5;抛光深度为0.331mm,抛光深度标准差为0.0024mm。结论该方法可以有效提升D2模具钢激光抛光效果,同时避免抛光后表面质量波动,可为其他模具钢激光抛光工艺参数寻优提供方法借鉴。

基于HYDRUS-2D南疆矮砧密植苹果滴灌灌溉制度优化

通过数值模拟和田间试验相结合的方法,以2019-2021年田间实测数据对模型水力特性参数进行率定和验证,并利用校准模型参数模拟了42组不同情景的滴灌苹果水分胁迫量和深层渗漏量变化规律,采用HYDRUS-2D模型优化了南疆地区5 a生矮砧密植苹果滴灌灌溉制度。结果表明,南疆5 a龄矮砧密植苹果树不同生育期滴灌适宜灌溉制度是开花坐果期、果实膨大期、果实成熟期的灌水次数和灌水定额分别为6次4.5 mm、19次13.5 mm、7次9 mm;灌水周期分别为3、4和3 d。

CASC2D分布式水文模型异构并行算法研究

针对CASC2D模型精细化水文模拟时面临的计算耗时长、效率低等问题,在保持产汇流算法和流域拓扑结构的基础上,采用CPU+GPU的异构并行算法对CASC2D模型程序进行重新设计和优化,模型程序中的降雨、产流、坡面汇流和河道汇流过程均优化为并行计算,以提高CASC2D模型的计算效率。将优化后的CASC2D模型应用于前毛庄流域的洪水流量过程模拟,计算结果与原CASC2D模型保持一致。在栅格分辨率为30 m,计算步长为3 s时,与原CPU串行计算方法相比,并行加速比达到34倍以上,并且栅格单元数据精度越高,加速比提升越明显。异构并行算法可在不降低模拟精度的条件下显著提升CASC2D模型的计算效率,满足实时水文预报的应用需求。

预测胃癌D2根治术后感染风险列线图模型的建立与验证

目的调查胃癌D2根治术后感染发生的危险因素,构建能够准确预测术后感染发生风险的列线图模型并进行评价。方法回顾性分析安徽某医科大学附属医院2019年1月—2021年12月胃肠外科接受胃癌D2根治术患者的临床资料,按照3∶1比例随机分为训练集和验证集。将训练集病例分为感染组和非感染组,采用单因素及多因素logistic回归分析胃癌D2根治术后感染的独立危险因素。基于胃癌D2根治术后感染独立危险因素构建列线图风险预测模型,并分别在训练集和验证集数据中进行验证、评价,采用受试者工作特征(ROC)曲线、Hosmer-Lemeshow拟合优度检验、校准曲线评估模型的效能,采用临床决策曲线(DCA)评估模型的临床效用。结果共纳入477例患者,其中训练集358例,验证集119例;185例胃癌D2根治术患者发生术后感染,以下呼吸道感染为主(98例,53.0%),其次为器官或腔隙感染(48例,25.9%)、血流感染(17例,9.2%)。多因素logistic回归分析显示,腹部手术史(OR=1.922,95%CI:1.048~3.523)、NRS2002≥3分(OR=3.525,95%CI:2.178~5.707)、PNI<49.6(OR=1.662,95%CI:1.061~2.602)、高ASA分级(2级VS 1级:OR=3.513,95%CI:1.883~6.557;3级VS 1级:OR=10.219,95%CI:1.097~95.216)、联合器官切除(OR=2.115,95%CI:1.105~4.049)、入住重症监护病房(OR=15.927,95%CI:1.847~137.330)是胃癌D2根治术后感染的独立危险因素(均P<0.05)。基于以上独立危险因素构建列线图预测模型,训练集ROC曲线下面积(AUC)为0.768(95%CI:0.718~0.818),验证集AUC为0.750(95%CI:0.664~0.837),提示该模型具有良好的区分度和判别能力。Hosmer-Lemeshow拟合优度检验提示该模型拟合度较好(P>0.05),校准曲线显示该模型在预测胃癌D2根治术后感染具有较好的一致性。DCA显示该模型的临床价值高。结论基于胃癌D2根治术后感染独立危险因素构建的列线图预测模型,可为临床早期评估胃癌D2根治术后感染的发生概率提供定量、直观的参考工具。

CT平扫的2D与3D影像组学模型诊断卵巢良恶性病变价值

目的:分析CT平扫的2D与3D影像组学模型诊断卵巢良恶性病变价值。方法:回顾性收集2017年7月-2022年7月本院收治的经病理学证实的卵巢良恶性病变患者100例临床资料,根据病理学结果分为恶性组(n=30)和良性组(n=70),CT平扫图像上勾画2D、3D肿瘤感兴趣区并提取图像特征,按照7:3的比例随机分层分为训练集(n=70)与验证集(n=30),提取CT影像组学特征,多因素logistic回归构建2D与3D影像组学模型,采用受试者工作特征(ROC)曲线评估2D与3D影像组学模型对卵巢良恶性病变的诊断效能并比较。结果:以肿块形态、肿瘤囊实性、腹水作为构建2D影像学特征模型,该模型训练集诊断卵巢良恶性病变的敏感度、特异度、曲线下面积(AUC)为88.9%、77.0%、0.86;验证集诊断卵巢良恶性病变的敏感度、特异度、AUC为81.8%、78.9%、0.82。以肿块形态、肿瘤囊实性、边界、腹水作为构建3D影像学特征模型,该模型训练集诊断卵巢良恶性病变的敏感度、特异度、AUC为90.7%、76.7%、0.86;验证集诊断敏感度、特异度、AUC为81.8%、73.7%、0.86。2D与3D影像组学模型诊断卵巢良恶性病变的敏感度、特异度及AUC未见差异(P>0.05)。结论:基于CT平扫的2D与3D影像组学模型诊断卵巢良恶性病变价值相当且均较高,但考虑到影像组学特征计算成本,更推荐使用2D影像组学模型。

落石冲击力评定模拟试验及PFC^(2D)数值模拟

落石冲击力的大小对山体防护结构的设计和落石灾害预防至关重要。基于不同规范冲击力计算公式的模拟试验研究,发现单体落石的冲击力大小随着落石质量、下落速度的增大呈非线性增加,且落石质量比下落速度对落石冲击力的影响更为显著。通过PFC^(2D)数值模拟及国内不同规范冲击力计算公式运算结果对比分析发现,物理试验中实测的最大冲击力与PFC^(2D)数值模拟结果同《危岩落石柔性防护网工程技术规范(试行)》(T∕CAGHP 066—2019)和《油气输送管道工程地质灾害防治设计规范》(SY/T 7040—2021)中公式的计算结果较为接近。对于质量超过2.4 kg的小尺度单体落石,计算的冲击力值建议增加30%。

基于RIVER2D的西藏扎拉水电站减水河段生态流量模拟研究

为了量化扎拉水电站减水河段内鱼类生长及繁殖所需的生态流量,以河道内的重点保护鱼类鮡科鱼类作为目标物种,采用水动力模型与栖息地模型耦合的RIVER2D模型,结合水深及流速两个影响鱼类生境的因子,推求各产卵区对应物种不同生命时期所需流量与可利用栖息地面积的关系曲线及分布图。结果表明:鮡科鱼类在4~9月的生长及繁殖期间适宜的生态流量范围为22.0~33.0 m^(3)/s。根据可利用栖息地二维分布图可知,鱼类有效栖息地集中分布在河道中心区域,流量增加后,有效栖息地由河道中间带状分布向河道两边延伸。研究成果可为鮡科鱼类的保护及电站生态调度提供参考。

基于ASM2D模型对改良DAT-IAT工艺脱氮除磷能力优化

以ASM2D模型为基础、STOAT软件为工具,对改良DAT-IAT工艺进行外回流比、内回流比、DAT池DO质量浓度、温度单因素模拟实验。结果表明:外回流比对NH_(4)^(+)-N与TN去除成正相关,对TP去除成负相关;在一定范围内,内回流比与出水NH_(4)^(+)-N与TN去除成正相关;DAT池DO质量浓度对出水NH_(4)^(+)-N去除成正相关,对出水TN去除成负相关;当进水温度在10~16℃范围时,出水NH_(4)^(+)-N、TP出现不达标的情况。根据4因素5水平正交试验,分析确定了各影响因素对工艺出水水质的显著性大小和最佳工况。分析表明,当外回流比为140%、内回流比为150%、DAT池DO质量浓度为2.0 mg·L^(-1)、温度为22℃时为改良DAT-IAT工艺的最优组合,在该条件下模拟时段内的工艺出水水质均满足一级A标准。

α粒子照射诱发BEP2D细胞恶性转化模型的建立

目的:建立α粒子照射诱发BEP2D细胞恶性转化模型。方法:α粒子照射永生化BEP2D细胞,通过细胞传代培养,最终经裸鼠成瘤实验,病理切片鉴定,瘤组织培养获取肿瘤细胞系,角蛋白多克隆抗体免疫组化鉴定细胞上皮来源。结果:(1)α粒子照射BEP2D细胞后,培养35代,54代细胞接种裸鼠成瘤,照后20代BEP2D细胞及未照射永生化BEP2D细胞接种裸鼠不成瘤;(2)瘤体病理切片鉴定为鳞状上皮癌;(3)瘤组织培养得到肿瘤细胞系2个,角蛋白多抗免疫组化实验,细胞胞浆强阳性,证实为上皮来源。结论:1.5Gyα粒子照射诱发BEP2D细胞恶性转化,成功建立α粒子照射诱发肺癌的细胞研究模型。

ASM2d模型在北京高碑店污水处理厂的应用

描述了GPS-X模拟软件中国际水协(IWA)的ASM2d模型在北京高碑店污水处理厂应用的实例。该研究的目的包括:建立一个大型污水处理厂的模拟模型,以更好地理解生物处理过程;使用建立的模型寻求改善和优化污水处理厂脱氮除磷的方案。在应用中,模型的校准和验证是在已有资料基础上进行的,包括污水处理厂的设计和日常运行监测数据,这样就避免了在模拟大型污水处理厂的前期进行大量的专门研究工作。但是已有的数据不能直接作为模型的输入参数,需要把进水的COD、氮和磷的数据转化成适合于模型输入的各种组分。最后,使用经校准和验证的模型对改善污水处理厂的脱氮除磷进行了初步探讨。

基于TELEMAC-2D和SWMM模型的城市内涝数值模拟

以广州长湴地区为例,基于SWMM和TELEMAC-2D模型构建一种新的耦合模型TSWM,通过历史暴雨事件验证、模型对比等方式评估了TSWM模型的适用性和可靠性,并对不同重现期暴雨开展了数值模拟。结果表明:TSWM模型能较准确地模拟研究区的内涝情况,可实现城市内涝精细化模拟;与基于SWMM和LISFLOOD-FP、WCA2D的耦合模型相比,TSWM模型可得到更为精细的模拟结果;由于排水管网系统标准偏低,研究区在极端暴雨情况下容易发生内涝,建议采取提高排水管网系统标准、构建泵闸联合调度方案、布设LID设施等措施降低暴雨内涝影响;TSWM模型在复杂城区内涝数值模拟方面具有良好的适用性和较高的模拟精度。

CASC2D模型与GSSHA模型在栾川流域的径流模拟

为研究半干旱半湿润流域复杂产流机制下不同模型结构对于径流模拟的影响,选取栾川流域为研究对象,在采用相同的DEM、土地覆盖以及土壤资料的前提下,利用基于超渗产流机制的CASC2D模型以及在其模型结构基础上改Green-Ampt方程为理查德方程计算下渗并增加地下水径流的GSSHA模型对1964—2000年间的8场洪水进行径流模拟。结果表明,GSSHA模型在栾川流域获得较好的模拟效果,除峰现时差外,GSSHA模型在洪峰、径流深模拟以及确定性系数方面均比CASC2D模型有较大提升。

利用ASM2D模型模拟高碑店污水处理厂的工艺运行

为了探讨数学模型在污水处理厂中的应用,以ASM2D模型为基础,结合北京高碑店污水处理厂的实际运行数据,对其A/O工艺辅助化学除磷进行了模拟。结果表明,在不改变模型缺省参数的情况下,模拟结果与实测值基本吻合,COD、总氮、硝酸盐氮等出水指标的模拟值与实际值的误差率均小于10%。调整参数kPRE和kRED后,模型可以很好地模拟曝气池化学沉淀除磷效果,尤其在停止加药后,能够很好地反映出水TP的升高情况。在实际生产中,当水量、水质发生波动时,模拟结果对控制投药量有一定的参考价值。

基于FLO-2D与冲量模型的泥石流危险度分区方法及应用

鉴于正确的泥石流危险度分区对合理规划布局泥石流堆积区经济活动的重要作用,采用FLO-2D模型对泥石流的运动堆积过程进行数值模拟,求得泥石流堆积扇上流速、流深分布及以格网为单位的泥石流体流速和流深的时间变化过程,结合GIS技术对计算所得数据进行空间分析,以泥石流体冲量为分区指标,建立泥石流堆积扇危险度分区模型,并以四川省石棉县马颈子沟泥石流为例,模拟该沟百年一遇泥石流运动堆积过程。结果表明,模拟堆积范围与实际堆积面积吻合度达86.16%;根据格网内泥石流体冲量模长,可将泥石流堆积扇危险度分为极度、重度、中度、轻度危险区四个等级。