多尺度特征和极化自注意力的Faster-RCNN水漂垃圾识别

针对小目标水漂垃圾形态多变、分辨率低且信息有限,导致检测效果不理想的问题,提出一种改进的Faster-RCNN(Faster Regions with Convolutional Neural Network)水漂垃圾检测算法MP-Faster-RCNN(Faster-RCNN with Multi-scale feature and Polarized self-attention)。首先,建立黄河兰州段小目标水漂垃圾数据集,将空洞卷积结合ResNet-50代替原来的VGG-16(Visual Geometry Group 16)作为主干特征提取网络,扩大感受野以提取更多小目标特征;其次,在区域生成网络(RPN)利用多尺度特征,设置3×3和1×1的两层卷积,补偿单一滑动窗口造成的特征丢失;最后,在RPN前加入极化自注意力,进一步利用多尺度和通道特征提取更细粒度的多尺度空间信息和通道间依赖关系,生成具有全局特征的特征图,实现更精确的目标框定位。实验结果表明,MP-Faster-RCNN能有效提高水漂垃圾检测精度,与原始Faster-RCNN相比,平均精度均值(mAP)提高了6.37个百分点,模型大小从521 MB降到了108 MB,且在同一训练批次下收敛更快。

平原水网地区开发区水土保持评估报告编制探讨

探讨平原水网地区开发区水土保持区域评估报告编制的重点内容和存在的难点,并结合已批复的开发区水土保持区域评估报告,分析评估报告编制应注意的方面:①开发区水土保持评估报告编制大纲应参照国标并可做章节简化,体现整体性、全局性和指导性;②水土流失防治目标要结合个性指标并相应提出区域性控制指标;③土石方量可参考区内典型已验收生产建设项目的土石方挖填模数进行计算,土石方平衡遵循表土应剥尽剥,区内综合利用的原则;④要突出开发区水土保持总体布局和防治体系的完整性,明确单个防治分区的防治措施体系、防治标准和任务;⑤开发区管理机构应有明确的职责,实施负面清单制度。

广西水网规划布局与建设实践

广西水网是国家水网“一主四域”主骨架中的重要内容,也是国家水网区域网的衔接枢纽。作为全国第一批省级水网先导区,广西明确“两横八纵、六河连通,引补相济、调蓄结合,‘五网’共建、多能融合”的水网总体布局,推进防洪排涝网、城乡供水网、农业灌溉网、生态水网、智慧水网“五网”共建,推动水网多能融合、一网多能。从探索水网融合发展、强化体制机制创新、推动数字孪生先行先试、加速广西水网主骨架构建四个方面介绍了广西水网建设的创新实践和经验成效。针对当前水网体系建设存在短板、水网骨干工程建设要素保障有待加强等问题提出建议思考。

基于网络流理论的区域水资源配置激励相容模型

为了进一步完善基于网络流理论的区域水资源配置模型,利用经济学机制设计和数学相关理论构建了激励相容数学模型,旨在促进区域利益主体之间合作。将该模型应用于曹娥江流域新嵊区域,并对相关参数进行了率定。2003年、2022年区域相关数据模拟结果显示,各利益主体在激励相容机制作用下可以实现合作博弈,从而提高水资源配置效率。研究认为网络流模型是实现区域水资源优化配置的有效手段,激励相容机制可以进一步促进网络流模型提高配置效率,资源禀赋差异和中国制度优势是合作博弈实现的内在需求和外部约束。

里下河地区水利治理与水网协同演变分析

里下河地区作为江淮下游平原的典型平原河网地区,河流湖泊众多、水网密布,当地水网建设改变了原有的自然地理和抽排格局。总结了20世纪50年代至今里下河地区水利问题综合治理和水系演变的过程,并结合水网形态特征指标与水网协同演变进行了分析。结果表明:里下河地区在建设水网过程中防洪和供水能力有了较大的提升“,六横五纵”的骨干水网逐渐形成,但是仍然面临着湖荡萎缩的问题。这些可以为平原河网地区水利综合治理及水网建设提供借鉴与思考。

区域水网建设思路探讨

区域水网是国家骨干水网的延伸,是助力国家水网水资源宏观调配、系统解决区域性水安全保障问题的载体和抓手。当前,区域水网的规划理念、建设原则、技术要求等尚处于探索阶段。结合新时期水安全保障要求,从优化水网空间布局、提升水源工程体系韧性、预留高质量发展弹性空间、统筹各层级水网建设、挖掘水网综合利用效益、提高水网数字化及智能化水平等方面,提出了区域水网的建设思路,并以江西省为例进行了水网规划实例研究。研究成果可为新时期区域水网的规划建设提供参考。

基于点-面两层结构的复杂网络方法评估海河流域水网连通性

河湖水系连通是指通过修建渠道、挖掘河道、改造湖泊等方式,将不同河流、湖泊之间相互连接起来,形成一个相互衔接的水系网络。基于复杂网络方法,从节点和子流域两个层面对海河流域水网的连通性进行分析。在子流域层面,用平均度指标评价流域连通度,用网络直径等指标辅助分析流域整体水系连通情况;在单个节点层面,用度指标、中介中心性指标分析流域水系各节点连通度的分布情况,实现了节点微观与流域宏观的结合。同时,引入聚类系数指标,获得每个子流域河网的空间分布特征。通过对研究结果的合理性评估,认为应用复杂网络方法能全面分析流域水系特征及连通情况,具有良好的应用前景。

区域水网引调水供水价格与收费机制研究——以山东省胶东四市为例

分析了山东省胶东地区各工程、各水源供水的运行模式及供水水量;研究了引调长江水、黄河水和当地雨洪水的供水价格模式及水费收缴机制,提出存在工程供水价格不能完全反映成本水平、工程部分口门价格政策缺失、同源不同价、缴费方式多样等问题;提出胶东区域内骨干水网供水、应急调水、临时调水价格政策制定和水费收缴的对策建议。

里下河地区洪涝韧性水网规划研究

受复杂洪涝情势影响,淮河流域下游的平原水网面临治理难题。以江苏省里下河地区水网规划为例,研究洪涝驱动下韧性水网的构建途径,并建立数值模型分析评价。针对河-湖-港-圩韧性对象,提出了提升骨干河网蓄泄能力、实施退圩还湖增加滞蓄容积、冲淤保港修复港道排水能力、约束圩区排涝模数适应调度需求等四项措施。通过模型演算表明,单项措施均能降低行蓄水位,提高排水效率;综合方案使河网排涝水位明显降低,蓄泄性能良好,满足设计标准,还为水质改善等多目标利用奠定了基础。韧性理论为平原水网规划提供了新范式。

关于推进成渝地区水网建设的若干思考

水网建设对于加快推进成渝地区双城经济圈发展意义重大。在分析成渝地区水网建设面临形势与要求的基础上,明确了成渝地区水网建设需要处理好的几个关系,提出构建“周水济腹、西水东引、南北拓源、统筹调配、调控有力”的成渝地区水网总体格局,并从创新体制机制、建设数字孪生水网、深化农业水价改革等方面,提出推进成渝地区水网建设的有关建议。

苏中地区水网密集型乡村的自流式活水模式研究——以江苏省海门市平安村为例

由张謇引领在中国苏中地区建设的“框—排—渠—窕”水网体系反映了人类卓越的智慧,但现代的生活方式与盲目建设等往往对既有水网产生结构性的破坏。近年来,中国苏中地区各地采取了多种水治理措施,而对于更加广袤的乡村却一直没有高效、生态的活水方式。苏中地区的乡村水网主要问题是水路不畅,水速过缓,经研究发现了三个主要原因:(1)道路的建设阻塞了“排河”与“窕沟”之间的连接,从而形成了多个“末端水道”;(2)每单位长度的河道节点数太大导致水流缺乏方向性,因此水流不足河水缓慢流动;(3)由于河道中的沉积物缺乏清理,部分河床变窄甚至被填满和消失。在现状问题基础上,研究提出了一个可复制的“自流式”乡村活水模型,该模型由“互”型生活水单元组成,并以江苏省海门市平安村为例进行了验证,最后用MIKE11软件对该模型进行了验证和优化,为苏中地区水网治理提供思路借鉴。

多级处理模式下粪污中氮、磷削减规律及其农田可消纳量——以苏南水网地区规模猪场为例

针对规模养殖场粪污多级处理模式下氮、磷削减规律及土地承载力不清等问题,以苏南水网地区一规模猪场为研究对象,系统分析了污水经二级厌氧消化、三级沉淀池和水生植物塘逐级处理后氮、磷的去除特征,进一步核算了此模式下粪污实际农田可消纳量。结果表明:猪场全年粪、尿总产生量分别约为4 086.9 t和10 995.8 t,粪便收集率约为90.5%。收集的粪污中可利用的总氮(TN)和总磷(TP)量分别为183.12 t和148.97 t。粪污经过厌氧消化后TN和TP去除率小于25.3%和57.2%,进一步通过三级沉淀池处理后二者可去除80%以上,最终通过水生植物生态处理后二者去除率均达95%以上。养殖废水经过多级处理工艺,可大幅提高其农田消纳量,降低粪污处理成本,特别适用于集约化程度高、经济发达、土地资源有限地区的畜禽养殖场。

基于SOFM神经网络的京津冀地区水源涵养功能分区

为探讨水源涵养功能空间分异在水资源分区管理方面的应用,以京津冀地区为研究区,根据水源涵养功能的5个主要影响要素——海拔、降水量、蒸散量、土壤饱和含水率、森林覆盖度,构建SOFM(self-organizing feature map,自组织特征映射)神经网络,并对该区水源涵养功能进行区域划分.结果表明:京津冀地区可划分为6个水源涵养功能区域,分别为冀西北高原-间山盆地草原水源涵养中能力区、坝上高原-冀北山地草原-森林水源涵养中低能力区、燕山-太行山中低山森林-草原水源涵养中高能力区、冀中南部平原农田水源涵养低能力区、燕山-太行山低山森林水源涵养中高能力区和冀东平原农田-草原水源涵养高能力区.方差分析结果显示,各分区之间具有显著差异,表明用SOFM神经网络对水源涵养功能进行分区效果良好.在水源涵养功能分区基础上,归纳和总结了各分区水源涵养功能影响要素的主要特征.京津冀地区作为一个统一的水资源生态环境区,其内部的水源涵养功能存在明显的区域差异,建议依据各分区水源涵养功能的强弱及其主要控制因子特征,科学制订适应当地自然环境的水资源管理方案.

苏南水网地区历史古镇规划途径探析

分析总结历史古镇开发存在的问题及原因,结合苏南水网地区特殊的地理特征与古镇保护与发展的需求,提出古镇文化战略与景观生态产业一体化发展为规划理念,并以黎里古镇为例,寻求从宏观层面、城乡资源统筹角度,探索出一种既能保护历史遗产,又能发挥地域特色的发展策略,以期实现"水"文化与"古"文化在空间及产业上的落实,引导水网地区历史古镇的保护与发展。

水网地区航道网技术评价指标与方法研究

在对过去区域航道网技术评价体系进行初步探讨的基础上,结合多个市域航道网规划实践,基于对区域航道网规划特点及技术评价特性分析,借鉴公路的成熟做法,提出区域航道网技术评价指标体系及方法,并以苏州、无锡、常州市航道作为水网地区实例,进行江苏省水网地区规划航道网技术评价与分析比较,进而提出各技术评价指标建议值。

平原河网水流水质数值模拟研究展望

论述了河网地区主要水量、水质模拟方法的基本理论、发展过程及其在生产实践中的应用状况,并从理论与应用角度分析了现今广为应用的水流、扩散质数值模拟方法的优缺点,同时在此基础上提出了改进数值模拟方法的设想:根据陆域特征研究适用于河网地区的面源污染负荷模型;根据交叉口扩散质输运特征研究河网水质精细模拟方法.

平原河网纳污能力核算方法研究

以太湖流域河网为研究对象,在水功能区概化的基础上,建立河网水量水质模型,提出了大尺度河网纳污能力计算方法,并针对河网的特点设计了"虚拟点源"复核成果。

考虑水力连通性的水系连通评价指标体系构建与应用

在水系形态特征与水系结构连通性基础上,增加了包含水工建筑物数量、下游收水量和换水周期在内的水力连通性评价指标,构建了更加全面的水系连通评价指标体系。通过层次分析与熵权法相结合的综合评价法确定各指标权重,并利用该评价指标体系对廊坊市北运河-永定河区域水网3种水系连通方案进行了评价,得到最优水系连通方案。评价结果表明,构建的评价指标体系能够更加全面地表征水系连通情况,可用于河网水系连通评价。

基于水生态功能分区的流域水环境监测网络体系构建

我国现行的流域水环境监测模式多将一个完整的流域人为分开,从流域管理机构到行政区域上责权交叉多,难以统一规划和协调。近些年,随着水专项的实施,流域水环境监测与评价模式以基于水生态功能分区的重点流域水环境网络体系建设综合研究为主线。为此,研究基于水生态功能分区的水环境监测网点位布设,建立流域水环境监测指标体系、评价体系,提出水环境监测网络运行管理和动态调整机制,从而建立与水生态功能分区有效衔接的流域水环境监测网络体系,可整体促进我国流域水质目标管理向水生态健康管理的重大转变。

遂宁市城区给水管网改扩建工程

为解决遂宁城区给水管网老化、漏损严重、局部地区压力低、供水安全性差等问题,对城区给水管网进行了改扩建,结合城区各水厂的布局和地形特点,提出了分片区供水的改造方案。改造后一年多的运行结果表明,扩建后的给水管网既解决了原有给水管网中存在的问题,又满足了遂宁市城区远期发展的需要,同时第二水厂内泵站的能耗降低了约20%,为供水企业带来了显著的经济效益。