黄河流域水文干旱时空特征研究

在气候变化和人类活动的叠加影响下,黄河流域径流量显著减少,干旱事件频发,严重制约了流域社会经济的发展,亟待定量评估流域水文干旱的时空演变特征和影响因素,推动与自然环境相协调的黄河流域高质量发展。本文利用能够考虑取用水、灌溉和水库调节等人类活动影响的PCR-GLOBWB模型,基于水文干旱指数——标准化径流指数(Standardized Runoff Index,SRI)、可靠性(Reliability,Rel)、弹性(Resilience,Res)和脆弱性(Vulnerability,Vul),构建了黄河流域水文干旱状态的时空演变特征评估指标(SRI-RRV),基于风险指标来评估黄河流域对水文干旱状况响应的时空变化态势。结果表明:黄河流域水文干旱历时、频次和强度在1961—2016年变化不大,人类活动增加了流域大部分地区水文干旱的历时、频次和强度。流域整体可靠性较好,弹性和脆弱性空间差异大;黄河流域大部分地区水文干旱状态处于一般及以上态势,人类活动加剧了黄河流域水文干旱的态势。

水资源承载力评价的三元减法集对势模糊数随机模拟方法

为深入探讨减法集对势的物理意义,发掘其不确定性方面的信息,在减法集对势的分析基础上提出改进差异度系数取固定的三角模糊数,采用动态三角模糊数与随机模拟相结合的计算方法进行差异度系数的随机模拟,并将该方法应用于安徽省水资源承载力分析评价的实际问题中。结果表明:改进的动态三角模糊数随机模拟方法在安徽省水资源承载力中的评价结果更为稳健精准,可靠性和精确度方面都有所提高,且该方法的计算结果包含原有减法集对势的计算结果,为集对事件提供了关于评价结果可靠性方面的估计信息;改进的三角模糊数随机模拟方法的计算结果合理可靠,说明该方法在水资源承载力评价问题中具有推广应用价值。

不同含水率下高低液塑限红黏土抗剪强度特性研究

红黏土的含水率对其抗剪强度特性有着重要影响。通过不同含水率条件下高、低液塑限红黏土的抗剪强度试验发现,在同一法向压力下高液塑限红黏土的抗剪强度和黏聚力值远大于低液塑限红黏土的抗剪强度和黏聚力值,高液塑限红黏土的内摩擦角值略大于低液塑限红黏土的内摩擦角值;高、低液塑限红黏土的内摩擦角值随含水率的增大先小幅波动,当含水率达到塑限含水率附近时内摩擦角值迅速减小直至稳定;高液塑限红黏土的黏聚力值随含水率的变化呈先增大后减小的趋势,低液塑限红黏土的黏聚力值随含水率的变化呈双峰变化现象,且在塑限含水率附近出现最小值。通过对变化机理的分析认为,在含水率变化的过程中,水分子与红黏土颗粒之间的相互作用对抗剪强度有很大的影响。

基于联系数的区域水资源承载力评价与诊断分析方法

为在随机、模糊、未确知等不确定性条件下定量评判和诊断分析区域水资源承载力系统的总体状况和发展趋势,用联系数有效处理水资源承载力评价指标与评价标准间的不确定性,提出用最小相对熵原理综合评价样本联系数和评价指标值联系数,构造了减法集对势这一新的集对势函数,并用于测度区域水资源承载力系统在当前宏观期望层次上所处的确定性状态和发展趋势、诊断识别水资源承载力的脆弱性指标,进而建立了基于联系数的区域水资源承载力评价与诊断分析的一套方法(CNAD)。CNAD在安徽省淮北地区的应用结果表明:淮北地区2004、2010、2020年的水资源承载力等级均介于承载力一般等级与较弱等级之间;这3 a的评价样本联系数、评价指标值联系数、平均联系数值中只有2020年的评价指标值联系数处于偏反势(接近反势的临界值),其余联系数均处于反势,说明该地区水资源承载力的综合发展趋势为负向发展,水资源承载状态十分严峻。CNAD充分挖掘了水资源承载力评价标准等级与评价指标样本值之间各单指标联系数的评价信息,评价和诊断的结果可靠、合理,方法直观、简便、通用性强,在各种实际资源环境承载力评价和诊断分析中具有重要的推广应用价值。

CMADS、ITPCAS和TRMM 3B42 3套降水数据集在玉龙喀什河流域的适用性评价

我国西北地区地形复杂、环境恶劣、气象观测水平有限,在海拔较高的山区缺乏长期观测资料。再分析气象数据集(产品)基于气象卫星、数值模拟等技术,结合站点实测资料制作而成,具有时空分辨率高、可靠性好等优点,越来越多地被应用于大气水文相关的研究工作中。选择西北典型的高寒山区流域为研究对象,首先分析3套具有代表性的再分析气象数据产品(CMADS、ITPCAS和TRMM 3B42)降水资料在研究区年际和年内的分布情况,然后利用3套降水资料驱动SWAT水文模型,将模型模拟的结果与水文站实测径流资料进行比较,并进行参数率定和敏感性分析,从而分析3套数据集在研究区对降水的模拟效果。最终获得以下结论:3套降水资料在流域内的降水量分布情况存在较大差异,CMADS和ITPCAS数据集在降水总量上大于TRMM 3B42数据集,且CMADS数据集的年际降水和年内降水分布与冰川分布较为一致;3套再分析数据产品中,CMADS数据集驱动水文模型的模拟效果最好,逐日、月的NSE系数达到0.53、0.71,ITPCAS和TRMM 3B42数据集的NSE系数较低,径流模拟效果较差。

基于TCS3200D型传感器的色度分析仪的设计与实现

针对突发性水污染事件和非常态化下监测水质的需求,研制出了新颖的以智能色阶自动辨识系统为核心的多参数便携式色度分析仪,实现水源中待测物含量的快速、原地、定量测定及测试信息的实时无线远程传输。该分析仪以32位ARM Cortex-M3内核的微控制器STM32F107为系统控制核心,颜色传感器选用高分辨率数字式TCS3200D彩色光/频率转换器,并加入闭环反馈调节系统,同时整合北斗定位、GPRS短信服务功能和USB OTG主从功能。另外,μC/OS-Ⅱ在STM32F107上的移植减少了水质监测仪的运行时间,水质监测仪中多任务的调度也得到了合理高效的分配。测试结果安全稳定,可靠性强。该分析仪为市场提供了一种新颖、高效、廉价的水质分析仪器。

安阳市地热水梯级开发利用模式探析

安阳市地热资源丰富,具有很大的开发潜力,但开发利用方式单一,探讨地热水的梯级开发利用模式已成为提高地热水利用效率的关键举措。在计算安阳市地热水储量的基础上,设计了地热水梯级开发利用总体模式,并结合安阳市的实际情况,提出5种地热水梯级开发利用模式,且从社会经济、地热资源以及产业结构等方面构建指标体系;最后,结合安阳市地热条件、社会经济发展水平以及产业结构等因素,采用加权评分法为地热水适宜开发区选择了主要的梯级开发利用模式,可为安阳市合理开发利用地热水提供参考依据。

岸坡应力场及卸荷带划分量化指标研究

由于河谷下切或者人工开挖造成的边坡卸荷以及卸荷带是我国西南地区的一种常见地质现象,而卸荷带的划分直接关系到岩质边坡的稳定性,从而影响建基面的选择.在分析金沙江梯级开发某水电站岸坡应力场的基础上,结合卸荷带的成因,使用卸荷裂隙线密度、张开度、弹性波波速和完整性系数4个量化指标进行卸荷带的划分.结合工程实际,使用卸荷量化指标对卸荷带进行划分,提出了对该工程区域卸荷带划分标准的建议.

现有音乐厅音质主客观评价方法

音质评价是通过人们对声音的主观感受,按照一定的评判要点和评判规则对音乐厅音质进行评价.文中较系统地列举了排序法、语义细分法、对偶比较法、分级评分法、量值估计法等5种主观评价方法和主观优选值理论、模糊综合评判法、数据挖掘方法等3种客观评价方法.最后,简要说明了音质评价中的两个主要问题.

水利新质生产力:内涵解读、理论框架与实施路径

在新一轮科技革命和产业变革的大背景下,新质生产力成为高质量发展的内在要求和重要着力点。为把加快发展新质生产力的部署要求落实到水利工作的全过程各方面,提出了水利新质生产力的概念及内涵,认为水利新质生产力是追求高科技、高效能、高质量、符合新发展理念的先进水利生产力质态;提出了由指导思想、基本原则、理论基础、主要研究内容和支撑体系五部分组成的水利新质生产力理论框架,阐述了水利新质生产力的主要研究内容;并从工程、技术、制度和管理支撑四方面,提出了水利新质生产力的实施路径。为加快形成和发展水利新质生产力提供理论基础和路径参考。

昆明市地铁深基坑岩土工程层组划分研究

昆明市地铁4号线火车北站基坑深37.1 m,针对地下水控制和支护结构工程设计问题,开展地基岩土体层组划分研究。文中提出了详细的分层依据、分层原则以及分层编码方法,将该地基分为5个主层、31个分层。根据时代成因、土层名称、土层状态对地基土进行详细分层。地基土的分类分层系统化充分体现了现行规范的思想,且分层编码的工程意义直观。以详细分层为基础,将地基概化为隔水层、隔水软弱层、透水层。将详细分层与概化分层相结合,获得详细分层的物理力学参数及设计指标,可揭示地基工程与水文地质结构的特点、规律和主要岩土工程问题,克服了目前岩土工程层组划分研究中存在的不足。

多雄藏布流域水化学特征及化学风化特征的分析

在气候变暖和全球水循环加剧的背景下,为探究高寒地区流域水化学特征及化学风化变化趋势,检测了2019年4月和9月2次采集的多雄藏布流域内径流水样中八大离子、溶解性总固体(Total Dissolved Solids,TDS)、pH值等基础理化指标,探究了干湿两季多雄藏布流域内径流水样的水化学特征和化学风化特征的变化。研究结果显示:多雄藏布流域内径流水样的pH值的季节差异较大,2019年4月和9月水样的pH平均值分别为7.79和6.73,TDS质量浓度平均值分别为262、142 mg/L,这些数值约是世界河流平均值的2倍;多雄藏布流域径流水样中的离子主要来自岩石风化,年均碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化和蒸发岩风化分别占离子来源的38.76%、32.46%和26.80%;自1976年以来,碳酸盐岩风化对水样中离子的贡献率呈现上升趋势,年均硅酸盐岩与碳酸盐岩风化速率分别为0.433、0.384 t/(km~2·年)。上述这些研究成果是对多雄藏布流域水化学资料的重要补充。

不同卸荷起点应力水平砂岩卸荷力学特性试验研究

开挖卸荷岩体在实际工程中随处可见,卸荷时的应力水平对其力学特性有较大影响。基于此,以三峡库区典型砂岩为研究对象,开展了不同卸荷起点应力水平砂岩卸荷试验,研究了不同卸荷起点应力水平砂岩卸荷力学特性。结果表明:岩样卸荷起点应力水平越高,岩样的初始损伤越大;岩样的峰值强度、峰值应变与卸荷起点应力水平呈线性关系;岩样围压卸荷量与垂直变形量之间的关系曲线与卸荷起点应力水平有较大关系。该研究成果一方面验证了卸荷起点应力水平与岩样内部损伤之间的关系,另一方面也可为岩体开挖施工提供参考。

基于空间网格化的黄淮海流域降水插值研究

黄淮海流域地形复杂,气象要素空间分布不均匀,研究中需要对气象要素进行插值。以黄淮海流域为研究对象,按三级流域划分为59个三级区,通过空间网格化的反距离权重(IDW)插值方法,在0.1°×0.1°网格和0.2°×0.2°网格上对1951—2018年的降水数据进行分区插值,并且将通过0.1°×0.1°网格插值的数据与水资源公报的降水数据进行对比。结果发现:空间网格化插值的结果在时间尺度变化趋势上的拟合程度非常高,纳什系数(NSE)基本达到了0.8以上,相关系数基本达到了0.94以上,能精准、有效地反映出各分区年平均降水量在时间尺度上变化的趋势与程度;插值效果在黄河流域下游地区最差,与其狭长的流域地形有关;在降水量较少的地区,插值精度较低;随着网格密度增大,插值精度也会相应地有所提高,但提高程度不大,网格的密度增大4倍,插值精度上升了1%左右,黄淮海流域中黄河内流区的插值精度受网格密度变化影响最大。

当前我国城市内涝问题归因分析与应对策略

针对频繁发生的暴雨内涝灾害给城市建设和管理带来的严峻挑战,以解决我国当前城市暴雨内涝问题为目标,从我国城市暴雨内涝灾害的发生现状入手,分析了城市暴雨内涝灾害的发生特点和主要诱因。以不同国家和地区城市暴雨内涝的成功案例为启示,结合我国城市暴雨内涝防治的新形势,总结并预测城市雨洪管理技术的发展趋势,提出了我国城市暴雨内涝问题应对的系统构想。该构想针对我国城市当前内涝问题给出以下3点建议:(1)采用先进的城市暴雨内涝治理技术,学习发达国家的经验;(2)充分利用雨洪模型,建立起一整套有效的城市暴雨洪水过程模拟模型;(3)构建一套适合我国城市的雨洪管理体系。通过以上3点实施,可推动我国城市化建设的深入开展,并对城市防汛减灾安全保障能力的提高及城市雨洪应对与应急管理水平的提升具有一定的参考价值。

基于图像相关分析的锁固型滑坡模型试验方法

针对支撑拱式、挡墙式、三段式锁固型滑坡分别设计了物理试验模型,采用整体牵引及前缘卸载方式模拟了滑坡从启动到滑动的演化过程,实现了对典型锁固型滑坡演化的全过程模拟,利用三维激光扫描、激光测振等多种非接触测试手段,获取了滑坡演化过程中位移、应力、破裂扩展等多个物理场数据。研究成果丰富了滑坡模型试验的测试方法和手段,为锁固型滑坡的破坏机制及演化规律的研究提供了新的途径。

一种景观式新型微纳米增氧生物浮岛技术在水环境治理中的应用

河湖富营养化是环境问题,也是民生问题,同时关系到社会与经济的稳定发展。针对日趋严重的富营养化问题,课题组研发出一种景观式新型微纳米增氧生物浮岛技术,并将其应用于开封市包公湖以测试其治理效果。经过为期31 d的测试,富营养化水体的溶解氧、透明度、总氮、总磷及叶绿素a指标均有较大改善,底泥厚度逐渐减小。溶解氧、透明度的指标增长率分别为150%、192%,底泥厚度、生物量、总氮、总磷、叶绿素a、高锰酸盐指数的指标削减率分别为42. 9%、98. 2%、90. 2%、95. 1%、95. 7%、70. 9%。由水体综合营养状态指数的计算分析结果可知,水体经过处理后由重度富营养化状态变为轻度富营养化状态。研究结果可为河湖富营养化治理提供数据参考和技术支撑。

飞蛾火焰优化算法-投影寻踪回归模型在需水预测中的应用

基于用水时间序列构建投影寻踪回归(PPR)需水预测模型。针对PPR模型矩阵参数难以确定的不足,利用一种新型群体智能仿生算法——飞蛾火焰优化(MFO)算法优化PPR模型矩阵参数,提出MFO-PPR预测模型,并构建MFO-BP模型作对比,以1980—2013年上海市需水预测为例,分别利用实例前20组和后10组数据对模型参数进行率定及预测。结果表明:MFO-PPR模型对实例后10 a需水预测的平均相对误差绝对值和最大相对误差绝对值分别为1.84%、4.20%,预测精度优于MFO-BP模型的2.06%、4.61%。MFO算法具有较好的全局寻优能力,将MFO算法应用于PPR模型参数寻优,可有效地提高PPR模型的预测精度。

悬挂式剪切波速测试仪测试结果影响因素分析

土层剪切波速测试对于划分地层和场地土的类别、判断土的液化、研究土的振动特性、计算场地地震动参数等具有重要的意义.分析了扩孔、塌孔、孔壁纵向均质性等因素对悬挂式剪切波速测试仪测试结果的影响:扩孔、塌孔时测得的剪切波速值比实际值偏小;孔壁纵向均质性差时比孔壁质量良好时的剪切波速的测试质量要差;泥浆中铁磁性物质含量高时,会降低电磁式激震器的激震能量,从而影响剪切波速测试的质量.最后提出了提高剪切波速测试质量的措施,如:提高孔壁质量、采取分段测试、人工干预计算等.

利用非稳定流求解潜水水文地质参数的降深比值6点法

利用Boulton井流公式求解潜水非稳定流条件下的水文地质参数,是涉及4个未知数的超越方程,无法通过常规的解析法直接获解.传统的图解法不但受图表束缚,而且求解过程繁复、成果精度存在人为误差.文中采用优化拟合方法,在工程适用参数范围内,用较为简单的函数完成了由图表给出的井函数数值关系的替代,并利用降深比值关系,通过选取水位降深曲线上的6个点,经整理获得了仅含1个未知量的表达式,经简单试算即可完成参数求解,结果更接近工程实际,且计算过程简捷,不依赖图表,便于实际工程应用.