改进的蚁群算法在溶质运移参数识别问题中的应用

非饱和土壤水分和溶质运移参数(扩散率、导水率和水动力弥散系数)取值范围较大,往往跨越几个数量级。采用传统离散化蚁群算法求解此类问题,所需节点较多,这会造成算法收敛时间较长。该文在传统蚁群算法基础上,对蚂蚁搜索路径进行改进,改进后的蚁群算法寻优路径由参数精度位数(整数位和小数位)、参数个数以及0–9十个数字构成,并将路径解码公式修改为具有判别参数正负功能的解码公式。采用改进的连续蚁群算法对非饱和溶质运移参数识别优化模型进行求解。数值模拟表明相同迭代次数下改进的蚁群算法比传统蚁群算法耗时少,算法计算时间与迭代次数满足线性关系,含水率和溶质浓度实测值与计算值吻合较好、相关性较高。     

MATLAB在反向地球化学模拟中的应用

为了研究地下水的地球化学演化,根据能量最低原则和化学热力学的基本原理建立了数学模型,利用MATLAB优化工具箱提供的函数linprog对模型进行了求解。MATLAB优化工具箱输入简单,可以准确、快速地求解线性规划问题的最优解和目标函数。     

地下水不同盐度条件潜水蒸发特性及其简化模型适用性评价

潜水蒸发机理可通过毛细水上升特性加以揭示,其中极限潜水蒸发强度(E_(max))是潜水蒸发计算问题中不可或缺的参数,可利用Gardner模型进行估算。利用Gardner模型估算E_(max)时,导水率计算中的参数b常被忽略,虽然模型得以简化,但估算精度受到影响。因此,参数b如何影响E_(max)估算精度仍有待明确。选取3种不同地区壤土在实验室开展毛细水上升和一维土柱蒸发试验,地下水供水水源为K/Na-Cl型盐溶液(浓度为1、5、30 g/L)并以蒸馏水作为对照组(CK),观测毛细水上升并计算E_(max),而后对Gardner模型中参数b的敏感性进行评价。结果表明:与CK相比,盐溶液供水条件下毛细水上升速率较大,进而增强了E_(max);对于地下水为1～30 g/L的KCl和NaCl溶液,毛细水上升速率和E_(max)均表现为随浓度增加而减小。在采用Gardner模型进行E_(max)估算时,忽略参数b和考虑参数b分别导致高估和低估,但考虑参数b的Gardner模型具有更高精度(相对误差介于1.16%～4.50%);忽略参数b对E_(max)的影响随b值增加而逐渐减弱。提高E_(max)估算精度有利于制定合理的农田灌溉制度,同时将有利于揭示潜水蒸发内在机理。     

水资源优化配置的可视化决策支持系统分析平台

针对水资源优化配置的复杂性以及多目标性,从水资源、社会、经济和生态环境协调发展出发,基于已经开发并在实践推广应用的水资源多过程模拟和优化配置的复杂整体决策支持分析系统,建立水资源优化配置的可视化决策支持系统分析平台对流域水资源进行优化配置。通过淮河流域水资源与经济社会协调发展的水资源优化配置案例分析与演示,详细阐述该系统操作和分析过程。该系统有助于提高水资源优化管理与合理配置的效率,为水资源管理决策提供一种有效便利的分析平台和工具。     

岩石隧道工程地质数据标准化及其应用

岩石隧道工程建设与周边地质环境关系紧密,建设过程中积累了大量的地质数据。由于其格式各异,条块割裂严重,难以在参建各方高效共享并重复使用,时常造成勘探、试验和测量等工作的重复进行甚至是地质信息的错误解读。为了解决这一问题,建立适用于岩石隧道工程的地质数据标准,包含其各阶段工程地质信息,基于地质相关规范,通过规范字段语义、统一数据单位及类型构建数据表,有利于工程地质数据的交换共享。最后基于智慧基础设施iS3平台,依托云南老营隧道项目开展工程应用研究,实现工程地质数据的规范存储、组织、动态管理。     

基于正交试验法的河岸带水热耦合模型敏感参数识别

为了研究河岸带水热耦合模型参数对温度及侧向潜流交换速率有限元计算结果的影响,基于正交试验法,对影响河岸带温度T和侧向潜流交换速率|v_x|的水热耦合模型进行敏感参数识别。结果表明：孔隙率n对河岸带水热耦合模型温度输出结果的影响最大;对于侧向潜流交换速率,水力传导率k_s的影响最大,而其他参数的影响均较小。因此,在进行河岸带水热耦合模型参数反演或校正时,应将模型中的孔隙率和水力传导率作为重点参数,而敏感程度低的参数可通过工程类比的方法进行确定,这样既可以保证计算精度,又可以提高计算效率。     

基于多种方法的汉江和渭河流域实际蒸发量对比研究

准确评估流域的实际蒸发量对揭示气候变化趋势和服务区域水资源管理具有重要意义。汉江和渭河是秦岭南北两侧半湿润区和半干旱区流域的典型代表,本研究在汉江石泉水文站以上区域和渭河北道水文站以上区域采用水量平衡法、B2015蒸发互补模型、SWAT水文模型、蒸发产品等多种方法估算并验证了流域的长系列的年实际蒸发量。研究显示：B2015蒸发互补模型在2个研究区应用效果较好,计算的实际蒸发量误差均小于10%;SWAT模型在2个研究区的日径流模拟表现都比较好,确定性系数均大于0.63。对比多个方法的结果显示,水量平衡法和SWAT模型计算的逐年实际蒸发量更接近实际值,B2015蒸发互补模型的计算值在汉江和渭河分别偏小3.79%、2.46%,TEDAC和GLDAS蒸发量产品的实际蒸发量在汉江偏大31.08%、36.54%,在渭河偏大13.72%、5.06%,在渭河的评估表现比汉江好。使用现有数据集和方法准确计算具体流域的实际蒸发量仍然是有难度的研究课题。     

基于输入输出反馈精确线性化的三相APF控制

将输入输出反馈精确线性化控制方法应用于三相有源电力滤波器非线性控制中。首先建立三相有源电力滤波器的仿射非线性系统模型,推导出了其输入输出反馈精确线性化非线性反馈控制律,实现三相并联型有源电力滤波器有功补偿电流和无功补偿电流的解耦控制器设计。最后使用Matlab进行仿真验证,仿真试验结果表明,该控制策略能较好地实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。     

浸没边界方法在微型泵中的应用研究

本文给出了有限体积数值离散中,采用双线性速度插值的直接强迫力浸没边界方法的数值实现公式推导;该方法对微小型泵内部流动的数值模拟结果与试验数据一致;使用该方法研究了泵顶部的平板长度对泵的流动特性的影响,发现平板附近的进口涡对流动的阻隔作用是影响泵流量的重要因素,在平板的相对长度为4的情况下,进口涡的阻隔作用最小,此时可以...     

河川径流混沌特征分析

在对混沌理论及其在径流系统应用的适应性分析的基础上,提出河川径流混沌分析方法;以黄河为研究对象对月径流序列进行相空间重构,并进行混沌特征识别和分析,得到如下结论：天然月径流比实测月径流的饱和关联维数要大,要恰当描述实测月径流序列的变化特征,进行动力系统建模,最少需要4个独立变量,最多需要8个独立变量,要描述天然径流序列则最少需要5～6个,最多需要12个独立变量;同一水文站、同一时期的实测径流序列和天然序列的混沌特征不同;下游的混沌特征要强于上游;从上世纪五十年代到本世纪初黄河干流月径流的混沌特性比上世纪二十年代到上世纪七十年代月径流的混沌特性要稍强;所采用径流时间序列的长、短对混沌特征的识别有影响,序列越长,所表现的混沌特征就越强。黄河径流具有混沌特征,为径流系统的建模和混沌预测提供了依据。