山西冷锋云系的数值模拟研究

利用NCEP再分析资料和CAMS中尺度云分辨模式,对2010-04-20—04-21发生在山西省的大到暴雨、局部强对流天气过程进行了客观模拟,主要得出以下4点结论：①对比2010-04-20T08：00—04-21T08：00的24 h降水预报与实况可见,山西省中南部降水情况与实况值接近,山西省北部降水情况略大于实况值,模拟域中降水量的最大值略小于实况值,雨带分布与实况非常接近。②2010-04-20T13：00—04-20T17：00,云系处于发展阶段,云内含水量和雪含水量呈增加趋势。其中,云水在2010-04-20T17：00,2.5 km处达到最大值0.24 g/kg,顶高为3.5 km,分布在1.2～3.9 km处,雪最大值为0.25 g/kg,位于0℃层上方;雨滴在暖层,雪和云水的增大区对应着雨的增加区,雪和云水是雨滴形成的主要粒子,且雪和云水是降水的主要原因;云系进入消散阶段,至2010-04-21T10：00降水基本结束。③云系在2010-04-20T10：00开始发展,2010-04-20T18：00到达旺盛阶段,随后开始逐渐消散,至2010-04-21T10：00云体基本消散。垂直上升气流的速度多为0.1 m/s,最大为0.5 m/s,符合层状云系的特征。④在8 km以上的区域,雪会通过凝华、雪花与冰晶碰并和冰晶向雪的自动转化等方式增长。其中,凝华增长起主要作用,最高所占比例为100%.在5～8 k m的区域,雪花通过凝华增长;在4～5 km的区域,雪花通过凝华和冰晶向雪的自动转化增长;在3～4 km的区域,雪花通过凝华和结淞增长,凝华增长最高所占比例为100%.     

流域水文模型在临界雨量分析中的应用研究

为提高无资料地区临界雨量分析结果的精确度,采用双曲正切产流模型和单位线流域汇流模型,结合山西省清凉寺沟流域水文下垫面产汇流模型参数,对实测暴雨洪水进行了模拟分析。结果表明:径流深及洪峰流量的合格率均为75%,参数是合理、可靠的,据此得出了该流域不同流量级时的临界雨量。     

不同土地利用类型降雨径流氮磷特征分析——以赣江下游地区为例

为研究赣江下游不同土地利用类型条件下农业面源污染的特征,分析了自然降雨条件下,不同土地利用类型（林地、蔬菜地、水田）的产流规律和降雨径流中氮、磷分布特点。结果表明,不同土地利用类型间地表径流产生量存在明显的差异,其大小依次为林地、蔬菜地、水田;降雨径流中氮、磷的浓度在降雨初期较高,短暂升高后,开始出现显著下降趋势,具有明显的初期冲刷效应;蔬菜地降雨径流中氮、磷浓度最高,其次为水田,而林地最低。研究结果可为防治赣江下游不同土地利用类型降雨径流中氮、磷流失提供参考依据。     

滑坡前缘开挖后滑坡变形特征分析及稳定性评价——以贵州省岑巩县大榕滑坡为例

岑巩县大榕滑坡发生后,形成堰塞湖,为了疏通河道,对滑坡前缘进行了分级开挖碾压。为掌握大榕滑坡的稳定性状况,对滑坡实施了安全监测。对监测数据进行分析发现：滑坡发生后坡体处于稳定状态;在前缘开挖及强降雨作用下,坡体出现较大变形,之后的2～3个月处于应力与状态大幅调整阶段;特定环境下强降雨或长时间连续降雨对土体的含水率的影响是有限的,含水率不随降雨强度的增大而无限增大,但孔隙水头明显与降雨强度有关,可能成为滑坡发生滑动的主要因素。监测数据及极限平衡法分析表明,该滑坡整体稳定性较好,在强降雨作用下局部处于欠稳定状态。     

上海市不同历时暴雨组合概率研究

基于上海市徐家汇站1960—2011年的日降雨资料,分析上海市年最大1d和3d降水量年际变化和年代际变化特性;择优选择GH Copula函数构建了年最大1 d与3 d降水量的联合分布模型,并推算它们的同现重现期和组合风险概率。结果表明:年最大1 d和3 d降水随时间呈增加趋势,自20世纪70年代开始其均值随年代增加;年最大1 d和3 d设计暴雨同频遭遇风险率在75%~85%之间,且同现风险率随年最大1 d设计暴雨值增大而增加。在设计上海市防洪排涝标准时若考虑最大1 d和3 d降水量的遭遇组合,有利于提升防洪排涝能力,保障防洪安全。     

Optimization of neural network model using modified bat-inspired algorithm

The success of an artificial neural network (ANN) strongly depends on the variety of the connection weights and the network structure. Among many methods used in the literature to accurately select the network weights or structure in isolate; a few researchers have attempted to select both the weights and structure of ANN automatically by using metaheuristic algorithms. This paper proposes modified bat algorithm with a new solution representation for both optimizing the weights and structure of ANNs. The algorithm, which is based on the echolocation behaviour of bats, combines the advantages of population-based and local search algorithms. In this work, ability of the basic bat algorithm and some modified versions which are based on the consideration of the personal best solution in the velocity adjustment, the mean of personal best and global best solutions through velocity adjustment and the employment of three chaotic maps are investigated. These modifications are aimed to improve the exploration and exploitation capability of bat algorithm. Different versions of the proposed bat algorithm are incorporated to handle the selection of the structure as well as weights and biases of the ANN during the training process. We then use the Taguchi method to tune the parameters of the algorithm that demonstrates the best ability compared to the other versions. Six classifications and two time series benchmark datasets are used to test the performance of the proposed approach in terms of classification and prediction accuracy. Statistical tests demonstrate that the proposed method generates some of the best results in comparison with the latest methods in the literature. Finally, our best method is applied to a real-world problem, namely to predict the future values of rainfall data and the results show satisfactory of the method.     

透视地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响及区域差异

为诊断地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响,采用 BNU－ESM 模式的地球工程和非地球工程情景日值气温和降水数据,对比分析了两种情景下整个研究时段( 2010—2099 年) 、地球工程实施期间( 2020—2069 年) 和地球工程实施结束后( 2070—2099 年) 的全球陆地气候变化特征及区域差异。结果表明: ( 1) 两种情景下全球陆地气温变化趋势空间格局的一致性优于降雨量变化趋势空间格局。3 个时段全球陆地气温主要以增加趋势为主,2070—2099 年两种情景下开始出现减少趋势。地球工程在不同时段改变了不同区域和次区域降雨量变化趋势的方向。( 2) 地球工程在 3 个时段对全球陆地气温变化趋势的影响具有异质性。地球工程在 2010—2099 年对气温增减趋势影响最小,多介于－0. 2 ～ 0. 2 ℃ /( 10 a) 之间; 在 2020—2069 年对气温增加趋势的抑制作用最大,多数地区抑制幅度超过了 0. 4 ℃ /( 10 a) ; 在 2070—2099 年对气温增加趋势的促进作用最大,多数地区促进幅度超过了 0. 4℃ /( 10 a) 。地球工程实施前后全球陆地降雨量变化趋势差异增大,尤其是在中低纬度地区呈现出明显的区域与次区域特征。( 3) 地球工程未对全球气候的波动性产生根本改变。两种情景下的全球陆地气温和降雨量的波动特征具有较好的一致性。( 4) 地球工程对北半球陆地气温波动的影响大于南半球陆地。地球工程情景下实施结束后的气温波动特征明显小于实施期间。地球工程对全球陆地降雨量波动特征的影响具有异质性。2020—2069 年地球工程对南( 北) 半球陆地的降雨量波动特征的影响以促进( 抑制) 作用为主; 地球工程对 2070—2099 年及地球工程实施前后降雨量波动特征的影响恰好与 2020—2069 年相反。     

影响黄土丘陵区次降水泥沙输移比的水文要素

以桥沟小流域为研究对象,利用该流域不同地貌部位的野外径流场及沟道水文站网观测资料,计算了不同场次降水的泥沙输移比,较为系统地研究了影响桥沟流域次降水泥沙输移比的水文要素。结果表明:土壤前期含水量、流域的降水过程特征、洪峰流量、径流量、水流含沙量是影响次降水泥沙输移比的主要水文要素;提出了表示降水、径流、泥沙对泥沙输移比影响的表征参数,即降水峰现系数、径流侵蚀力和泥沙相对容重。     

不同土地利用/覆被条件下松嫩盆地降水入渗补给量研究

土地利用/覆被条件是降水入渗补给量的主要影响因素,近10年来松嫩盆地土地利用/覆被变化显著.本次研究采WetSpass模型计算土地利用/覆被条件不同对降水入渗补给量的影响.定性分析不同土地利用/覆被类型的转化对降水入渗补给量的影响,并计算1995～2005这10年间,松嫩盆地的土地利用/覆被条件变化对其年均降水入渗补给...