A matrix population model to aid agency response to grass carp (Ctenopharyngodon idella) in the Great Lakes Basin - Lake Erie

Managers and researchers have identified a reproducing population of grass carp (Ctenopharyngodon idella) in the western basin of Lake Erie, generating concern over the potential threat to ecosystem function in the Great Lakes Basin. Capture histories indicate that grass carp may be present at low levels in other areas of Lake Erie, necessitating a large scale, multi-jurisdictional response. As a result, a group of experts and decision makers began a structured decision making exercise to collaboratively address the threat and identify potential response actions. To aid this process, we developed a spatially-explicit periodic matrix population model to project grass carp abundance, and probabilistically evaluate specific management actions. We evaluated four potential management response actions ranging from no action, diffuse removal efforts, and concentrated removal efforts with and without a barrier on the Sandusky River to reduce spawning success. Based on our current knowledge, concentrated removal including a barrier on the Sandusky River provides the most likely path to achieving and maintaining a management target of no more than 10 fish/ha. Our understanding of grass carp ecology in Lake Erie is growing. This model and parameter development methods were designed to flexibly accommodate new information as our understanding of grass carp ecology evolves, or management objectives change. Ultimately, this modeling framework and use of Bayesian methods could facilitate management response efforts for other invasive species occurring over large scales and multiple jurisdictions.     

改进蚁群算法在路径规划中的应用

针对传统蚁群算法在机器人路径规划时存在收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,提出了一种基于自适应归档更新的蚁群算法。根据路径性能指标建立多目标性能评估模型,对最优路径进行多指标优化;采用路径方案归档更新策略进行路径方案的更新和筛选,提高算法的收敛速度;当搜索路径进入不可行区域时,采用自适应路径补偿策略转移不可行路径节点,构造可行路径,减少死锁蚂蚁数量;若算法无法避开障碍或者进入停滞状态,则进行种群重新初始化,增加物种多样性,避免算法陷入局部最优。仿真实验表明,改进后的算法收敛速度更快、收敛精度更高、稳定性更好。     

高拱坝-地基体系整体稳定概率地震风险分析

为了进行高拱坝的地震风险分析,引入幂指数函数的形式来描述地震危险性曲线,结合概率地震需求模型和地震易损性曲线函数,推求了概率地震风险分析解析函数。基于此,以实际工程为例,开展了高拱坝-地基体系整体稳定概率地震风险分析。在概率统计框架下,以高拱坝-地基系统整体抗震稳定安全评价为研究目标,在考虑坝基岩体内控制性滑动块体滑裂面力学参数不确定性基础上,构建了概率地震风险分析模型,得到了基于残余滑动位移的高拱坝-地基体系年超越概率曲线。从而给出了设计基准期限内,高拱坝-地基体系整体地震稳定达到不同性能水平的概率,为其在极限地震下的抗震安全评价提供依据,同时为现有基于准则的混凝土坝抗震安全决策转向基于风险概率的安全决策提供科学依据。     

全球水能资源评估模型与方法研究

为在全球范围开展水能资源评估,提高评估与规划的准确性与效率,通过建立水能资源评估的全球尺度参数标准、一般技术流程与方法体系,构建河流水能资源理论蕴藏量、技术可开发量评估和电站开发经济性测算模型,提出一套适用于内业工作的数字化评估方法与流程。以非洲刚果河流域为例,应用水能评估模型与数字化方法,实证评估了刚果河流域及干流的水能资源的理论蕴藏量、干流下游河段的技术可开发量,完成了刚果河下游水电基地开发成本测算。     

300m级特高土石坝施工期心墙沉降监控模型研究

心墙沉降是两河口高土石坝的控制性安全监测项目,结合室内试验、监测、施工进度等资料,研究了心墙砾石土的沉降特性,建立了施工期沉降监控模型。研究表明:沉降变形的发展呈明显的阶段性,即沉降环埋设初期的快速沉降期、填筑进度平缓进行的匀速沉降期以及填筑高峰期的加速沉降期;以填筑因子与时效因子为组合的监控模型具有良好的解析力与拟合度,计算实例4个测点判定系数R 2在0.938~0.972;施工期沉降产生的主导因素是填土层上覆的外压荷载,就已填筑高程1/2~2/3区段而言,施工期沉降变形所占的填筑分量与时效分量分别约占95%与5%;监控模型具有良好的外延性,在近1个月外延区间中预测误差不超过9.04 mm,通过不断延长建模时序以修正模型参数,可提高预测精度进而指导施工。     

考虑蓄水期弃水风险的水库长期发电调度方法

短期径流的大幅波动使得以平均径流为基础制定的水库长期调度方案面临较大弃水风险,是影响水库长期调度决策合理性的重要因素。本文考虑日尺度径流波动影响,提出一种蓄水期弃水风险量化方法,并建立了耦合弃水风险的水库长期发电调度模型。利用长系列日径流资料,结合风险最小蓄水规则,以不蓄弃水流量为指标量化蓄水期各月弃水风险;采用Copula函数构建月均入流与弃水风险的联合分布和条件概率分布,明晰了特定入流条件的风险置信区间;最后,将弃水风险以弃电损失函数融入优化模型,以获得更符合实际的长期调度方案。以澜沧江流域小湾水库为工程背景进行调度模拟分析,结果表明本文方法能够有效降低水库长期优化调度方案的弃水风险,有利于提高优化结果的可操作性,与传统方法相比,能够使多年平均弃水减少约4.76亿m³、发电量增加约1.15亿kW·h。     

全面建设小康社会进程中黄河流域水资源利用效率时空演变分析

提升水资源利用效率,减轻水资源短缺对经济社会发展产生的约束,是实现水资源与经济社会和谐发展的有力支撑。尝试将DEA视窗分析方法应用于水资源利用效率研究,结合超效率DEA模型,探究黄河流域九省区在全面小康社会建设进程中水资源利用效率时空演变特征,在此基础上,通过Malmquist指数分解效率变动的内在原因,并引用空间匹配度计算方法,研究水资源利用效率与全面小康相对水平匹配程度。研究发现:九省区2012—2018年水资源利用效率总体呈增加趋势,水资源利用水平具有显著空间差异性;九省区水资源利用效率的提升主要得益于技术进步TC,制约水资源利用效率提升的主要因素是综合技术效率EC;水资源利用效率与全面小康相对水平的匹配程度呈现出较强的地区差异,部分省区两者动态协同性较差,其中,宁夏需要同时提升水资源利用水平和经济社会发展水平,陕西需要提升水资源利用水平,内蒙古需要提升经济社会发展水平。     

大万山岛海水抽水蓄能电站地下厂房自然通风模拟研究

针对目前抽水蓄能电站地下厂房自然通风规律尚不明确的问题,在考虑电站运行工况周期变化特点及室外风压的基础上,优化了现有的自然通风网络模型,使其可用于计算抽水蓄能电站地下厂房的自然通风情况。并且,利用优化后的模型,模拟计算了大万山岛海水抽水蓄能电站全年的自然通风情况。结果表明:热压是影响自然通风动力的最主要因素。整体上,自然通风量在冬季大于夏季;单日内,自然通风量受电站运行工况变化的影响。在发电和蓄能工况时,自然通风量较大,在卸载工况时,自然通风量较小。交通洞末端空气温度不受电站运行工况和自然通风量变化的影响,在单日内的变化幅度小于2℃,而在同季节的不同日之间的差异可达8.6℃。在过渡季的部分时段和整个夏季,交通洞末端空气温度高于规定的室内环境温度上限值,因此应开启空调制冷设备。通过优化后的模型与具体案例的分析,为其他类似工程的自然通风系统的设计及运行调控提供参考。