流域水文模型识别方法研究与应用

基于模型产汇流机理,分析对比水文模型适用性,建立考虑气候特征、下垫面条件和人类活动影响的流域水文模型识别的指标体系,并以辽宁东部各中小流域为研究对象进行实例研究。分析了研究区域的气候特征,将新安江模型、大伙房模型和TOPMODEL模型作为备选模型,利用主成分分析法确定流域面积/主河道长度、河道比降、森林覆盖率、地形指数和气候类型作为流域水文模型识别的输入指标,进而采用层次分析法识别适用于各研究流域洪水模拟的水文模型。洪水模拟结果表明:所建立的流域水文模型识别指标体系有代表性,所识别的水文模型可很好地反映流域的产汇流特性。     

模糊C均值聚类法在节水灌溉水平聚类分析中的应用

阐述了模糊C均值聚类法对样本进行聚类的基本原理,对模糊C均值聚类法不能有效确定聚类数目的问题进行分析,提出采用动态聚类方法计算出聚类数目的前提下对模糊C均值聚类法进行改进。利用改进模糊C均值聚类法对某地区的节水灌溉水平进行聚类分析,结果表明模糊C均值聚类法具有较高的适用性。     

不同模糊组合模型在水质评价中的应用比较

在模糊评价模型研究中,指标权重的确定和模糊模式的识别是最为重要的两项内容。以丹江口水库流域为研究对象,建立不同模糊组合模型进行水质评价,通过赋权方法、模糊模式识别方法以及评价结果三方面的比较分析,获得更适合研究区的组合模型。结果表明:赋权方法中熵值法在一定程度上削弱了异常值对评价结果的影响,模糊模式识别方法中M(·,+)算子可能会过分放大主要污染物的影响,均不适用于研究区的水质评价;采用超标倍数法赋权、加权海明距离法进行模糊模式识别的组合模型能较好揭示不同时期的水质变化,同时还可判断同一水质等级下不同评价对象污染程度的差异,可以更为真实反映研究区水体的水质状况。     

基于数字图像处理的土石坝坝料合格性智能检测方法

土石坝坝料的合格性检测通常是通过判断现场筛分试验获得的级配参数是否满足设计要求来实现的,然而通过筛分试验获取级配参数的方法存在采样率低,操作过程繁琐,智能感知程度差等缺点以致检测结果代表性差。为了提高坝料级配参数的智能检测程度,依托辽宁某电站现场挖坑检测位置处的图像和级配数据,采用融合空间信息的直觉模糊C均值聚类(SIFCM)算法进行土石坝料数字图像的分割,并利用等效椭球体积的方法实现了土石坝料的三维体积重构,进一步通过基于BP神经网络的级配修正模型修正后,得到真实条件下的坝料全级配特征曲线,进而获得评价坝料合格性的4个指标：最大粒径、P5含量、曲率系数C_c和不均匀系数C_u。实际工程应用表明,本文建立的基于SIFCM＿BP算法的坝料级配特征智能识别修正模型具有较高的识别精度,本文方法为大坝碾压施工前坝料合格性快速判别与施工过程中坝料压实特性的实时评价提供了重要支撑。     

模糊识别理论在设计暴雨典型选择中的应用研究

根据模糊识别理论,从识别的安全性与样本集的整体性考虑,确定能反映暴雨特性的因子指标,采用可能度法计算各指标的权重,构建了设计暴雨推求中典型暴雨选择的模糊识别模型;运用最大优属度原则,对典型暴雨模糊模式进行优选,并与随机法及灰加权法优选的结果进行对比研究。以沙子岭流域为例,进行典型暴雨的模糊识别。实例结果表明:典型暴雨的模糊识别模型给出了选择典型暴雨的定量计算方法,弥补了传统定性选择典型暴雨主观随意性较大的不足。     

模糊聚类在流域年径流规律研究中的应用

对水资源系统的规律研究通常是对系统进行聚类、识别来实现，目前可用于水资源系统的模糊聚类的理论和模型很多，但是每种方法都有各自的特点，本文介绍一种模糊聚类循环迭代模型和最佳聚类数的确定方法，通过直观的离散函数曲线确定最佳聚类数和循环迭代的方法确定聚类中心，达到对样本进行归类的目的，最后将模糊聚类循环迭代模型应用到流域年径流规律的研究中，这对认识流域年径流规律具有一定的意义。     

模糊衰减模型在长江水质评价中的应用

长江水环境中存在大量不确定性的模糊概念,模糊识别理论在处理多个模糊概念时展示了其客观性和实用性.通过运用模糊识别理论并考虑江河自然净化能力建立了模糊衰减模型.运用该模型对长江近两年多的水质情况进行定量的综合评价,同时研究长江干流近1 a多主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的含量,得出长江干流主要污染物高锰酸盐指数,指出了氨氮污染源的所在地区.     

模糊层次分析法（FAHP）在区域湖泊水资源可持续发展决策中的应用

在层次分析法中引入非结构性决策模糊集分析单元系统理论,可改进层次分析法判断矩阵构造主观性强和一致性不易检验等缺点,同时将两种方法结合起来,避免了非结构性决策模糊集分析单元系统理论在计算总相对优属度时,运用模糊识别或模糊优选模型进行的复杂运算。以新疆博斯腾湖流域为例,将这种方法运用到区域湖泊水资源可持续发展指标权重的求解中。     

模糊聚类在水轮发电机模糊神经励磁控制器设计中的应用

本文提出了一种利用模型C均值聚类技术对模糊神 经励磁控制器的初始参数和结构进行辨识的建模方法。结合水轮发电机励磁系统，本文首先 利用模糊聚类方法对PID励磁调节器样本数据进行聚类分析，得出模糊神经励磁控制器的模 糊划 分和模糊规则，然后根据模糊划分和模糊规则建立模糊励磁调节器的初始模型，再通过参数 在线辨识得到最终的调节器模型，最后得用数字仿真，对得到的调节器模型进行了系统阶跃 响应分析，并与PID调节器进行了控制性能比较，从而验证了该方法的有效性。     

基于正态云-模糊可变耦合模型的水环境质量评价

水环境质量评价作为了解和分析水环境现状及问题的基本内容,是河流规划、治理和管理的重要依据。针对水环境质量评价存在的模糊性、随机性和最大隶属度不严谨等问题,提出正态云-模糊可变评价耦合模型。模型对模糊边界问题进行定量化处理,确定隶属函数和识别水质级别,并采用最小相对熵原理计算组合权重。运用该模型评价秦淮河流域2016年的水环境,评价结果同单因子指数评价法、模糊综合评价法和云模型评价法进行对比。结果表明:正态云-模糊可变耦合模型更加合理、有效可靠;模型级别特征值H分析表明秦淮河上游和秦淮新河段汛期水环境大部分优于非汛期,但同时也表现出城镇工业、生活等污染特征;内、外秦淮河段,汛期河岸的污染物排入河流中,故汛期水环境劣于非汛期,表现出典型的城市生活及餐饮等"三产"污水污染特征。研究方法和结果对地区和流域的水环境质量评价和研究具有一定的借鉴和指导意义。     

双曲正切法计算年径流均值参数的率定及应用

通过对流域不同下垫面产流特征的研究,将流域下垫面划分为若干种类,进一步确定不同种类的下垫面产流特性,并将这种产流特性应用到双曲正切模型法中,以便计算无实测资料的设计流域年径流均值。对于无实测资料的设计流域,年径流均值一般通过等值线法、双曲正切模型法或其他数学模型求得。在实际分析计算中,双曲正切模型法因参数少,计算精度高,应用的比较多。上述方法对无实测资料的设计流域合理选定模型参数,提高设计年径流均值计算精度有着重要的指导作用。     

XPBK神经网络模型的构建与应用

为了较好地模拟流域汇流过程,采用K最近邻算法、Pareto前沿解集法等方法对传统的BP模型进行了改进,然后结合新安江模型的产流模块构建了XPBK模型,以呈村、东湾、阜平3个流域作为研究对象,对各流域进行了模拟。结果表明:①在呈村、东湾和阜平3个流域中,XPBK模型的模拟效果总体上优于新安江模型的;②呈村流域新安江模型和XPBK模型的确定性系数均值均为0.97,东湾流域、阜平流域中XPBK模型的确定性系数均值均大于新安江模型的;③XPBK模型运用于流域模拟是可行的,尤其对湿润地区的模拟精度较高。     

太湖流域典型区域污染物总量分配技术研究

利用流域水环境系统模型,以水功能区水质目标为依据,计算出长系列设计水文条件下的各控制单元的动态TMDL.基于水生态承载力权重,综合考虑社会、经济、环境等因素构建了多目标优化模型,在各控制单元的TMDL基础上,对污染物进行优化分配,得到各控制单元的污染物允许排放量和削减比例,从而形成了基于流域的总量分配技术体系.并将该方法应用于太湖流域典型区域污染物总量研究,实现了其污染物总量分配.     

流域TMDL计划中的关键技术

阐述了流域TMDL计划中的关键技术问题,包括流域水环境特征识别、水污染现状分析、污染负荷估算、水文模型和点源污染物削减分配模型构建、非点源污染削减措施制定、点源和非点源削减措施实施效果评估等,分析了这些技术的应用情况,指出了我国制定和实施流域TMDL计划时应注意的相关问题。     

基于WNN和FRM模型的流域水文中长期预报

选取4个前期预报因子,以模糊识别模型对中长期水文现象进行拟合与预测,用小波神经网络计算预测模型权重,以相关系数大于0.90的回归方程作为拟合方程,对流域水文现象进行中长期预测计算与检验。结果表明:该方法具有一定的合理性和简便性。     

西北内陆典型流域水环境风险源识别研究

着重研究了风险源评价体系中行业类别、距离流域最短距离、距敏感目标流程等企业特性指标,构建了风险源识别体系。在各指标权重赋权方法方面,采用AHP法和熵权法组合赋权的新方法,建立了风险源指标的权重评价方法。应用模糊综合评价方法对西北内陆典型流域风险源进行了综合分析评价。初步建立起适合该流域水环境风险识别技术,为该流域的水环境保护提供有力的技术支撑。     

三峡库区水环境模型系统构建

流域水环境受地形、气象、水文和社会经济等诸多方面的因素影响,其模拟分析是当前的研究热点也是一大难点。基于流域水循环机理,通过识别污染物主要来源和迁移途径,对流域及其内部发生的复杂污染过程定量化描述,构建了包含陆地模型、三维水动力模型和水质水生态模型的空-地-水一体化水环境模型体系,实现了大流域尺度水环境系统的高效模拟。通过模型条件节点和应用节点的协调运作,提升了水环境自动监控能力,实现了对全流域水环境状况实时模拟预测的业务化运行和突发事故的快速预警。将系统应用于三峡库区,验证了模型的有效性。研究成果可以为三峡库区的水环境管理提供可靠的技术支撑,对保障三峡库区水环境安全具有十分重要的现实意义。     

基于云模型的流域防洪工程体系风险评价研究

为了合理有效地开展流域防洪工程体系综合风险评价,以云模型理论为基础,综合考虑风险评价过程中的模糊性和随机性,建立了流域防洪体系风险评价的云综合评价模型。该模型优点在于利用云模型理论中的隶属函数和超熵概念分别描述了评价等级的模糊性和隶属程度的随机性,并通过可变模糊集理论中的变换组合参数进行综合评价,使得评价结果可信度高。将云综合评价模型应用到某流域防洪工程体系风险综合评价中,并与物元模型、模糊可变模型、集对分析-可变模糊模型进行了对比分析。结果表明,云模型方法有效可行,体现了评估过程中的模糊性和随机性,为流域防洪安全风险评价提供了新思路。     

无资料地区河川基流数学模型的建立及应用

河川基流计算模型可通过流域年降水与年基流均值相关关系建立。在实际工作中,可在对区域下垫面分类的基础上,将分析计算模型中与下垫面相关的参数值直接代入基流计算模型中,以便计算无实测资料的设计流域基流的多年均值。本文以山西省为例,介绍通过无资料地区气候条件和下垫面组成情况,建立数学模型计算设计流域最小径流的方法。方法简便实用,具有较高的精度。     

地下水补给影响下的河流水质模糊模拟

基于河流水环境系统的模糊性、不精确性,采用三角模糊数描述和表征沿岸地下水水文地质参数,建立了计算地下水补给量和补给强度的模糊模型。并进一步在三角模糊数的基础上,构建了考虑地下水补给影响的一维稳态河流水质模糊模拟模型。将该模型应用于淮河流域某支流的水质模拟研究。计算中采用α-截集技术,得到了各控制断面模糊数形式的污染物浓度值,并将其与确定性模型计算结果进行对比分析。分析结果表明,以三角模糊数原理模拟和表征考虑地下水补给影响的河流水体污染物浓度变化规律在理论上可行,其计算结果可信。