最近邻抽样回归模型及其在枯水期月径流预报中的应用

为合理调配水资源,做好枯季径流预报,可采用最近邻抽样回归模型进行预测。按照最近邻抽样回归模型的基本思路和实现算法,根据长江上游主要控制站——寸滩站1893年1月—2009年12月历史同期月整编资料,对该流域的枯季径流特性进行分析研究,通过建立模型,对模型预测效果进行验证。结果表明：该模型对枯季径流的预报精度较高,可用于作业预报。     

黄河内蒙古段开河日期预报模型及应用

对黄河内蒙古段的冰情特点进行分析,选用1970—1971年度至2007—2008年度共38个冬季的冰情资料,提取合适的预报因子,分别采用人工神经网络模型和多元线性回归模型,对黄河内蒙古段的开河日期进行预报。结果表明,神经网络模型和多元线性回归模型预报样本合格率分别为86.7%和80.0%,神经网络模型的预报精度高于多元线性回归模型,更适用于黄河内蒙古段开河日期预报。     

生命旋回——权马尔可夫链模型在径流预测中的应用

针对生命旋回模型无法反映径流序列随机性特点,将其与权马尔可夫链结合,提出了一种新的径流短期预报模型———生命旋回———权马尔可夫链预测模型。该模型用生命旋回模型模拟预测径流量序列的趋势项,用权马尔可夫链模型来对径流残差序列进行修正。将生命旋回———权马尔可夫链模型用于黄河唐乃亥水文站径流预测中,平均预测精度达到92.46%,合格率为100%,表明该模型预测精度较高,模型实用可行。     

白洋淀流域分布式水文模型开发与验证

针对白洋淀流域水资源保护工作开发了分布式水文模型WEP-L模型。WEP-L模型是对流域水循环过程与能量循环过程的综合模拟,具有较高的模拟精度。对白洋淀流域1956 } 2000年的径流模拟计算表明:主要水文站的相对误差在5%以内,Nash-Sutcliffe效率系数在0. 8以上,可以用于白洋淀流域的水文循环分析。     

基于SWMM模型的城市化区域LID设施优化配置方案研究

低影响开发(LID)设施多组合优于单一设施布设,为科学地选择不同组合设施占比下效益—经济组合的最优方案,以典型城市化区域——常州商务城为例,基于SWMM模型计算典型降雨频率为80%下的3组组合设施的径流总量,根据经济成本的函数计算不同情境下的经济成本,采用线性归一化法和最优化目标函数确定不同设施占比的最优化方案。结果表明在降雨频率为80%时常州商务城的最优占比下的透水铺装—下凹式绿地—生物滞留网格的占比率为46%—49%—46%,此时的径流量控制率为83%。耦合SWMM模型与最优化目标函数能计算出城市化区域不同低影响开发设施占比的经济—效益最优解。研究成果可为低影响开发设施优化配置提供思路,可为当地政府和决策者在低影响开发建设规划中提供技术参考。     

粒子轨迹跟踪模型在香溪河 试验中的应用

应用三维动力学模型ELcirc及粒子轨迹跟踪模型模拟2007年9～10月三峡库区支流香溪河的水流及水藻颗粒的输移。结果表明：长江干流水体倒灌入香溪库湾产生的回流使藻类颗粒向上游运动造成了水华爆发。此三维粒子轨迹跟踪模型可以较好地模拟水华过程，所得结论可供相关研究人员参考。     

基于有限元法和逐步回归法的泵站位移统计模型构建方法

由于大部分的泵站地基不是岩基,通过传统的力学方法无法得到较为准确的泵站位移统计模型,计算较为困难。因此,基于大坝变形统计模型构建的理念,提出了基于有限元-逐步回归分析的泵站位移统计模型构建方法。该方法以逐步回归为基础,通过有限单元法来确定统计模型中与水压分量有关的各个因子,再根据监测资料来确定温度分量和时效分量里的各个因子,从而得到较为准确的泵站建筑物位移统计模型。经南水北调东线某泵站验证表明,泵站实测的水平、垂直位移与三维有限元-逐步回归分析得出的结果基本一致,进一步表明,采用的统计模型用于泵站的位移分析是可行的。基于有限元-逐步回归法的泵站位移统计模型拟合效果较好,拟合精度较高,为泵站监测资料分析提供了新思路。     

情景分析技术在未来太湖水位预见中的应用

为了探讨未来太湖水位对气候变化及人类活动的响应,基于情景分析技术,利用分布式水文模型VIC,水动力学模型ISIS,并结合区域气候模式PRECIS,对太湖水位进行水文-水动力学模拟。结果表明:未来时期(2021—2050年),太湖流域平原区下垫面不透水面积增加显著,水田、旱地和水面的面积均呈减少趋势;太湖汛期最高水位和平均水位较基准期(1961—1990年)均显著升高,未来诱发同量级太湖最高水位的暴雨重现期将显著减小,太湖流域未来大洪水的发生可能更趋频繁。     

太仓市应急水源地水质影响分析

根据现状水质资料和未来规划资料,采用模型预测与机理分析相结合的方法,系统分析了未来太仓市应急水源地——长江边滩水库水质状况。结果表明:由于拟建取水口远离岸边,沿岸固定源和浏河污水排放对应急水源地水质影响较小;库内可能发生的富营养化可通过生物措施得以解决;水库本身具有蓄淡避咸、蓄清避污功能,因此具备较高的抗环境风险能力。     

数学方法在工程招标过程中的应用

在招标过程中利用相关数学方法建立数学模型可以达到优化招标的目的，帮助发包人更好地进行决策。本文站在发包人的角度，主要介绍灰色理论这种数学方法在招标过程中的应用。通过在对投标人数的确定时建立模型并且加以优化，最后选择出最合适的中标人，以期达到最优的效果。     

缺水型大城市多水源调配管理技术体系与方法研究

针对缺水型大城市多水源供水系统日益庞杂带来的规范化和精细化调配管理问题,通过强化最严格水资源管理制度对城市多水源统一调配和管理的指导作用,从前期调配评估、调配系统构建、调度规程制定、调配方案编制四方面,探讨了缺水型大城市多水源调配管理技术体系,提出了城市水源-工程-单位-用户四层供水系统网络拓扑结构、城市供用耗排水量流转关系、水资源调配工程与管理体系、水资源日常调度规程、多水源联合调度模型等关键技术问题的解决思路与方法。将该技术体系应用于北京市水资源统一调配管理,结果表明:北京市供水系统可划分为4类水源-11类供水工程-4大水管系统-5大用户的网络拓扑结构。在此基础上,可构建由36家机关单位组成的水资源三级调度管理体系,按照调度会商-决策-实施-调整为核心的调度流程,依据统筹用水管控、水源配置、水量调度原则编制的水量调配方案开展日常水量调度工作。研究成果可为水行政主管部门推进水资源精细化调配管理工作提供技术支撑。     

Waste fly ash–ZnO as a novel sunlight-responsive photocatalyst for dye discoloration

Treating waste with a waste material using freely available solar energy is the most effective way towards sustainable future. In this study, a novel photocatalyst, partly derived from waste material from the coal industry, was developed. Fly ash hybridized with ZnO (FA—Zn) was synthesized as a potential photocatalyst for dye discoloration. The synthesized photocatalyst was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and ultraviolet—visible/near infra-red spectroscopy. The photocatalytic activity was examined with the discoloration of methylene blue used as synthetic dye wastewater. All the experiments were performed in direct sunlight. The photocatalytic performance of FA—Zn was found to be better than that of ZnO and the conventionally popular TiO₂. The Langmuire—Hinshelwood model rate constant values of ZnO, TiO₂, and FA—Zn were found to be 0.016 min^-1, 0.017 min^-1, and 0.020 min^-1, respectively. There were two reasons for this: (1) FA—Zn was able to utilize both ultraviolet and visible parts of the solar spectrum, and (2) its Brunauere—Emmette—Teller surface area and porosity were significantly enhanced. This led to increased photon absorption and dye adsorption, thus exhibiting an energy-efficient performance. Therefore, FA—Zn, partly derived from waste, can serve as a suitable material for environmental remediation and practical solar energy applications.     

IWRA Publications

ABSTRACT

A procedure for parameter sensitivity analysis which may help a model user to understand the hydrologic model structure is presented. The procedure includes the one-parameter sensitivity analysis in its new version—a relative one-parameter sensitivity analysis—and the two-parameter sensitivity analysis. The relative one-parameter sensitivity analysis is applied to determine the ranking of parameter importance (or activity) and to explain various characteristics of the sensitivity surfaces which result from the two-parameter sensitivity analysis. The latter analysis is used to determine the type of parameter interaction and zones of higher or lower parameter activities.

It is concluded that where parameter ranking of activity differs on the two sides of the optimum and where it is also dependent on the data used to calibrate the model, parameter interactions depend solely on the model structure.     

柴河水库水质水量藕合调度 模型及求解

针对柴河水库作为铁岭市重要水源地受到的污染,综合考虑柴河水库目前水量调度情况及库中TP(总磷), TN(总氮)在水库中的最大日负荷作用,建立了柴河水库水质水量藕合调度模型,并利用MATLAB进行了求解。结果表明柴河水库利用该模型进行调度即能满足对铁岭市需水量的要求,也能保证出库水质标准。此调度模型能有效地改善水库水环境质量,可供其他水库水质水量藕合调度作参考。     

适用于有限元片状裂缝模型的钢筋与混凝土粘结滑移关系

对比分析了常用的几种钢筋与混凝土粘结滑移关系,采用Hohai RCFE-P有限元软件计算各粘结滑移公式相对应的裂缝宽度,并与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)[1]最大裂缝宽度公式计算值进行比较。结果表明:各粘结滑移公式差异大且不适用于有限元片状裂缝模型的计算。因此,参照文献[1]规定的粘结滑移公式,建立了基于GA-BP神经遗传网络的粘结滑移公式反演模型,以文献[1]中最大裂缝宽度公式计算值为预测样本,对文献[1]粘结滑移公式中的系数进行参数反演,给出了适用于有限元片状裂缝模型的粘结滑移公式。算例结果表明,本文提出的粘结滑移公式能满足有限元裂缝宽度的计算要求。     

基于小波分析—模糊神经网络的径流预报模型

根据不同的小波分解及重构技术及不同的模糊神经网络模型训练周期,本文提出了四种小波分析与模糊神经网络相结合的径流预报模型,即：基于Mallat算法的母周期径流预报模型、基于Mallat算法的子周期径流预报模型、基于小波包算法的母周期径流预报模型、基于小波包算法的子周期径流预报模型,并阐述了模型建立的原理、结构及步骤。而且,以黄河源区出口水文站——唐乃亥站月径流量为应用实例,采用周期分解系数及模拟效率系数对上述四种模型进行对比评价。结果表明：基于Mallat算法的母周期径流预报模型预报效果最好,基于小波包算法的子周期径流预报模型则模拟效果最差。文中对导致这一现象的主要原因进行了分析, 并对小波分析及模糊神经网络在水文模型中的应用提出了合理化建议。     

Sulfide production and wastewater quality in pressure mains

An empirical model for predicting sulfide production in pressure mains (Hvitved-Jacobsen et al., 1988) was evaluated and modified based on results obtained from two intercepting pressure mains located in the Northern part of Jutland, Denmark. Mass balances in pipe influent and effluent were made for volatile fatty acids, VFA (formate, acetate, propionate and butyrate), dissolved COD, DOC and sulfide and biofilm surface rate for sulfide and organic matter were calculated. Relatively high sulfide formation rates were observed at low temperatures (5–12°C). The sulfide production rate strongly depended on wastewater quality in terms of VFA and dissolved carbohydrate concentration. Based on these two sets of observations — wastewater quality and temperature — the original empirical model was modified.     

邓肯张非线性材料模型参数优化计算方法

以SL237—1999《土工试验规程》建议的计算方法为依据,以邓肯 张E B模型K,n参数的计算为主线,提出了一种邓肯 张非线性材料模型参数优化计算方法。该方法首先得到5种拟合方案的参数计算结果,以此为依据确定K,n参数的二维矩形区域,然后在该区域内随机搜索与试验结果符合较好的参数点构成有效点集,根据有效点集确定优选参数。该方法综合考虑了5种拟合方案的计算结果,得到的优选参数是试验数据的充分体现,与规程建议的方法相比更具代表性。     

透视地球工程对全球陆地不同重现期极端降雨强度的潜在影响

全球气候持续增暖背景下地球工程逐渐成为国际气候谈判中的焦点话题。基于2020—2099年BNU-ESM模式地球工程和RCP 4.5情景下的非地球工程日值降水数据,采用超阈值取样和韦伯分布计算极端降雨强度,并对比两种情景下的极端降雨强度差异特征;最后对比地球工程实施的2020—2069年和结束后的2070—2099年的极端降雨量差异特征。结果表明:(1)2020—2099年两种情景下的极端降雨(包括强降雨和极端强降雨)强度的空间格局并未出现根本差别,反而具有较好的一致性,表明地球工程实施未对极端降雨强度的空间高低分异格局产生颠覆性影响。(2)地球工程对低强度极端降雨影响较小,对高强度极端降雨影响较大,并呈现出区域差异性,且随着重现期增加,差异特征逐渐增大。(3)地球工程使得强降雨强度在干旱地区减弱,而在湿润地区增强,且对北半球陆地的影响明显高于南半球陆地。(4)2020—2069(2070—2099)年地球工程实施期间南半球陆地极端降雨量趋于增多(减少),北半球陆地趋于减少(增多);整体而言地球工程实施的2020—2069年抑制了极端降雨量增多,而2070—2099年则促进了极端降雨量增多。研究成果对于认识地球工程对极端天气气候的影响具有一定的参考价值。     

Modelling of the Shegaya,Sulaibiya and Umm Gudair fields in Kuwait

Numerical modelling of the two main aquifers in Kuwait—the Kuwait Group and Dammam Limestone aquifers—was carried out. Two different well designs were represented in the model: wells completed in the Dammam Limestone aquifer and dual completion wells in both aquifers. The results of the modelling suggested that (i) most of the decline in potentiometric heads will take place in the central and northern part of the study area, (ii) the direction of vertical leakage, which was upward initially, will change to a downward direction (from the Kuwait Group to Dammam Limestone) and (Hi) the flow direction may change in the eastern part of the study area from north to north‐east.