支持向量机和BP神经网络在泥石流平均流速预测模型中的比较与应用

在综合分析多种泥石流研究方法的基础上,提出分别基于支持向量机和改进的BP神经网络模型的黏性泥石流平均流速预测方法,建立了相应的泥石流平均流速预测模型.以蒋家沟泥石流实时监测数据作为学习样本和测试样本,比较了两种模型的预测精度和适用范围.研究结果表明,泥石流样本训练阶段,支持向量机和BP神经网络均具有较高的模拟精度,BP神经网络较优于支持向量机模型,而在样本预测阶段,支持向量机的预测精度明显优于BP网络,表明支持向量机预测模型有较强的外推能力和预测计算的有效性,可以较好地描述泥石流复杂的非线性关系,为泥石流防治提供精确的科学依据.     

串联供水库群优化调度的模糊规划模型

针对随机动态规划在解决多个水库联合优化调度时存在“维数灾”问题,尝试基于模糊集理论来解决该优化调度问题。以4个串联供水水库系统为例,目标为各供水片区最小的缺水率最大,将水库的入流过程视为模糊集,而需水过程视为确定性的,建立了模糊规划模型,并引入可靠度和满意度对优化调度结果进行评价。实例分析表明,该模型既可以刻画入流的不确定性,又可以简化问题,具有一定的实用性。     

土壤过滤系统处理农村生活污水过程中污染物的变化规律

采用一种土壤过滤系统处理农村生活污水,分析了该工艺处理过程中CODCr、BOD5、NH3-N、全氮(TN)和全磷(TP)的时空变化规律。实验结果表明:去除季节效果由高到低依次为:夏季>秋季>春季>冬季。土壤过滤系统对CODCr、BOD5、NH3-N、TN和TP的最高去除率分别达到87.3%、88.2%、75.9%、59.3%和74.1%;在土壤过滤系统内,沿着水流的水平方向,各物质去除率逐渐增大。采用该技术处理后,排水中TN、TP的浓度较高,用于灌溉可减少化肥使用量和节省淡水资源。     

再生水灌溉环境生态效应研究进展

再生水灌溉是解决水资源短缺的有效途径之一。本文从再生水灌溉对地下水及地表水的水质、土壤质量和作物生长几个方面综述了近年来国内外对再生水灌溉对环境生态的影响所取得的研究成果,并针对我国再生水灌溉存在的问题,对再生水灌溉今后的发展进行了展望,指出未来研究的重要方向是:研究再生水处理新工艺及再生水灌溉新技术和新制度;制定再生水灌溉标准;再生水灌溉条件下磷、氮、有机物、重金属在土壤植被系统中的迁移转化规律;再生水安全高效灌溉技术、再生水灌溉和施肥耦合增产效应及灌溉后农田适宜的灌溉施肥量;建立再生水灌溉对环境影响和健康风险评价指标与评价方法。     

南水北调中线水进京后对当地供水格局的影响

为分析南水北调中线水进京后对京供水格局的影响,构建了有无外调水两种情景下的水资源优化配置模型,以2000～2014年北京市用水数据为基础,预测分析了2015年北京市有无外调水情景下的水资源配置,并与2015年实际情况进行比较。结果表明,外调水进京后,地下水使用量显著减少,从提供生活用水转向提供环境用水;地表水使用量相对减少最为明显,再生水对外调水的敏感性最强,农业用水在再生水中占比显著增加。研究成果可为外调水进京后的水资源高效利用提供依据。     

三江源蒸散发遥感估算及其时空分布特征研究

蒸散发是地表水热平衡的基本变量,也是衡量植被生长水分适应性的重要指标。针对三江源地面实测资料匮乏的现状,以MODIS系列产品为主要数据源,通过对地表温度—植被指数特征空间法的改进,在日尺度实现了该地区2011～2019年蒸散发的连续遥感估算,并进一步解析其时空变化特征与影响因子,揭示不同土地覆被类型的蒸散发差异,以期为三江源畜牧业可持续发展与生态环境保护提供支撑。对比分析表明：蒸散发的估算结果达到了现有遥感蒸散发产品的精度要求,可用于分析三江源地区蒸散发的时空变化特征。近9年,三江源蒸散发总体呈现先减少后增加趋势,多年平均值为420.04 mm;受海拔与降水控制,蒸散发空间分布异质性明显,从东南向西北逐渐减少;3 194～4 620 m海拔范围内,蒸散发随海拔高度增加呈单峰型变化,站点尺度年蒸散发与降水量之间的相关系数为0.71。虽然不同土地覆被分类系统下蒸散发的统计结果存在差异,但单位面积蒸散发具有林地>灌丛/灌木林>草地/草甸>裸土地/无植被区的明显特征,像元尺度多年平均蒸散发与植被覆盖度的相关系数高达0.77。     

利用DEM作为辅助信息推定大区域地下水初始流场

由于大区域地下水位实测资料比较少,信息不足,影响水位空间分布的推定精度,因此,充分利用辅助信息弥补大区域实测水位信息不足,提高地下水位的推定精度十分必要。本文提出了利用DEM(数字地形模型)中的地形标高作为辅助信息修正地下水位趋势面的RK(Residual Kriging)法,并将此方法运用到华北平原滏阳河平原区。推定地下水位空间分布的过程中,利用DEM信息的趋势方程,复相关系数较高,残差值范围小、更好的满足正态分布要求。对推定的水位结果进行分析：单个验证点的地形、位置对趋势方程的影响很大,但验证点的三种平均误差则表明,利用DEM信息的修正RK法得到的推定结果误差较小,且三类方程采用一次趋势面效果更佳。     

基于生态需水的水资源供需平衡分析

以山东省莱芜市为例,考虑河道内生态需水和河道外生态需水,分析了其水资源供需平衡状况。结果表明:2005年莱芜市用水量约等于供水量,社会经济用水稳定供应,社会经济系统的发展未因水资源问题而受到影响,水资源总量供需平衡;未来莱芜市水资源需求平衡指数大于1,且有变大趋势,说明其缺水将越来越严重;若加强需水管理,则未来平水年平衡指数小于1,基本能保持水资源供需平衡。     

堰塞体堵江对雅鲁藏布大峡谷地区河流地貌的影响

雅鲁藏布大峡谷地区地质灾害频繁,以易贡藏布与帕隆藏布两条支流为主,这2条河流沿岸发生滑坡、崩塌和泥石流易形成堰塞体堵塞河道并形成堰塞湖。基于易贡湖、古乡湖、然乌湖和天磨沟的多年遥感影像以及函数拟合纵剖面分析与野外调查,分析堰塞体上游河床演变过程及其河流地貌学意义。以易贡湖为例,当堰塞湖水深从4 m增至8 m时,估算其单宽输沙能力增加约3倍,但输沙率沿程快速衰减,泥沙进入堰塞湖中发生严重淤积,从而发育较多成型淤积体,同时洪水期水流将原有成型淤积体(如沙洲)冲刷分割为不规则的群体沙洲,使得湖内河床形态持续变化。本成果为研究河流地貌对堰塞体堵江的响应提供了基础。     

黄河流域径流情势区域变化特征分析

针对黄河流域径流情势的区域差异性,采用Mann-Kendall法检测1960-2015年黄河源头和上、中、下游重点控制站点的径流情势指标的变化趋势,并采用变化范围法(RVA)评估其综合变化程度。结果表明:除源区黄河沿站外,源区唐乃亥站和上、中、下游各站点的大部分径流情势指标的变化为下降趋势,尤其是汛期大部分月份的径流量、高流量及其历时显著减少,另外上、中、下游各站点的年最大径流量也都显著减少;部分径流指标存在一定的区域差异性,如源区黄河沿站6、9月径流量和最大径流量显著增加、上游年最小径流量出现时间有所推迟、中游高流量频率显著减少,最大径流量的出现时间显著移前、下游几乎所有月份的径流量均显著减少,最大径流量的时序显著前移等;从综合变化程度来看,流域各站点的径流情势发生了全面改变,整体改变度在中度及以上,其中频率和历时的改变度最大。利津站的改变度最大,龙门站次之。