基于ET控制的平原区县域水资源管理研究

受气候变化和人类活动的影响,水循环过程发生改变,单纯基于用水侧考虑已不能完整反映区域的水资源问题,必须从水资源物理成因角度开展用水控制。本文从水资源的自然属性出发,以水循环过程为基础,重点阐述了基于ET控制的水资源管理的基本理论与方法,针对平原区县域的特征,提出了基于ET控制的平原区县域水资源管理模型及计算方法,并以地下水超采典型区—滦南县为例进行了实例应用。模型以县域ET控制为手段,以消减ET实现为目标,从水资源的物理驱动过程入手,考虑了产业发展、种植结构、节水潜力以及地下水超采等县域发展的实际问题,使规划管理方案更贴近县域生产实际,控制超采更具可操作性。     

基于改进多元模糊均生函数的天然径流预测及其验证

天然径流的计算是区域水资源评价和水利水电工程设计的基础。在综合前人已有成果的基础上,提出了改进多元模糊均生函数时间序列预测模型。模型有机整合了模糊均生函数、逆推思想、提取优势周期、外部预测因子以及最优子集回归等思想和方法,解决了传统模型中周期算法的临近数据失效、模型结果仅具有统计意义等问题。模型被运用于渭河流域咸阳站的天然径流预测,并从分布特征、统计参数、降水径流关系三个方面对其结果的可靠性和方法的有效性进行了验证。结果表明,该模型适用于天然径流预测,且可获得较高的预测精度。     

基于洛伦茨曲线和基尼系数的榆林市用水结构时空演化及其驱动力分析

用水结构研究对于实现区域水资源合理配置、指导区域经济协调发展具有重要意义。利用洛伦茨曲线和基尼系数模型,分析各类型用水的空间分布及其变化特点。在基于层次聚类分析法对榆林市用水结构进行分区的基础上,利用生态位及其熵值模型分析了各个分区内不同类型用水随时间的变化趋势。并进一步分析了国外发达国家的用水结构,结合我国水资源管理战略,提出了榆林市用水结构未来发展的参考意见。结果显示:榆林市仍以农业用水为主;近几年,工业用水和生活用水具有上扬趋势,但空间差异较大;用水结构均衡度整体朝着更有利的方向发展;从空间分布上看,榆林市用水结构呈现三区划,榆阳区所在分区以农业用水为主,府谷县所在分区以工业用水为主,吴堡县所在分区以民生供水为主。研究表明,榆林市未来的用水总量仍将处于快速增长期,供需矛盾将依旧十分突出,推行有效的节水措施迫在眉睫。     

兵团第一师居住空间形态演变分析

基于推进兵团城镇化发展战略,本文以新疆生产建设兵团第一师居住空间形态为研究对象,从主体原动力、环境和自组织演化三个方面分析了兵团第一师城市居住形态的发展动力与演变机制.研究结果显示:新疆生产建设兵团第一师居住形态的发展轨迹是随着兵团建设而发生演变的,大致分为初创垦区戍边、农场徘徊停滞、城镇改革与创新三个阶段;居住形态的演变特征体现在居住功能逐渐健全、住房形式日渐多变等方面,城市空间体系与居住形态呈网格化的布局特征,形成点、线、面有机结合的绿地斑块系统.     

去趋势预置白方法对径流序列趋势检验的影响

利用Mann-Kendall(MK)方法进行水文序列趋势检验时,去趋势预置白(TFPW)作为处理水文序列自相关性影响的重要方法之一,其处理过程的合理性及方法的适用性在变化环境下备受关注。本文以三种具有典型趋势特征的实测年径流资料为研究对象,开展TFPW-MK检验(6种去趋势方法并2种预置白方法),并与传统MK法及改进MK法进行对比,探讨不同TFPW方法在变化环境下的适用性。结果显示不同TFPW方法对典型趋势径流序列的MK检验结果影响不一;在AR(1)预置白处理时,不同去趋势方法表现较为接近;而在去除AR(n)(n表示所有显著自相关阶数)时,仅直线滑动平均法(LMA)法和直线滑动回归平均法(LRMA)法表现较为合理,传统TFPW方法出现失真现象。综合对比表明基于LRMA并AR(n)的TFPW方法表现最优,而传统TFPW法仅在AR(1)条件下可获得较为稳定的趋势检验值。     

基于经验模态分解的非平稳水文序列预测研究

在全球气候变化和人类活动影响下,降雨和径流过程的非平稳特征日趋显化,如何通过有效的方法提高预测精度,准确地预测非平稳时间序列变化,为管理者提供决策支持至关重要。经验模态分解(EMD)是"分解—预测—重构"预测模式中的重要方法之一,通过其与径向基神经网络(RBF)的耦合,构建了改进RBF预测方法,研究了"分解—预测—重构"预测模式对渭河流域降雨(弱趋势)和径流(强趋势)两种非平稳时间序列的预测效果,总结了"分解—预测—重构"模式的适应范围。同时,针对重构过程中高频分量误差偏大的问题,提出了误差控制的改进措施。计算结果显示,RBF神经网络对具有弱趋势的非平稳时间序列(降雨)可获得比较满意的预测效果,平均相对误差为11%,是否分解预测对其预测精度影响不大;而对具有强趋势的非平稳时间序列(径流),RBF神经网络模型的预测效果并不理想,平均相对误差达到54%,而经过分解—预测—重构处理后,平均相对误差可降至30%,基本满足中长期水文预测精度要求。且若实施误差控制,平均相对误差可再减小2%。研究表明,"分解—预测—重构"的处理方法适用于具有强趋势变化的非平稳时间序列,其特点在于可有效分离时间序列中的周期和趋势变化成分,预测中使不同成分得到有效外延。同时,这种处理思路与径流序列基于物理驱动机制的普遍认识较为相符,更有利于开展有关水文过程的扩展性分析。误差控制方法在径流预测中能有效降低高频分量预测误差对整体预测效果的影响,可为其他类似的非平稳时间序列预测提供借鉴。     

基于SWMM的城市雨洪径流模拟研究——以广州市猎德涌流域为例

近年来随着城市化水平的提高及极端天气的频发,中国许多城市遭受了严重的城市内涝灾害。为了减少城市内涝带来的经济损失和人员伤亡,保证城市的正常运行,对城市内涝灾害进行研究具有重大的实际意义。应用SWMM模型,以广州市猎德涌流域为研究对象,构建了猎德涌流域的雨洪模型,模拟了不同重现期降雨条件和不同城市化程度情景下的地表径流。结果表明,子汇水区的径流总量和洪峰流量以及径流系数会随着降雨强度的增大而增大,且增幅都有变小的趋势。随着城市不透水面积比例的提高,子汇水区降雨入渗量减少,径流总量和洪峰流量增加,径流系数增大。同时,对同一地区,重现期短的降雨条件下城市化的水文效应表现得更加明显。研究结果揭示了不同重现期降雨情景下城市地表径流规律以及不同城市化水平对雨洪径流的影响,为城市内涝治理提供了依据。     

吐鲁番乡村聚落时间演变特征研究

本文将吐鲁番乡村聚落作为研究对象,通过选取2000年、2010年及2020年三个时间维度,运用景观指数分析、扩展动态分析的方法研究其时间演变特征及影响因素.结果显示:吐鲁番乡村聚落在2000～2010年高昌街道的扩展贡献率最高,其他乡镇多为逆向扩展,聚落总体上扩展缓慢;吐鲁番乡村聚落在2010～2020年扩展迅速,聚落...     

基于极大重叠离散小波变换和Elman神经网络的磨刀门咸潮模拟研究

近年来磨刀门水道咸潮上溯频发,引起广泛关注。对该地区建立了基于极大重叠离散小波变化(MODWT)和Elman神经网络的咸潮模拟模型(MOD-Elman),模拟预测日均氯度,并借助一维纵向扩散方程分析河段的含氯度分布。结果表明:(1)MOD-Elman模型对非平稳的含氯度变化模拟效果较优且泛化能力较好;(2)咸潮影响预测图在一定程度上能反映站点之间各点含氯度变化。利用MOD-Elman模型和一维纵向扩散方程,可预测未来一段时间内磨刀门的受咸潮影响情况,对预警压咸有一定帮助。     

基于TOPMODEL的中小河流分布式洪水预报模型及其应用

近年来广东省中小河流洪水灾害频发,研究中小流域洪水预报模型对预防洪水灾害具有重要意义。本研究改进了传统的TOPMODEL模型,以栅格为单元构建了基于TOPMODEL的中小河流分布式洪水预报模型,并以高田水上游流域为研究对象,采用SCE-UA优选算法对1975—2008年的8场洪水进行参数优选,并对2010—2012年的4场洪水进行模型验证。模拟结果表明,本次预报在率定期和验证期平均确定性系数为0.85,径流深预报合格率为92%,峰现时间预报合格率为100%,模型模拟效果较为理想。用改进后的模型研究了某场洪水汇流过程不同时刻的空间分布情况,表明改进后的TOPMODEL模型能够直观地反映洪水的时空变化,模型具有一定的合理性和实用性。