基于事例推理的水库防洪调度决策支持系统研究

【目的】构建水库防洪调度决策支持系统,为水库洪水调度决策提供支持。【方法】将事例推理(CBR)技术应用到水库洪水调度中,建立基于CBR的水库防洪调度决策支持系统,并提出了系统关键技术的实现思路和方法。【结果】基于CBR的水库防洪调度决策支持系统的运行结果表明,系统能充分地将以往的洪水调度经验和调度模型结合起来,使调度结果更为合理、可行。【结论】所构建的系统具有较强的实用性,可以满足水库防洪调度决策的需要。     

植被格局特征对大理河流域侵蚀产沙的响应

为了进一步研究植被覆盖FBM(fractional brownian motion)分形维数在不同流域中对植被覆盖特征的综合效果及作为固定参数代替现有的植被量化指标在实际的水文、土壤侵蚀等预测模型中的应用,该文通过对大理河流域上中下游青阳岔、李家河和曹坪3个水文站控制流域的降雨、径流和产沙等资料的全面综合分析,以次降雨径流侵蚀功率作为侵蚀外营力输入,通过对站控流域地貌特征FBM分形维数、植被景观格局FBM分形维数和NDVI植被指数作为描述下垫面特征,以地理信息系统(GIS)为平台,利用GIS和RS技术,构建大理河流域侵蚀产沙量多元线性回归模型,并通过2组不同参数预测结果对比,结果表明:以植被格局分形维数为植被量化参数的模型输沙模数模拟值与实测值之间的相对误差和绝对误差比以NDVI为植被量化参数的小;在38场次暴雨洪水中,基于植被格局分形维数为植被量化参数的模型次暴雨输沙模数模拟值与实测值之间的相对误差小于10%、20%、50%的分别占总场次的34.21%、55.26%、86.85%;38场次暴雨输沙模数的模拟值和实测值之间的平均相对误差为25.19%,其中模拟值与实测值绝对误差小于300 t/km2有31场,植被格局FBM分形维数可以更好反映植被覆盖与水土流失之间的关系,并且分析得到植被格局分形维数与土壤侵蚀强度之间呈负相关关系,决定系数为0.5066,即土壤侵蚀强度随着植被格局FBM分析维数的增大呈减小趋势,说明植被格局FBM分形维数对土壤侵蚀强度的影响较大.     

多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度的研究与应用

【目的】分析多泥沙河流供水水库中供水与排沙减淤之间的矛盾,为此类水库合理调度运行方式的确定提供技术支撑。【方法】运用水沙数学模型与优化理论的基本思想,构建多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度耦合模型,并将该模型应用于亭口水库这一典型多泥沙河流供水水库调度运行方式的优化比选研究中。【结果】成功构建了多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度耦合模型,该模型由水库优化调度动态规划子模型及泥沙冲淤计算子模型2部分构成,子模型之间通过参数及数据的相互传递,实现对模型定解条件的影响,从而组成一个耦合模型。该模型在亭口水库调度运行方式优化比选研究的应用表明,亭口水库适宜采用"蓄水运用,汛期低水位相机排沙"的调度运行方式。【结论】所构建模型具有较强的合理性及较广的适用性,为多泥沙河流水库水沙联合调度运行方式的制定提供了一条行之有效的解决途径。     

基于神经网络方法和支持向量机的西安市水资源需水预测

【目的】建立精度更高的需水量预测模型,为水资源规划管理提供理论依据。【方法】建立基于神经网络方法和支持向量机的需水量预测模型,以西安市需水预测为例,对2种预测模型的预测结果进行了比较。【结果】利用建立的径向基函数神经网络需水预测模型,得到西安市2010和2020年的需水量分别为32 485.65,48 180.43万m3;采用支持向量机模型能全面考虑影响需水预测的各种因素,预测西安市2010和2020年的需水量分别为32 488.03,48 184.41万m3。【结论】基于神经网络方法和支持向量机方法的需水量预测模型均可全面反映需水量的变化规律,两者预测结果十分接近,均可用于需水量的精确预测。     

基于GIS与RS的大理河流域植被格局分形维数时空变化特征

为掌握大理河流域植被格局时间和空间分布特征,构建了基于分形布朗运动理论的流域植被格局量化模型。该文利用自1990年至2006年共计5期TM/ETM影像为基础信息源,在ARCGIS平台下计算得到大理河流域各时相的像元归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI),建立了流域像元尺度的栅格结构数字植被模型(digital vegetation model,DVM),并逐个计算得到各子流域植被格局分形维数。结果显示分形维数都大于2.5,介于2.7311~2.8499之间,各下一级子流域植被覆盖分形维数的大小都没有超过其所在的更大流域的分形维数。植被格局分形维数(fractional brownian motion,FBM)从下游到上游随着离出口点距离的增大而逐渐变小,植被格局自下游到上游逐渐趋于破碎复杂。各子流域从1990年至2006年植被格局分形维数基本随着时间的变化呈现了先减小后增大的趋势。该文建立的流域植被格局分形量化模型在综合量化流域植被格局破碎程度等方面具有一定的优越性。     

不同砾石覆盖保持土壤水分有效性研究

土壤水分状况是制约金沙江干热河谷地区植被恢复和造林的主要因素,改善土壤水分状况是实现该地区生态恢复重建和农业持续发展的必然途径。为给干热河谷的造林以及作物种植提供切实可行的方法,进行了不同砾石覆盖保持土壤水分有效性的试验研究,结果表明:在起始条件相同的情况下,同一小区不同深度的土壤含水量是不同的,含水量随着土层深度的增加而增大;不同砾石覆盖厚度条件下,土壤含水量与砾石覆盖厚度成正相关关系;在相同覆盖厚度情况下,砾石粒径越小,覆盖抑制土壤蒸发效果越好,土层含水量也就越高。     

水库汛期分期及其评价方法

【目的】对2种不同汛期分期方法进行实例应用,并对其相应分期结果进行对比分析与评价。【方法】在介绍分形理论与模糊集合理论的基础上,以安康水库为例,应用上述2种理论方法对水库进行汛期分期的求解;首次提出了考虑权重因子的均方差评判指标S,并对2种方法的分期结果进行了对比与分析。【结果】利用分形理论得到安康水库的汛期分期结果为:前汛期05-01-06-20,主汛期1 06-21-07-20,主汛期2 07-21-08-20,后汛期08-21-10-10;基于模糊集合理论的汛期分期结果为:前汛期05-01-07-15,主汛期07-16-08-20,后汛期08-21-10-31。在设定不同分期段不同权重因子组合下,计算出的S分形值都较S模糊小。【结论】基于分形理论的汛期分期结果更为具体、准确;而应用模糊集合理论所得到的汛期分期结果虽较为粗糙,但可以依隶属度值为系数进而推求汛期的分期汛限水位。     

基于归一化植被指数的流域植被覆盖分形维数研究

量化和表征植被覆盖空间分布的复杂性是研究植被与地表物质迁移关系的重要问题。为研究植被覆盖分形维数的表征特点及其在不同尺度上的变化特征,该文基于地理信息系统平台,利用分形布朗运动理论,结合像元归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)的空间分布,提出并计算了植被覆盖分形布朗运动(fractional brownian motion,FBM)分形维数。结果显示,流域植被覆盖的空间分布具有统计自相似性,可用分形维数表征,其值在2.5~3之间,越接近2.5,表示植被覆盖空间分布越复杂。植被覆盖FBM分形维数与流域内均值化NDVI值和NDVI值的变异系数无直接关系,与单位面积不同NDVI值的像元数呈极显著负相关(R=0.66,P0.01)。植被覆盖FBM分形维数具有尺度效应,随流域面积增大而增大,到一定尺度后趋于平稳。流域植被覆盖FBM分形维数能够克服NDVI像元点奇异值等对植被空间分布量化表征计算的干扰,相对传统表征植被覆盖的指数,其在水文、土壤侵蚀等模型中具有更广泛的应用意义。     

洛惠渠灌区典型样区地下水位与电导率关系研究

洛惠渠灌区位于陕西省关中平原东部,由于不同区域的积盐过程不完全相同,针对洛惠渠灌区地下水的盐分变化情况,采用Morlet小波分析了灌区76#井的电导率和水位周期变化规律。结果表明,电导率变化和水位变化有很好的相关关系。小尺度上,水位变化周期和电导率的基本相同;大尺度上,水位约为电导率变化周期的2倍。两者变化存在明显的逆向位。该地区含有大量可溶性盐层,地下水电导率本底值较高。由于大气降水补给,电导率值随水位变化在一定的范围内波动。研究结果可为该灌区地表生态环境的改善提供依据。     

不同土地利用方式水土及养分流失响应机制研究——以鹦鹉沟小流域为例

以商南县鹦鹉沟小流域为研究对象,为分析天然降雨条件下坡面产流产沙及养分流失的变化规律,根据当地不同的种植作物,在野外建立标准径流小区进行试验。结果表明:坡度对径流影响不大,但不同坡度下产沙差异显著。草地小区的径流及产沙均低于其他耕地小区,表明了草地调节地面径流以及对于土壤的保持作用。随着径流的增加,各小区产沙量均变大,对于花生、辣椒和草地小区,坡度变大时含沙量也急剧增加,玉米缓坡小区径流含沙量较大,但其产沙总量仍小于陡坡小区。雨型和坡度对小区氮磷养分影响不同,其中短时阵型暴雨下全磷、速效磷和氨态氮易流失,坡度对全氮流失的影响较大;除草地外,陡坡小区硝态氮流失浓度普遍较低,而草地小区更利于氨态氮的保持。