基于Transformer和LSTM算法的河套灌区土壤水分预测研究

1

作者 王钥 郑方元 +3 位作者 雍婷 查元源 周龙才 徐祥森 《节水灌溉》 北大核心 2025年第2期1-8,14,共9页

土壤水是土壤中的关键指标,其变化直接影响着作物生长,并影响着水资源利用的管理决策。因此,准确地预测土壤水分有利于对农业水资源进行合理的规划利用。使用深度学习算法进行土壤水分预测在当前的农业、水资源管理和生态学等领域具有... 土壤水是土壤中的关键指标,其变化直接影响着作物生长,并影响着水资源利用的管理决策。因此,准确地预测土壤水分有利于对农业水资源进行合理的规划利用。使用深度学习算法进行土壤水分预测在当前的农业、水资源管理和生态学等领域具有重要性。深度学习算法能够从大规模数据中学习土壤水分的复杂模式和时空关系,为土壤水的准确预测提供了新的机会。为了探索新兴深度学习方法Transformer在土壤水分预测中的有效性,选择河套灌区义长灌域为研究区域,利用地下水位观测数据、气象数据、SMAP土壤水数据等作为训练数据,设置了1、5、10 d共3种数据滞后情况,验证Transformer算法在土壤水时间序列预测任务中的有效性,并与目前广泛应用于时序预测任务中的LSTM进行对比。研究表明Transformer在土壤水分时间序列预测任务中具有更好的预测能力,相比于LSTM,其R^(2)平均提升约0.181,RMSE平均下降27.6%。同时,Transformer在应对滞后变化带来的影响时更具鲁棒性,在3种数据滞后情况下Transformer的预测平均R^(2)分别比LSTM高出了0.121、0.167、0.256,站点平均RMSE分别降低了30.7%、28.6%、23.5%。此外,Transformer对于土壤水序列中的非线性信息的提取能力更强,对于高频振幅的土壤水时间序列Transformer拥有更强的预测能力。 展开更多

关键词 土壤水分预测 深度学习 时序预测 Transformer模型 LSTM模型 数据滞后

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基于Java的排涝泵站站内优化调度软件开发

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作者 周龙才 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 2024年第8期98-102,112,共6页

【目的】针对安装全调节轴(混)流泵的排涝泵站开发计算软件确定运行中的最优开机台数组合和各机组的叶片角度,以获得最高装置效率或最大流量。【方法】根据实测的扬程和电动机输入功率等运行参数,结合水泵性能曲线推算水泵流量和流道阻... 【目的】针对安装全调节轴(混)流泵的排涝泵站开发计算软件确定运行中的最优开机台数组合和各机组的叶片角度,以获得最高装置效率或最大流量。【方法】根据实测的扬程和电动机输入功率等运行参数,结合水泵性能曲线推算水泵流量和流道阻力参数,研究装置效率随叶片角度变化规律。以平均装置效率最高或总流量最大为目标函数,建立动态规划模型进行站内运行优化调度,获得最优的开机组合和运行机组的叶片角度。在集成环境IntelliJ IDEA下,采用Java开发了通用的可视化的计算软件。【结果】对某排涝泵站,通过软件获得并分析了装置效率随叶片角度(或流量)的变化曲线,给出了在Hsy=5.3 m条件下不同需要流量下的优化运行方案。当需要流量为32 m^(3)/s时,与各机组均以+1.0°叶片角度的简单决策方案相比,软件给出的优化方案装置效率提高了0.76%。【结论】实际工程应用表明所开发的软件性能稳定,计算精确,实用性强。 展开更多

关键词 排涝泵站 装置效率 站内优化调度 软件开发

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基于一体化闸站的农田排涝应用研究

3

作者 陈慧 王利妹 +6 位作者 周龙才 朱佳丽 李娜 蔡云英 李惠敏 彭莉 符向前 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第10期248-252,共5页

涝灾是影响农业生产的重要自然灾害,而农田排涝设施的规划对于减灾至关重要。针对我国农田涝渍排水工程的现状,提出了一体化闸站外排调控技术的工程布局方法,该技术将强排泵集成在自排闸门上,形成一体化的工程布局模式。此外,建立了排... 涝灾是影响农业生产的重要自然灾害,而农田排涝设施的规划对于减灾至关重要。针对我国农田涝渍排水工程的现状,提出了一体化闸站外排调控技术的工程布局方法,该技术将强排泵集成在自排闸门上,形成一体化的工程布局模式。此外,建立了排涝优化控制方程和求解方法,以最小化能源消耗为目标,找出最优的流量分配组合和开机组合策略。通过实践应用,该技术可有效降低排涝成本,为我国农田涝渍排水工程建设提供了一种新的解决方案。 展开更多

关键词 农田排涝 一体化闸站 优化控制

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泵站正向进水前池流态的数值模拟 被引量：21

4

作者 周龙才 刘士和 丘传忻 《排灌机械》 2004年第1期23-27,共5页

应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对泵站的前池流态进行了数值模拟。采用Poisson变换生成正交网格,SIMPLEC方法求解离散方程。根据模拟出的流速场图和断面平均流速分析了泵站正向进水前池扩散角以及开机决策对前池流态的影响... 应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对泵站的前池流态进行了数值模拟。采用Poisson变换生成正交网格,SIMPLEC方法求解离散方程。根据模拟出的流速场图和断面平均流速分析了泵站正向进水前池扩散角以及开机决策对前池流态的影响,结论与由试验经验所得的泵站设计理论完全一致。 展开更多

关键词 泵站 水流流态 数值模拟 数学模型 正向进水前池 SIMPLEC方法

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大型泵站双调机组的工况调节优化计算 被引量：5

5

作者 周龙才 李娜 《水电能源科学》 北大核心 2014年第5期144-147,共4页

为了更好地推广应用双调机组运行工况调节技术,介绍了大型泵站双调机组的技术特点,采用数值计算方法优化确定其运行工况调节方案,以实现运行节能。通过求装置效率特性曲线的最大极值点,获得给定的装置扬程下的最佳转速和最优叶片角度。... 为了更好地推广应用双调机组运行工况调节技术,介绍了大型泵站双调机组的技术特点,采用数值计算方法优化确定其运行工况调节方案,以实现运行节能。通过求装置效率特性曲线的最大极值点,获得给定的装置扬程下的最佳转速和最优叶片角度。结合操作可行性,拟定了不同装置扬程下双调机组的变速、调角运行方案。实例应用结果表明,双调机组运行工况调节技术简单有效,优化后双调机组具有可观的节能效果。 展开更多

关键词 大型泵站 双调机组 变速调节 变角调节 运行优化

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灌区长渠道梯级泵站运行优化及仿真 被引量：2

6

作者 周龙才 程千 李娜 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期390-393,共4页

对长渠道连接的灌区梯级泵站,采用动态规划模型求解级间稳定匹配时的各站最优运行方案,在此基础上拟定各站机组的开停机程序,然后通过水力学仿真来分析系统运行的稳定性及节能效果。工程实例表明,对运行方案进行优化和仿真,可在保证安... 对长渠道连接的灌区梯级泵站,采用动态规划模型求解级间稳定匹配时的各站最优运行方案,在此基础上拟定各站机组的开停机程序,然后通过水力学仿真来分析系统运行的稳定性及节能效果。工程实例表明,对运行方案进行优化和仿真,可在保证安全运行的基础上降低运行能耗。 展开更多

关键词 灌区 梯级泵站 运行调度 长渠道 水力学仿真

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泵站前池隔墩整流的数值分析 被引量：29

7

作者 周龙才 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2010年第2期31-33,共3页

泵站前池扩散角过大会在池中形成边侧回流,恶化水泵的进水条件,因此一般需要研究适当的整流措施。应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型,对大扩散角的正向泵站前池中设置隔墩前后的流态进行了数值模拟,以分析设置隔墩的整流效果... 泵站前池扩散角过大会在池中形成边侧回流,恶化水泵的进水条件,因此一般需要研究适当的整流措施。应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型,对大扩散角的正向泵站前池中设置隔墩前后的流态进行了数值模拟,以分析设置隔墩的整流效果。计算中在交错网格上对控制体积分得到离散方程,并用SIMPLEC算法求解。数值模拟表明,对所研究的泵站前池,适当设置隔墩对前池扩散角过大引起的不良流态有明显的改善效果。 展开更多

关键词 泵站 前池 隔墩 流态改善 数值模拟

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水泵性能曲线的正交多项式拟合 被引量：6

8

作者 周龙才 丘传忻 《排灌机械》 2001年第4期8-17,共10页

采用不规则点的正交多项式来拟合水泵性能曲线 ,可避免采用一般多项式拟合时可能出现病态方程组的弊端。文中采用 Forsythe递推法生成正交多项式 ,根据显著性检验来确定拟合的多项式次数 ,并在计算中佐以作图程序来进行直观分析。文中... 采用不规则点的正交多项式来拟合水泵性能曲线 ,可避免采用一般多项式拟合时可能出现病态方程组的弊端。文中采用 Forsythe递推法生成正交多项式 ,根据显著性检验来确定拟合的多项式次数 ,并在计算中佐以作图程序来进行直观分析。文中还结合具体的算例证明了这种方法的实用性。 展开更多

关键词 水泵 性能曲线 正交多项式 拟合

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多并联泵组的泵站运行优化 被引量：10

9

作者 周龙才 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期96-99,共4页

在采用迭代法求解泵组工作参数的基础上,以总流量需求为约束条件,以总功率最小为目标函数,建立了求解多并联泵组最优开机组合的动态规划模型。针对该数学模型,开发了通用的软件程序并应用于工程实例。实例结果表明,该计算方法简单有效,... 在采用迭代法求解泵组工作参数的基础上,以总流量需求为约束条件,以总功率最小为目标函数,建立了求解多并联泵组最优开机组合的动态规划模型。针对该数学模型,开发了通用的软件程序并应用于工程实例。实例结果表明,该计算方法简单有效,运行优化后提高了流量匹配率,降低了能耗。 展开更多

关键词 泵站 并联泵组 运行优化

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泵站变速节能的优化计算 被引量：15

10

作者 周龙才 赵天宇 《中国农村水利水电》 北大核心 2001年第2期42-44,共3页

为了给泵站变速节能提供最优转速决策 ,针对水泵机组可以无级调速的泵站 ,以约束于一定流量要求下单位水量能耗最小为目标建立了站内多台机组同时变速运行的优化计算模型 ,并根据目标函数取极值后所形成的方程中的一个常量为平均泵站效... 为了给泵站变速节能提供最优转速决策 ,针对水泵机组可以无级调速的泵站 ,以约束于一定流量要求下单位水量能耗最小为目标建立了站内多台机组同时变速运行的优化计算模型 ,并根据目标函数取极值后所形成的方程中的一个常量为平均泵站效率的倒数这一特殊意义来研究数值求解方法。 展开更多

关键词 泵站 变速节能 优化计算

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三峡下游非恒定流的数值模拟 被引量：1

11

作者 周龙才 刘士和 《水道港口》 2009年第3期176-181,共6页

对三峡坝区下游的黄陵庙至南津关长约28.5 km的河段进行了一维和二维非恒定流数值模拟。文中采用Presimann四点偏心隐式差分求解一维非恒定流,采用正交曲线坐标系下二维水深平均数学模型进行二维非恒定流计算。根据实测资料,由河段上、... 对三峡坝区下游的黄陵庙至南津关长约28.5 km的河段进行了一维和二维非恒定流数值模拟。文中采用Presimann四点偏心隐式差分求解一维非恒定流,采用正交曲线坐标系下二维水深平均数学模型进行二维非恒定流计算。根据实测资料,由河段上、下游的黄陵庙、南津关(二)水位站测定的水位过程给定水位边界条件,通过河段中的莲沱、石牌、平善坝水位站的实测水位过程以及黄陵庙(陡)水文站实测的流量过程进行模型验证,结果表明一维和二维数模计算出的水位、流量过程与实测值符合良好。由于二维计算时间远大于一维,因此在拟定和优化三峡—葛洲坝联合调峰运行方案时可主要采用一维非恒定流模型,在某些工况下,因通航限制而需要限定局部河段流速时可采用二维非恒定流模型。 展开更多

关键词 非恒定流 数值模拟 三峡工程

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1600ZLQ8.5全调节轴流泵的运行优化研究 被引量：3

12

作者 周龙才 曾礼成 《中国农村水利水电》 北大核心 2010年第9期122-124,共3页

对某泵站的1600ZLQ8.5全调节轴流泵的运行优化进行了研究。采用数值解法求得同一装置扬程下不同叶片角度下的装置效率并拟合装置效率特性曲线,然后求装置效率特性曲线的极值点来确定最优叶片角度,最后采用Visual Basic6.0开发通用的软... 对某泵站的1600ZLQ8.5全调节轴流泵的运行优化进行了研究。采用数值解法求得同一装置扬程下不同叶片角度下的装置效率并拟合装置效率特性曲线,然后求装置效率特性曲线的极值点来确定最优叶片角度,最后采用Visual Basic6.0开发通用的软件系统以辅助泵站在运行中随时根据进、出水池的水位确定最优叶片角度。 展开更多

关键词 泵站 轴流泵 优化运行

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局部管材突变对水锤防护的影响分析 被引量：3

13

作者 周龙才 梁卫国 《中国农村水利水电》 北大核心 2009年第5期101-104,共4页

某电厂取水工程为长距离低压供水系统,为减少管道投资,除管线中间一段低凹高压管段采用钢管外,大部分管线采用低压的玻璃钢夹砂钢管。因玻璃钢夹砂钢管与钢管两种管材的弹性模量相差较大,故在管线中形成了局部管材突变。发生水锤时正反... 某电厂取水工程为长距离低压供水系统,为减少管道投资,除管线中间一段低凹高压管段采用钢管外,大部分管线采用低压的玻璃钢夹砂钢管。因玻璃钢夹砂钢管与钢管两种管材的弹性模量相差较大,故在管线中形成了局部管材突变。发生水锤时正反水锤波都将在管材突变处被反射,加剧了水锤波动。文中通过数值计算分析了这种局部管材突变对水锤防护的影响。 展开更多

关键词 取水工程 管材突变 水锤防护

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满足流量要求的轴流泵站的实时优化调度 被引量：3

14

作者 周龙才 叶季平 《中国农村水利水电》 1998年第12期7-10,共4页

为了在一定总流量要求下进行轴流泵站预报期内各时段开机台数及叶片角度的优化决策，以提高运行效率，对约束于流量要求的轴流泵站的实时优化调度建立了动态规划模型，并根据模型的求解过程开发了计算程序。在模型的建立中，以整个预报... 为了在一定总流量要求下进行轴流泵站预报期内各时段开机台数及叶片角度的优化决策，以提高运行效率，对约束于流量要求的轴流泵站的实时优化调度建立了动态规划模型，并根据模型的求解过程开发了计算程序。在模型的建立中，以整个预报期内单位提水耗电量最小为目标函数，以叶片角度、流量、开机台数的限制范围为约束条件，以装置相同的一套机组为阶段，以第i阶段到第m阶段的总提水量为状态变量，以第i阶段的总流量为决策变量。 展开更多

关键词 轴流泵站 实时优化调度 动态规划模型

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梯级泵站水道系统过渡过程计算分析 被引量：8

15

作者 邱锦春 杨文容 +1 位作者 刘梅清 周龙才 《中国农村水利水电》 北大核心 2003年第5期61-63,共3页

为了分析梯级泵站水道系统过渡过程 ,通过对比明渠非恒定流基本方程和管道瞬变流方程 ,建立了管、渠非恒定流联合计算的数学模型 ,并探讨了求解该方程组的特征线格式。在考虑输水系统中泵站事故停泵水锤的基础上 ,结合东深供水工程实例... 为了分析梯级泵站水道系统过渡过程 ,通过对比明渠非恒定流基本方程和管道瞬变流方程 ,建立了管、渠非恒定流联合计算的数学模型 ,并探讨了求解该方程组的特征线格式。在考虑输水系统中泵站事故停泵水锤的基础上 ,结合东深供水工程实例进行了计算分析 ,得出了各泵站的流量变化过程以及各出水道不同位置的水位变化过程、不同时刻的水面线。 展开更多

关键词 梯级泵站 管道 渠道 非恒定流 过渡过程 非恒定流 输水系统

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新型自由侧翻式拍门研究 被引量：6

16

作者 陈坚 李娟 +2 位作者 周龙才 周卫东 张意 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2008年第1期66-69,共4页

结合传统拍门的研究方法,从理论上分析和研究了一种新型拍门即自由侧翻式拍门的运动规律和撞击力。主要内容包括:拍门的结构和工作原理、无水空翻时拍门的运动规律和撞击力、停泵闭门过程中拍门的运动规律和撞击力、拍门撞击力的求解方... 结合传统拍门的研究方法,从理论上分析和研究了一种新型拍门即自由侧翻式拍门的运动规律和撞击力。主要内容包括:拍门的结构和工作原理、无水空翻时拍门的运动规律和撞击力、停泵闭门过程中拍门的运动规律和撞击力、拍门撞击力的求解方法、拍门的流态和水力损失分析等,得出一般拍门的运动方程和撞击力近似表达式,并结合百里洲泵站更新改造工程拍门改造实例进行计算。结果表明该新型拍门克服了传统拍门的缺陷,运行时阻力小、开启角度大、水流流态好,无需配套设备,造价低廉,安装与检修方便。 展开更多

关键词 自由侧翻式拍门 运动规律 撞击力 水力损失

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长距离高摩阻供水工程中的水锤计算与防护 被引量：5

17

作者 刘梅清 胡玉仙 +1 位作者 周龙才 刘志勇 《中国农村水利水电》 北大核心 2004年第6期93-95,共3页

针对广东省惠州大亚湾供水工程的特点 ,应用水锤理论进行长距离抽水系统的水锤计算及防护的研究 ,提出了相应的防护技术措施。计算结果表明 ,对于长距离输水系统 ,当以防负水锤为主时 ,采用不同形式的调压塔向管道补水是一种切实可行的... 针对广东省惠州大亚湾供水工程的特点 ,应用水锤理论进行长距离抽水系统的水锤计算及防护的研究 ,提出了相应的防护技术措施。计算结果表明 ,对于长距离输水系统 ,当以防负水锤为主时 ,采用不同形式的调压塔向管道补水是一种切实可行的办法 ,因而应充分考虑不同调压措施的混合运用 ,并对大容量调压塔的尺寸进行优化。 展开更多

关键词 长管道 泵站 水锤 水柱分离 防护 调压塔

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移动式泵装置研究及应用综述 被引量：6

18

作者 邓波 周龙才 陈坚 《中国农村水利水电》 北大核心 2010年第8期157-160,共4页

移动式泵装置是近十年来国内外广泛关注的一种新型灌排设备,它区别于传统的移动式泵房,具有高度机动的灵活性,对防洪减灾可做出快速反应。叙述了移动式泵装置的优越性,分析了它的特点,并对各种装置进行了比较,指出其不足,提出了改进的... 移动式泵装置是近十年来国内外广泛关注的一种新型灌排设备,它区别于传统的移动式泵房,具有高度机动的灵活性,对防洪减灾可做出快速反应。叙述了移动式泵装置的优越性,分析了它的特点,并对各种装置进行了比较,指出其不足,提出了改进的初步构想。 展开更多

关键词 移动式 泵装置 研究与应用 综述

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变频变角双调轴流泵运行节能分析

19

作者 李娜 周龙才 侯国鑫 《中国农村水利水电》 北大核心 2016年第11期185-188,共4页

变频变角双调轴流泵可在一定范围内连续变速和调角,合理决策可取得较大的节能效果。针对不同的装置扬程,在每一转速点求装置效率特性曲线的最大极值点获得最优叶片角度;在变速范围内,采用黄金分割缩小搜寻区间寻优法,求得最优的转速。... 变频变角双调轴流泵可在一定范围内连续变速和调角,合理决策可取得较大的节能效果。针对不同的装置扬程,在每一转速点求装置效率特性曲线的最大极值点获得最优叶片角度;在变速范围内,采用黄金分割缩小搜寻区间寻优法,求得最优的转速。由此确定不同装置扬程下变速、调角运行方案。通过比较不同运行方案的最高装置效率随装置扬程变化曲线,分析了变频变角双调轴流泵运行节能效果。 展开更多

关键词 泵站 变频调速 变角调节 节能分析

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并联管线复杂连接阀组的水锤边界条件求解方法

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作者 党云刚 周龙才 邓云龙 《中国农村水利水电》 北大核心 2022年第8期169-173,共5页

针对并联管线输水的复杂连接阀组,研究了其水锤计算边界条件的求解方法。通过阀系数计算公式将串联或并联阀组简化成单独的阀,从而对多并联阀组合成的连接阀组进行了简化。基于水锤计算的特征线法和阀流量公式,得到了简化后的连接阀组... 针对并联管线输水的复杂连接阀组,研究了其水锤计算边界条件的求解方法。通过阀系数计算公式将串联或并联阀组简化成单独的阀,从而对多并联阀组合成的连接阀组进行了简化。基于水锤计算的特征线法和阀流量公式,得到了简化后的连接阀组边界条件的非线性方程组,给出了不同的阀门开关状态下直接求解或迭代求解该非线性方程组的方法。对某大型重力流输水工程,进行了正常检修过程通过开关复杂连接阀组来切断部分管段输水时的水锤计算,得到的水力波动具有较好的连续性和一致性,阀组开关衔接过程中没有数值异常,证明了所推导的求解方法的正确性。成果为准确计算复杂连接阀组的边界条件提供了一种方法。 展开更多

关键词 并联管线 连接阀组 水锤计算 边界条件

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