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多源数据嵌套式同化在水量监测精度提升中的应用
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作者 蒋飞卿 牛智星 +3 位作者 朱易青 王蓓 周安辉 嵇海祥 《人民长江》 北大核心 2025年第1期81-87,124,共8页
数据融合同化可以实现多源观测数据和模型模拟的优势互补,提升监测精度与可靠性。澜沧江下游的水量变化对沿岸国家影响重大,但其水量监测面临着流域复杂、水利工程影响等诸多挑战。为提高水量监测的精度与效率,提出一种耦合水动力模拟... 数据融合同化可以实现多源观测数据和模型模拟的优势互补,提升监测精度与可靠性。澜沧江下游的水量变化对沿岸国家影响重大,但其水量监测面临着流域复杂、水利工程影响等诸多挑战。为提高水量监测的精度与效率,提出一种耦合水动力模拟的多源数据嵌套式融合同化方法。首先利用人工实测数据构建基于机器学习LASSO模型的侧扫雷达精度提升方案,在此基础上构建河道水动力数值模拟模型,并利用提升后的侧扫雷达监测流速优化水动力模型参数,形成多层级多源数据的嵌套式融合同化,提高水量模拟精度的同时,将点观测数据扩展到全河道,扩展水量要素的获取范围,最后在澜沧江允景洪站进行应用验证。结果表明:基于机器学习LASSO模型的精度提升方案,使侧扫雷达在线监测系统的精度较常规方法提升22.93%;多层级多源数据的嵌套式融合同化模式有效提升了断面流量的模拟精度,验证期相关系数为0.935,并获取了建模河道内任意点的水位、流量、流速等水文要素数据。研究成果可为澜沧江水量监测提供技术支撑。 展开更多
关键词 多源数据 数据同化 水量监测 机器学习LASSO模型 水动力模型 侧扫雷达在线测流系统 澜沧江
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基于多混沌映射的水文遥测图像处理技术 被引量:1
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作者 嵇海祥 胡春杰 +2 位作者 牛智星 阮聪 陈翠 《电子设计工程》 2019年第18期129-132,137,共5页
近年来水情遥测技术已成为水文行业中一种新兴的监测技术,鉴于水情遥测图像在商业中的安全性与重要性,提出一种基于多混沌映射的水文遥测图像处理技术。该算法在置乱阶段引入Logistic映射产生Arnold映射的控制参数,先利用Arnold映射对... 近年来水情遥测技术已成为水文行业中一种新兴的监测技术,鉴于水情遥测图像在商业中的安全性与重要性,提出一种基于多混沌映射的水文遥测图像处理技术。该算法在置乱阶段引入Logistic映射产生Arnold映射的控制参数,先利用Arnold映射对水尺图像进行位置置乱,得到置乱图像;再利用Henon映射与置乱图像进行异或运算,充分打乱图像的像素相关性,达到了良好的加密效果。仿真结果表明,该算法简单且密钥空间大,有效地提高了水情遥测图像的安全性及准确性,且计算复杂度较低、通信成本开销小。 展开更多
关键词 水情遥测 多混沌映射 图像加密 安全性
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非接触式在线测流系统数据相关性及误差分析——以姐岗水文站为例 被引量:1
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作者 嵇海祥 李春华 +1 位作者 束庆林 韩宝豆 《中国防汛抗旱》 2022年第9期65-69,共5页
为全面推进水利算据、算法、算力建设,构建数字孪生流域,提升水文信息监测能力,利用目前先进的非接触式在线测流系统,通过在姐岗水文站与常规缆道流速仪测流开展比测试验,对实测流量和系统在线监测到的同时段流量进行水位、流速、借用... 为全面推进水利算据、算法、算力建设,构建数字孪生流域,提升水文信息监测能力,利用目前先进的非接触式在线测流系统,通过在姐岗水文站与常规缆道流速仪测流开展比测试验,对实测流量和系统在线监测到的同时段流量进行水位、流速、借用断面面积、流量等参数之间的误差和相关关系进行对比分析。结果表明,该测流系统在基本水尺断面水位819.50 m以上中高水相关性较好,误差在允许范围内。 展开更多
关键词 数字孪生 非接触式 比测实验 误差分析 在线测流
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多点雷达波流量在线监测在水文站的应用 被引量:1
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作者 嵇海祥 李仲仁 +1 位作者 梅宏 韩宝豆 《水利技术监督》 2021年第9期15-20,共6页
为探索多点雷达波流量在线监测系统在水阳江上游水文测验的应用条件和应用范围,文章结合中东津河水域代表站宁国水文站测验断面的水文特性,采用非接触式多点雷达波传感器等设施设备,实现河流部分表面流速数据采集。采用SIMK模型计算出... 为探索多点雷达波流量在线监测系统在水阳江上游水文测验的应用条件和应用范围,文章结合中东津河水域代表站宁国水文站测验断面的水文特性,采用非接触式多点雷达波传感器等设施设备,实现河流部分表面流速数据采集。采用SIMK模型计算出流量数据,并与走航式ADCP同步测验流量数据进行比测分析。结果表明:多点雷达波在线流量监测系统可在宁国水文站应用。 展开更多
关键词 多点雷达波 流量在线监测 宁国水文站 比测分析 ADCP
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新安江模型与垂向混合产流模型的比较 被引量:33
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作者 瞿思敏 包为民 +2 位作者 张明 嵇海祥 胡其美 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期374-377,共4页
从实时洪水预报模型通用性角度出发,对新安江模型与垂向混合产流模型进行比较研究.选用青峰岭水库流域、危水水库流域资料分别采用这两个模型进行模拟计算.计算结果表明,在湿润地区,新安江模型和垂向混合产流模型都能取得好的成果;在半... 从实时洪水预报模型通用性角度出发,对新安江模型与垂向混合产流模型进行比较研究.选用青峰岭水库流域、危水水库流域资料分别采用这两个模型进行模拟计算.计算结果表明,在湿润地区,新安江模型和垂向混合产流模型都能取得好的成果;在半干旱地区,新安江模型应用效果不太理想,垂向混合产流模型能取得比较令人满意的结果. 展开更多
关键词 新安江模型 垂向混合产流模型 水库流域 流域水文模型
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遥测系统降雨观测粗差修正研究 被引量:6
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作者 赵超 包为民 +2 位作者 瞿思敏 嵇海祥 胡其美 《人民长江》 北大核心 2003年第2期4-5,共2页
通过对遥测系统雨量观测资料中粗差特点和产生方式的分析 ,提出了借鉴曲面拟合算法的思路 ,利用抗差最小二乘估计和雨量空间分布函数修正粗差的方法。对闽江七里街流域 43个雨量站 46场暴雨 2 6万余条记录 ,用生成的误差系列 ,进行模拟... 通过对遥测系统雨量观测资料中粗差特点和产生方式的分析 ,提出了借鉴曲面拟合算法的思路 ,利用抗差最小二乘估计和雨量空间分布函数修正粗差的方法。对闽江七里街流域 43个雨量站 46场暴雨 2 6万余条记录 ,用生成的误差系列 ,进行模拟估计 ,分析了此方法的有效性和合理性 ,获得了较好的结果。并且把修正过的降雨资料应用于新安江模型 ,对计算的流量和实测流量进行比较分析 ,达到了较满意的效果 ,表明本方法有较好的实用性。 展开更多
关键词 降雨预测 粗差特点 遥测系统 修正方法 观测资料 整编
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基于抗差估计方法的流域水文模型的不确定性分析 被引量:1
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作者 瞿思敏 嵇海祥 +4 位作者 包为民 石朋 韩辉 李琼芳 张波 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2009年第2期63-67,71,共6页
流域水文模型的不确定性主要来自水文气象资料的不确定性、水文模型结构的不确定性及模型参数的不确定性等。以危水水库流域中的乌溪沟以上流域为研究对象,采用抗差估计方法探讨了由于雨量资料误差引起新安江模型的不确定性。研究结果表... 流域水文模型的不确定性主要来自水文气象资料的不确定性、水文模型结构的不确定性及模型参数的不确定性等。以危水水库流域中的乌溪沟以上流域为研究对象,采用抗差估计方法探讨了由于雨量资料误差引起新安江模型的不确定性。研究结果表明:误差的大小,发生的站数,对模型的不确定性均有影响。并且误差越大,发生站数越多,对模型不确定性影响越大。采用雨量观测误差三步修正方法先对雨量资料进行处理,然后采用新安江模型进行计算,采用该方法可以有效地抗御雨量资料误差,减少模型的不确定性,提高洪水预报精度。 展开更多
关键词 不确定性分析 抗差估计 新安江模型 危水水库流域 误差三步修正方法
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抗差岭估计在单位线推算方面的应用 被引量:3
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作者 瞿思敏 包为民 +1 位作者 嵇海祥 石朋 《浙江水利水电专科学校学报》 2006年第3期9-12,共4页
最小二乘法是最小无偏估计,在水文上常被用来推求单位线.但是在法方程系数阵处于病态或者观测值中含有粗差的情况下,采用最小二乘法估计的误差会很大甚至出现不合理的估计.针对这一情况,采用目前在测绘上应用较广的抗差岭估计进行单位... 最小二乘法是最小无偏估计,在水文上常被用来推求单位线.但是在法方程系数阵处于病态或者观测值中含有粗差的情况下,采用最小二乘法估计的误差会很大甚至出现不合理的估计.针对这一情况,采用目前在测绘上应用较广的抗差岭估计进行单位线的推算,效果较为理想. 展开更多
关键词 最小二乘估计(LS估计) 单位线 抗差岭估计
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基于氢氧同位素示踪技术的和睦桥流域台风雨径流组成分析
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作者 瞿思敏 蒋语珣 +6 位作者 嵇海祥 石朋 杨庆一 肖豪 江鹏 郝庆庆 宋兰兰 《水电能源科学》 北大核心 2022年第8期32-36,共5页
台风雨为我国每年7~9月的主要降雨类型,由异常强大的海洋湿热气团组成,降雨量大,极易造成灾害。流域出口断面流量过程线作为降水的响应,包含了流域水文过程全部信息,但该信息过于综合,应用难度较大。因此,研究了和睦桥小流域2015~2016年... 台风雨为我国每年7~9月的主要降雨类型,由异常强大的海洋湿热气团组成,降雨量大,极易造成灾害。流域出口断面流量过程线作为降水的响应,包含了流域水文过程全部信息,但该信息过于综合,应用难度较大。因此,研究了和睦桥小流域2015~2016年间4场台风雨事件的降水及产流要素中的同位素组成,并采用二水源、三水源同位素流量过程线划分方法分析了径流组成。结果表明,台风雨不同产汇流要素的同位素值分布特征不同,降雨、地表水、土壤水均有显著的时程效应;不考虑降雨同位素时程变化,会在洪水不同阶段高估或低估事件前水的比例;事件前水、事件水比例相差不大,洪峰主要由事件水组成;土壤水不可忽略,组成比例高达20%;河水同位素变化不明显,河水作为汇流后的水体削弱了降水在下渗及产流过程中同位素的显著变化。 展开更多
关键词 台风雨 氢氧同位素 时程变化 径流组成
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基于协整理论的淮河流域上游洪水预报实时校正方法 被引量:15
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作者 张旭旻 瞿思敏 +4 位作者 李倩 石朋 嵇海祥 宋兰兰 王麒栋 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期88-95,145,共9页
为了提高淮河流域上游的洪水预报精度,引入计量经济学中的协整理论与误差修正模型用于洪水预报实时校正;同时为了解决自回归算法无法针对非平稳序列建模以及序贯相关性问题,构建了基于误差修正概念的自回归误差修正模型。以淮河鲁台子... 为了提高淮河流域上游的洪水预报精度,引入计量经济学中的协整理论与误差修正模型用于洪水预报实时校正;同时为了解决自回归算法无法针对非平稳序列建模以及序贯相关性问题,构建了基于误差修正概念的自回归误差修正模型。以淮河鲁台子站以上流域为研究区域,基于分布式垂向混合产流模型模拟结果,分别构建一阶至三阶自回归模型、误差修正模型和基于误差修正的自回归模型对模拟结果进行校正,采用修正效果评价系数、确定性系数、洪峰相对误差、径流深相对误差和峰现时差5个评价指标,分析对比各校正模型对流域2003—2014年10场洪水的校正效果。结果表明:3种实时校正方法均对淮河流域上游洪水有一定的校正效果,其中,自回归模型校正效果最差,排除误差序列非平稳的两次洪水后,其平均修正效果评价系数为0.20;误差修正模型能够有效校正预报洪水,其平均修正效果评价系数为0.76;基于误差修正的自回归模型校正效果较好,与传统自回归模型相比,对洪峰流量的校正效果显著提高,其平均修正效果评价系数达到0.98,可用于淮河流域上游洪水预报的实时校正。 展开更多
关键词 协整理论 误差修正模型 自回归模型 实时校正 淮河流域上游
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基于SWAT与新安江模型的闽江建阳流域径流模拟研究 被引量:10
11
作者 肖豪 周春辉 +4 位作者 尚艳丽 嵇海祥 郑何声园 瞿思敏 石朋 《水力发电》 CAS 2022年第10期19-25,共7页
采用SWAT模型对闽江建阳流域的日径流过程进行模拟计算,利用研究区1993年~1997年的实测流量数据进行模型参数率定,1998年~2000年的实测流量数据进行模型检验,并与三水源新安江模型的模拟结果进行对比,采用纳什效率系数NS、相对误差RE和... 采用SWAT模型对闽江建阳流域的日径流过程进行模拟计算,利用研究区1993年~1997年的实测流量数据进行模型参数率定,1998年~2000年的实测流量数据进行模型检验,并与三水源新安江模型的模拟结果进行对比,采用纳什效率系数NS、相对误差RE和决定性系数R^(2)作为模型模拟精度的评价指标。研究结果表明,两个模型在建阳流域日径流模拟中都具有较好的适用性,且均能很好地用于该流域的径流预测与防洪规划。进一步分析建阳流域降雨和径流空间分布与变化特征的结果表明,该流域多年平均降雨量从西北向东南递减,径流空间分布与降雨空间分布相似,差异较明显;研究区总体径流呈增加趋势,但径流深的空间分布差异性呈减小趋势。 展开更多
关键词 日径流模拟 空间分布 新安江模型 SWAT模型 闽江建阳流域
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基于水尺图像自动提取水位监测系统与应用 被引量:9
12
作者 牛智星 胡春杰 +2 位作者 阮聪 陈翠 嵇海祥 《电子设计工程》 2019年第23期103-107,共5页
为了有效及时地给水利和防汛提供水情指导信息,设计了一种基了基于水尺图像自动提取水位数值技术的水位自动监测系统.利用图像识别技术,识别水尺图像中的水位信息,采用4G无线通信技术将水位信息传输至监控中心,开发一种远程遥测控制与... 为了有效及时地给水利和防汛提供水情指导信息,设计了一种基了基于水尺图像自动提取水位数值技术的水位自动监测系统.利用图像识别技术,识别水尺图像中的水位信息,采用4G无线通信技术将水位信息传输至监控中心,开发一种远程遥测控制与管理系统。在摆夷河水文站的实际应用证明,该系统最大测量误差为0.02 m,满足自动化水位监测正确率和精确度的需求,而且使此法不受水温、水质等外界因素的影响,适用性更强;系统组成简单,安装方便,易于使用。 展开更多
关键词 图像处理 水位监测 水尺图像 无线传输
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山区性流域洪水分析模拟与风险评估 被引量:4
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作者 钟华 嵇海祥 +1 位作者 王旭滢 商华岭 《水力发电》 CAS 2023年第3期11-17,共7页
山区性流域城镇和乡村分布在河流沿岸狭长地带,洪水具有突发性强、破坏力大等特点。山区性流域洪水分析模拟、洪水风险快速评估技术的应用,对流域防洪规划、防洪工程设计及防洪预警、避险转移等都具有重要意义。为此,研究选取浙江省瓯... 山区性流域城镇和乡村分布在河流沿岸狭长地带,洪水具有突发性强、破坏力大等特点。山区性流域洪水分析模拟、洪水风险快速评估技术的应用,对流域防洪规划、防洪工程设计及防洪预警、避险转移等都具有重要意义。为此,研究选取浙江省瓯江流域中游段为对象,通过水文分析、一二维水动力模型构建、设计洪水情景模拟及洪水风险评估等,分析瓯江中游青田段洪水淹没及风险。研究成果为山区性流域洪水模拟及风险评估、防灾减灾工作提供一定技术参考。 展开更多
关键词 洪水分析模型 水动力学模型 洪水风险 洪水损失评估 山区流域洪水
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一种基于协方差矩阵重构的波束形成算法 被引量:2
14
作者 阳辉 刘湘伟 +1 位作者 嵇海祥 夏翔 《太赫兹科学与电子信息学报》 2021年第6期1002-1007,1013,共7页
针对Capon波束形成在误差条件下敏感性问题,提出一种基于协方差矩阵重构的鲁棒波束形成算法。算法将信号集中出现的空域划分为干扰区域和信号区域,接着将两个区域划分为若干相互独立不重叠的部分,对干扰区域积分,构造出干扰协方差矩阵;... 针对Capon波束形成在误差条件下敏感性问题,提出一种基于协方差矩阵重构的鲁棒波束形成算法。算法将信号集中出现的空域划分为干扰区域和信号区域,接着将两个区域划分为若干相互独立不重叠的部分,对干扰区域积分,构造出干扰协方差矩阵;再利用采样协方差矩阵特征分解后的最小特征值重构出噪声协方差矩阵;最后对期望信号导向矢量误差进行环不确定集建模,并在期望信号导向矢量环不确定集上进行Capon谱积分来估计期望信号协方差矩阵,根据其主特征矢量获取期望信号导向矢量。仿真表明,与传统鲁棒波束形成算法相比,此方法在不同快拍数以及输入信噪比条件下,性能更加优异且稳定,同时计算量较小。 展开更多
关键词 协方差矩阵重构 自适应波束形成 导向矢量估计 鲁棒性
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基于开源GIS和数据库的动态洪水风险图系统研究 被引量:2
15
作者 钟华 马婷 +1 位作者 王旭滢 嵇海祥 《水利信息化》 2022年第6期33-37,共5页
针对洪水风险图系统开发中第三方商业化软件采购成本较高的情况,借助开源软件技术搭建有效的动态洪水风险图系统,可降低系统开发成本。基于GIS平台、数据库技术和B/S架构,结合自主开发的水文水动力数值模型,搭建动态洪水风险图系统。系... 针对洪水风险图系统开发中第三方商业化软件采购成本较高的情况,借助开源软件技术搭建有效的动态洪水风险图系统,可降低系统开发成本。基于GIS平台、数据库技术和B/S架构,结合自主开发的水文水动力数值模型,搭建动态洪水风险图系统。系统可通过洪水分析计算,对可能的超标准暴雨洪水导致的淹没水深、流速大小及淹没范围等进行模拟预测,在线绘制洪水淹没图。以诸暨市浦阳江洪水风险图管理与应用系统为应用实例,研发的动态洪水风险图系统可实现各类洪水风险图的自动绘制、风险预警等,在实际防汛中发挥作用,提高提升政府应急管理、防汛减灾、避灾转移的决策能力。 展开更多
关键词 开源GIS 数据库 动态 洪水风险图系统 B/S架构 水文水动力模型
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数字孪生技术在工程对水文站影响评价中的应用 被引量:1
16
作者 陈宇飞 嵇海祥 +2 位作者 牛智星 华立敏 韩宝豆 《云南水力发电》 2022年第11期143-147,共5页
涉水工程对水文站产生不利影响,利用数字孪生技术可以准确还原水文站周边的环境情况,为涉水工程对水文站影响评价提供准确、可靠的数据。通过云南武倘寻甸高速公路跨普渡河大桥工程对三岔河水文站影响传统分析的基础上,结合数字孪生技术... 涉水工程对水文站产生不利影响,利用数字孪生技术可以准确还原水文站周边的环境情况,为涉水工程对水文站影响评价提供准确、可靠的数据。通过云南武倘寻甸高速公路跨普渡河大桥工程对三岔河水文站影响传统分析的基础上,结合数字孪生技术,拓展影响分析评价的空间和范围,能够更全面地对涉水工程影响水文站进行分析评价。 展开更多
关键词 三岔河水文站 涉水工程 影响评价 数字孪生 倾斜摄影
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基于恒虚警检测模型的水尺图像分割方法 被引量:1
17
作者 夏翔 嵇海祥 +1 位作者 黄敏 张晶 《水利技术监督》 2022年第11期44-47,58,共5页
针对水尺图像自动水位识别系统中复杂的图像信息不利于计算处理问题,提出了一种基于恒虚警检测模型水尺图像分割方法。利用数字图像处理与雷达信号检测技术相结合,将图像横向像素灰度值与位置关系建立一维信号模型,采用恒虚警检测模型... 针对水尺图像自动水位识别系统中复杂的图像信息不利于计算处理问题,提出了一种基于恒虚警检测模型水尺图像分割方法。利用数字图像处理与雷达信号检测技术相结合,将图像横向像素灰度值与位置关系建立一维信号模型,采用恒虚警检测模型进行阈值检测,判断水尺中目标信息是否存在,从而将目标信息分割出来。通过与传统边缘检测方法相比,能够更好保留图像信息以及去除背景噪声。实验表明该方法计算复杂度低,取得了较好的分割效果。 展开更多
关键词 水尺图像 图像分割 恒虚警检测 水位测量
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绿色小水电生态流量自动监测系统研究与应用 被引量:2
18
作者 朱超 嵇海祥 +3 位作者 周安辉 吕飞翔 朱云武 华立敏 《陕西水利》 2022年第11期115-117,共3页
发展绿色小水电,是贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念,落实中央能源战略的迫切需要。为更好地发挥小水电在保护生态环境上的作用,需要对小水电生态流量自动监测方法进行研究。通过分析流量监测方法 ,建设生态流量自动监测系... 发展绿色小水电,是贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念,落实中央能源战略的迫切需要。为更好地发挥小水电在保护生态环境上的作用,需要对小水电生态流量自动监测方法进行研究。通过分析流量监测方法 ,建设生态流量自动监测系统,实时掌握生态流量,为绿色小水电综合评价提供数据支撑。 展开更多
关键词 绿色小水电 生态环境 生态流量 流量自动监测 综合评价
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侧扫雷达在线测流系统研究与应用 被引量:2
19
作者 邹巍 胡春杰 +1 位作者 嵇海祥 郁婷 《陕西水利》 2023年第10期163-165,169,共4页
为加快水文监测新技术与装备在水文测报中的应用,在云南允景洪水文站建设了一套侧扫雷达在线测流系统示范应用站。侧扫雷达在线测流系统,通过非接触式雷达技术,实现对河流表面流场、网格点流速进行连续监测;结合同步监测水位,从而实现... 为加快水文监测新技术与装备在水文测报中的应用,在云南允景洪水文站建设了一套侧扫雷达在线测流系统示范应用站。侧扫雷达在线测流系统,通过非接触式雷达技术,实现对河流表面流场、网格点流速进行连续监测;结合同步监测水位,从而实现全天候、连续自动河流流量监测与数据传输。通过对侧扫雷达表面流速的分析,建立表面流速模型推算出的侧扫雷达断面平均流速与ADCP实测断面平均流速进行关系曲线检验,其系统误差、符号检验、适线检验、偏离数值检验及不确定度均为合格,侧扫雷达在线测流系统测验精度符合规范要求。 展开更多
关键词 侧扫雷达 表面流速 示范站 应用
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RQ30D多传感器在线测流系统在高原地区的应用 被引量:2
20
作者 郁婷 杨溯 +2 位作者 邹巍 嵇海祥 尼玛扎西 《江苏水利》 2020年第6期32-35,共4页
针对西藏高原河流流量监测的特殊性,无法实现突发洪水高流速下的流量水位自动测量要求,利用非接触雷达波谱技术对河流水位和流速开展自动测验,在阿里地区建立一套非接触式流量在线自动监测站(RQ30D)。在极其恶劣的条件下,能不间断地测... 针对西藏高原河流流量监测的特殊性,无法实现突发洪水高流速下的流量水位自动测量要求,利用非接触雷达波谱技术对河流水位和流速开展自动测验,在阿里地区建立一套非接触式流量在线自动监测站(RQ30D)。在极其恶劣的条件下,能不间断地测量并记录数据,对比分析实测资料,在线测流设备各项指标符合《河流流量测验规范》要求,流速流量站装置结构精简,支架安装简单,实现全天候全自动测流,更好地为高原地区特殊条件下防汛决策指挥、水资源管理和水文测验等提供技术支撑,为将来特殊条件下河流测流技术应用打下基础。 展开更多
关键词 RQ30D 流量 高原地区 应用
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