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近61年郑州市极端降水事件时空变化特征分析 被引量：1
1
作者 鞠俊彦 刘俊国 +2 位作者 张晓雷 户东东 李正阳 《水电能源科学》 北大核心 2025年第4期45-49,共5页
基于郑州市7个地面气象观测站1961~2021年逐日降水数据,利用极点对称模态分解(ESMD)方法分析郑州市多年降水的时变特征,使用RClimDex模型计算郑州市近61年的极端降水指数,采用变异范围法(RVA)对极端降水指数的变化程度进行综合定量评价... 基于郑州市7个地面气象观测站1961~2021年逐日降水数据,利用极点对称模态分解(ESMD)方法分析郑州市多年降水的时变特征,使用RClimDex模型计算郑州市近61年的极端降水指数,采用变异范围法(RVA)对极端降水指数的变化程度进行综合定量评价,并通过复Morlet小波变换方法相互验证,采用反距离加权解释降水指标的空间变化特征。结果表明,郑州市的8项极端降水指数在近61年来有7项呈小幅上升趋势,持续干燥指数呈小幅下降趋势,其中最大5 d降水量的增幅最大,为4.16 mm/10a;郑州市极端降水指数大部分呈低度改变,持续干燥指数、极端降水量和最大1 d降水量呈中度改变;在空间分布上,持续干燥指数呈现由北向南递减的趋势,其他极端降水指数基本呈现北部低南部高的空间分布格局。研究结果不仅阐明了郑州市近61年极端降水指数在时间和空间的变化特征,还可为郑州市防灾减灾工作提供科学参考。 展开更多
关键词 极端降水 RClimDex模型 极端降水指数 时空变化 郑州市
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不同气候区气象干旱向农业干旱动态传播规律及影响因素分析
2
作者 徐征光 丁海伦 +2 位作者 吴志勇 郭笑 李志灏 《水资源保护》 北大核心 2025年第3期144-152,共9页
为探究不同气候区气象干旱向农业干旱的动态传播规律及影响因素,以湘江流域、淮河王家坝以上流域和渭河华县以上流域为研究区,分别采用标准化降水指数和标准化土壤含水量指数表征气象干旱和农业干旱,采用10 a的滑动窗口和相关分析法获... 为探究不同气候区气象干旱向农业干旱的动态传播规律及影响因素,以湘江流域、淮河王家坝以上流域和渭河华县以上流域为研究区,分别采用标准化降水指数和标准化土壤含水量指数表征气象干旱和农业干旱,采用10 a的滑动窗口和相关分析法获得了干旱传播时间序列,利用Mann-Kendall趋势检验分析了干旱传播时间的变化趋势,借助极端梯度提升算法识别了影响传播时间时空变化的主要驱动因素。结果表明:湘江流域的平均传播时间最短(6.4旬),渭河华县以上流域的平均传播时间最长(33.1旬),淮河王家坝以上流域传播时间显著变化的网格占比最高;土壤含水量与气温的耦合关系、年平均气温和土壤含水量记忆性分别是影响3个流域网格尺度上传播时间动态变化的最主要因素,平均相对重要性分别为0.20、0.21和0.21;湘江流域干旱传播时间的空间分布特征最易受环境变化影响,土壤含水量记忆性是影响3个流域传播时间空间变化的最主要因素。 展开更多
关键词 气象干旱 农业干旱 动态传播时间 Mann-Kendall趋势检验 极端梯度提升算法
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基于物理信息神经网络的长距离顶管施工顶力预测 被引量：1
3
作者 李博 刘宇翔 +2 位作者 陈建国 杨耀红 张哲 《人民长江》 北大核心 2025年第1期147-155,共9页
长距离顶管施工过程中,准确预测顶力是有效控制施工安全质量及进度的关键问题。基于知识数据融合的机器学习建模方法,将顶力计算物理模型与多层感知机相融合,构建了物理-数据双驱动的物理信息神经网络模型(PINN),用物理机制约束神经网... 长距离顶管施工过程中,准确预测顶力是有效控制施工安全质量及进度的关键问题。基于知识数据融合的机器学习建模方法,将顶力计算物理模型与多层感知机相融合,构建了物理-数据双驱动的物理信息神经网络模型(PINN),用物理机制约束神经网络的训练机制,并引入改进的麻雀搜索算法(ISSA)对模型超参数取值进行优化,建立了ISSA-PINN顶管施工顶力预测模型;以河南省郑开同城东部供水工程顶管施工为例,选取524组工程实测数据验证了模型的有效性。计算结果表明:ISSA-PINN模型具有较高的预测精度,相较于单纯数据驱动模型,在测试集和新数据集中的预测性能分别提升了0.07和0.17,说明物理模型的融入对降低机器模型的过拟合风险和提高泛化能力有积极影响;相比于SSA和粒子群算法,ISSA算法寻优速度更快、适应度更好。研究结果可为顶管工程施工顶力控制提供参考。 展开更多
关键词 顶管施工 顶力预测 物理信息神经网络(PINN) 改进麻雀搜索算法(ISSA)
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某长距离输水工程调压井联合空气阀的关阀水锤防护研究
4
作者 郭晓一 张晓雷 +1 位作者 刘书瑜 李柯昕 《水电能源科学》 北大核心 2025年第5期169-172,共4页
长距离输水管道中出现水力瞬态变化时,易产生水锤并导致过大的正压和负压,从而造成管道的损害并影响输水系统的安全运行。为减轻水锤对管道系统的危害,根据实际工程并基于特征线法建立输水管道一维数学模型,模拟了输水管线在不同关阀操... 长距离输水管道中出现水力瞬态变化时,易产生水锤并导致过大的正压和负压,从而造成管道的损害并影响输水系统的安全运行。为减轻水锤对管道系统的危害,根据实际工程并基于特征线法建立输水管道一维数学模型,模拟了输水管线在不同关阀操作下的水力过渡过程,探讨了关阀操作、空气阀、调压井几种水锤防护措施对压强波动的影响。结果表明,关阀时间增加、关阀方式采用二段式关阀、安装空气阀和安装调压井均可减少关阀水锤对管道的影响。当研究管段的关阀时间T=300 s采用二段式关阀时,安装空气阀和调压井后可将管道的最大压强降低到管道最大承受压强以下,且消除了管段中产生的负压。 展开更多
关键词 水锤防护 关阀水锤 空气阀 调压井
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基于MIKE耦合模型的郑东新区城市洪涝模拟研究
5
作者 鞠俊彦 刘俊国 +2 位作者 张晓雷 户东东 李正阳 《水电能源科学》 北大核心 2025年第7期16-20,共5页
城市洪涝灾害是防灾减灾领域的关键研究内容,以郑州市郑东新区作为研究区域,通过使用MIKE11、MIKE 21与MIKE URBAN在MIKE FLOOD平台上构建出研究区一维河网、一维管道与二维地表的耦合模型,利用芝加哥雨型设计出20、50、100年三种不同... 城市洪涝灾害是防灾减灾领域的关键研究内容,以郑州市郑东新区作为研究区域,通过使用MIKE11、MIKE 21与MIKE URBAN在MIKE FLOOD平台上构建出研究区一维河网、一维管道与二维地表的耦合模型,利用芝加哥雨型设计出20、50、100年三种不同重现期降雨,明晰了不同的降水重现期与降水历时下的管网压力和城市内涝情况。结果表明,研究区域内管网在不同重现期设计降雨下大多处于有压状态,负载值介于1~2之间的管段所占比例最大,占比达到40%~50%。随着降雨重现期的增大,部分管网在长历时降雨下处于高负荷运行状态。降雨1 h时,研究区内淹没水深大多集中在0~0.5 m之间,占全部淹没面积的60%以上;当降雨3 h时,0~0.5 m水深下的淹没范围减小,淹没水深在0.5~2.0 m的淹没范围占比增加。研究结果为郑东新区制定防洪排涝方案,为城市内涝防治工作提供依据。 展开更多
关键词 城市内涝 MIKE FLOOD 模型耦合 管网负荷 淹没水深
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溃堤洪水在有压雨水管网街区演进的试验研究
6
作者 张晓雷 刘书瑜 +2 位作者 董柏良 赵建坤 张立涛 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期228-236,共9页
溃堤洪水在有压雨水管网街区的演进过程十分复杂,城市街区建筑物及雨水管网改变了洪水的演进规律,影响了街区排涝的水力特性。本文基于典型城市街区建立了包括房屋、人行道及雨水管网在内的概化水槽模型,测量了不同溃堤洪水在典型城市... 溃堤洪水在有压雨水管网街区的演进过程十分复杂,城市街区建筑物及雨水管网改变了洪水的演进规律,影响了街区排涝的水力特性。本文基于典型城市街区建立了包括房屋、人行道及雨水管网在内的概化水槽模型,测量了不同溃堤洪水在典型城市街区演进过程中的街区水深、雨水管网流量及压强,探究了不同蓄水高度、前池进口流量对街区水位波动变化及有压雨水管网下泄流量的影响。溃堤洪水在水槽侧壁、房屋的作用下形成了大面积的水跃,并且在房屋建筑物附近出现了薄层状水片,水跃区域伴随着洪水演进过程先是在人行道处发生横向的迁移合并,再是在街区道路的纵向方向上逐渐耗散直至消失,街区水位在100 s后基本稳定,从上游至下游呈“先增大、再减小”的变化趋势。溃堤洪水在街区演进过程中,不同蓄水高度对有压雨水管网的泄流量影响相较于不同前池进口流量更加显著,街区上游雨水口的峰值流量在最大蓄水高度条件约为最大前池进口流量的1.5倍。研究结合街区水位及有压雨水管网压强采用欧拉数对短管淹没出流公式的泄流系数进行了率定,修正后的理论计算值的误差由32%降低至2%,能够较好地反映出街区雨水口的泄流能力。研究成果不仅能为数学模型提供翔实的验证资料,还可为城市洪涝治理提供理论指导。 展开更多
关键词 溃堤洪水 有压雨水管网 雨水口 概化水槽模型
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分布式SCS-CN有效降雨修正模型建立及应用 被引量：9
7
作者 申红彬 徐宗学 +1 位作者 曹兵 王海周 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期553-561,共9页
为解决SCS-CN模型改进后方程结构复杂的问题,基于SCS-CN标准模型,经与SCS-CN改进模型比较,引入有效降雨修正系数建立SCS-CN有效降雨修正模型,并对城市低影响开发复杂区域综合考虑LID设施蓄存容积对降雨径流的影响,构建基于水文响应单元... 为解决SCS-CN模型改进后方程结构复杂的问题,基于SCS-CN标准模型,经与SCS-CN改进模型比较,引入有效降雨修正系数建立SCS-CN有效降雨修正模型,并对城市低影响开发复杂区域综合考虑LID设施蓄存容积对降雨径流的影响,构建基于水文响应单元的分布式SCS-CN有效降雨修正模型,以北京双紫园小区为例开展降雨径流模拟与效果检验。分析SCS-CN有效降雨修正模型,当对修正系数取值等于1.0时其等同于标准模型,当对修正系数取值小于1.0时其等效于改进模型;修正系数表征了径流系数随降水量增大而变化趋向稳定的极限值。模型应用结果表明,分别对渗透地表有效降雨修正系数取值等于1.0与小于1.0,两者对不同场次降雨径流深的计算值与实测值散点均位于45°线附近、符合较好,确定性系数与Nash-Sutcliffe效率系数值分别为0.91与0.83、0.92与0.91,后者效果优于前者,说明对渗透地表有效降雨修正系数取值小于1.0能够有效提高模拟效果。 展开更多
关键词 SCS-CN模型 有效降雨 修正系数 分布式 低影响开发
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复合地层小直径隧道掘进机掘进速度区间预测 被引量：4
8
作者 杨耀红 韩兴忠 +2 位作者 张智晓 刘德福 孙小虎 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第34期14638-14650,共13页
合理准确预测隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)的掘进速度是实现TBM智能化控制的关键问题之一,复合地层小直径TBM施工的不确定性较常规地质条件更强,而传统预测方法对施工过程的不确定性考虑不足。在此通过引入区间预测方法,提出... 合理准确预测隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)的掘进速度是实现TBM智能化控制的关键问题之一,复合地层小直径TBM施工的不确定性较常规地质条件更强,而传统预测方法对施工过程的不确定性考虑不足。在此通过引入区间预测方法,提出基于4种不同Bootstrap方法结合KELM-ANN模型的TBM掘进速度区间预测模型,并以南水北调安阳输水隧洞工程为例,选取142组工程实测数据验证区间预测模型的有效性。研究结果表明:基于Rademacher分布建立的模型预测结果优于其他3种方法,不仅可以得到较好的点预测结果,还可以构造出较为清晰可靠的区间将掘进速度实测值完全包络在内;随着置信水平的提高,区间可容纳的不确定性和风险也逐渐上升,通过变化区间宽度,能较好地量化和解释TBM施工过程中的不确定性因素对掘进速度的影响。研究结果可为TBM掘进性能预测和掘进参数优化提供参考。 展开更多
关键词 复合地层 小直径隧道掘进机(tunnel boring machine TBM) 掘进速度 区间预测 BOOTSTRAP方法 核极限学习机(kernel based extreme learning machine KELM) 神经网络
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基于信息融合与堆叠卷积网络的TBM推力和扭矩预测
9
作者 杨耀红 张哲 +2 位作者 陈建国 李群胜 刘宇翔 《水电能源科学》 2025年第9期92-96,共5页
合理准确预测隧道掘进机的推力和扭矩是实现TBM智能化控制的关键问题之一。对此,提出一种两阶段知识数据双驱动时空堆叠卷积网络(KD-NTS-GAT)预测方法。首先基于专家知识表达与NTS-NOTEARS方法提出一种新的信息融合技术,通过聚类方法将... 合理准确预测隧道掘进机的推力和扭矩是实现TBM智能化控制的关键问题之一。对此,提出一种两阶段知识数据双驱动时空堆叠卷积网络(KD-NTS-GAT)预测方法。首先基于专家知识表达与NTS-NOTEARS方法提出一种新的信息融合技术,通过聚类方法将离散的专家经验与NTS-NOTEARS连续指标进行映射并平滑融合,量化提取TBM关键运行参数之间的因果关系,显著提高了因果关系的真实性。然后,将因果关系作为先验知识进一步与堆叠卷积网络深度学习模型结合,用于预测TBM推力和扭矩。结合新疆输水隧洞工程Ⅳ标段,将KD-NTS-GAT方法与纯数据驱动结果进行对比分析,结果表明两阶段知识数据双驱动时空堆叠卷积网络具有更好的推力与扭矩预测能力。研究结论可为TBM施工智能化控制提供参考。 展开更多
关键词 TBM 信息融合 NTS-NOTEARS 堆叠卷积网络
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