干湿边界的斜对角笛卡尔方法在平面二维水沙数学模型中的应用 被引量：13

1

作者 刘斌 方红卫 段杰辉 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2006年第2期37-45,共9页

复杂边界,尤其是发生干湿变化的动边界,一直是二维水沙数学模型计算的难点,也是控制计算收敛和精度的关键。本文主要介绍在二维浅水方程和泥沙数学模型中采用斜对角笛卡尔方法结合干湿边界点的变化来处理复杂边界问题,并将这一方法应用... 复杂边界,尤其是发生干湿变化的动边界,一直是二维水沙数学模型计算的难点,也是控制计算收敛和精度的关键。本文主要介绍在二维浅水方程和泥沙数学模型中采用斜对角笛卡尔方法结合干湿边界点的变化来处理复杂边界问题,并将这一方法应用到北京首都国际机场扩建工程跑道高程设计和华能丹东电厂海水蓄水库泥沙淤积的模型计算中。计算表明,该方法拟合精细、处理简单、计算高效,与实测结果吻合较好。 展开更多

关键词 干湿边界 斜对角笛卡尔方法 二维水沙数学模型

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基于数字流域的淤地坝规划水沙关系分析 被引量：2

2

作者 刘家宏 王光谦 《中国水土保持》 北大核心 2006年第5期4-6,共3页

以数字流域为基础，应用数字流域模型，对岔巴沟流域1960年6～9月的降雨-径流-产沙过程进行了模拟，分析了各沟道控制点的来水来沙规律，进而阐述了如何确定淤地坝的建坝位置、建坝顺序、建坝规模，再根据建坝规模确定淤地坝的设计标准... 以数字流域为基础，应用数字流域模型，对岔巴沟流域1960年6～9月的降雨-径流-产沙过程进行了模拟，分析了各沟道控制点的来水来沙规律，进而阐述了如何确定淤地坝的建坝位置、建坝顺序、建坝规模，再根据建坝规模确定淤地坝的设计标准。对于缺乏观测资料的支沟，模型还能通过模拟给出淤地坝的相关设计参数，解决了基础资料不足带来的困难。 展开更多

关键词 数字流域 淤地坝规划 水沙关系 岔巴沟

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ArcGis9.0中基于DEM的水文信息提取方法 被引量：39

3

作者 张超 郑钧 +1 位作者 张尚弘 王兴奎 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2005年第11期1-4,共4页

文中详细介绍了ArcG is 9.0中的水文分析工具箱的使用方法,包括从原始DEM数据提取河网的步骤、应注意的问题,DEM数据的快速裁剪,不同精度DEM数据拼接的方法和技巧。

关键词 ARCGIS 9.0 DEM 栅格数据 河网 水文信息 数据提取 拼接

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数字流域模型的河网编码方法 被引量：29

4

作者 李铁键 王光谦 刘家宏 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期658-664,共7页

在数字流域模型中提出了一种基于二叉树理论,并以二元形式表示的河网编码方法。这种编码方法能够实现任意河段的直接定位和高效的拓扑关系运算。阐述了数字流域模型河网编码方法的主要思路和基本定义,给出了这种编码方法对河网拓扑关系... 在数字流域模型中提出了一种基于二叉树理论,并以二元形式表示的河网编码方法。这种编码方法能够实现任意河段的直接定位和高效的拓扑关系运算。阐述了数字流域模型河网编码方法的主要思路和基本定义,给出了这种编码方法对河网拓扑关系的描述方式,并结合实例分析了其数值特征。给出了数字流域模型的河网编码中若干具体问题的算法。 展开更多

关键词 河网编码 数字流域 河网拓扑关系 二叉树

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河道横向展宽机理与模拟方法的研究综述 被引量：13

5

作者 夏军强 王光谦 +1 位作者 张红武 方红卫 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2001年第6期71-78,共8页

本文首先描述了冲积河道横向展宽的现象 ,深入地分析了导致河道横向展宽的两类机理 ,即受冲积作用控制的展宽机理 (包括水流直接冲刷、河岸崩塌 )和不受冲积作用控制的展宽机理 (包括渗流、管涌的破坏、风浪淘刷河岸的破坏等 )。然后指... 本文首先描述了冲积河道横向展宽的现象 ,深入地分析了导致河道横向展宽的两类机理 ,即受冲积作用控制的展宽机理 (包括水流直接冲刷、河岸崩塌 )和不受冲积作用控制的展宽机理 (包括渗流、管涌的破坏、风浪淘刷河岸的破坏等 )。然后指出了河道横向展宽的力学关系及影响因素。最后系统地总结了当前模拟河道横向展宽的三类方法 (经验方法 ,极值假说方法和水动力学—土力学方法 )的优缺点及适用范围 。 展开更多

关键词 横向展宽机理 非粘性河岸 粘性河岸 展宽模拟方法 河道 冲积河流

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集群计算在数字流域模型中的应用 被引量：19

6

作者 李铁键 刘家宏 +1 位作者 和杨 王光谦 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期841-846,共6页

随着计算机技术的发展,以消息传递接口(MPI)标准为代表的高性价比集群计算技术使并行计算在大量传统的专业领域也得到了广泛应用。数字流域模型因需要对大范围流域进行分布式的水文、泥沙过程模拟而提出了较大规模的计算需求。同时,基... 随着计算机技术的发展,以消息传递接口(MPI)标准为代表的高性价比集群计算技术使并行计算在大量传统的专业领域也得到了广泛应用。数字流域模型因需要对大范围流域进行分布式的水文、泥沙过程模拟而提出了较大规模的计算需求。同时,基于分水岭的单元划分方式和专门的河网编码方法使数字流域模型的并行化计算具有先天优势。提出了一种典型的并行调度流程,用于完成产汇流计算的动态任务分配。在自主搭建的MPI计算集群上进行的应用实验表明,集群计算提高了数字流域模型的计算效率,能够作为模型的计算平台。最后指出了此应用计算平台的发展方向。 展开更多

关键词 数字流域模型 集群计算 消息传递接口

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黄河数字流域模型的建立和应用 被引量：24

7

作者 刘家宏 王光谦 李铁键 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期186-195,共10页

黄河数字流域模型是“数字黄河”的重要组成部分,在数字流域模型框架下,以坡面为基本单元,建立了包括植被截留、融雪、地表蓄滞、表层土蓄滞、中层土蓄滞和深层土蓄滞共6层的产流模型。模型在垂向上考虑3层出流:地表超渗产流、表层土侧... 黄河数字流域模型是“数字黄河”的重要组成部分,在数字流域模型框架下,以坡面为基本单元,建立了包括植被截留、融雪、地表蓄滞、表层土蓄滞、中层土蓄滞和深层土蓄滞共6层的产流模型。模型在垂向上考虑3层出流:地表超渗产流、表层土侧向渗流和中层土侧向渗流,既反映当前的降水过程,又体现前期降水过程和土壤前期含水量的影响,比较适合黄河流域的产流特点。在坡面产流的基础上,还给出了坡面单元侵蚀产沙公式,用于建立流域产沙数学模型。应用建立的模型,给出了3个计算实例:黄河全流域水量计算、小花区间汛期洪水模拟和多沙粗沙区产沙计算。实践表明:建立的模型基本具备了在黄河全流域进行降雨-径流模拟、侵蚀产沙计算的功能,辅以降雨预报模块则可进行洪水预报。 展开更多

关键词 数字流域模型 数字黄河 径流模拟 侵蚀产沙

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三峡水库汛末蓄水时间与目标决策研究 被引量：27

8

作者 彭杨 李义天 张红武 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期682-689,共8页

针对三峡水库运行中存在的防洪、发电与航运之间的矛盾,研究了汛末不同蓄水方案下,三峡水库的防洪风险、发电以及上下游航运效益的变化情况;通过寻求水库防洪、发电及航运之间的相互关系,建立水库水沙联合调度模型,对三峡水库汛末蓄水... 针对三峡水库运行中存在的防洪、发电与航运之间的矛盾,研究了汛末不同蓄水方案下,三峡水库的防洪风险、发电以及上下游航运效益的变化情况;通过寻求水库防洪、发电及航运之间的相互关系,建立水库水沙联合调度模型,对三峡水库汛末蓄水时间和方式进行了多目标决策;应用加权均衡规划排序模型对非劣方案进行评价,给出了三峡水库汛末蓄水运行的最佳方案,为三峡工程正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学依据。 展开更多

关键词 三峡水库 蓄水 排序模型 调度模型 多目标决策 水沙调度

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沙质河道冲刷不平衡输沙机理及规律研究 被引量：14

9

作者 刘金梅 王光谦 王士强 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期563-568,共6页

通过动床水槽试验,观测沙波运动,揭示了湍流扫荡河床使表层床沙产生频发的群体起动冲刷现象。据此,提出了床沙交换及冲刷粗化分二个层次的物理模式;分析了冲刷时表层床沙粗化的必然性,确定了悬移质扩散过程中适于非均匀沙河床的新的近... 通过动床水槽试验,观测沙波运动,揭示了湍流扫荡河床使表层床沙产生频发的群体起动冲刷现象。据此,提出了床沙交换及冲刷粗化分二个层次的物理模式;分析了冲刷时表层床沙粗化的必然性,确定了悬移质扩散过程中适于非均匀沙河床的新的近底边界条件。依据所建立的不平衡输沙立面二维数学模型,计算了大量不同情况下的含沙量扩散恢复过程,据此总结出了冲刷时含沙量恢复饱和系数α的预报公式及变化规律。 展开更多

关键词 河流动力学 河床演变学 不平衡输沙机理 沙质河道 河道冲刷 数学模型

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农业非点源污染预测模型研究进展 被引量：31

10

作者 王少丽 王兴奎 许迪 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期265-271,共7页

农业非点源污染是一种间歇发生、随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程,因此,模型化研究一直是非点源污染研究领域的一个核心内容。该文回顾了农业非点源污染预测模型的发展,简要阐述了国外农田尺度和流域规模尺度农业非点源污染模... 农业非点源污染是一种间歇发生、随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程,因此,模型化研究一直是非点源污染研究领域的一个核心内容。该文回顾了农业非点源污染预测模型的发展,简要阐述了国外农田尺度和流域规模尺度农业非点源污染模拟模型的功能和研究进展,对中国非点源污染预测、模型发展及存在问题进行了论述,提出从农业生产和水环境保护的角度去探讨污染物运移特征和定量预测模型,结合3S技术,并考虑非点源污染的不确定性将是今后非点源污染模型研究的主要内容之一。 展开更多

关键词 农业非点源 污染 预测模型 地理信息系统

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过渡区动床明渠流的流速分布 被引量：6

11

作者 刘春晶 李丹勋 +1 位作者 曲兆松 王兴奎 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期49-54,共6页

利用激光流速仪测量了随水流强度加大松散床面,从定床到具有一定输沙强度的动床流动,试验水流条件均处于过渡区。试验资料分析表明,动床过渡区明渠流的卡门常数小于通常所采用的0.4;水流强度逐渐增大,随着推移质运动量增加,阻力系数有... 利用激光流速仪测量了随水流强度加大松散床面,从定床到具有一定输沙强度的动床流动,试验水流条件均处于过渡区。试验资料分析表明,动床过渡区明渠流的卡门常数小于通常所采用的0.4;水流强度逐渐增大,随着推移质运动量增加,阻力系数有减小再增大的趋势;雷诺应力分布和紊动强度分布规律同光滑明渠流类似。 展开更多

关键词 明渠流 过渡粗糙区 动床 推移质 流速分布

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黄河下游的岸滩侵蚀 被引量：9

12

作者 夏军强 王光谦 吴保生 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2002年第3期14-21,共8页

黄河下游的滩岸侵蚀相当严重 ,尤其在游荡型河段。本文首先提出了滩岸侵蚀的概念及其侵蚀速率的定义 ,同时提出了利用现有水文观测资料研究滩岸侵蚀速率的方法。然后以三门峡水库建库前和蓄水拦沙期黄河下游河道的滩岸侵蚀情况为例 ,讨... 黄河下游的滩岸侵蚀相当严重 ,尤其在游荡型河段。本文首先提出了滩岸侵蚀的概念及其侵蚀速率的定义 ,同时提出了利用现有水文观测资料研究滩岸侵蚀速率的方法。然后以三门峡水库建库前和蓄水拦沙期黄河下游河道的滩岸侵蚀情况为例 ,讨论了滩岸侵蚀机理及其主要影响因素。最后以实测资料为依据 ,经分析得出了不同河段滩岸稳定性系数及其侵蚀速率的变化范围 ,并建立了滩岸侵蚀速率的经验关系式。 展开更多

关键词 黄河下游 岸滩侵蚀 滩岸 冲刷 崩塌 侵蚀机理 侵蚀速率 河床演变

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两坝间河段通航水流条件的三维数值模拟 被引量：6

13

作者 姚仕明 王兴奎 +1 位作者 张超 张大伟 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期374-378,共5页

三峡工程建成后,三峡-葛洲坝之间的河段是宜昌至重庆河段船舶航行最困难的航段之一。建立了该河段的三维水流数值模型,计算三峡不同下泄流量下的三维流场,并根据计算结果与适航条件分析其适航区域。研究结果表明,当下泄流量不大于25 000... 三峡工程建成后,三峡-葛洲坝之间的河段是宜昌至重庆河段船舶航行最困难的航段之一。建立了该河段的三维水流数值模型,计算三峡不同下泄流量下的三维流场,并根据计算结果与适航条件分析其适航区域。研究结果表明,当下泄流量不大于25 000 m3/s时,两坝间河段基本能满足万吨级船队的通航水流条件;当流量大于此值时,将会出现碍航区域,且随流量的增加,万吨级船队通航水流条件逐渐恶化。若适当提高通航标准,则通航流量可加大到45 000 m3/s。 展开更多

关键词 两坝间河段 三维水流数值模拟 通航水流条件 适航区域

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不同来源区洪水对黄河下游流量-含沙量关系的影响 被引量：10

14

作者 石伟 王光谦 邵学军 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期147-151,共5页

根据1950-1960年及1974-1985年实测洪峰水沙资料,分析了不同来源区洪水对黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站流量 含沙量关系的影响,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以上作为... 根据1950-1960年及1974-1985年实测洪峰水沙资料,分析了不同来源区洪水对黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站流量 含沙量关系的影响,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以上作为中游粗沙来源区洪水,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以下作为细沙来源区或少沙区洪水。这样,黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站平均流量 平均含沙量关系可分为以增加平均含沙量为主和以增加平均流量为主的两个区。同时,河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河的洪水,大大增加了黄河下游平均来沙系数和平均含沙量,并导致全下游河段的必然淤积。 展开更多

关键词 黄河下游 流量-含沙量关系 淤积比 来沙系数

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黄河下游河床纵向与横向变形的数值模拟——I二维混合模型的建立 被引量：11

15

作者 夏军强 王光谦 吴保生 《水科学进展》 CSCD 北大核心 2003年第4期389-395,共7页

提出了黄河下游滩岸冲刷问题的严重性，评述了河床横向变形模拟技术和河床变形混合模型的研究现状，并指出现有模型不适用于黄河下游的河床变形计算。将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷模型结合。建立了河床变形的平面二维混合模型... 提出了黄河下游滩岸冲刷问题的严重性，评述了河床横向变形模拟技术和河床变形混合模型的研究现状，并指出现有模型不适用于黄河下游的河床变形计算。将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷模型结合。建立了河床变形的平面二维混合模型。采用多种改进措施后，该模型能同时模拟天然河道的纵向与横向变形，尤其适用于河床纵横向变化都十分剧烈的黄河下游。 展开更多

关键词 黄河 河床变形 数值模拟 二维混合模型 滩岸冲刷 河岸冲刷模型 冲积河流 挟沙水流

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床面附近泥沙运动的分析 被引量：11

16

作者 刘青泉 周济福 舒安平 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期569-575,共7页

基于水、沙两相的分相测量试验结果,分析了床面附近泥沙颗粒的脉动和力学特性,指出床面附近的泥沙运动有着特殊的力学机制:颗粒相具有较强的非湍流脉动,其产生的脉动应力对颗粒的运动起着重要作用。论述了沙粒在水流中从推移运动到扬起... 基于水、沙两相的分相测量试验结果,分析了床面附近泥沙颗粒的脉动和力学特性,指出床面附近的泥沙运动有着特殊的力学机制:颗粒相具有较强的非湍流脉动,其产生的脉动应力对颗粒的运动起着重要作用。论述了沙粒在水流中从推移运动到扬起悬浮的物理过程,讨论了过去一些理论中存在的问题和不足,概括了泥沙颗粒在水流中从床面扬起的基本模式,运用两相流理论分析了沙粒在水流中扬起的动力学机理。根据颗粒运动的垂向动量平衡原理,对泥沙颗粒的垂向浓度分布规律作了新的分析解释。证实了除浓度梯度之外,颗粒相的垂向脉动强度梯度也是泥沙扩散的重要扩散势,进一步揭示了悬移质浓度垂线分布存在两种类型的内在机理。 展开更多

关键词 泥沙运动 力学特性 非湍流脉动 床面 水流 扩散机制

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黄河流域三维仿真系统的构想与实现 被引量：13

17

作者 王光谦 刘家宏 孙金辉 《人民黄河》 CAS 北大核心 2003年第11期1-3,共3页

黄河流域三维仿真系统因其涉及的范围广、数据量大、仿真精度要求高而变得异常复杂,为此,系统的总体框架在设计上将需要仿真的三维场景分成两个层次:主窗体层和子窗体层。主窗体层用来仿真全流域大范围的地物信息,子窗体用来仿真局部地... 黄河流域三维仿真系统因其涉及的范围广、数据量大、仿真精度要求高而变得异常复杂,为此,系统的总体框架在设计上将需要仿真的三维场景分成两个层次:主窗体层和子窗体层。主窗体层用来仿真全流域大范围的地物信息,子窗体用来仿真局部地区的详细信息以及计算结果的查询演示。主窗体和子窗体的分层解决了当前硬件条件下显示范围大与显示精度高之间很难协调的矛盾,实现了大到黄河全流域整体漫游,小到小浪底电站厂房内的一台机组的全方位、多层次、高精度的三维立体仿真。 展开更多

关键词 虚拟现实 三维仿真 数字黄河 黄河流域

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三峡水库汛末不同时间蓄水对防洪的影响 被引量：10

18

作者 彭杨 李义天 张红武 《安全与环境学报》 CAS CSCD 2003年第4期22-26,共5页

为充分发挥三峡水库的综合效益 ,本文在三峡水库汛末洪水特性分析基础上 ,对水库 9月份各旬设计洪水进行频率和调洪计算 ,并给出了 9月份不同时间蓄水下水库各旬洪灾的风险率和风险损失 ,据此分析了汛末不同时间蓄水对水库防洪的影响。... 为充分发挥三峡水库的综合效益 ,本文在三峡水库汛末洪水特性分析基础上 ,对水库 9月份各旬设计洪水进行频率和调洪计算 ,并给出了 9月份不同时间蓄水下水库各旬洪灾的风险率和风险损失 ,据此分析了汛末不同时间蓄水对水库防洪的影响。结果表明 ,三峡水库 9月份各旬的设计洪水均小于汛期设计洪水 ,且呈逐旬递减的趋势 ,只要水库汛末提前蓄水的时间恰当 ,不会给水库防洪带来风险。例如 ,对于 9月份 1 %设计洪水 ,水库 9月 1 6日以后蓄水的洪灾风险率和风险损失均为 0。 展开更多

关键词 防洪工程 三峡 设计洪水 汛末蓄水时间 防洪风险

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堤防溃决的流动分析及冲刷坑计算 被引量：15

19

作者 张修忠 王光谦 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2002年第1期18-24,共7页

以平面二维浅水方程和不平衡输沙理论作为建模基础 ,采用高分辨率有限元格式捕捉溃坝涌波的传播 ,建立了堤坝瞬间溃决后水流运动和河床冲刷的二维数学模型。计算了不同溃口宽度、不同流量和不同粒径土体组成条件下的堤坝瞬时溃决的水流... 以平面二维浅水方程和不平衡输沙理论作为建模基础 ,采用高分辨率有限元格式捕捉溃坝涌波的传播 ,建立了堤坝瞬间溃决后水流运动和河床冲刷的二维数学模型。计算了不同溃口宽度、不同流量和不同粒径土体组成条件下的堤坝瞬时溃决的水流演进和冲坑发展 ,为钢木土石组合坝的结构受力及稳定性分析提供水动力学条件。 展开更多

关键词 堤防溃决 冲刷坑 高分辨率有限元格式 数值模拟 水动力学 平面二维浅水方程 不平衡输沙理论

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基于遥感图像的泥石流地面活动程度评价 被引量：13

20

作者 刘家宏 王光谦 《地理科学》 CSCD 北大核心 2003年第4期454-459,共6页

泥石流是中国山区较为常见的一类自然灾害,它的形成有自然地质的原因。也有人为破坏山区植被的原因。在中国实行西部大开发战略的过程中,调查分析泥石流潜在危险区域及其地面活动程度对于制定合理的资源开发战略,有重点地保护一些具有... 泥石流是中国山区较为常见的一类自然灾害,它的形成有自然地质的原因。也有人为破坏山区植被的原因。在中国实行西部大开发战略的过程中,调查分析泥石流潜在危险区域及其地面活动程度对于制定合理的资源开发战略,有重点地保护一些具有高潜在危险性泥石流沟的植被尤为重要。综合应用遥感(RS,Remote Sensing)技术和流域软件,完全基于RS遥感图像数据,探讨了一种调查泥石流潜在危险区域及其地面活动程度的新方法。 展开更多

关键词 泥石流 遥感图像 活动程度 评价模型 重庆

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