雅江流域多源遥感驱动的SRM模型精度影响因子研究

利用多源遥感数据驱动SRM模型模拟雅鲁藏布江4个不同水文站控制流域的融雪过程,分析流域特征(面积、地形地貌因子、植被类型)、模型输入变量(气温、降水、积雪覆盖率)对遥感驱动SRM模型模拟精度的影响.研究表明:遥感驱动的SRM模型在雅鲁藏布江研究区域模拟精度较高,NSE系数达到0.83以上;但其精度受流域面积大小的影响,具有尺度阈,在一定面积尺度上模拟精度最大,流域地形越复杂,其模拟效果越差;植被覆盖类型影响融雪径流过程的模拟,进而影响模拟结果;模型3个主要输入变量气温、降水、积雪覆盖率对遥感驱动的SRM模型的模拟精度同样有很大程度的影响.研究结果对资料匮乏的高海拔地区水资源利用具有重要意义,同时可为遥感驱动的SRM模型的推广应用提供有效支撑.     

面向逐日产沙模拟的SWAT模型封闭与检验

针对SWAT(soil and water assessment tool)模型逐日产沙模拟中含沙量-流速关系的尺度匹配问题,给出了日尺度产沙模拟的最大含沙量封闭关系。该文采用黄河中游砒砂岩区9个水文站长系列实测水沙资料,确定日输沙率-日流量的幂函数型关系曲线,提供了SWAT模型日尺度最大含沙量的封闭关系。并将封闭的SWAT模型用于皇甫川流域水沙产输过程模拟,采用空间嵌套的皇甫站和沙圪堵站实测资料进行模型验证。结果表明:皇甫站率定期和验证期日输沙过程的Nash-Sutcliffe效率系数(Nash–Sutcliffe efficiency coefficient, NSE)分别为0.70和0.66,决定系数R~2分别为0.74和0.68;沙圪堵站率定期和验证期NSE分别为0.78和0.72,R~2分别为0.78和0.74;未进行封闭模型的沙圪堵站率定期和验证期NSE分别为0.36和0.26,R~2分别为0.39和0.26。表明封闭后的SWAT模型显著提高了模拟效率,能够用于黄土高原砒砂岩地区泥沙逐日过程模拟。     

考虑积融雪的BTOPMC模型及其在岷江上游流域的应用

对于有积雪覆盖地区的径流预报来说,积雪融雪模型至关重要,它直接影响着水文模型的适用范围和模拟精度.建立了一种基于温度指标的可用于缺资料流域的积融雪模型,并与分布式水文物理模型BTOPMC进行耦合.通过在岷江上游流域的应用发现,考虑积融雪过程的BTOPMC模型平均纳希效率系数达到75.26%,而原BTOPMC模型平均纳希效率系数仅69.58%,提高了5.68%.通过比较径流模拟曲线发现,考虑积融雪后的BTOPMC模型在积雪期和融雪期的模拟流量与观测流量更为接近.     

基于SWAT模型的粤北连江星子河流域径流模拟研究

以粤北连江星子河流域作为研究区域,以分布式水文模型SWAT作为模拟工具,对流域内的水文过程进行模拟。采用凤凰山水文站2001-2009年的实测月平均径流量数据进行敏感性分析和参数率定,并以相对误差(RE)、决定系数(R2)以及Nash-Suttcliffe效率系数(Ens)作为模型的适用性的评价指标。结果表明各项评价指标均符合精度要求,SWAT模型适用于星子河流域的径流模拟。     

基于MODIS和SRM的拉萨河流域融雪径流模拟研究

积雪融水是高海拔地区重要的水资源补给,开展高海拔地区的融雪径流模拟研究具有重要的理论价值和现实意义.拉萨河流域是典型的高海拔地区,本文借助遥感和GIS技术,结合MODIS (moderate-resolution imaging spectroradiometer)遥感数据和DEM资料分析拉萨河流域不同高程的雪盖分布状况和雪盖衰退曲线.基于SRM(snowmelt runoff model)构建了拉萨河流域融雪径流模型,对流域2002-2003年融雪径流过程进行了模拟,确定性系数达0.80,模拟结果较好,基本反映了拉萨河流域融雪期的径流过程,初步探讨了缺资料地区融雪径流的模拟方法.     

融雪径流模型参数渐进式优化率定方法

融雪径流模型(SRM)是一种概念性和半分布式模型,其参数在一定程度上反应了流域对融雪的径流响应内在机制.提出了一种融雪径流模型离散化参数的渐进式优化率定方法,以新疆玛纳斯河流域为实验区,开展SRM模型参数离散化分析及其优化研究.根据模型结构剖析,确定融雪径流系数和降雨径流系数为两个待率定的敏感参数,分析了月、半月、10天和5天等不同离散尺度模型参数表征融雪径流响应时变机制的特性,对旬离散的模型参数,采用不同目标函数及优化方法分别对2001—2012共12年融雪期逐日的融雪径流过程进行模拟率参,精度评价表明渐进式优化率定方法优于分时段优化率定方法.最后以2001—2008年的融雪期作为率参期,以2009—2012年作为检验期,分别面向三个目标对模型参数进行全局优化率定,验证模拟的平均效率系数达到0.87,表明本文提出的融雪径流模型参数率定方法是有效的,经优化的模型可应用于融雪径流预测.     

雅鲁藏布江奴下水文站以上流域水文过程及其对气候变化的响应

以雅鲁藏布江奴下水文站以上流域为研究对象,针对缺资料流域的水文计算和预测问题,采用流域水文模型THREW,用地面气象观测、遥感植被覆盖和积雪面积等资料,基于断面水文监测数据对模型进行率定,应用CMIP5数据对径流演变进行预估。结果表明:对于雅鲁藏布江奴下水文站以上流域,THREW模型对1991—1995年率定期月径流模拟的纳什效率系数为0.75,对1996—2000年验证期月径流模拟的纳什效率系数为0.76;IPCC AR5所设置在CO2排放量最大的情况下,径流明显增加。     

鄱阳湖水位空间差异及其对湿地水文分析的影响

大型湖泊受支流入流及湖底特性、风浪变化等因素的综合影响,其内部不同区域的水位存在空间差异.水利工程设计、湿地水文调控分析中常以单个水文站点的水位代表整个湖泊的水位状况.受五河及长江水量变化规律的综合影响,其枯水水位空间差异较大.在洲滩湿地水文调控分析中,代表水文站的选择尤为重要.目前湿地水文分析中常采用湖口、星子两站作为鄱阳湖的代表站.但站点选择却均缺乏科学的数据分析.本文结合56年来鄱阳湖湖区7个水位站点的监测数据及站点的空间位置信息,分析了湖区各水文站点间的水位差异及水位比降.结果显示棠荫站作为鄱阳湖湿地水文分析的代表站较合适.结合鄱阳湖湖底地形数据探讨了相对于棠荫水位,以湖口或星子水位来模拟鄱阳湖洲滩湿地面积的差异,以及可能产生的潜在影响.     

CMFD数据集在雅江年楚河流域的适用性分析

积雪融水是高海拔地区河流的重要补给水源,但高海拔地区资料稀缺,水文模拟面临极大的挑战．本文基于中国区域地面气象要素驱动数据集提供的降水、气温资料,结合MODIS雪盖数据,以2004—2009年为率定期,2010—2015年为验证期,在年楚河流域构建SRM模型,并以气象站点的实测资料为参照,对比分析了中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集在年楚河流域的融雪径流模拟效果．结果表明:基于气象站点实测降水和温度的融雪径流模拟纳什效率系数在率定期和验证期分别为0.75和0.68;基于中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集的融雪径流模拟纳什效率系数在率定期和验证期分别为0.77和0.78,径流模拟效果有所提高．CMFD再分析数据集可为缺资料地区的水文模拟提供数据来源,对高寒地区的融雪径流模拟具有一定的参考价值．      

FloodArea模型糙率系数改进方法

空间单元糙率系数是二维GIS水动力演进模型FloodArea中的重要参数,对模拟过程中流速有显著影响.模型算法与模型糙率系数定义都没有区分河道与坡面的概念,将栅格单元皆视为坡面,坡面漫流与河道汇流规则统一利用曼宁公式定义,糙率系数通常根据土地覆盖类型静态设置.但在模拟过程中,汇流或洪水的演进过程往往会导致下垫面糙率降低,使模拟糙率较实际偏高,模拟流速较实际普遍偏低.针对上述问题,根据土地覆盖类型与DEM,提出了河道区域与坡面区域区分化处理的糙率设置方法.以福建木兰溪中下游仙游水文站到赖溪水文站河段为研究区,使用改进后的糙率系数结合FloodArea模型完成了基于实测数据的洪水模拟实验.结果表明,改进的方法简化了率定过程,提高了模拟精度.同时,改进的方法不需要额外增加数据资料,较适用于贫资料区的洪水演进过程模拟与灾害预警.     

A test of Snowmelt Runoff Model （SRM） for the Gongnaisi River basin in the western Tianshan Mountains, China

The Snowmelt Runoff Model (SRM) is one of a very few models in the world today that requires remote sensing derived snow cover as model input. Owing to its simple data requirements and use of remote sensing to provide snow cover information, SRM is ideal for use in data sparse regions, particularly in remote and inaccessible high mountain watersheds. In order to verify the applicability of SRM in an environment of continental climate, a test of SRM is performed for the Gongnaisi River basin in the western Tianshan Mountains, the results show that two SRM average goodness-of-fit statistics for simulations, Nash-Sutcliff coeffident (R2) and volume difference (Dv), are 0.87 and 0.90%,respectively. As compared with the application results over 80 basins in 25 different countries around the world, SRM performs well in the Gongnaisi River basin. The results also show that SRM can be a validated snowmelt runoff model capable of being applied in the western Tianshan Mountains.On the basis of snowmelt runoff simulation, together with a set of simplified hypothetical climate scenarios, SRM is also used to simulate the effects of climate change on snow cover and the consecutive snowmelt runoff. For a given hypothetical temperature increase of 4℃, the snow coverage and snowmelt season shift towards earlier dates, and the snowmelt runoff, as a result, is changed significantly at the same time. The simulation results show that the snow cover is sensitive to changes of climate, especially to the increase of temperature, the major effect of climate change will be a time shifting of snowmelt runoff to early spring months, resulting in a redistribution of seasonally runoff throughout the whole snowmelt season.     

基于Abaqus的喷管喉衬强度仿真

 应用有限元仿真软件对结构进行强度分析时,要求仿真结果与结构实际情况相符合。在对结构进行建模时,要保证模型简化方式与结构实际情况一致,以减小模型简化对仿真结果造成的影响。喷管喉衬是固体火箭发动机中的重要零件之一,在发动机工作过程中起到压缩燃气的作用,因此对喉衬进行强度仿真十分重要。本文基于Abaqus仿真计算软件,以某固体火箭发动机的喷管喉衬为例,建立喉衬的3种有限元简化模型,分别进行有限元强度计算,并对仿真结果进行对比讨论。结果表明不同的简化模型可能会对仿真结果造成重大影响。因此,在采用有限元仿真分析时,应针对具体情况进行分析,以保证计算结果的精准度。     

基于多源降水融合驱动的WRF-Hydro模型在中小河流洪水预报中的适用性

从提高驱动数据(降水)的质量和时空分辨率出发,评估了基于混合地理加权回归截尾函数(MGWR-BI)多源降水融合算法的有效性,以及融合降水对WRF-Hydro模型计算结果的影响。将融合降水数据用于WRF-Hydro模型中进行子午河流域的洪水预报,并与站点实测降水数据进行比较,结果表明,融合降水的精度高于原始CMORPH卫星降尺度降水,融合降水数据驱动WRF-Hydro模型比CMORPH卫星降尺度降水数据能更好地预报与模拟洪水事件,WRF-Hydro模型具有中小河流洪水预报的潜在优势。     

基于混合遗传算法的开关磁阻电机模型参数辨识

将开关磁阻电机（SRM）的建模问题作为一类非线性约束优化问题进行参数辨识研究,对模拟退火遗传算法进行了改进,提出一种带有退火精确罚函数的自适应混合遗传算法（HGA）,给出了算法的具体实现方法．建立了基于DSPTMS320F2812的磁链特性检测系统,通过实验获取开关磁阻电机的磁化曲线族,利用改进的混合遗传算法在测得的实验数据基础上对电机模型进行参数辨识．基于辨识得到的模型,对电机在两种不同工况下的运行特性分别进行了研究,仿真结果与实验结果的对比验证了该方法的有效性和准确性．辨识得到的电机模型可以作为电机性能估计及优化控制的基础．     

用高精度迎风格式模拟潜入式喷管流场

为了研究固体火箭发动机潜入式喷管内部工质的流动特性 ,首先采用改进的 L U-SGS方法和高精度、高分辨率的 MUSCL TVD格式数值模拟了 JPL美国喷气推进实验室喷管 ,数值模拟结果和实验结果吻合得很好。证明了这种方法可以准确地捕捉到流场中可能出现的各种复杂流动。用同样的数值计算方法模拟了固体火箭发动机潜入式喷管 3个时刻的准三维流场 ,对复杂的计算区域做了分区处理 ,为复杂的边界条件做了简化处理模型。分析了燃烧室潜入段处涡的形成和发展过程以及入口湍流度对喷管的气动参数的影响 ,为设计高性能的固体火箭发动机提供了有益的帮助     

山区小流域洪水预报实时校正研究

为了解决现有实时校正方法对山区小流域洪水进行校正能力不足的问题,引入K最近邻算法用于洪水预报实时校正。以安徽省沙埠流域为试验流域,构建基于K最近邻算法的实时校正模型,同时采用BP神经网络实时校正法和传统的误差自回归方法,以洪峰相对误差和确定性系数为评价指标,分析各校正模型的校正结果。结果表明:基于K最近邻的实时校正法对确定性系数改善最优,BP神经网络实时校正法对洪峰误差校正更精确;将历史洪水资料纳入学习样本后,基于K最近邻的实时校正法的校正能力将进一步提升。基于K最近邻的实时校正法能够有效避免误差自回归方法对洪峰误差控制较差的缺陷,适应性强,反应灵敏,精确度高,可作为山区小流域洪水预报实时校正的有效工具。     

半湿润流域洪水预报实时校正方法比较

为了提高新安江模型在半湿润流域的洪水预报精度,选择K最近邻(KNN)算法、传统的误差自回归(AR)方法、反馈模拟方法3种实时校正方法,以陕西省陈河流域为试验对象进行洪水预报。以洪峰相对误差和纳什效率系数为评价指标,分析对比3种方法的校正效果。结果表明:3种校正方法均能提高预报纳什效率系数,其中反馈模拟最优,AR、KNN效果次之;反馈模拟对洪峰误差校正相比于KNN算法在短预见期内更为精确,两者均能减小AR法在洪峰误差校正上的不足;加入历史样本的KNN算法在洪峰误差校正上效果优于反馈模拟,可有效提高洪水预报精度。     

双绕组BSRM 定子振动模态有限元分析

针对以往开关磁阻电动机(SRM)模态分析中,仅将绕组以附加质量归于定子铁心,但忽略其刚度影响的局限,基于6/4极结构的SRM三维物理模型,建立了计及绕组、散热筋和底座的SRM定子有限元模型,提出以弹簧来模拟绕组与定子铁心之间柔性连接的建模方法,SRM试验样机的有限元模态计算结果验证了该建模方法的有效性。为了合理计及转矩绕组、悬浮绕组对双绕组无轴承开关磁阻电动机(BSRM)定子质量和刚度的影响,把通过添加弹簧来模拟柔性连接的建模方法推广应用于双绕组BSRM三维有限元模态分析。有限元计算结果表明,采用弹簧模拟绕组与铁心以及转矩绕组与悬浮绕组之间柔性连接是一种有效计及绕组影响的建模方法,具有工程实用价值。     

新疆天山北坡小流域暴雨洪水计算

为新疆北坡小流域暴雨洪水找出一条可靠的计算途径,针对新疆天山北坡小流域暴雨洪水的特点和规律,提出了应用解三元联立方程组法和推理公式法两种方法,由设计暴雨推求洪沟设计洪水.实例应用结果表明,解三元联立方程组法和推理公式法两种方法切实可行,能够解决无资料地区的暴雨洪水计算问题.     

开关磁阻电机的快速仿真非线性模型

为分析开关磁阻电机 (switched reluctancemachine,简称 SRM)性能 ,利用磁化曲线的近似模型进行电机分析 ,提出一种新的 SRM快速非线性分析模型。分析了电流和转子位置对磁链的影响 ,构建了磁链关于电流和转子位置的连续函数 ,避免了原有的分段数学模型带来的计算困难 ,利用电机的磁路参数 ,通过数值计算的方法 ,得到电流、转矩等电磁参量的解析解。此模型对已知量的要求较少 ,具有较少的磁场分析计算量和数据存储量。函数具有连续可导的性质 ,有很快的计算速度和计算精度。仿真结果证明 ,利用此模型可以迅速准确地进行性能分析 ,适用于 SRM的 CAD的设计和分析 ,为工程设计和调试提供了依据。