高频声学流速层析研究

海陆界面是人类海洋开发活动最为集中的区域,流速在线监测对于其物质通量和生态系统演变极其重要.本文研究了小尺度海陆界面的高频声学流量层析,基于声互易传输原理构建河流平均流速和流量的声学反演算法,并在漳州九龙江海陆界面开展验证实验.应用高频换能器(中心频率为60 kHz,带宽为40–80 kHz)进行互易收发.根据声速剖面和水下地形测量,开展射线声学数值模拟,揭示高频声传播规律.实验测量表明,声信号具有较高的信号幅度和互相关峰值,能够反演河流的平均流速和流量,并对台风“海贝思”期间河流平均流速和流量实现动态监测.研究表明,高频声层析可应用于海陆界面水动力研究、水文测量、洪峰和强降雨等极端事件的监测与预报等.     

水质多参数监测系统设计

为了实时监测水质参数,准确掌握水文信息,设计了基于ARM嵌入式技术的水质多参数实时监测系统。系统以ARM处理器920TS3C2410为主控器,运用最小二乘法温度补偿原理及嵌入式技术对水质多参数进行采集、处理及分析,并通过GPRS模块将水质数据传送到监测站。测试结果表明,该系统监测准确,运行稳定,实现了对水质多参数的实时监测。     

分布式实时洪水预报方案构建范式

以数字流域平台为依托,提出了一整套分布式实时洪水预报方案构建的方法.以自然流域为单位划分单元面积,通过流域解构,将流域离散成产汇流分区的集合,解决了流域下垫面的空间变异性和模型参数的空间分布;通过流域全程解析,将产汇流分区解析为水文模拟分区,完成了流域离散与水文模型的耦合;通过流域离散单元的拓扑重构,建立了水文模拟分区间的水力联系,构建了实时洪水预报方案的体系结构.将提出的方法应用于长江上游流域、珠江流域和闽江流域等多个流域的洪水实时预报方案编制中,结果表明,该方法能较好地体现出分布式流域水文模型在实时洪水预报中的实际应用,研制的软件系统实用性和通用性强,较好地满足了实际防洪决策会商的技术要求.     

Zigbee技术在水文监测中的应用

针对目前水文信息监测系统存在的结构复杂、维护困难、抗干扰性差等缺点,将Zigbee技术及无线传感器技术运用于该系统中,对其网络结构、节点硬件电路、网络协议和软件进行了设计,实现了对水文信息的实时监测,为水利部门对水文信息的监测提供了一种成本低、功耗低、可靠性高的新技术。     

基于模糊聚类和BP神经网络的流域洪水分类预报研究

传统的流域洪水预报大都通过率定一组水文模型参数来寻求一个流域径流形成的一般性或平均化规律,其预报精度需要进一步提高.用模糊聚类ISODATA迭代模型将历史洪水分为若干类型,进行水文预报模型参数的分类调试;并建立BP神经网络分类模型判断实时洪水所属类别,选择其相应类别的模型参数实现流域洪水的分类预报.在辽宁省大伙房水库流域的实际应用表明:此方法不但可以实现洪水实时在线分类而且提高了流域整体洪水预报精度,是一种为水库实时调度提供可靠依据的有效洪水预报方法.     

浅谈水情遥测系统

水利行业的遥测系统是应用传感器技术、通信技术和计算机技术进行江河流域降雨量、水位、闸门开度等数据的实时采集,报送和处理的信息系统。该系统可以为水利部门提供及时准确的信息,提高水利部门的管理水平。本文结合工程实例,对佛子岭、磨子潭水库水文自动测报系统进行研究。     

流域水环境治理新技术与新材料研究进展

相较传统流域水环境监测与治理手段,基于3S技术的"数字流域"技术可以获取更多的水环境信息数据,通过RS手段可以获得水色、水温、水面形态等信息,推测有关水文及水质信息,GPS可以用来校正RS获取的空间位置信息。运用GIS对RS获取的数据信息进行分析,能够模拟流域水环境变化及其生态效应,为流域水环境治理相关部门提供决策服务。同时,近年来生态浮床、河道曝气技术、生态混凝土、阿科蔓复合生态技术、光催化技术等新技术与新材料的研究有了很大进展,不同的技术与材料各有不同特点,实际应用范围有限,尚未在流域水环境治理领域广泛应用。     

基于土壤地形指数和下垫面水文分区的流域模型参数率定

针对流域水文响应会受到地质、地形、地貌、植被、土壤等自然地理因素以及土地利用等下垫面因素综合作用的特点,根据流域下垫面的地理特征进行水文响应分区。借助遥感资料对流域下垫面进行分类并获取土地覆盖/土地利用信息,结合流域土壤类型数据与地形指数推求流域的土壤地形指数。进一步地,利用遥感分类信息和土壤地形指数进行流域的水文分区,率定各个水文分区SCS模型的参数CN值并进行水文模拟,结果表明,屯溪流域21次和东湾流域32次洪水径流模拟相对误差均比传统方法的小。     

水量水质实时在线监测系统设计

水质自动监测目前还是初步应用阶段,投入很大,管理费用高.阐述了利用H-ADCP与常规五参数水质测定仪来实现水量、水质实时在线监测,并对该系统的安装、数据采集与处理进行了介绍.H-ADCP流量监测仪已在广东水文监测工作中得到应用,实现了实时水量在线监测,收到了较好的效果.     

基于雷达测雨的实时洪水预报模型

实时洪水预报系统通常会伴随系统误差,即模型误差和观测误差．为了减小系统误差,本次研究尝试将雷达测雨技术、BP神经网络技术引入流域洪水预报中,并建立基于分布式水文模型的洪水预报模型．将该实时预报模型应用于史灌河流域．从预报的结果来看,该实时预报模型很好地解决了雷达遥感数据与水文模型的耦合,为在流域洪水预报中采用雷达测雨提供了先行的研究基础．     

无线遥测技术在水文测报系统中的应用

水文自动测报系统是一种由收集、传递以及处理水文实时数据的各类传感器、计算机以及通信设备等构成的系统,具体包括中心站、遥测站和信息传输通道这三个部分,该系统主要用于防汛和水利调度,其在较小流域范围内仅仅需要几分钟便可以完成数据采集和处理,能够及时提供重点河段和水库的雨水情况.基于此点,该文就无线遥测技术在水文测报系统中的应用进行浅谈.     

水文响应指数及其在TOPMODEL参数区域化中的应用

提出一个描述流域单元地表特征的指数,该指数由TOPMODEL的地形指数(TI)和SCS的径流曲线数(CN)组成.以黄河中游的洛河流域为研究区,应用遥感和地理信息系统技术构建了水分响应指数(HRI),在分析其地学意义的基础上,提取了流域的水分响应单元(HRU).应用TOPMODEL率定了模型参数,建立了HRI和单元特征与主要模型参数的统计关系.利用该关系反演的参数验证流域的径流模拟,取得了较好的效果.试验结果表明,该指数可以用于流域的空间离散和水文模型参数的区域化分析,为资料缺乏地区的水文模型参数移用提供了新的方法.     

模式识别技术在泥浆浓度反演中的应用

泥浆在建筑工程中使用非常普遍,合理地控制泥浆的物理性能对于建筑工程施工及其质量控制非常 重要,通过声学方法可以有效地监测泥浆的体积浓度等物理参数。在通过声衰减和声速等介质的声学参数反演 泥浆浓度的过程中,数据拟合的好坏直接影响到反演的精确程度。通过模式识别技术,利用聚类算法,对数据 进行分类、归类处理,能有效的地提高反演的准确度。     

井下突水监测及预警系统的设计与实现

设计一款煤矿井下突水监测及预警系统.系统以STM32单片机作为主控芯片,搭载嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅲ,通过各传感器对井下的水温、水压、水流量、围岩应力等信息进行实时感知和处理;利用LoRa智能网关将异常水文信息上传到地面远程监控预警平台,预警突水事故;监控服务端将预警结果下发到井下监测站,便于井下工作人员实时准确了解工作面的水情安全状态.系统测试结果表明,该系统水文参数采集精度均在1.5％ 内,通信丢包率不超过5％,平均功耗较低.     

浅谈GPRS在远程水文监测领域中的应用

随着社会主义市场经济的发展和科学技术的不断进步,人们对水文信息的要求也越来也高,对水文监测的项目与内容也在不断的扩展。因此,对水文监测的手段与技术的要求越来越高。GPRS所具有的实时性、全天候性、传输信息速度快的优点,使得实现远程水文监测成为了可能。本文将从远程水文监测及GPRS的优点的角度出发,研究GPRS在远程水文监测领域中的应用技术。     

虚拟环境中水文数据时空展布和三维等值线生成算法研究

为实现海量数据的信息快速挖掘和直观表达,提出了基于数字流域仿真平台的水文数据三维可视化方法.该方法利用顾及地形特征生成的流域离散点作为数字流域仿真平台与观测数据和分布式水文模拟结果集成的基础;研究了流域水文数据时空展布和三维等值线生成算法与分区透明度和颜色值相结合增加视觉敏感性来虚拟表达水文时空信息;并引入计算机动画技术实现水文数据时空演变过程.最后将以上算法与数字流域仿真平台集成应用于长江上游降雨过程的动态三维可视化系统的构建,取得了良好效果.     

大尺度流域高分辨率河网提取的多叉树耦合方法

大尺度流域分布式水文模型的构建是揭示全球水循环运动机理的重要工具,而流域河网拓扑信息则是分布式水文模型最重要的基础输入之一.针对现有国内外各种软件平台对大尺度流域高分辨率河网提取能力不足的现状,提出了多叉树耦合方法,通过先分块提取、后重新耦合的方式,可以获取全流域一体化的高分辨率河网拓扑信息.该方法不受流域尺度和数据精度的限制,其河网提取过程可充分结合使用现有各种软件平台,适用性很强.将该方法应用到中国西藏境内3.2×104km2的拉萨河流域,实现了9子块河网的一次性集成,共获取147994个坡面单元,平均坡面面积0.22km2,表明了多叉树耦合方法技术可行,并为后续大尺度水文模拟提供了重要的技术支撑.     

闽江七里街流域洪水实时预报修正方法研究

根据闽江七里街流域水文实测资料信息,利用新安江三水源模型对该流域实时洪水预报进行了研究,分别采用自回归模型和自适应洪水修正方法对预报洪水过程进行了实时修正.分析结果表明,对预报洪水过程进行实时修正,能大大提高预报精度,采用自适应洪水修正方法具有较强的实时跟踪系统动态变化的能力,其修正效果优于自回归模型.     

铺面材料性能诊断与评价中的声发射技术

为充分运用声发射测试技术,实时动态感知铺面结构层内部的损伤信息,全面揭示其变形破坏全过程的演化机制,从声发射源定位、声发射信号处理、参数分析、铺面材料声发射技术应用等方面,系统地回顾与梳理了声发射技术的关键要点、研究进程与发展前景.声发射源定位方面,归纳了传统迭代算法、线性方程、智能模型的原理及优劣;声发射信号处理方面,介绍了小波变换、HHT等巩固信号波形特征与降低噪声干扰的方法;声发射参数分析方面,阐明了反映声发射过程的参数类型和非线性特征及参量耦合作用下损伤本构方程;铺面材料声发射特性的研究,分别凝练了混凝土和沥青混合料在不同受力条件、环境作用、材料组成等影响因素下声发射阶段性的变化规律和特征行为.实践表明:声发射技术能够补充和完善现有路面损坏检测技术,且能有效实现铺面材料内部损伤实时监测与诊断及其性能的定量与定性评价.     

水文遥测系统运行可靠性的监测方法及推理模型

研究水文遥测系统的可靠性运行状态的监测问题,对于包括众多无人测站的水文遥测系统来说尤其重要。给出系统的完整性及完整性指标－完整度的定义;提出并研究基于多传感器信息融合技术的系统完整性监测与估计方法;建立基于模糊推理方法的系统完整性信息融合监测模型。该模型对描述水文遥测系统的完整度具有可操作性。利用该模型,根据所选取的系统完整性环境中的指标参数,即可推理出系统的完整度。