水环境系统组合风险评估方法

联合运用马尔可夫状态切换理论(Markov switching, MS)、蒙特卡罗方法(Monte Carlo, MC)和Copula理论, 建立了水环境系统组合风险评估的方法体系. 该方法首选运用MS理论建立起水质时序的自回归模型(MS-AR), 然后运用MS-AR模型和MC方法对水质时序进行随机模拟, 最后运用Copula函数建立起随机模拟结果之间的多维联合分布, 利用该联合分布对水环境系统的组合风险做出定量分析. 实例应用中, 对天津果河桥断面的氨氮、总磷、五日生化需氧量、溶解氧等四项主要监测指标, 进行了超标组合风险定量分析和相关性分析, 发现果河桥断面的上述四项监测指标中, 总磷和五日生化需氧量对果河水环境的健康状况有重要影响, 并且总磷和五日生化需氧量之间存在着较强的正相关关系.     

基于集对原理的水资源补偿特性分析方法

集对分析可以从微观层次上,揭示出水文变量间的相关关系和不确定性.本文采用集对原理对天津市境内北三河系各流域的降雨量、入境径流量、入海水量等水资源特征量,进行了丰枯补偿特性分析.结果表明,尽管北三河系各流域间的降雨量丰枯遭遇的机会较多,不存在补偿特性;但由于上游水库、闸坝等水利工程的调节,部分流域的入境水之间还是存在一定的不同步特性,如北运河与潮白河之间、北运河与蓟运河之间,即入境洪水之间存在补偿特性;各流域入境水同境内降雨呈现一定程度的同步特性,同时存在一定程度的差异性和对立性,这都说明北三河系的洪水资源化还是有一定的条件;此外,入海水量存在一定的丰枯同步特性.因此,为了减轻永定新河的防洪压力,增大其冲淤能力,在北三河系进行洪水资源化是必要的.     

河流之间径流变化关系不确定性的多时间尺度SPA研究

针对小波变换的不足之处,以及河川径流变化所具有的复杂多时间尺度性和不确定性,为深入研究河流之间年径流量变化的关系,以汾河河津水文站和沁河武陟水文站为例,首先运用:EMD方法对二者1956年-2000年还原后的天然径流量时序进行多时间尺度分解,得到具有不同周期的波动分量;再运用SPA方法对由此得到的集对进行研究.结果表明,汾河与沁河年径流量变化关系的同、异、反特性具有显著的时间尺度性,即二者的同一性主要体现在短周期尺度水平上,差异性主要体现在中短周期尺度水平上,对立性主要体现在中长周期尺度水平上.     

考虑气相作用的降雨入渗对非饱和土坡稳定性的影响

为了精细分析降雨入渗对非饱和土坡稳定性的影响,在考虑气相对降雨入渗过程的影响基础上,利用水-气二相流模型模拟入渗水流驱替土壤空气的水-气二相流过程,计算降雨入渗下土坡的孔隙水压力、孔隙气压力、基质吸力和含水量的变化;并建立了同时考虑由有效黏聚力、净法向应力,还有基质吸力引起的强度对边坡稳定的影响的非饱和土坡稳定分析模型．通过算例分析得出：无论是否考虑基质吸力的作用,由于降雨入渗改变了土体的净法向应力和土的容重,使得非饱和土坡的安全系数降低,而后的蒸发作用会使土坡的安全系数有所增大;在相同的渗流条件下,基质吸力的作用使同一滑动面上的安全系数增大．     

排除分析法及其在混沌振动方程中的应用

提出一种新的混沌解析分析方法:排除分析法.其基本思想是任何系统只有4种可能的解的形式,即常数解(平衡解)、周期解、概周期解和混沌解,如果排除了常数解(平衡解)、周期解、概周期解的存在,系统就只有一种可能,即出现混沌解,从而得到系统出现混沌的解析条件.将这一方法成功应用到Van der Pol-Duffing振动方程的分析中,改进了振动方程出现混沌的解析条件,并利用计算机仿真进行验证,表明结果完全正确.通过与Melnikov方法、Hopf分岔方法、不动点理论得到的结果比较发现,该文提出的排除分析法比以往经典的方法更精确,适应范围更加广泛.提出的排除分析法可以适用于任何维数的自治系统和非自治系统,是一种新的混沌解析分析法.     

浮动式动力卡盘静态夹持特性分析

通过建立夹紧效率和夹持补正量的数学模型,对浮动式动力卡盘的静态夹持特性进行研究。研究结果表明:卡盘的夹紧效率不仅直接影响力传递系数,而且影响静态夹紧力的稳定性;夹紧效率越高的结构,由于润滑环境恶化而造成的静态夹紧力损失越小;浮动式动力卡盘在工作时,所夹持的工件的直径越小,卡盘的夹紧效率越低;浮动式动力卡盘的夹持补正量与杠杆传动比、浮动套和导套之间的配合间隙成正比,比例系数是浮动套的楔角和杠杆两臂的夹角的函数;通过建立浮动式动力卡盘的运动传递系数和夹持补正量之间数学关系,对浮动式卡盘的夹紧和补偿2个功能进行综合,实现浮动式卡盘的优化设计。     

河道防洪堤坝水流风险的估算

为研究河道防洪堤坝事故的概率,把水文风险和水流风险区分开,根据风险理论给出一种考虑水流风险因子的风险分析方法,探讨河道防洪堤坝仅因水流参数出现偏差而失事的概率,为正确评价现行防洪堤坝的安全性提供了必要的依据。算例表明,对于防洪标准较高的河道,应重视水流参数偏差引起的水流风险。所得结论对水文风险分析计算的进一步研究具有借鉴价值。     

基于时变可靠度的水工建筑物防洪风险估算

根据时变可靠度原理,充分利用已有年内所有的洪水信息,建立了水工建筑物在不同使用期、遭遇不同标准洪水下的防洪风险估算模型．结合南水北调中线总干渠的滏阳河渡槽进行了实际应用,给出了其在不同使用期内、不同的设计标准下水工建筑物的防洪风险概率结果表明,水工建筑的防洪风险与使用期和设计标准有着密切的关系,使用期越长,采用设计标准越低的水工建筑的防洪风险越大,相反,使用期越短,采用设计标准越高的水工建筑的防洪风险越小,这个规律符合水工建筑的实际情况．     

基于大孔隙下渗理论的产流模型及其应用

闸述了大孔隙下渗机理和大孔隙流产生的条件,并结合土壤基质下渗以及大孔隙和土壤基质水分交换过程,建立了超渗产流模型．将该模型应用于滦河水系的柳河流域,估算了流域的产流量,推求了流域的径流过程．在模型的率定期和检验期,径流总量相对误差大部分在20％以内,Nash效率系数大部分超过70％,说明该模型可以用于以超渗产流模式为主要产流方式的流域径流模拟．     

确定非线性电路唯一稳态的λ参数法

以元件成分关系斜率变化区间对应的常数矩阵为基础,通过引入一个参变量λ构造出多个新的矩阵.通过对这些包含参变量λ的矩阵的分析,从而确定原电路的唯一稳态.结果对电路元件的约束,仅要求其成分关系斜率有界即可.这大大放松了目前已有的经典结果中要求电路元件斜率为正的限制,扩展了已有的结果.