An artificial neural network-based snow cover predictive modeling in the higher Himalayas

With trends indicating increase in temperature and decrease in winter precipitation, a significant negative trend in snow-covered areas has been identified in the last decade in the Himalayas. This requires a quantitative analysis of the snow cover in the higher Himalayas. In this study, a nonlinear autoregressive exogenous model, an artificial neural network （ANN）, was deployed to predict the snow cover in the Kaligandaki river basin for the next 30 years. Observed climatic data, and snow covered area was used to train and test the model that captures the gross features of snow under the current climate scenario. The range of the likely effects of climate change on seasonal snow was assessed in the Himalayas using downscaled temperature and precipitation change projection from - HadCM3, a global circulation model to project future climate scenario, under the AIB emission scenario, which describes a future world of very rapid economic growth with balance use between fossil and non-fossil energy sources. The results show that there is a reduction of 9% to 46% of snow cover in different elevation zones during the considered time period, i.e., 2Oll to 2040. The 4700 m to 52oo m elevation zone is the most affected area and the area higher than 5200 m is the least affected. Overall, however, it is clear from the analysis that seasonal snow in the Kaligandaki basin is likely to be subject to substantialchanges due to the impact of climate change.     

淮河流域大气环流型在冬季气温预测中的应用

应用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法,根据由1970—2012年NCEP/NCAR逐日海平面气压场计算得到的环流指数,对淮河流域的环流进行分型。分析了冬季主要环流型和气温的分布特征及两者的联系,并以环流指数和主要环流型为预测因子,结合经验正交函数分解(EOF)方法和逐步回归方法,建立了淮河流域冬季气温距平的预测模型。结果表明,淮河流域冬季的主要环流型是东北风型、东风型、反气旋环流型以及东北风、东风配合下的反气旋性环流型,划分的环流型符合实际情况,这些环流型具有显著的年际和年代际变化特征。通过对预测模型进行后报试验和独立预报试验,表明该模型具有一定的预报技巧。     

基于径流和潮汐的长江口盐水入侵统计预测研究

根据2008年1月—2010年4月长江口主要盐度测点的最新资料,讨论枯季北支盐水倒灌过程中,北支青龙港盐度对于南支主要测站盐度变化的时间和强度响应,通过大量的数据试验,建立盐度、径流和潮差三者之间的多元回归关系,得到青龙港盐度统计预测模型,通过定量化青龙港日特征盐度的预报,可以较好地预测南支受到盐水入侵影响的时间和强度,为预防长江河口盐水入侵灾害起到一定的警示作用。该统计模型在长江口盐水入侵后报(2009年10月到2010年4月)以及预报(2011年上半年)工作中结果均良好,为陈行、宝钢水库等水源地的安全供水进行合理调度、避咸蓄淡等工作具有一定的指导意义。     

Impact of Anthropogenic Heat Release on Regional Climate in Three Vast Urban Agglomerations in China简

We simulated the impact of anthropogenic heat release （AHR） on the regional climate in three vast city agglomerations in China using the Weather Research and Forecasting model with nested high-resolution modeling.Based on energy consumption and high-quality land use data,we designed two scenarios to represent no-AHR and current-AHR conditions.By comparing the results of the two numerical experiments,changes of surface air temperature and precipitation due to AHR were quantified and analyzed.We concluded that AHR increases the temperature in these urbanized areas by about 0.5℃-1℃,and this increase is more pronounced in winter than in other seasons.The inclusion of AHR enhances the convergence of water vapor over urbanized areas.Together with the warming of the lower troposphere and the enhancement of ascending motions caused by AHR,the average convective available potential energy in urbanized areas is increased.Rainfall amounts in summer over urbanized areas are likely to increase and regional precipitation patterns to be altered to some extent.     

河北承德大庙铁矿床地质构造特征与找矿预测

大庙斜长岩杂岩体位于华北克拉通北缘,是我国唯一岩体型斜长岩杂岩体,赋存了丰富的Fe-Ti-P矿床.对该杂岩体的岩石学、矿床成因研究已经较为深入,但是矿田构造研究较为薄弱.本文主要从大庙矿床地质特征分析入手,通过控矿构造分析和成矿期构造应力场的恢复,结合成矿特征分析,建立大庙矿床找矿预测模型,开展找矿预测.在大庙杂岩体内,先后找到了大庙、黑山、马营和罗锅子沟等中—大型矿床,它们都具有典型的岩浆矿床特征,具有岩浆熔离、分异和贯入式成矿特征;系统的野外地质调查和翔实的构造解析表明,大庙杂岩体的侵位受控于EW向隆化-平泉和大庙-红石砬子的断裂构造,杂岩体内NE和NW向两组断裂构造控制了杂岩体内铁-铁磷矿带的发育,NS向断裂则主要为成矿后构造,往往错断了铁矿体.在黑山矿区,野外观测发现含矿苏长岩利用了固结斜长岩中发育的节理,呈脉状贯入,在节理交汇部位铁矿体变大变富;通过节理和矿脉走向的详细测量和吴氏网统计分析,推测大庙矿区成矿期含矿苏长岩的侵位受控于区域上近似NS向的挤压应力作用.根据大庙杂岩体的岩浆侵位时代、岩相-矿体的接触关系、控矿构造和成矿特征,复原了大庙杂岩体的成矿-构造演化过程:最早期区域构造活动控制了斜长岩的侵位,没有发生矿化;苏长岩的侵位,伴随发生了早期的结晶分凝式矿化;块状苏长岩的侵位导致了晚期的熔离-贯入式矿化的形成;成矿期后,大庙杂岩体还经历了多期次的构造变动、抬升和剥蚀.在此基础上,建立了大庙铁矿床的找矿预测模型,并系统分析了大庙矿田不同矿区的深部和外围的找矿潜力,认为黑山和大庙矿区的深部、黑山矿区东侧和北侧、大庙杂岩体的东部边缘可能被中生界覆盖的区域等地段都具有很好的找矿空间,大庙矿区铁矿资源潜力巨大.     

青海海北地区旅游气候舒适度与客流量关系

根据1961-2012年海北地区刚察、门源、海晏、祁连4县气温、相对湿度等资料,利用温湿指数分析了该地区旅游气候资源及其与旅游客流量关系,结果表明:海北地区除10月至翌年4月不宜开展户外旅游活动外,其他月份气温适宜、湿度适中,较适宜旅游活动,其中6-8月为旅游黄金期。各地旅游舒适天数呈逐年上升趋势,全州旅游景点平均舒适期为92天,占全年天数的25%,平均旅游舒适期天数祁连的门源的海晏的刚察的。旅游游客量年内分布呈典型的"单峰型",7月达一年中的最高峰,占全年游客总数的25%~35%,6-8月是一年中游客最集中的时段,游客量占全年的一半以上,1-2月和12月旅游人数处于低谷。海北地区客流量与旅游气候适宜性之间存在显著相关性,约90%左右的客流量同该地的旅游气候因素有关。温湿指数与客流量呈指数函数,基于气候适宜指数建立客流量预测模型能够为旅游部门提前掌握旅游人数、旅游景区规划提供科学依据。     

基于TBM破岩数据的岩体条件深度学习表征方法

基于TBM施工数据进行围岩感知对保障TBM施工安全、提高施工效率至关重要,其中TBM掘进参数预测的准确率是检验围岩感知效果的重要依据.为此,以吉林引松工程TBM四标段为研究对象,选取TBM上升段破岩数据为输入特征X1,选择两个施工控制参数（刀盘转速和推进速度）为输入特征X2,构建卷积神经网络机器学习模型,对TBM掘进响应参数Y（刀盘扭矩和总推力）进行预测.按照学习对象的不同,分别构建了只学习稳定段掘进响应行为的点预测模型和同时学习上升段和稳定段掘进响应行为的线预测模型,结果表明：点预测模型无法描述控制参数对掘进响应参数的影响;线预测模型虽然可以描述控制参数对掘进响应参数的影响,但是对稳定段的掘进响应预测数值偏低.考虑到上述局限性的原因是稳定段行为样本数量只占总样本数量的9%,提出了一种通过调节损失函数的方法来提高稳定段行为样本的权重,显著提高了线预测模型的预测精度.改进后的结果表明：在TBM掘进参数预测中,应对整个掘进段的行为进行学习,并提高稳定段行为的权重,以便获得高精度的掘进响应参数预测模型.获得的模型能够为进一步的围岩感知和控制参数优化提供基础.     

填埋场单井注气气体压力监测试验及预测模型

确定填埋场注气过程中气体压力分布特征可为好氧通风工程提供关键技术和理论支撑。以现场单井注气试验为依托,在渗流力学理论的基础上,开展了不同注气强度条件下气体压力分布监测试验,分析了注气过程中气体压力的径向分布特征,推导了注气条件下垃圾土体内部以解析解形式表达的气体压力预测（analytical gas pressure prediction,简称AGPP）模型;结合现场气体压力监测结果,构建了以注气井压力为核心参数的经验公式形式的气体压力预测（empiricalgaspressure prediction,简称EGPP）模型。试验结果表明：低压注气强度也可以达到良好的注气效果,在较短时间内可以让气体充满注气井周围;通过现场监测数据与AGPP模型、EGPP模型的对比,初步验证了两种模型的可靠性。以上成果为预测和评估好氧通风过程中垃圾填埋场气体压力分布提供了新方法。     

TBM滚刀磨损研究现状及展望

机械制造技术和经济的发展,促使越来越多的水利、交通和矿山采用全断面隧道掘进机(TBM)进行隧(巷)洞(道)的开挖。TBM刀具的磨损对掘进效率和成本有很大影响,刀具磨损研究对提高刀具耐磨性、提高刀具磨损监测和更换的及时性以及合理预测并控制掘进工期和成本都具有重要意义。从TBM刀具磨损的形式、影响因素、监测方法和滚刀磨损定量预测模型几个方面,综述了国内外TBM掘进过程中滚刀磨损检测与预测相关的研究进展,提出了TBM刀具耐磨性提升、刀具磨损检测和磨损定量预测的研究方向。     

基于镉污染风险的湖南省龙山县百合种植区安全区划

湖南省龙山县作为我国重要的百合生产基地县之一,其土壤却存在一定程度的镉（Cd）污染风险。同时,百合作为一种食药同源的植物,其食用和药用的质量安全标准不一致。因此,在龙山县提出百合种植区安全区划具有重要意义。笔者等在龙山县耕地采集326件表层土壤样品和70件百合样品（配套根系土样）,在分析土壤及百合中Cd的含量和土壤中氧化物、有机质、pH等指标的基础上,探讨Cd生物有效性的影响因素,并据此建立百合Cd生物富集系数预测模型,结合土地质量地球化学调查数据预测耕地的百合Cd含量,给出百合种植区安全区划及建议。结果表明,研究区土壤存在Cd污染风险,百合具有质量安全问题。研究区Cd的生物有效性受到土壤CaO、S、P、K2O含量和土壤pH的共同影响。与多元线性回归模型相比,随机森林模型能够更好地预测百合Cd生物富集系数。百合种植区安全区划显示,研究区食用百合优先种植区、药用百合优先种植区、药用百合次级种植区、结构调整种植区面积占比分别为1. 49%、92. 71%、2. 88%、2. 92%,建议大力开发药用百合农产品。该研究成果将Cd污染风险耕地的安全利用与食药同源农产品的质量安全有效衔接,完善了受污染耕地安全利用的工作方法,为推动龙山县百合产业发展提供了科学依据。