Determination of the unit hydrograph of a typical urban basin using genetic programming and artificial neural networks

An application of genetic programming (GP) and artificial neural networks (ANNs) in hydrology is proposed, showing how these two techniques can work together to solve the problem of modelling the effect of rain on the runoff flow in a typical urban basin. The ability of GP to include the physical basis of a problem and even to analyse the results is discussed, and a case study is included as an example. We propose a solution to this problem by using an ANN for the prediction of the daily flow due to human activity of the citizens and the use of GP for the prediction of the flow rate resulting from the rain. Finally, it is shown that the methodology can be used to solve similar problems by combining both techniques. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

Social equity and the probability of success of biodiversity conservation

Conservation actions generally benefit some groups more than others, and this inequity is thought to affect the probability of achieving conservation objectives. This has led to the common assumption that triple bottom line solutions – those that are effective, efficient, and equitable – are best and most likely to achieve each individual objective. Although this may be true, it has been little tested, and importantly lacks a conceptual foundation for understanding, predicting and evaluating how equity affects conservation outcomes. We describe types of equity relevant to conservation and explore how they may affect the probability of successfully achieving conservation outcomes. Depending on the equity type and context, the relationship between equity and conservation success varies. We find that the best conservation outcome is often achieved without perfect equity; highlighting the risk of ignoring the relationship between equity and success. We offer a conceptual foundation for better addressing this important issue in future research and application.     

Simplified analytical solution for point load acting behind a cantilever wall

The analysis of earth pressure resulting from an applied point load behind a retaining wall is to be carried out in three dimensions as the earth pressure distribution varies both in vertical and horizontal directions. In this research, the semi‐empirical expressions developed by Terzaghi [Trans. ASCE 1954; 119 ] for earth pressure due to point load are integrated and a correction factor is introduced to develop equivalent equations for two‐dimensional analyses. A new parameter referred to as the design width, which is the horizontal distance retained by the individual vertical retaining element is introduced. The used procedure and the resulted equations are tested and verified by adopting different design width values covering the practical range. The resulted equations together with the semi‐empirical expressions of earth pressure due to line load developed by Terzaghi [Trans. ASCE 1954; 119 ] can be easily used for two‐dimensional analysis of the effect of point load. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

山东青岛灵山湾南部海滩的时空演变及其影响因素*

全面准确评估海滩的时空演变,是海滩侵蚀防护的前提;基于卫星图像资源全面准确评估海滩的时空演变,对于缺乏长期连续实测数据的海滩的侵蚀防护具有重要意义。本研究基于谷歌地球引擎合成并下载灵南海滩(灵山湾南部海滩)1984—2021年的880幅卫星图像,聚焦海滩剖面提取干湿线和水边线在剖面上的位置;结合模拟潮位分析海滩剖面形态,计算海滩坡度和平均高、低潮线等,采用多指标研究灵南海滩的时空演变;结合历史资料分析影响灵南海滩演变的主要因素,并利用海滩实测数据评估利用卫星图像提取的海滩岸线的误差。结果表明,大量卫星图像的应用提高了研究结果的时间分辨率、精度和可靠性。在1984—2021年间,灵南海滩部分岸段发生了阶段性快速侵蚀,侵蚀速率为5.2~60 m/a,总侵蚀量达30~78 m,持续时间为0.5~11年,该快速侵蚀主要是挖沙、养殖场改建和废弃等人为因素造成的,风暴潮起次要的辅助作用。除上述快速侵蚀时段外,灵南海滩普遍发生慢速侵蚀,侵蚀速率一般小于2 m/a,这是相对海平面上升和河流入海泥沙锐减等的结果。     

边坡负压排水非稳定流研究

自启动负压排水方法是一种新兴的间歇性波动排水方法,为对该方法的实现机理进行理论研究,建立了可供解析研究的负压排水模型。先引入狄拉克函数表述负压排水模型中点汇的数理特性,并对此模型推求出潜水剖面二维流运动方程及潜水面边界条件;再使用二维傅里叶正逆变换求解负压排水模型的定解问题,得到负压排水渗流场解析解。设置两种工况分别计算了自启动负压排水方法下数值模拟和理论解得到的边坡浸润线曲线,并进行了对比分析。结果表明：在不同排水孔位置工况的3组条件中,排水孔位置越深,理论解误差越大,其中排水孔位置为（24,10）时,靠近排水孔区域理论解与数值模拟结果误差最大;在排水孔位置固定、不同初始水头高度工况的3组条件中,左、右水头越高,理论解误差越大,其中左水头为28 m、右水头为8 m时,理论解与数值模拟结果误差最大。该自启动负压排水渗流场解析解在简化条件下的浸润线理论解与数值模拟结果吻合度较高。     

广西输电线路覆冰典型年份的环流特征分析

采用NCEP/NCAR逐月再分析资料、广西北部43个气象台站的温度、湿度、风、降水、导线覆冰等观测资料以及广西输电线路覆冰资料,建立雨凇覆冰厚度计算模型,并得出气象台站的历史覆冰厚度序列。采用数理统计和合成分析等方法研究典型覆冰年份的时空特征、环流背景及气象要素变化特征,结果发现:广西输电线路覆冰主要出现在冬季的桂北,并有逐年减轻的趋势,MannKendall突变检验表明,存在1个明显的突变点,出现在1985年;广西典型覆冰年份,500 hPa欧亚大陆中高纬地区呈明显的"两槽一脊"型,广西高空处于南支槽前,地面受冷高压脊控制;赤道中东太平洋,从夏季到秋季,海温由偏高转为偏低,到冬季SSTA维持为负距平,说明广西输电线路覆冰与LA NINA事件有较密切的关系。当日最低气温在0.2℃以下,风速5 m·s-1,并伴有雨凇和弱降水,低温寡照天气时容易出现覆冰。     

浙江一次强飑线系统结构特征的数值研究

利用常规观测资料、自动气象站资料、NCEP再分析资料和高分辨率WRF模式,对2016年5月5日发生在浙江地区的一次强飑线过程进行模拟研究。结果表明,切变线是影响此次强飑线过程的主要天气系统,飑线发生在充沛的水汽,较弱的对流有效位能和中等强度垂直风切变大气环境下。WRF模式对此次飑线的演变过程和降水分布有较好的模拟能力。通过进一步分析模拟资料发现,雷暴高压和地面冷池是此次飑线风暴的重要边界层特征,边界层辐合线有利于飑线的发展和维持。飑线后侧对流层中层以下的强下沉气流,是造成此次雷暴大风的关键因素。     

一次东移型高原切变线过程的扰动动能特征

利用NCEP FNL(1°×1°)全球分析资料,采用动能梯度的定义和扰动动能方程,对2014年8月25—27日初生于青海省东南部之后东移到四川省中部产生天气影响过程的高原切变线进行了能量诊断分析。结果表明:在高原切变线发生发展时,切变线的位置和强的地转偏差及动能梯度大值区相对应,动能梯度模值的水平、垂直分布和相应的散度分布一致,可以反映切变线的基本结构特征;引入动能梯度有助于从能量变化视角来理解高原切变线的发展演变。扰动动能大值区的分布和切变线的走向一致,在切变线发展初期,扰动动能明显增大。扰动动能平流项和正压转换项的值都比较小,不足以反映切变线演变过程中的能量变化,而斜压转换项和扰动位势平流项是扰动动能收支的主导项;在切变线成熟阶段,扰动有效位能向扰动动能的转换最大,斜压转换项是高原切变线发展过程中能量转换的重要途径,有利于切变线上的上升运动加强。扰动动能趋势项可以较好预示切变线的发展态势,扰动非地转位势通量及其散度对高原切变线的生消及移动具有较好的指示意义。     

四川盆地西部两次暖区暴雨过程分析

利用地面、高空观测资料、卫星和多普勒雷达资料、ERA-Interim再分析资料,对2012年8月17日(12·08)和2017年7月16日(17·07)四川盆地西部两次暖区暴雨过程的环境条件、中尺度对流系统、雷达回波特征和动力抬升条件等预报着眼点进行了对比分析。结果表明:两次过程均出现在低层偏南暖湿气流和地面热低压之中,12·08暴雨发生在副高边缘,水汽输送条件更好,对流持续时间更长,17·07暴雨发生在高空低涡切变后部,高层冷平流使得位势不稳定更强,对流强度更剧烈;12·08暴雨中尺度对流系统沿副高外围自南向北缓慢移动,具有明显列车效应,其强回波质心高度较低,属于积状云为主的混合性降水,17·07暴雨中尺度对流系统在高空低涡后部偏北气流引导下自北向南快速移动,其强回波质心高度较高,属于积状云降水;地面辐合线为对流的发生发展提供了较好的动力触发条件,两次过程强降水均随着地面辐合线的生成而发生,且强降水中心出现在中尺度辐合线附近,并随着辐合线而移动。     

冻融作用对不同初始状态基坑稳定性的影响研究

为研究季节冻土区冻融作用对基坑工程的影响,基于考虑冰-水相变的热传导理论、考虑黏聚力的修正剑桥模型和强度折减法,建立了适用于季节冻土区基坑稳定性分析的计算平台。在此基础上,结合具体的试验数据对不同初始状态的基坑算例进行计算,研究季节冻土区基坑冻融前后稳定性和位移的变化情况,并根据土体冻融前后的物理力学参数对上述变化规律作出分析。研究结果表明,冻融作用加剧季节冻土区基坑的局部变形,且土体的初始干重度对变形规律的影响较大,但基坑的整体安全系数并未受到冻融作用的显著影响。存在一个临界干重度γ_d0,基坑土体的初始干重度接近临界干重度时,围护桩水平位移在冻融前后的变化较小,随着土体初始干重度与临界干重度的差距增大,围护桩水平位移在冻融前后的变化量也随之增大。土体的初始干重度越小,基坑围护桩的竖向位移和坑底隆起位移在冻融前后的变化量越大,即土体初始干重度较小的基坑在经历冻融后,围护桩的竖向位移产生显著沉降,但坑底隆起情况有明显缓解。研究成果对季节冻土区基坑工程的设计和施工具有重要意义。