基于遗传多目标优化的人工河网自动选取模型

针对人工河网难于结构化综合的问题,引入路径系统模型组织人工河网数据,并在形态上对沟渠进行分级、分类。建立基于遗传多目标优化的人工河网自动选取模型,并对模型建立中的几个关键问题进行讨论,给出影响模型选取的三个关键因素,即人工水网选取总量、沟渠最小间距指标、初始化选取中加入少量"骨架"沟渠。选取过程采取分层次进行的办法。首先运用知识规则进行初始化选取,剩下的待选沟渠采用遗传算法进行结构化选取。实验结果表明模型既顾及沟渠的质量特征,同时很好地保持人工河网的图形分布特征。模型能够适用于多种类型的人工河网,具备一定的智能化水平。     

基于水流阻力与图论的河网连通性评价

河网连通是区域防洪、供水和生态安全的重要基础。基于图论将河网概化为图模型,考虑不同类型河道输水能力差异,以河道水流阻力倒数表征水流通畅度,并以河道水流通畅度为权值,借助ArcGIS平台建立河网图模型加权邻接矩阵,再利用MATLAB工具进行顶点水流通畅度计算和河网连通度分析,从而实现对河网连通性的定量化分析。以太湖流域嘉兴平原河网为例,进行河道疏浚前后的河网连通程度定量评价,结果表明河道疏浚后河网连通度明显增加。     

基于MapGIS二次开发实现矢量河网拓扑关系的自动编码与统计

为使河网中河段的直接定位和拓扑关系更加直观,提出直接对矢量河网进行继承式编码的思想,首先通过基于节点大小平衡二叉树的最小代价路径搜索算法完成对DEM数据的填洼处理,并将修正后的矢量河网与DEM进行叠置分析;然后基于Horton-Strahler分级和Shreve-Smart分级方法设计河网拓扑继承式编码算法,解决多河道汇集,河道分叉及汇流分叉等复杂河段难以编码的问题,并通过MapGIS二次开发实现对河网拓扑关系的自动编码与参数统计。通过对实验区的矢量河网进行编码测试,从而验证了算法的可行性以及编码的合理性。     

Numerical simulation of seawater intrusion from estuary into river using a coupled modeling system

One of the most important causes of the freshwater shortage in estuarine area is the increasing seawater intrusion into the river. To simulate seawater intrusion properly, two important factors should be considered. One is the bidirectional and time-dependent coupling effects between river discharges and tidal forces. The other is the three-dimensional and stratified structure of dynamic processes involved. However, these two factors have rarely been investigated simultaneously, or they were often simplified in previous researches, especially for the estuary connected with an upstream river network through multiple outlets such as the Pearl River Estuary (PRE). In order to consider these two factors, a numerical modeling system, which couples a one-dimensional river network model with a three-dimensional unstructured-grid Finite-Volume Coastal Ocean Model (FVCOM), has been developed and successfully applied to the simulation of seawater intrusion into rivers emptying into the PRE. By treating the river network with a one-dimensional model, computational efficiency has been improved. With coupling 1D and 3D models, the specification of up-stream boundary conditions becomes more convenient. Simulated results are compared with field measured data. Good agreement indicates that the modeling system may correctly capture the physical processes of seawater intrusion into rivers.     

河网水流智能模拟技术及应用

针对城市河网缺乏足够的实测资料和河网水动力学模型模拟速度慢的特点,提出将河网水动力学模型与遗传算法、神经网络方法结合,建立河网智能模型。模型中,利用河网水动力学模型提供神经网络所需的信息,遗传算法用于优化神经网络的初始权重。将该模型应用于上海市浦东新区河网中,智能模拟结果与经过实测资料验证的河网水动力学模型的模拟结果吻合较好,表明河网智能模型精度与水动力学模型接近。同时实时性较好,可用来预测河网水位变化特性,也为今后类似研究提供一种模拟技术。     

基于ArcGIS的流域水文特征分析方法研究

随着GIS技术的不断发展和DEM的广泛应用,基于DEM的流域水文特征分析研究受到越来越多的关注。目前,基于格网DEM的水流方向算法,会因为地形的局限,无法准确地进行模拟分流,水流方向也不符合实际流向。本文分析了几种基于DEM的水流方向算法,以格网点为中心建立3×3窗口的局部趋势面,计算出研究区内的曲率,分析区域内的水流聚合度和发散性随着曲率的变化情况,最后根据水流方向算法提取河网。     

一种新的平原河网水质模型——组合单元水质模型

根据平原河网的水力、水质特性,论述了用单元划分法求解单元水质特性的可行性,首次提出并建立了平原河网组合单元水质模型,并将该模型应用于江苏某河网的水质计算,取得了满意的成果。     

基于DEM和水箱理论识别流域河网方法研究

本文应用水箱原理处理流域DEM数据中存在的洼地问题,提出流域河网识别及编码的新方法。首先,确定洼地网格,搜索洼地区域,计算洼地容量,根据水箱原理确定洼地出口,判断洼地的流向;然后,逐层合并消减洼地,修正洼地水流方向;最后,计算网格集水面积,进行河网识别和编码。本文结合云南东川蒋家沟流域的DEM资料进行河网识别,得到了完整的流域河网,结果与实际勘测的河网完全吻合,这表明应用该方法提取流域河网是可行的,能够为进一步的分布式水文、泥石流、环境模型提供条件。     

平原河网水体氮污染对氮循环菌的影响

采用最大可能数法对平原河网地区不同氮污染程度河道水体中浮游、颗粒附着及底泥中的氨化、亚硝化、硝化和反硝化菌进行测定,研究水体氮污染程度对氮循环菌不同种群的影响效应及其分布特征.结果表明,浮游、颗粒附着和底泥中亚硝化菌的丰度随着水体氮污染程度的增加而升高,但不同氮污染程度下氮循环菌种群结构组成之间差异不大,而浮游、颗粒附着及底泥生活类型之间的氮循环菌种群结构组成存在较大差异,其中浮游与底泥中氮循环菌种群组成结构之间差异最大.在氮污染水体中,浮游、颗粒附着和底泥氮循环菌中均以氨化菌为优势种群,显著高出其他氮循环菌种群多个数量级,而亚硝化菌和硝化菌丰度相对较低,反硝化菌在水体悬浮颗粒物上存在相对较高的丰度,不同氮循环菌种群组成比例存在失衡现象.