时间序列分析及Monte Carlo方法在降水预报中的应用

文章分别阐述了时间序列分析方法及Monte Carlo(蒙特卡洛)方法的基本原理和计算方法,并将其应用于降水预报的实例之中。时间序列分析是对降水资料进行观察、研究,用一定的数学方法建立预测模型,使时间序列向外延伸,从而获得序列的发展变化趋势,确定变量的预测值,精确的预报每一时段的降水量。蒙特卡洛方法是根据降水资料,提取研究区年降水量变化所蕴含的随机性和统计规律性,建立伪随机数与样品值的对应关系,从而对未来降水量进行预报,结果反映了预报时间内降水的总体特征,而不能精确到具体时间段。将这两种不同的方法用于同一地区年降水量的预报,对比结果,探其原因,分析其各自特点,进而得到更精确的预报值,对该地区水资源的研究有着重要的现实意义。     

基于谐波簇自适应线谱增强器的舰船轴频电场检测

针对舰船轴频电场存在于1～7 Hz的频率范围且存在明显谐波成分的特点,将谐波簇自适应线谱增强技术运用到舰船轴频电场信号处理中.通过仿真研究确定了相关参数,对测试信号处理后,其线谱功率谱强度较附近连续谱增强了0.056μV/m,可见将该方法运用于电场轴频信号处理可以有效地抑制背景噪声.     

基于POM的近海三维水质模型

建立基于POM的近海三维水质模型,考虑到基本方程的选用、边界条件的确定及动边界的引入等。以理想水槽中连续源排放的浓度场预测为例,分别采用中心差分格式、迎风格式与Smolarkiewicz迎风格式分析水质模型的精度。三种格式的计算误差均小于20%,其中Smolarkiewicz迎风格式离散对流项,能有效降低计算中的数值耗散,同时避免中心差分格式产生的物质反向传播等失真现象,更适合于近海水域的水环境模拟及污染物浓度预测。     

基于数字流域的水质综合管理决策支持系统——以深圳石岩水库流域为例

鉴于城市化地区水环境问题的时空复杂性,单一的水环境管理措施已不能满足实际管理的需要,为改善水环境有必要采取综合管理措施。文章以数字流域为基础,将流域内水系数据、地形数据、土地利用数据、社会经济及人口数据等进行融合,构建了水质综合管理决策支持系统,着重探讨了综合模型集成、动态空间数据与模型及管理之间的耦合关系问题;以深圳市石岩水库流域为例进行实证研究,构建了石岩水库流域管理决策支持系统,评价了旱季截污、产业结构调整、雨季截流等单个及组合措施的水质改善效果。结果表明该系统可以模拟多种措施的综合作用、动态的更新数据与模拟结果、并提供可视化的空间决策信息,是复杂流域水质动态综合管理与空间决策支持的有效工具。     

校园雨水资源化利用的效益分析及利用措施

学校人口密集,用水量大,缺水问题严重,利用雨水资源显得非常重要。在提出校园雨水资源化利用概念的基础上,对某一校园雨水资源化利用的经济效益、环境效益和社会效益做了分析。结果显示,校园雨水资源化利用效益显著,对实现区域水资源可持续利用起着非常重要的作用。同时,对中国校园雨水利用的有利条件以及利用的可行性做了分析研究,并基于此,提出了校园雨水资源化利用的途径和措施。旨在为校园雨水资源化利用的推广提供理论基础。     

基于典型降雨TN入库过程的水库水质响应数值模拟分析

以东北某大型水库为例,应用MIKE3软件,根据夏季典型降雨入库过程,模拟了水库水动力场。根据面源污染物入库质量浓度的时间变化特征,以TN为代表因子,对TN入库的动态过程进行了三维数值模拟。结果表明:面源污染物TN质量浓度与降雨量和入库流量有较强的相关关系;强降雨初期是面源污染的高峰期;在空间分布上,TN污染团中心在12 h、42 h、60 h、78 h时迁移扩散至入库口下游0.42 km、2.25 km、3.33 km、4.04 km;在时间尺度上,TN表层在对应时刻超标范围分别为0.98 km2、2.72 km2、3.71 km2、4.77 km2,污染团中心的质量浓度逐渐降低,分别为3.6 mg/L、3.1 mg/L、2.5 mg/L、2.1 mg/L。     

基于U-D分解的卡尔曼滤波法在地下水污染源识别中的应用

采用U-D分解的方法对常规卡尔曼滤波进行改进,以提高反演结果的有效性和可靠性.借助假想算例,引入模糊集合理论,将污染羽以模糊集的形式表示,利用U-D分解的卡尔曼滤波方法不断更新复合污染羽,通过复合污染羽和单个污染羽间模糊集的对比更新潜在污染源权重,进而达到真实污染源位置识别的目的.算例结果表明该方法与常规卡尔曼滤波方法相比具有更高的可靠性和有效性,能更好的达到污染源位置识别的目的.     

长春市城区土壤重金属污染趋势预测预警

在分析了长春市土壤重金属污染历史基础上,估算了重金属累积现速率和加速度,建立了污染超标年限预测模型,并分别在匀速累积模式和加速累积模式下对表层土壤重金属污染趋势进行了预测预警。结果表明：在匀速累积模式下,长春市城市表层土壤中As、Cr、Pb累积速率相对缓慢,在未来50年内不会出现大面积超警戒线的情况,同时,分别将有约50%左右的表层土壤中的Hg、Cu、Zn和Cd含量在20～50年内超警戒线;在加速累积模式下,土壤中重金属累积迅速,在20～50年内,分别将有约80%、90%、65%和60%的土壤中Hg、Cu、Zn和Cd含量超过警戒线。值得注意的是10年内受As污染的土壤面积将从目前不足1%迅速上升到11.65%,在20～50年内,约58%的土壤中As含量超过警戒线。Cr和Pb在50年内不会对表层土壤造成大面积污染,土壤对其尚有较大环境容量。     

基于随机化Pushover的结构整体抗震可靠度参数分析

为了研究使用随机化Pushover方法进行RC框架结构整体抗震可靠度计算过程中相关参数的适应性,使用Matlab调用SAP2000编制出基于随机化Pushover的结构整体抗震可靠度程序,以一榀11层RC框架结构为例,通过该程序统计出不同参数下结构最大层间位移角的分布情况及整体失效概率,并以大样本实际地震波进行时程分析所统计出的相应结果为基准进行对比。结果表明,在常规参数设置下随机化Pushover方法统计出的最大层间位移角分布情况和结构整体失效概率与大样本时程分析结果有较大差异,然后提出了一种修正方式,有效地减小了两者的差异,并以某算例验证了该修正方式的适用性。     

太湖梅梁湾沉积物中酸挥发性硫化物垂直变化特征研究

水体沉积物中的酸溶性硫化物 (AVS)极易与二价金属阳离子反应生成难溶金属硫化物 ,从而控制沉积物中二价有毒金属的化学活性和生物有效性 .测定沉积物中的AVS和同步提取金属 (SEM) ,依据SEM AVS的比值可作为判定重金属生物有效性的良好指标 .通过对太湖梅梁湾 2个不同站点沉积物中AVS与SEM随深度分布的研究得出 :①AVS含量随着深度的加深先上升后降低 ,SEM含量随深度的加深呈逐渐降低趋势 ;②SEM AVS只在最表层 (0～ 2cm)大于 1,低于这一层都小于 1.③在表层沉积物 (0～ 2cm)中 ,可能存在重金属生物毒性效应 .但对于单个金属而言 ,Ni、Cu具有产生毒性作用的潜能 ,而Zn、Pb对沉积物中的生物不具有毒性 .