塔里木河流域水资源系统演化驱动力与风险分析

西北内陆河流域水资源受多种水源补给作用,水资源系统自演化规律复杂,对气候变化十分敏感。由于所处地理位置特殊,水资源系统具有独特的演化过程,并表现出较强的非平稳性、脆弱性。多重驱动力综合作用,增加了塔河流域水资源管理的风险和不确定性。本文以塔里木河流域三条源流主要出山口控制水文站、流域气象站1962-2007年共计46年水文、气象资料,2000-2011年积雪覆盖资料为研究基础,建立气象、水文变量间的多元COPULA联合分布模型。依据相依结构变点检测与尾部相关度结果,分析不同时期水资源系统演化驱动力及其相依测度变化;分析主要支流天然径流的风险遭遇概率,进一步探讨流域水资源演化的时空变化,为区域水资源管理提供可靠基础。     

径流对气候变化的响应研究-以黄河上游河源区为例

为了研究气候变化对径流的影响,选择黄河上游河源区为典型流域,构建多变量Copula联合分布模型,分析流域内主要气象要素与径流的相互响应关系。通过对多元相依结构分析,得到主要气候变化要素与径流变化的定量关系。结果表明,黄河上游吉迈水文站以上流域,径流受气候变化影响明显。长期以来主要气象要素,气温、降水、潜在蒸发能力(Penman-Monteith公式计算)与径流量的相依度指数分别为0.03、0.46、0.13,且在不同时期影响径流变化的主导因素各异。黄河上游径流受降水、冰雪、冻土融水和地下水共同补给,径流自演化过程复杂。     

基于Archimedean Copula函数的流域降雨-径流关系变异分析

降雨径流关系是工程水文学领域中一个重要的应用问题,利用Copula函数在捕捉多变量间相依结构的灵活性这一优点,引入Archimedean Copula函数构建流域降雨-径流联合分布,诊断流域降雨-径流关系变异。以泾河流域为例,确定了降雨、径流分别服从Gumbel分布与对数正态分布,Copula函数检验结果表明,泾河流域降雨径流关系变异发生在1996年,并以降雨-径流关系变异点为分割点,将降雨、径流序列分割为1960~1996与1997~2010年两个阶段,分析表明两个时段降雨-径流关系发生较大变化,相同降雨情况下1997~2010年产流量相对1960~1996年减小30%以上,年降水量越小,产流量减小幅度越大,当年降水量为500mm时,减小幅度达到37.59%,并结合人类活动对照等分析,验证了Copula函数诊断流域降雨径流关系变异结果的合理性与准确性。     

基于滑动Copula函数的降水和径流关系变异诊断

将滑动窗口与Copula函数相结合,提出滑动Copula函数的降水和径流的关系变异诊断新方法。以渭河流域华县站1951-2011年的实测月降水量和月径流量序列为例,画出不同滑动窗口的序列相依关系图,在欧式距离评判标准下,拟合降水和径流关系变异前后的最佳Copula函数。结果表明,华县站降水和径流关系变异年份为1972年和1984年,降水和径流关系在1951-1972年和1985-2011年服从T-Copula函数分布,1973-1984年服从Clayton-Copula函数分布。Copula函数模拟二元变量的诸多优点,有助于进一步认识降水和径流的尾部相关关系,为随机变量关系的变异研究提供一种新的途径。     

灞河流域气候变化及其对径流的影响研究

根据1961—2010年的灞河流域内的逐月水文气象数据,采用Mann-Kendall法对水文气象要素进行变化趋势分析,采用双累积曲线和复回归模型进行径流量的气候变化响应研究。结果表明:流域内年径流量显著减少,年平均气温和年降水量均无显著的变化趋势,仅仅表现为气温略升高、降水稍减少;气温变化和降水变化对径流量的影响各自存在3个突变点,突变点前后径流量增加或减少的变化明显,由回归分析可知,气温升高、降水减少是径流量减少的主要原因。     

基于小时气象因子的神经网络短期负荷预测模型

目前在短期负荷预测模型中,气象因子的应用主要是其日特征值。负荷对气象因子的响应具有实时性的特点,因此,小时气象因子在负荷预测模型中的应用对提高负荷预测精度具有积极作用。通过分析小时温度、湿度、云量、降水、风等气象因子对电力负荷的影响,并与日气象因子的影响进行对比分析,结果表明:小时气象因子对负荷的影响与日气象因子对负荷的影响特征有很大不同,尤其是在天气发生突然变化时,小时气象因子对电力负荷的影响比日气象因子的影响更加显著。建立了基于小时气象因子的神经网络短期负荷预测模型,预测效果较好。针对目前气象部门对小时气象因子的预测能力及其在实际负荷预测中的应用情况,总结了应用中存在的问题并提出改进策略。     

气候变化和人类活动对北洛河径流的影响

气候变化和人类活动影响下径流变化的归因研究对于应对径流变化具有重要价值。以渭河的北洛河流域为研究对象,应用Budyko假设和TOPMODEL模型分析了气候变化和人类活动对径流的贡献率,在较可能的气候变化范围内设定气温和降水变化的25种情景,分析了各情景对径流的影响。结果表明,历史降水、径流呈减少趋势,气温呈增加趋势,气温的升高和降水量的减少同时影响径流量的变化。两种模型模拟的人类活动对径流的贡献率分别为58.9%和65.2%,人类活动是近50年来径流量显著下降的主要原因。不同气候变化情景下的月径流变化有明显差异,降水变化对径流的影响大于气温,表明流域未来降水变化是影响水资源变化的主要因素。     

基于分位数回归的滦河流域降水及径流变化特性

目前对降水、径流变化特性的研究多集中于序列均值特征上,从分析结果无法了解降水、径流序列在分布尾端的变化情况,且易受异常值干扰。为解决上述问题,本文采用分位数回归方法分析了滦河流域降水、径流的变化特性。首先采用Pettitt变异点检测和Mann-Kendall趋势分析法对序列在均值特征下进行分析,结果表明各子流域年降水序列基本满足一致性,而年径流序列具有非一致性,呈现出突变变异;年降水、径流序列响应关系不明显。然后利用分位数回归方法对年降水、径流序列在高、低分位数水平下的变化特性进行分析,得出大部分子流域年降水序列在不同分位数水平下基本保持一致性,而年径流序列在高、低分位数水平下均表现出减小趋势,且高分位数水平下的减小速率较低分位数大;在高或低分位数水平下,部分子流域年降水、径流序列之间具有一定的响应关系;但对整个流域而言,径流序列主要受人类活动影响,年降水、径流之间的响应关系不明显。该结论可为降水、径流之间变化特性的研究提供新参考。     

基于Copula理论的风电场间风速及输出功率相依结构建模

在电力系统规划和运行中,对风能的随机相关性进行建模是获取准确结果中非常重要的环节。鉴于风速分布呈现非线性和尾部相关性模式,区别于应用较为广泛的线性相关分析,文中引入了Copula函数对风电场风速以及输出功率之间的相依结构进行系统建模,建立了多风电场风速及功率的联合分布函数。对甘肃酒泉地区4个风电场风速相依结构的研究表明,对于有一定相关性的2个风电场,其风速之间的相关性呈现非对称的尾部特性,单一Copula函数较难精准表述其相依结构,故构建混合Copula函数,即根据拟合优度检验选取合适的Copula函数的凸组合进行描述更为准确;对福建2个风电场输出功率相依结构的研究表明,Gumbel-Copula适合用于2个风电场输出功率的相依结构建模。最后给出了四维风速的相依结构模型。     

空冷系统设计中典型年选取方法比较

针对空冷系统设计中典型气象年(TMY)的选择问题,以韩城电厂二期项目为例,采用Sandia国家实验室法和Danish方法,选择最高气温、最低气温、平均气温、平均风速以及最大风速5个因子计算出12个典型气象月(TMM),组成"虚拟"气象年(TMY),并与传统的典型代表年(TRY)进行设计气温、满发气温以及空冷平台布局等几方面的对比分析。结果表明:Sandia国家实验室法和Danish方法选择的TMYS和TMYD较常规的典型代表年法更能反映建设项目所在地气温变化的长期规律,为设计提供更为合理的气象参数;Sandia国家实验室法和Danish方法所选的设计气温和满发气温更符合我国电力发展的需要,有利于机组经济运行;Sandia国家实验室法相对于Danish方法数据量更小,算法更为简单,Sandia国家实验室法可以更广泛地用作空冷系统设计中典型气象年的选取。     

东江流域枯水径流变异根本原因分析

随着社会经济的发展,人口的增加,水资源的供求矛盾日益突出,枯水问题越来越受到广泛的关注。本文以东江流域为例,采用根本原因分析法(RCA法)归纳和探究了枯水径流变异的原因,并以因果树的方式直观地展现了其因果关系。首先对东江流域干流站点和支流站点枯水期径流序列变异分析后,发现干流4个站点径流发生了变异,且有明显联系;其次结合流域枯水期径流、降雨、蒸发、水库蓄水量数据分析,构建出东江流域枯水期径流变异因果树;最后综合分析得出结论:气候对东江流域枯水径流序列变异影响不大;影响主要来自于人类活动,导致序列变异的主要原因是新丰江水库和枫树坝水库的径流调节。     

黄河中游区间干支流径流变化特征与归因分析

为探究黄河中游径流时空变化特征及其驱动因素,本文采用Spearman秩相关系数、水文情势突变指标及双累积曲线法对中游头道拐-花园口区间干流4个水文站及11条典型支流1957—2018年实测降雨、径流数据进行统计分析。结果表明：黄河中游干流站年径流量呈显著减少趋势（显著性水平0.001）,各站年径流发生两次突变,且都出现在1969年与1987年前后;区间11条支流多年径流深自1970s后显著减少,头道拐–龙门区间径流占整个中游区间径流的比例由2000年前的31%减至之后的23.5%,龙门断面以下区间占比则明显上升;人类活动对头道拐–龙门与龙门–潼关区间多年平均径流变化贡献率分别为62.68%和79.85%,坝库工程、引水灌溉及梯田林草等水利水保工程措施是黄河中游径流锐减的主要驱动力。     

陕西黑河流域土地利用变化对非点源污染的影响研究

本文借助RS和GIS技术,借鉴和应用景观生态学的有关理论和研究方法,分析了黑河流域土地利用从1976年至2000年的动态变化,讨论了土地利用变化的驱动机制。在此基础上,以率定的模型参数为基础,应用SWAT模型分别对2000年和1976年两期土地利用下的黑河流域1991～2000年非点源污染负荷进行模拟,由此确定土地利用变化引起的流域非点源污染负荷的变化。从控制非点源污染的角度,分析了土地利用变化趋势的合理性。研究结果可为研究区土地资源的合理开发利用、生态环境的保护及区域的持续发展规划提供科学依据。     

Adaptive‐search template matching technique based on vehicle acceleration for monocular visual odometry system

One of the important tasks of an autonomous mobile vehicle is the reliable and fast estimation of its position over time. This paper presents the development of an adaptive technique to hasten and improve the quality of correlation‐based template matching for monocular visual odometry systems that estimate the relative motion of ground vehicles in low‐textured environments. Moreover, the factors that can affect the maximum permissible vehicle driving speed were determined and the related equations were derived. The developed system uses a single downward‐facing monocular camera installed at an optimum location to avoid the negative effect of directional sunlight and shadows which can disturb the correlation. In addition, the normalized cross‐correlation method is implemented to calculate the pixel displacement between image frames. Although this method is highly effective for template matching because of its invariance to linear brightness and contrast variations, it incurs high computational cost. Thus, the optimal sizes of image template and matching search area are selected and their locations are dynamically changed according to vehicle acceleration, in order to achieve a compromise between the performance and the computational cost of correlation. The proposed technique increases the allowable vehicle driving speed and reduces the probability of template false‐matching. Moreover, compared to traditional full search matching techniques, the adaptive technique demonstrates high efficiency and accuracy and improves the quality and speed of the correlation with more than 87% of reduction in computational cost. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Toward a Wireless World

The term "wireless world" has been used in the literature to describe a state where wireless mobile communication devices become a dominant part of our working and non-working lives. This article adopts the term "wireless world" to contain all the components of a society where electronic communication no longer depends on the availability of wired connections. To be sure, moving toward a wireless world certainly depends on what technology can give us. But more than technology, a combination of forces influence the direction and speed at which people adopt and use wireless modality. Current literature investigating this area is dominated by technology, and each entity that owns the technology actively pushes for its market adoption and invokes technological determinism to justify its merit. But moving toward a wireless world involves more than technology. It is driven by a confluence of forces and affected by a myriad of issues. What this article intends to do is to survey those driving forces and important issues. In doing so, the article reviews literature in both research- and practitioner-oriented journals and considers the motivation and major issues in studying and moving toward a wireless world. In addition, it explores and categorizes major dependent variables worthy of further study.     

用于检验SF_6断路器装配质量的匀速操作力测量

为了在对接前对断路器本体进行测试来反映断路器本体的装配状况,笔者设计并试制了一种测力装置,采用专门液压机构匀速操作SF6断路器,测量合闸和分闸过程中操作力的变化。实际测试显示,正常断路器的操作力分布在一个确定的范围,操作力的变化和断路器分闸速度有确定关系,基于操作力的测量能够分析判断断路器的装配质量。     

考虑不同压咸等级的西江水库群多目标调度

咸潮入侵一直是影响西江流域供水安全的重要因素,合理的水库调度成为压咸补淡的关键措施。考虑水库群发电效益和下游梧州断面压咸任务,建立以梯级总发电量最大和压咸流量下限最大为目标的实时优化调度模型进行研究。结果表明：流域主要通过抬高岩滩水位、增加岩滩压咸风险的方式来提高发电量,其余水库负责消减岩滩增高的风险,保证压咸流量;流域90%来水频率下,损失0.06%的梯级发电量,可将调度期内梧州断面的压咸流量提高到3163 m3/s;流域95%来水频率下,在将压咸保证程度提高至3天的同时,发电量能够增加33万kW·h。研究成果揭示了压咸风险在水库间的传递规律,对于保障珠三角及大湾区的供水安全具有重要的实际意义和应用价值。     

1970—2017年西江流域降水特性分析

基于西江流域37个气象站点1970—2017年逐日降水数据,采用滑动平均、Mann-Kendall趋势检验、Sen’s坡度、小波变换及经验正交分解等方法分析了流域降水时空演变特性。结果表明,西江流域年降水量呈不显著的减少趋势,以29年为主周期,空间分布呈现由东向西、由北向南递减的趋势。年内降水主要集中在夏季,冬季占比最小;春、秋降水量呈减少趋势,夏、冬呈增加趋势,只有春季降水量减少趋势较显著;6月降水量最大,12月—翌年2月各月降水量相近且较小。降水集中程度较高,降水集中度（PCD）与降水集中期（PCP）空间分布均呈由西向东递减的趋势,PCD与PCP第一、二模态空间分布均不具有一致性和方向分异性,可能与流域降水成因多样性有关。     

大功率晶体管脉宽调制直流调速系统

该系统采用电流、速度双闭环的控制结构 ,主电路由大功率晶体管构成H型电路 ,H型电路与控制电路配合可以使电动机的电枢电压频率为大功率晶体管开关频率的 2倍。围绕主电路的控制规律 ,介绍了控制电路中的脉宽调制电路(PWM)、延时电路、驱动电路等电路的实现方法。测试结果表明 ,系统反应快速 ,调速范围宽 ,真正实现转速无静差。     

黑河中游绿洲地下水位空间变异性研究

我国西北黑河流域中游干旱缺水,地下水资源是粮食安全和生态健康的基本保障,了解当地地下水位的空间分布规律及其动态变化有助于地下水资源的可持续开发利用。本文采用线性回归方法对黑河中游地下水位进行回归分析,并采用地统计学方法对当地地下水位的空间变异规律进行分析,对比分析了普通克里金方法、克里金平滑效应修正法以及泛克里金方法在当地地下水位空间插值中的适用性。结果表明:在1985—2010年间,当植被覆盖稳定时,黑河中游各月地下水位与其测点空间坐标呈线性相关;黑河中游各月地下水位具有很强的空间相关性;对于局部变化剧烈的地下水位,克里金平滑效应修正法可明显减小克里金插值所带来的平滑效应,但整体插值精度略低于普通克里金与泛克里金方法。