多口排污的水质预测数值模型的基函数算法

本文基于将排放源强独立于对流扩散方程及其定解条件的思路,首先提出与排放源强无关的基函数的概念及其定解问题,进而导出水质浓度场与各排放口源强和与各排放口有关的基函数间的多元函数关系。从而建立一种只需数值求解基函数就可以方便地计算各种排放源强条件下水质浓度场的新方法。经理论推导和验证计算表明该方法是合理的、高效率的。     

青岛大沽河水源地地下水水质的数值模型预测

大沽河是胶东半岛最大的河流,近几年随着城市发展,用水量增加,其水环境问题也日益突出,利用已有资料,结合本次水文地质及环境地质调查、野外弥散试验等工作成果,建立青岛市大沽河水源地地下水质数值模型并进行验证,模拟预测地下水污染并分析治理对策,通过预测,在进入地下水的污染物质浓度每年平均递减3%的情况下,今后10年内,大沽河水源地地下水质大部分地段有变好的趋势,下游李哥庄镇附近有变差的趋势。     

基于最小二乘与径向基函数神经网络的海平面变化预测

在对海平面变化规律进行深入分析的基础上,应用最小二乘神经网络组合模型对海平面变化趋势进行预测;对卫星测高海平面异常序列中的周期项及线性趋势项利用最小二乘模型进行拟合,残差部分则采用径向基函数神经网络模型进行预测。对中国近海海域卫星测高海平面异常序列的预测表明,连续1个月的预测精度为0.52 cm, 3个月的预测精度为0.65 cm,证明了该组合模型在海平面变化短期预测方面的可靠性,其在海平面变化预测领域具有较高的应用价值。     

基于模糊综合—聚类评价模型的烟台市区排污混合区范围论证

基于烟台市区排污混合区2009年2月的海水水质监测资料,应用模糊综合—聚类评价模型对混合区的水质现状进行综合评价,并利用克里格插值法对水质进行平面空间分析,进而论证混合区范围划定的合理性。该模型克服了单独应用模糊综合评价或模糊聚类分析进行水质评价的不足,结合了两者的优点。结果表明:混合区中部水质为四类或劣四类,边缘水质为二类或三类,西北部水质优于东南部。混合区相邻海域水质已达到相应的海域功能要求,可见该混合区范围的划定是合理的。     

基于CSA-PLS算法的养殖水体水质快速高光谱预测反演模型研究

养殖水体水质的优劣直接影响养殖对象的成长,准确、快速、全面地掌控养殖水环境的水质参数变化情况具有重要意义。传统的水质指标监测方法都通过人工采样的方式,不仅耗费时间长,且只能体现局部水体情况。针对这些问题,提出了一种乌鸦搜索算法(CSA)结合偏最小二乘回归(PLSR)的高光谱特征波段筛选方法,快速构建回归模型,实现光谱数据的精准预测反演。以连片的养殖小区为研究对象,采集养殖水体样本并拍摄同时期的高光谱影像数据。首先对提取的采样点光谱数据利用多种数据变换方法分别预处理;其次利用这些数据,对水质指标总氮(TN)、氨氮(NH₄⁺-N)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)分别构建全波段的SVR和AdaBoost回归模型,同时与提出的CSA-PLS自动筛选波段方法和传统的连续投影算法(SPA)筛选波段后构建的模型进行比较分析;最后根据决定系数(R²)和均方根误差(REMS)选出适合各水质指标的最优模型。从实验结果可以看出,所提波段筛选方法的AdaBoost模型预测结果优于SVR和传统SPA方法提取特征波段后构建的模型,与全波段最优模...     

基于改进的RCA水质模型对珠江口夏季缺氧及初级生产力的数值模拟研究

针对珠江口藻类生长受泥沙遮光限制明显的问题, 对RCA(row and column of Aesop)三维水质模型进行改进, 加入泥沙模块及悬沙遮光对藻类生长的限制作用。应用改进的RCA水质模型, 对珠江口的营养盐、浮游植物及溶解氧进行模拟研究, 结果显示, 改进的RCA水质模型较好地再现了洪季珠江口营养盐、浮游植物和溶解氧在水平及垂向上的空间分布, 这表明该水质模型能较好地反映珠江河口中生态因子的关键过程。珠江口的缺氧现象在物理和生化过程的共同作用下, 被限制在伶仃洋的西滩和中滩及磨刀门海域。在洪季, 大量冲淡水进入珠江口形成锋面, 颗粒态有机物(particulate organic matter, POM)在锋面的影响下, 大量集中沉降在伶仃洋的西滩及中滩特定区域及磨刀门外, 产生较高的底泥耗氧率(sediment oxygen demand, SOD)。而在高SOD的区域, 水体分层通常也较明显, 因而产生缺氧现象。另一方面, 伶仃洋水体中磷的限制作用明显, 加上悬浮泥沙的遮光作用, 不利于浮游植物生长, 使得初级生产力低; 而在陆架上, 悬沙浓度减少使初级生产力增加, 但由于海源颗粒有机碳(particulate organic carbon, POC)的沉积分散于整个陆架上, 无法产生伶仃洋内的高SOD区域, 加上水体分层不明显, 并没有产生缺氧现象。     

基于非迭代海-气通量算法的蒸发波导预测模型研究

蒸发波导易发生在海洋等水体之上.为了深入研究蒸发波导预测模型的诊断预报技术,本研究依据目前最新的非迭代海-气通量算法,建立了非迭代通量算法蒸发波导预测模型-NEW模型,进而对新模型进行了敏感性试验,且用我国近海试验数据进行了检验.最后将NEW模型与目前使用广泛、效果较好的4种蒸发波导模型(即P-J模型、Babin模型、NPS模型和伪折射率模型)进行了对比分析,得到了不同模型蒸发波导高度随气象海洋要素变化的规律,结果表明非迭代通量算法模型与传统模型对不同海洋气象要素的敏感性响应是一致的.不稳定层结条件下NEW模型对蒸发波导的诊断结果接近于Babin模型和NPS模型,而稳定条件下略高于NPS模型.试验表明NEW模型可以有效地诊断预报蒸发波导.本研究系统阐述了非迭代通量算法模型的建立和适用情况,为蒸发波导预测诊断算法的更新和模型发展提出了新的思路.     

基于空间基函数客观拟合的副高突变与多态机理分析

为分析研究副热带高压异常活动的动力学机理,基于热力强迫和涡动耗散效应的大气偏微涡度方程,采用Galerkin方法进行方程的时-空变量分离,针对常规方法在空间基函数选择中存在的不足和欠缺,提出了从实际资料场序列中用经验正交函数(EOF)分解与遗传算法结合客观反演空间基函数的研究思想.通过对副热带高压位势场逐日时间序列的EOF分解,选择累积方差贡献超过90%的前3个主要空间典型场作为拟合对象,随后选择一组三角函数簇作为广义空间基函数,以该基函数与EOF典型场的误差最小二乘和基函数间的完备正交性构造双约束泛函,     

渤海水交换的数值研究-水质模型对半交换时间的模拟

介绍了几种关于水交换的概念和模型。认为以水质模型模拟半交换时间研究海域的水交换能力更全面、客观。对渤海水交换的研究表明 ,由于渤海环流结构及季节变化 ,使得渤海 3个海湾及渤海中部交换能力相差很大 ,莱州湾交换能力最强 ,辽东湾特别是其西部海域交换能力最弱。交换时间与物质初始浓度无关 ,与投放时刻、外源强迫密切相关。在治理渤海环境时 ,应分区进行 ,注意选择污染物排放时间和位置     

基于非迭代海-气通量算法蒸发波导预测模型在不同海域的适应性研究

利用非迭代海-气通量算法蒸发波导预测模型(Liu-Li模型)对我国渤海海域试验数据及大西洋海域FNL分析资料进行诊断,分析了模型对不同海域海上气象要素的敏感性,对试验时间内蒸发波导高度进行了预测,并与观测的实际波导高度进行了比较分析。此外,将Liu-Li模型与Babin模型、NPS模型、P-J模型和伪折射率模型的预测诊断效果进行对比。结果表明:Liu-Li模型的计算结果与实际观测波导高度及其他4种模型计算结果的变化趋势基本一致,能较好地反应该时段内海上蒸发波导高度的变化趋势,并对不同层结状态下的气象要素作出敏感性响应。在渤海海域,Liu-Li模型在不稳定海气层结状态下计算得到的波导高度略低于实际观测波导高度,而在稳定海气层结状态下Liu-Li模型计算得到的波导高度结果偏大,特别是海气层结状态越稳定时,LiuLi模型的计算会出现异常值。在西北大西洋海域,Liu-Li模型对蒸发波导高度的诊断与Babin模型、NPS模型和伪折射率模型相近,但Liu-Li模型计算稳定性更好;同时,大多数时次内Liu-Li模型的计算结果与风速和相对湿度的变化趋势较为接近,在海气条件复杂多变的情况下模型计算的波导...     

三种基于均生函数的统计模型在厄尔尼诺预测中的应用

为了探究厄尔尼诺的预测方法,提高其预报准确度与预报时效,本文基于均生函数的基本原理,在普通均生函数模型中分别加入气候序列的本征模函数和预报因子变量,构建了基于EEMD(Ensemble EmpiricalModeDecomposition)的均生函数模型和多变量均生函数模型;并应用三种方案对NINO3区海温指数进行了预报试验。结果表明,两种改进模型对厄尔尼诺的预报效果好于普通均生函数模型,是提高预报准确度的有效手段;同时,利用统计的预报模型,可以在一定程度上有效延长厄尔尼诺的预报时效,具有一定实践意义。     

基于径向基神经网络的水下自主航行器寻源算法研究

针对水下航行器在二维信号场中的场源搜索问题,提出了一种基于径向基函数神经网络（radial basis function neural network,简称RBFNN）的在线自主寻源算法。在神经网络中引入全局正则化参数以保证泛化性和稳定性,通过最小化广义交叉验证误差（generalized cross-validation,简称GCV）进行正则化参数的迭代优化,并利用增量式奇异值分解（incremental SVD）对迭代过程进行加速,此外通过基于样本新颖性的资源分配网络算法（resource-allocating network,简称RAN）进行径向基函数的分配,在此基础上使用动量梯度算法进行航行器运动方向的规划。最后,以热泉区硫化氢浓度分布场中的搜索作业为背景,使用该算法与其他研究中的算法进行单峰值信号场的场源搜索模拟计算对比,结果显示该算法对于信号场梯度的估计更加准确,且搜索过程的路径更短。此外在多峰值信号场的寻源模拟中该算法能够以较高的成功率通过局部最大值区域。证明该算法具有良好的拟合、预测性能以及稳定性,并且能在一定程度上避免陷入局部最优解。     

检测多波束测深异常数据的CUBE算法模型解析

全面深入地剖析了CUBE滤波算法的计算流程及数学模型,论述了CUBE滤波算法与传统加权网格化算法的内在联系和区别,对推动该算法在国内推广应用具有重要意义。     

改进的基于非高斯双参数模型的图像滤波算法

以描述小波系数分布规律的非高斯双参数模型为基础,介绍和分析了BiShrink滤波算法,指出了其存在的不足。提出的改进算法采用冗余小波变换替代正交小波变换,将子带内小波系数的局部相关性纳入滤波过程,给出了局部自适应的阈值估计策略,再通过双参数联合收缩函数达到系数收缩的目的。实验结果表明,改进算法同时兼顾了子带内小波系数之间的相关性和尺度间系数的传播特性,在有效滤除噪声的同时,较好地保持了图像的细节信息。