基于二维判别的初始水权配置方案的和谐性诊断

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非结构化网格下求解二维浅水方程的和谐Roe格式

非结构化网格下求解二维浅水方程的和谐Roe格式

非结构化网格下求解二维浅水方程的和谐Roe格式
吕彪;金生;艾丛芳
【期刊名称】《水利水运工程学报》
【年(卷),期】2010(000)002
【摘要】为保证底坡源项和重力梯度项的平衡离散,采用把底坡源项分解为两不同部分单独处理的方法,在非结构化网格上建立了求解带复杂地形的二维浅水方程数值模型.采用Roe格式的计算界面通量,隐式求解摩擦力源项以增加格式的稳定性,并给出计算格式在非结构化网格上满足和谐性条件的证明.通过实例验证了此格式是和谐的,并具有良好的间断捕捉能力和稳定性.
【总页数】6页(P39-44)
【作者】吕彪;金生;艾丛芳
【作者单位】大连理工大学土木水利学院海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学土木水利学院海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学土木水利学院海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】TV131.4
【相关文献】
1.求解二维浅水方程的高分辨率完全松弛格式 [J], 胡彦梅;陈建忠
2.基于修正Roe格式的有限体积法求解二维浅水方程 [J], 刘刚;金生
3.三角形网格下求解二维浅水方程的KFVS格式 [J], 潘存鸿;徐昆
4.求解具有复杂地形二维浅水方程的修正HLL格式 [J], 艾丛芳;金生
5.三角形网格下求解二维浅水方程的和谐Godunov格式 [J], 潘存鸿
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【国家自然科学基金】_和谐度_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731

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科研热词 生态环境 和谐度 集对分析 遗传算法 边疆少数民族地区 调控对策 物流系统 水资源开发利用 模糊数学 德宏州 家族权力配置 家族和谐 塔里木盆地 城镇化 城市化 和谐论五要素 和谐论 和谐管理 和谐社会评价 和谐度方程 和谐发展 博弈辨识 南疆地区 初始水量权 初始排污权 分配模型 供应链 企业成长 人水和谐度 亲缘关系 五元联系数 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
科研热词 推荐指数 评价指标 2 水管理 2 水利现代化 2 水利战略 2 马尔可夫模型 1 近似推理 1 贝叶斯阴阳机 1 计量逻辑 1 真度 1 理论和谐度 1 熵权法 1 水资源管理 1 水基系统 1 模型聚类 1 条件真度 1 最大期望算法 1 和谐论五要素 1 和谐论 1 和谐度方程 1 和谐度函数 1 健康评价 1 water strategy 1 water management 1 water conservancy modernization 1 topsis 1 evaluation index 1
科研热词 和谐论五要素 和谐论 和谐度方程 统一度 知识共享 民居建筑景观 居民感知 城市 和谐社会 和谐度 可持续发展 变化 分歧度 关键问题 关系度 保护 体系 九寨沟 guanxi
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

水资源承载力预警系统分析

水资源承载力预警系统分析

水资源承载力预警系统分析一、水资源承载力预警系统概念与机制(一)预警的概念内涵与工作原理预警的科学内涵包括预警指标、警戒阈值、预测并评价危害范围及程度、调控措施5个方面。

预警的科学过程就是通过总结以往系统的发展规律,对已选定的预警指标划定一定的警戒阈值;同时在系统变化趋势预测基础上,利用警戒阈值对警情的危害范围和程度进行判断,以此向关联方发出不同的示警信号,为其及时采取调控措施从而减轻相关损失提供参考。

从预警过程可看出预警是一种更高层次意义上的预测和评价,预警的目的在于基于预测的结果,对其进行价值意义上的评价,相对于预测对全面宏观方面的关注,预警更倾向于对特定异常不利情况的警示作用。

系统科学是预警系统的理论基础,系统工程提供的科学研究方法自然成为解决预警相关问题的重要途径。

从1969年美国Hall提出的系统工程三维结构图中逻辑维的主要组成要素包括明确警义、寻找警源、分析警兆、预报警度和排除警患,预警的工作原理就是在明确警义的基础上,寻找警源并分析警兆,达到预报警度最终排除警患的目的。

预警原理中的警义包含警素和警度两方面的内容,警素是指系统发展过程中出现了哪些警情,在实际研究中可按照警情的来源或者性质进行分类;警度是指警情的严重程度,通常用等级进行划分。

其中警度是明确警义的重点和难点,重点在于确定警度在实际应用中根据实际情况划分警限,警限的阈值范围直接影响到系统的状态判别;难点在于警限受制于空间地理位置的不同很难在不同地区划定统一标准,同时进行预警研究需要警限应在一定时间范围内保持相对稳定,但是实际上客观的警限随着时间应该是变化发展的。

警源是警情和警患的源头所在,是对事物发展造成不良后果的根源,寻找警源是调控措施能够治标又治本的关键;警兆是指先于警情发生的先兆事件,对预警的前瞻性起着至关重要的作用,分析警兆的目的在于通过对警兆的挖掘分析选用相较于警情指标在时间上先行的指标作为预警指标,在此基础上的预警才具有预先于警情的特性。

非恒定一、二维耦合水质数值模拟技术研究

非恒定一、二维耦合水质数值模拟技术研究

式中: & 为单元边界的外法向单位向量, !! 和 ! $ 为面积分和线积分微元, ( !) " # 为法向数值通量, ( !) ( , ( !) }。 " #{ % !) & 离散后, %&’ 基本方程的最终形式为
$
!! ) ( !) ()) ’) % $ % " # $ "( & !) !! )"( 式中: ( !) 为单元的源项平均值; $% ( 为单元边总 ’ 数; $) 为第 ) 单元边的长度。 单元边法向通量为 ( !) "( % !) *+, ,-. & ! )" ( "% & " (/) 式中: " 为法向向量 # 与 * 轴的夹角。 根据通量向量 ( 和& ( !) 的旋转不变性, 有: % !) ( & # (") ( (0) "( % !) & ! )" ( 将式 (0) 代入式 ()) , %&’ 方程表达为 !+ ’ "# !!
提供水质计算必需的流速、 流量等水力参数, 并通过 水动力学模拟产生的外部文件把水力、 水质模拟连 接起来。水质模型在每一个单元中计算水质浓度, 在连接单元的交界面上计算水质输运率。
"
"0!
[.] 二维水质模型
控制方程
( (
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(
)
控制方程由二维浅水方程和污染物对流 扩散 " 方程组成, 它的守恒形式可表达为 ( 34 ) ! ( 35 ) !3 ) ! ) # 0 " % ! ! !’ ( ( ( ) ( ) 63 34 34 7 ( 345 ) ! )! ( 8 0 % $ 89% ) )! # 63 !" !% !’ ( 345 ) ! ( 35( ) 63( 7 () !35 ) ! ( 8 0 ’ $ 89’ ) (3) ) # 63 " % ’ ! ! ! ( ) ( ) ( 3! 34! ! : ! ! 35!: ) ! : !!: ) ) # ) ; 3 !% :% !% !" !% !’ ! ; 3 !!: $ . 3! ) + !: : : !’ :’ !’ 式中: 3 为水深; 4, 5 分别为 % , ’ 向平均流速分量; ( 456, 的垂 !: 为污染物 7856, 4856, 79. :7, 65 等)

基于树莓派的井下水仓水位智能测控系统

基于树莓派的井下水仓水位智能测控系统
关键词:井下水仓;水位测控;树莓派;边缘检测;Hough 变换;数字识别 中图分类号:TD745 文献标志码:A
Intelligent measurement and control system of mine water level based on Raspberry Pi
CHEN Haijian1,2, WANG Weiyi3, FAN Jinge3, PAN Yidong3, YAN Ziji3, WU Baolei3 (1. CCTEG Changzhou Research Institute, Changzhou 213015, China; 2. Tiandi(Changzhou) Automation Co., Ltd.,
第 49 卷 第 8 期 2023 年 8 月
工 矿 自 动 化
Journal of.49 No.8 Aug. 2023
文章编号:1671−251X(2023)08−0127−07
DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2022110072
基于树莓派的井下水仓水位智能测控系统
Key words: mine water tank; water level measurement and control; Raspberry Pi; edge detection; Hough transform; number recognition
0 引言
矿井水是煤炭开采生产过程中的必然产物,主 要由地下水渗漏、涌水、设备用水和矿井降尘用水 等部分组成。矿井水流经各采区工作面、掘进工作 面 和 巷 道 , 最 终 流 入 井 下 水 仓 [1]。 井 下 水 仓 由 主 水 仓和副水仓 2 个部分构成,2 个水仓交替循环使用。 根 据 《 煤 矿 安 全 规 程 》 《 煤 矿 防 治 水 规 定 》 和 MT/T 674—1997《矿井生产时期排水技术规范》等规定,为 保证矿井安全,预防井下水害,水仓的空仓容量应当 经常保持在总容量的 50% 以上[2],并设有水仓水位 监 测 设 施 [3]。 在 煤 炭 开 采 过 程 中 , 及 时 准 确 获 取 水 仓水位的高度信息,以确定排水泵开停,对矿井安全 生产至关重要。

【国家自然科学基金】_二维水质模型_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

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科研热词 赣江下游 溶解氧 水质模型 水污染 氨氮 欧拉-拉格朗日方法 wasp模型 风险等级 集合卡尔曼滤波 遗传算法 藻华预测 突发性水污染 混合区 海水半更换期 泻湖 水环境容量 水源地 水体交换 横向扩散系数 松花江流域 数据同化 数值模拟 捕食搜索策略 扩散模拟 常州市 复杂性理论 叶绿素a 动态模拟 免疫进化算法 优选法 二雏水质模型 三角形面元 multi-agen 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
2011年 科研热词 鄱阳湖 水质 数值模拟 非结构网格 综述 空间分布 生物耗氧量 浮山湾 污染物输移 水质变化 水流运动特性 水动力特性 水动力 水利枢纽工程 数学模型 地理信息系统 分汊河道 克里金模型 二维水质模型 二维修正模型 推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
科研热词 闸坝调控 重污染河流 污染物迁移 数学模型 角形域 离岸排污区 理论分析 海域水环境容量 浓度分布 沿岸混合区 沿岸排污区 水面污染源 水质水量 水体交换 槐店闸 最小二乘拟合 扩散系数 弥散度 单孔法 倾斜岸坡 伶仃洋 1stopt
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
科研热词 水质 限制排污总量 调水 评价指标 综合评价 纳污能力 玄武湖 浅水湖泊 污染带 水量水质模拟 水环境数字模拟 水源地 水厂 柳州 控制浓度 太湖 多排污口 取水口 动态特征 二维水质模型
推荐指数 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

考虑不同水流交换模式的城市洪涝一维二维双向耦合模型

第35卷第2期2024年3月㊀㊀水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCE Vol.35,No.2Mar.2024DOI:10.14042/ki.32.1309.2024.02.006考虑不同水流交换模式的城市洪涝一维二维双向耦合模型王小杰1,夏军强1,李启杰1,侯精明2(1.武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室,湖北武汉㊀430072;2.西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安㊀710048)摘要:为准确模拟城市洪涝过程,以地表二维流动模型和SWMM 一维管流模型为基础,同时考虑地表径流与地下管流交换的3种模式,构建了城市地表与地下管流双向耦合的水动力学模型㊂采用水槽试验算例和理论算例对耦合模型进行验证,并将耦合模型应用到英国Glasgow 城市街区,分析排水管网和不同地表地下水流交换模式对城市洪涝过程的影响㊂结果表明:模型在试验算例和理论算例的模拟中均具有较好的精度和可靠性,模型能够准确地模拟具有排水管网的城市洪涝演进过程;与无排水系统相比,检查井简化法㊁雨水口法和雨水口-检查井法3种水流交换模式下Glasgow 城市街区模拟的最大淹没面积分别减少9.3%㊁23.2%和24.5%,其中对重度积水的消减作用更显著,淹没面积分别减少43.6%㊁79.9%和80.9%;检查井简化法的消减作用要远小于雨水口法和雨水口-检查井法,后两者差异较小㊂雨水口法和雨水口-检查井法比较符合实际情况,且雨水口-检查井法的计算效率更高更简单,因此,在城市洪涝模拟中采用雨水口-检查井法考虑地表径流与地下管流交换过程更符合实际㊂关键词:城市洪涝;SWMM;地表二维模型;模型耦合;地表径流与地下管流交换中图分类号:TU992;P333.2㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001-6791(2024)02-0244-12收稿日期:2023-07-30;网络出版日期:2023-12-19网络出版地址:https:// /urlid /32.1309.P.20231219.1110.002基金项目:国家自然科学基金资助项目(41890823;52209098)作者简介:王小杰(1995 ),女,陕西西安人,博士研究生,主要从事城市洪涝方面研究㊂E-mail:wangxiaojie@ 通信作者:夏军强,E-mail:xiajq@受全球气候变化和人类活动的双重影响,短历时强降雨引起的洪涝灾害频发,造成了严重的经济损失和人员伤亡[1-2]㊂据‘中国水旱灾害公报“统计显示,2000 2022年中国平均每年因洪涝死亡1008人㊁受灾11549万人和直接经济损失1737亿元[3]㊂城市暴雨洪涝模拟是制定城市防洪减灾措施和暴雨洪涝预报的重要手段,及时准确地模拟城市暴雨洪涝过程,对提高洪涝风险防范能力和减少洪涝灾害损失具有重要意义[4]㊂城市洪涝模拟中,美国环保署(EPA)开发的暴雨洪水管理模型(Storm Water Management Model,SWMM)应用最为广泛,但该模型不能准确给出地表水深及淹没范围[4-5]㊂基于二维浅水方程的水动力模型可以表征复杂地形条件下地表径流运动过程,但该模型未考虑地下排水管网的影响㊂近年来,国内外众多学者集2种模型的优势,将SWMM 与地表二维模型进行耦合㊂根据二维模型是否对一维模型产生反馈,模型耦合可分为单向耦合和双向耦合[6]㊂对于单向耦合方式,模型间水流只能从节点处溢出到地表流动,而地表水流不能通过节点重新回流到管网中㊂例如,Hsu 等[7]采用单向耦合方式将SWMM 与地表二维模型耦合,水流从检查井处只能溢流到地表,而不能重新回流到管网;廖如婷等[8]采用单向松散耦合将SWMM 节点的溢流过程作为点边界条件输入InfoWorks ICM-2D 模型;王兆礼等[9]将SWMM 和TELEMAC-2D 模型进行单向耦合构建了TSWM 模型㊂对于双向耦合方式,地表水流与地下管流可通过节点进行相互交换㊂例如,Seyoum 等[10]采用双向耦合方式将SWMM 与地表二维模型进行耦合,地表与地下水流通过检查井相互交换;黄国如等[11]和Chen 等[12]采用动态链接库文件方式将SWMM 与地表二维模型进行侧向㊁正向和垂向耦合;Wu 等[13]以SWMM 和LISFLOOD-FP 模型为基础,采用双向耦合方式构建了城市洪涝水动力模型;Li 等[14]和侯精明等[15]将地表二维水动力模型和SWMM 管网一维水动力模型进行双向耦合,构建了GAST-SWMM 耦合模型㊂随着技术的不断发展,一㊁二维模型的耦合研究逐渐从早期单向耦合发展到双向耦合㊂此外,SWMM 与地㊀第2期王小杰,等:考虑不同水流交换模式的城市洪涝一维二维双向耦合模型245㊀表二维模型的时间步长不同,目前的研究主要集中在采用SWMM运行时间作为地表与地下水流交换的同步时间[7-10],SWMM与地表二维的耦合模型大部分在时间上未能实现实时同步㊂对于地表二维模型与一维管网模型的水流交换,国内外最常用的有检查井简化方法㊁雨水口方法和雨水口-检查井方法等[16]㊂例如,黄国如等[11]和Borsche等[17]将地表径流直接排入检查井,通过检查井进行地表径流与地下管流的相互交换(简称检查井简化方法);Dong等[18]模拟英国Glasgow城市洪涝时将地表径流通过雨水口流入距离最近的检查井,采用雨水口-检查井方法实现了地表径流和管道水流之间的相互交换;Bazin等[19]在城市洪涝演进概化模型试验和一㊁二维耦合水动力模型验证中将每个雨水口通过连接管与排水管道上的节点相连,进行地表与地下水流交换(简称雨水口方法)㊂地表径流与地下管流之间有多种交换模式,而考虑不同地表地下水流交换模式的研究较少㊂本文将地表二维模型与SWMM一维管网模型进行双向耦合,同时考虑地表径流与地下管流交换的3种模式,实现了一维与二维模型实时同步㊁严格对应和动态双向的数据交互㊂采用水槽试验算例和理论算例对耦合模型的可靠性和适用性进行验证,然后使用该耦合模型对英国Glasgow城市街区的洪涝事件进行模拟,分析排水管网和不同地表地下水流交换模式对城市洪涝过程的影响㊂1㊀模型构建1.1㊀二维地表水动力模型1.1.1㊀控制方程地表水动力模型控制方程为二维浅水方程,忽略风应力㊁科氏力和紊动项的影响,可表示为[20]:水流连续方程:∂η∂t+∂q x∂x+∂q y∂y=R-q m-q f(1)水流运动方程:∂q x ∂t+∂(βq2x/h)∂x+∂(βq x q y/h)∂y=-gh∂η∂x-gq x q2x+q2yh2C2(2)∂q y ∂t+∂(βq x q y/h)∂x+∂(βq2y/h)∂y=-gh∂η∂y-gq y q2x+q2yh2C2(3)式中:x㊁y分别为水平方向的横㊁纵坐标;t为时间;η为水位;q x㊁q y分别为流体在x㊁y方向的单宽流量;R为降雨强度;q m为排水强度;q f为下渗强度;β为动量修正系数;g为重力加速度;h为水深;C为谢才系数㊂1.1.2㊀数值方法采用TVD-MacCormack格式有限差分法求解二维圣维南方程组㊂MacCormack有限差分格式使用预测-校正两阶段方案可以很容易地处理源项,实现时间和空间上的二阶精度㊂在MacCormack格式的校正步骤中增加一个五点对称TVD项,可有效消除陡坡附近可能产生的数值振荡现象㊂模型能在急流㊁缓流㊁临界流各种流态条件中进行精确求解,可用于模拟急流和缓流共存的地表径流复杂流动情况[21]㊂在数值模拟过程中通过设置最小水深和判别计算网格干湿状态的阈值水深,将计算网格分为干网格㊁半干网格和湿网格,在每个时间步长对计算网格的干湿状态进行判别[20]㊂TVD-MacCormack格式为显式数值格式,计算时间步长在x㊁y方向上需同时满足CFL(Courant-Friedrichs-Lewy)限制条件,模型采用自适应动态变化时间步长,确保在满足数值稳定性的同时提高计算效率[22]㊂本研究采用霍顿方程进行下渗计算,霍顿方程比较适合城区,且率定参数少,在国内外得到了广泛使用[4]㊂霍顿下渗公式为246㊀水科学进展第35卷㊀q f=fɕ+(f0-fɕ)exp(-k d t)(4)式中:fɕ为稳定下渗强度;f0为初始(最大)下渗强度;k d为衰减系数,与土壤的物理性质有关㊂参考SWMM 的水文模块,使用Newton-Raphson迭代法求解霍顿下渗公式㊂1.2㊀一维排水管网模型SWMM的管网水动力模块作为一款成熟且被广泛使用的一维水动力模块,适合各种复杂条件下的一维水流模拟,包括明渠流㊁有压流㊁明满交替流㊁枝状管网水流和环状管网水流等,对城市复杂管网的模拟能力得到广泛的验证和认可[23]㊂此外,SWMM具有能够处理各种水工建筑物(如泵站㊁水闸和堰等)㊁允许各种管渠几何形状(如圆形㊁矩形和三角形等)的优势,对不同连接方式的复杂人工管道具有很强的适应性和较好的模拟效果,且其源代码开放㊂因此,本研究采用SWMM的管网水动力模块作为耦合模型的一维排水管网模块㊂SWMM提供了恒定流㊁运动波和动力波3种水流运动模拟方法,用于支持不同复杂度管网系统中水流运动过程演算㊂动力波方法是通过求解完整的一维圣维南方程,从而得到理论上的精确解,能够计算管道蓄水㊁回水㊁有压满管流㊁逆向流㊁出口水位顶托和检查井溢流等,适合任何排水管网较短时间步长模拟,结果准确,适用性较强,本研究采用动力波法进行管网汇流计算[4,24]㊂SWMM将复杂的排水管网系统概化为由 节点 和 管渠 2种要素构成㊂在 管渠 上满足连续方程和动量方程,在 节点 上满足连续方程㊂基于有限差分法离散方程,利用隐式欧拉法进行迭代求解㊂求解的圣维南方程为一维明渠非恒定流方程,当处理有压流问题吋,该方程不再适用,而需采用一维有压非恒定流方程㊂SWMM基于 管渠-节点 机制对节点水头的计算进行改进,从而实现一种简便的有压流模拟方法㊂SWMM管网模型控制方程及求解过程详见参考文献[24]㊂1.3㊀模型双向耦合地表二维模型与一维管网模型耦合实现的关键在于一㊁二维模型的时间同步及空间对应的水量交换[25],空间上对应的水量交换主要表现为地表径流与地下管流交换㊂1.3.1㊀时间同步SWMM管网模型和地表二维模型的时间步长不一致,且管网模型的时间步长一般大于地表二维模型㊂SWMM与地表二维模型耦合的时间同步方法大致可以分为3类[12]:第1类采用SWMM运行时间作为地表与地下水流交换的同步时间;第2类采用一维模型与二维模型中最小时间步长作为一㊁二维模型和水流交换时间步长,即耦合模型实时同步;第3类为设置固定同步时间,一维模型和二维模型的时间步长可采用两模型的最小时间步长,也可采用模型自身的时间步长[14]㊂本研究采用第2种方法进行一㊁二维模型耦合的时间同步㊂SWMM源代码采用C语言编写,二维模型代码采用Fortran语言编写㊂SWMM的时间步长是固定的,结果输出时间最小为1s;而地表二维模型的时间步长是动态变化的,计算时间步长可采用小数秒㊂为了实现一㊁二维模型和地表地下水流交换在时间上实时同步,SWMM管网水动力模块采用Fortran语言重新编写,并对时间步长㊁节点进流量和结果输出等部分进行修改㊂采用地表二维模型的动态变化时间步长作为管网模型和水流交换的时间步长,实现2项水动力过程实时同步㊁严格对应及动态双向的数据交互㊂自适应动态变化时间步长计算公式:Δt2D=CrΔx|q2x+q2y/h|+gh (5)Δt1D=Δt e=Δt2D(6)T1D=T e=T2D(7)式中:Δt2D为地表二维模型的自适应动态变化时间步长,s;Cr为库朗数;Δx为网格大小,m;Δt1D为一维管网模型的时间步长,s;Δt e为水流交换的时间步长,s;T2D㊁T1D和T e分别为二维模型㊁一维模型和水流交㊀第2期王小杰,等:考虑不同水流交换模式的城市洪涝一维二维双向耦合模型247㊀换的计算时间,s㊂1.3.2㊀地表径流与地下管流交换地表径流和地下管流模型是通过在节点处发生的溢流和泄流现象来交换水流㊂当地表水位大于管网节点水位时,进行泄流计算,水流从地表流向管网;当地表水位小于管网节点水位时,进行溢流计算,水流从管网流向地表;当地表水位等于管网节点水位时,不进行流量交换㊂(1)节点泄流近年来,众多学者基于水槽试验和理论分析开展了节点泄流能力研究,提出了适用于不同水流条件下的节点泄流计算公式㊂陈倩等[26]提出的雨水口泄流公式和姚飞骏[27]提出的孔流堰流公式适用于水深较大的计算工况,且与标准图集中雨水口泄流能力曲线相符效果较好,得到了广泛应用[22]㊂雨水口泄流公式:Q s=auAFr b(8)式中:Q s为节点泄流量,m3/s;a和b为泄流参数;A为节点过水面积,m2;u为箅前流速,m/s;Fr为箅前弗劳德数,Fr=u/gh㊂孔流堰流公式:Q s=min(C w Ph1.5,C o A2gh)(9)式中:C w为堰流系数;P为节点湿周,m;C o为孔流系数㊂为保证模型计算的稳定性,对节点泄流量添加限制性条件[11]:Q s=min(Q s,V c/Δt e)(10)式中:V c为节点所在地表网格内的当前水量,m3㊂(2)节点溢流采用孔口流量公式计算节点溢流量,公式如下所示:Q o=C o A m2g(h nod-h sur)(11)式中:Q o为节点溢流量,m3/s;A m为节点过水面积,m2;h nod为节点水位,m;h sur为地表水位,m㊂为保证模型计算的稳定性,对节点溢流量添加限制性条件[11]:Q o=min(Q o,V o/Δt e)(12)式中:V o为SWMM节点的溢流水量,m3㊂(3)地表径流与地下管流交换模式地表径流与地下管流之间有多种交换模式,检查井简化方法㊁雨水口方法和雨水口-检查井方法是最常用的3种交换模式[16],如图1所示㊂检查井简化方法忽略了雨水口作用,地表径流和地下管流直接通过检查井进行交换,即节点泄流和溢流均通过检查井进行(图1(a))㊂雨水口方法中,地表径流通过多个雨水口泄流至单个检查井后流向排水管网,管网水流通过检查井分流至与之相连的多个雨水口后溢流到地表(图1 (b))㊂雨水口-检查井方法中,地表径流通过多个雨水口泄流至单个检查井后流向排水管网,管网水流直接通过检查井溢流到地表(图1(c))㊂地表水流进入排水系统节点的流量为Q j=ðN i=1Q i,s-Q m,o(13)式中:Q j为地表水流进入排水系统单个节点的流量,m3/s;Q m,o为与排水系统节点相对应的检查井溢流量, m3/s;Q i,s为与检查井相连的第i个雨水口的泄流量,m3/s;N为检查井相连的雨水口个数,若为检查井简化方法,N=1,此时Q i,s表示检查井的泄流量㊂地表单个网格进入排水系统的流量为Q c=ðK k=1Q k(14)248㊀水科学进展第35卷㊀Q k =Q k ,s -Q k ,o (15)Q k ,o =Q m,o ,检查井简化方法/雨水口-检查井方法Q m,o /N ,雨水口方法{(16)式中:Q c 为地表单个网格进入排水系统的流量,m 3/s;K 为单个网格中的节点个数;Q k 为网格中第k 个节点进入排水系统的流量,m 3/s㊂Q k ,s ㊁Q k ,o 分别为节点的泄流量和溢流量,若为雨水口-检查井法,当节点为雨水口时Q k ,o =0,当节点为检查井时Q k ,s =0;若为雨水口法,当节点为检查井时Q k ,s ㊁Q k ,o 均为0;若为检查井简化法,当节点为雨水口时Q k ,s ㊁Q k ,o 均为0㊂图1㊀地表径流与地下管流交换模式Fig.1Exchange modes of surface runoff and underground pipe flow 1.3.3㊀模型双向耦合实现方式耦合模型是以水量交换为纽带,将节点泄流/溢流量作为源项加入地表二维模型中,同时也作为一维管网模型节点的外部入流/出流量加入排水管网系统中[11]㊂地表二维模型和一维管网模型双向耦合过程中具体步骤如下:(1)设置地表二维模型和一维管网模型的边界条件和初始条件㊂设置地表径流与地下管流交换模式,将地表节点坐标和地下管网节点坐标进行对应,保证地表节点泄流/溢流和管网节点入流/出流在空间位置上严格对应㊂此外,还需要注意的是SWMM 排水管网模型需启用节点积水功能㊂(2)读取地表二维模型和一维管网模型输入文件,获取并初始化地表和排水管网的属性信息㊂(3)根据地表网格水位和单宽流量等,采用CFL 条件计算动态时间步长㊂(4)将时间步长㊁管网节点水深和溢流量等信息与地表网格水位和单宽流量等信息输入到地表径流与地下管流交换模块,根据地表径流与地下管流交换模式,计算地表径流与地下管流交换水量㊂(5)将计算得到的交换水量和时间步长输入到排水管网模型㊂运行排水管网模型,推进1个时间步长㊂计算得到节点水深和管道流量等信息,用于下一时间步长模拟㊂(一维模型演进1步)(6)获取排水管网模型计算得到的节点水深和溢流量等信息,用于水量交换计算㊂(7)计算地表网格下渗率㊂(8)将计算得到的时间步长交换水量和下渗率输入到地表二维模型㊂运行地表二维模型,推进1个时间步长㊂计算得到网格水位和单宽流量等信息,用于下一时间步长模拟和水量交换计算㊂(二维模型演进1步)(9)判断模拟时间是否到达结束时刻㊂若未到达结束时刻,重复上述(3) (8)计算步骤;若到达结束时刻,输出计算结果,关闭程序㊂2㊀模型验证采用试验算例和理论算例对构建的城市地表径流与地下管流双向耦合模型进行验证㊂选取的试验算例水流在地表演进过程中部分从节点下泄至排水管网,汇流至管道出口排出;选取的理论算例管网水流从节点顶㊀第2期王小杰,等:考虑不同水流交换模式的城市洪涝一维二维双向耦合模型249㊀部溢出,在地表上流动,并经其余节点重新汇入管道,在管网溢流量和回流量达到平衡后,管道顶部地表区域水流最终趋于平衡状态[28]㊂2.1㊀试验算例采用Dong等[18]开展的城市洪涝地表与地下排水系统双层结构试验数据对耦合模型进行验证㊂试验模型整体几何比尺为1ʒ10,地表部分包含水库㊁闸门㊁道路㊁人行道㊁房屋等结构,地下部分包含雨水箱㊁连接管㊁排水干管等结构,地表和地下排水管道之间采用10个雨水口连接,雨水口沿水槽中轴对称分布,前后间距1.8m(模型布置平面示意图详见文献[18])㊂地表水槽从上游至下游布置了7个水位测点(P1 P7),排水干管底部布置了1个压力水头测点(P8),8个测点的具体坐标详见文献[18]㊂水库内初始水深为0.3m,闸门下游和地下排水管道内初始水深为0m,模拟时间为340s㊂地表和排水管道的曼宁系数均为0.011s/m1/3㊂建筑物采用真实地形法表示,地表下游边界和排水系统下游出口边界均为自由出流,其余边界为固壁边界条件㊂节点泄流和溢流中的参数随着节点型式的不同而变化,因此,在不同的算例中需对公式中的参数进行率定㊂经过率定,采用综合流速公式(a=0.225,b=-2.063)和孔口流公式(C o=0.15)进行节点泄流和溢流计算㊂不同测点模拟水深与实测水深变化过程对比结果如图2所示(仅展示了部分测点,P1 P7为地表测点, P8为管道测点)㊂将采用二维模型动态变化时间步长作为管网模型和水流交换时间步长(Δt2D,即耦合模型实时同步)的模拟结果与采用固定时间步长(1㊁0.6㊁0.2s)的模拟结果进行对比,分析耦合模型是否实时同步对洪涝过程的影响㊂管网模型采用固定时间步长时,管网模型运行时间作为地表与地下水流交换同步时间的具体实现过程可参考文献[10]㊂可以看出,固定时间步长的大小对模拟结果有着显著影响,且对管道的影响要大于地表㊂当固定时间步长较小时,固定时间步长与动态变化时间步长的模拟结果基本一致,即耦合模型是否实时同步对洪涝过程基本无影响㊂随着固定时间步长的增大,固定时间步长与动态变化时间步长的模拟结果相差越来越大,且与实测水深的误差也在增大㊂总的来说,固定时间步长的准确性取值对于模拟结果的精度至关重要,且相较于固定同步时间,实时同步的耦合模型模拟的水深与实测水深更为接近㊂图2㊀不同测点模拟和实测水深比较Fig.2Comparisons of simulated and measured water depths at different measuring points250㊀水科学进展第35卷㊀将实时同步的耦合模型模拟结果与实测值进行对比,地表测点P1 P7的水深模拟值与实测值变化过程基本一致,上游水库水深随时间不断降低,下游城市街区水深随时间先增加后减小,其中地表测点的水深模拟值在上下游水深较小时略微低于实测值,且测点P3模拟结果相对较差㊂这是因为测点P3位于房屋上游边壁处,水流撞击边壁后产生强烈的紊动与空气掺混现象,具有三维特征水流运动,本文模型使用的二维浅水控制方程难以反映此类现象[22]㊂管道测点P8的水深模拟值与实测值变化过程较为一致,相比于地表水深变化,管道模拟结果的误差相对更大,这可能是因为地表水流下泄汇流至管道过程中产生的误差对管道模拟结果造成了一定的影响㊂相较于实测水深,管道测点的水深模拟值略大,退水过程略微滞后,其原因可能与管道水流的进口流量有关㊂在水槽试验中地表水流经雨篦子流入雨水井后,通过侧支管与排水干管相连接㊂本文模型未考虑雨水井内部的水量平衡过程及其产生的水头损失,从而使得管道的水深模拟值略大,退水过程略微滞后㊂此外,采用纳什效率系数(E NS )进一步评估模型的计算精度㊂地表测点P1 P7的水深模拟值与实测值的E NS 均在0.90以上,其中测点P3的E NS 最小,为0.92,管道测点P8的水深模拟值与实测值的E NS 为0.76,表明本模型的计算精度较高,能够准确模拟具有排水管道的城市洪涝演进过程㊂2.2㊀理论算例采用喻海军[28]开展的理论算例对耦合模型进行验证㊂该算例地表区域为边长200m 的正方形,管网系统由6个节点和6条管道组成(图3)㊂地表与管道水流之间通过节点2㊁3㊁4和5的泄流和溢流来进行交换㊂节点1㊁6分别为入流节点和出口节点,节点1的入流流量在模拟开始前10min 内由0逐渐增加至1.0m 3/s,随后保持恒定不变,节点6设置为自由出流㊂地表和管道初始水深为0m,地表曼宁糙率系数为0.025s /m 1/3,地表区域四周为固壁边界条件,模拟时间为48h㊂管道和节点属性信息详见文献[28]㊂经过率定,采用综合流速公式(a =0.046,b =-0.935)和孔口流公式(C o =0.67)进行节点泄流和溢流计算㊂图3㊀算例示意[28]Fig.3Diagram of theoretical case 将本文模型与InfoWorks ICM 计算结果进行对比,表1为稳定状态时管道流量和节点水深㊂可以看出,管道流量和节点水深最大相对误差不超过10%,节点水深相对差值更小,不超过5%,误差可能来源于地表地下耦合算法及网格划分的差异㊂本文模型与InfoWorks ICM 计算的稳定状态时地表区域水位分布基本一致,地表内均存在约0.12m 的水深,节点2的顶部区域水位较高,节点3㊁4和5的水位略低于平均水位,其他区域水位基本相等㊂总的来说,本文模型与InfoWorks ICM 计算结果基本吻合,耦合模型具有较高的可靠性㊂表1㊀稳定状态时管道流量和节点水深Table 1Pipe discharge and node water depth in steady state 编号管道流量节点水深本模型/(m 3/s)InfoWorks /(m 3/s)绝对差值/(m 3/s)相对差值/%本模型/m InfoWorks /m 绝对差值/m 相对差值/%1 1.000 1.0000㊀㊀0㊀㊀ 1.521 1.5000.021 1.4020.4530.4130.0409.69 1.447 1.3960.051 3.6530.4530.4130.0409.690.9740.991-0.017-1.7240.4820.4710.011 2.340.9740.990-0.016-1.6250.4820.4720.010 2.120.7720.779-0.007-0.9060.993 1.000-0.007-0.700.5700.574-0.004-0.70㊀第2期王小杰,等:考虑不同水流交换模式的城市洪涝一维二维双向耦合模型251㊀3㊀模型应用3.1㊀研究区概况采用城市地表径流与地下管流双向耦合模型,模拟英国Glasgow城市街区(1.0kmˑ0.4km)发生在2002年7月30日的洪涝过程㊂该过程水流从Q点处涵洞溢出到研究区域的街区中,最大流量为10m3/s,总泄水量约8554m3,持续时间不超过60min,Q点流量曲线详见文献[29]㊂因缺少实际管网资料,本文根据室外排水设计标准[30]和文献[18],在城市主要道路两侧每隔50m添加1对尺寸为0.75mˑ0.45m的雨水口,主要道路中间每隔100m添加1个检查井,相邻2个检查井之间添加直径为1.0m的圆管㊂排水系统由140个雨水口㊁36个检查井㊁2个排放口和38条管道组成(图4)㊂由带有建筑物高度的2m分辨率地形图可看出,研究区整体东部高西部低,按照地表高程将检查井㊁雨水口和排水管道沿道路由东北向西南布置㊂地表和排水管道的曼宁糙率系数分别为0.020和0.013s/m1/3㊂建筑物采用真实地形方法表示,研究区域四周设为固壁边界条件,地表设置了4个水深监测点(ST1 ST4,与文献[29]位置相同)㊂地表和管道初始水深为0m,模拟时间为2h㊂采用综合流速公式(a=0.302,b=-0.816)[26]和孔口流公式(C o=0.67)[27]推荐的参数计算节点泄流和溢流㊂图4㊀英国Glasgow某街区地形及排水系统布置Fig.4Topography and sewer drainage system structure in Glasgow,UK3.2㊀结果分析采用检查井简化方法㊁雨水口方法和雨水口-检查井方法分别计算地表径流与地下管流之间的交换水流,对比无排水系统的结果,分析排水管网和不同地表地下水流交换模式对城市洪涝过程的影响㊂4种情况下各监测点处的水深变化过程如图5所示㊂检查井简化方法㊁雨水口方法和雨水口-检查井方法与无排水系统的对比,最大水深在测点1处分别减小了3.16%㊁12.7%和12.7%,在测点2处分别减小了4.87%㊁20.2%和20.4%,在测点3处分别减小了23.4%㊁49.3%和50.3%,在测点4处分别减小了7.62%㊁27.4%和28.5%㊂此外,3种水流交换模式对洪涝到达时间有一定的延迟作用,检查井简化方法的延迟作用最小,其次为雨水口方法和雨水口-检查井方法,且离洪涝源头越远延迟作用越显著㊂总的来说,排水管网可以有效地减少地表水深,3种水流交换模式对地表水深的影响存在显著差异,检查井简化方法对地表水深的减少作用要远小于雨水口方法和雨水口-检查井方法,雨水口方法比雨水口-检查井方法略低,但两者差异较小,且2种方法的地表水深变化过程基本一致㊂与此同时,对4种情况下研究区域的最大淹没范围及水深进行分析,结果如图6所示㊂检查井简化方法㊁雨水口方法和雨水口-检查井方法与无排水系统对比,最大淹没面积分别减小了9.25%㊁23.2%和。

基于SVM支持向量机的水质图像分析

基于SVM支持向量机的水质图像分析
李昂;金晓军;万权性
【期刊名称】《电脑知识与技术》
【年(卷),期】2018(014)008
【摘要】针对运用水色图像来判别水质状况的问题,设计了一种基于计算机视觉与机器学习的水质图像评价方法.利用颜色矩阵对水质图像进行特征提取,采用SVM 支持向量机算法对水质图像的RGB三通道特征进行数据分析,使用Python语言进行编程,得到一个水质评价模型.实验表明,该方法能有效通过水体的颜色对不同水质进行识别,具有一定的实际应用价值.
【总页数】3页(P157-159)
【作者】李昂;金晓军;万权性
【作者单位】九江职业大学信息工程学院,江西九江332000;九江职业大学信息工程学院,江西九江332000;九江职业大学信息工程学院,江西九江332000
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于支持向量机(SVMs)的人类核心启动子的识别 [J], 徐文韬;叶子弘;俞晓平
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3.基于形状特征和支持向量机(SVM)的茶叶病害识别方法 [J], 陈荣;李旺;周文玉
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5.基于支持向量机SVM的云南省土地利用变化研究 [J], 马明;孙亚珍;任枫;岳彩荣
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水文地质参数识别的快速和谐搜索算法

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题中, 如何确定参数 bw 的取值并没有一定规律可 循, 参数值确定受人为因素影响仍然很大 。 针对以往算法 IHS 本 文 在 Mahdavi 等 人 研 究 基 础 上, 对 HS 、 的不足, 算法音阶调整步骤做了进一步改进 。 改进后的算法不 再需要预先设 定 bw 取 值, 而是以前一次迭代中获得 的最优解向量为基础进行更新 。 这样能够更快地找到 全局最优解所在的 范 围, 并 不 断 逼 近 全 局 最 优 解。因 改进后的算法具有更 高 的 寻 优 性 能, 故称其为快速和 谐搜索算法( FHS ) 。 FHS 算法主要包括初始化设置, 产生新的解向量, 更新和谐记忆矩阵, 终止准则等步骤 。 具体过程如下: ( 1 ) 初始化设置 FHS 算法在迭代 计 算 之 前, 需要设置初始和谐记 忆矩阵 。 该矩阵由随机产生的和谐记忆向量及相应的 目标函数值构成, 如式 1 所示: 2 x1 HMS - 1 x1 HMS x1 x1 1 x1 2 x
0929 ; 修订日期: 20101204 收稿日期: 2010基金项目: 国家重点基础研究发 展 计 划 项 目“华 北 平 原 地 下 水 ( 2010CB428803 ) 演变机制与调控 ” 作者简介: 骆乾坤( 1984 - ) , 女, 博 士 研 究 生, 从事地下水模拟 与优化管理研究 。 E-mail : luoqiankun. kun@ 163. com
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可变勾股模糊VIKOR水资源系统韧性评价调控模型及应用


( ) ( ) rP (xi ) =
uP (xi ) 2 +
vP
(xi
)
2
视为隶属度与非隶属度向量的模,称为勾股模糊集
P
的自信度;自信度
的作用效果与rP ( xi )和uP ( xi )所在方向的夹角有关。
设rP (xi )和uP (xi )所在方向的夹角为θP (xi ),Yager 定义了一个刻画自信度rP (xi )方向的量dP (xi ),
— 633 —
是在考虑多个属性的情况下,选择最优方案或进行方案排序。综合考虑水资源系统的影响因素,对 其韧性水平进行时空排序,进而分析其演化规律,开展水资源系统韧性的评价与调控,对于水资源 系统的安全维护和可持续发展策略的制定具有重要的指导意义。
勾 股 模 糊 集 方 法 是 多 准 则 决 策 过 程 中 决 策 矩 阵 的 重 要 获 取 途 径 之 一 。 Yager 等 研 [16-17] 究 了 勾 股 模 糊数(Pythagorean Fuzzy Numbers,PFNs)和复数之间的联系,讨论了一种决策方法,随后定义勾股聚 类 算 子 , 并 应 用 于 新 的 MCDM 问 题 处 理 技 术 之 中 。 [18] Zhang 等 提 [19-20] 出 了 基 于 备 择 方 案 与 理 想 解 的 相 似 性 度 量 的 PF(Pythagorean Fuzzy, PF)-MCDM 决 策 方 法 。 Ma 等 构 [21] 建 了 对 称 勾 股 模 糊 算 子 并 应 用 于 MCDM 问 题 中 。 Ren 等 开 [22] 发 了 勾 股 模 糊 集 用 于 交 互 式 多 准 则 决 策 的 方 法 ; 李 德 清 等 基 [23] 于 距 离 测度,结合排序函数构建了一种勾股模糊集多属性决策模型。
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第 25 卷
都是相关的, 且存在一种系统目的意义下的和谐机制 。和谐管理理论首先从宏观上把握整体 , 然后从中观 层次给出寻求满意解的技术路线 , 最后从微观上给出处理子系统之间以及系统要素之间和谐关系的方法 。 和谐管理理论在借鉴西方先进的管理科学思想的基础上 , 充分体现中国国情和民族传统文化, 既强调" 总 [13 ] 又充分地考虑客观世界, 是一种中观的管理思想 。 体论" 和追求" 完美" , 1. 2 流域初始水权和谐配置的内涵 由于水资源的稀缺性以及水资源时空分布的不均匀性 , 流域初始水权配置结果涉及到流域上下游 , 左 右岸的利益以及工业用水, 农业用水和生态环境用水的冲突 , 对建设和谐社会具有重要影响。基于和谐管 " 谐" 的关系。 " 和" 的环境, 理理论, 流域初始水权配置也应该创造水权配置系统自身 " 和" 的环境, 指流域 的整体生态环境和经济发展水平良好 , 包括流域生态用水得以保证, 生态环境恶化得以缓解, 流域具有可 " 谐" 的关系, 持续发展能力, 流域整体经济发展水平在平衡中上升 。 指流域各区域对初始水权配置结果基 本满意, 区域间没有关于水权既得利益方面的矛盾与冲突 , 关系融洽, 经济发展水平高的区域带动发展水 最终实现各区域的经济协同发展 , 并通过提高水资源利用效率来满足各自日益增长的水资源 平低的区域, " 谐" 的关系的流域, 其初始水权配置结果必将是和谐的 。 需求。具有" 和" 的环境, 综上, 文中提出流域初始水权和谐配置的概念如下 : 流域初始水权和谐配置, 是指在遵循公平与效率 并重, 支撑流域社会经济可持续发展等配置原则的前提下 , 依据生活、 生态、 生产用水序位, 历史、 现状、 未 , 、 , , , 来兼顾 上下游 左右岸区域协调等配置规则 在政府宏观调控作用下 充分吸收用水户的意见 建立区域、 行业水权配置的协商机制, 使水权配置结果得到各区域的普遍认可 , 区域间的用水矛盾和冲突得以缓解, 从而实现人水和谐。为保障流域内区域间用水的公平性和高效性 , 促进流域人水和谐社会建设, 必须实现 。 流域初始水权的和谐配置
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流域初始水权和谐配置的界定
和谐管理理论 和谐管理理论是基于早期的和谐理论发展起来的。 早期的和谐理论是席酉民教授于 1987 年提出 [12 ] 的 , 该理论从哲学思考的角度研究了和谐管理问题 , 其理论基础是任何系统之间及系统内部的各要素
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收稿日期: 2011 - 6 - 22 。 基金项目: 河海大学" 211 工程" 三期重点学科" 技术经济及管理" 子项目 " 长三角区域发展的技术经济及管理 " ; 中央高校基本科研 业务费专项资金( 2011B03614 ) 资助。 作者简介: 陈艳萍( 1977 - ) , 女, 湖北广水人,讲师, 博士, 从事管理科学理论与方法、 水资源管理方面的研究。 E - mail: chenyp@ hhu. edu. cn.
基于二维判别的初始水权配置方案的和谐性诊断
陈艳萍,吴凤平,周晔
( 河海大学商学院, 南京 211100 )
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要: 基于和谐管理理论, 对" 流域初始水权和谐配置 " 进行了界定。为实现流域初始水权和谐配置 , 减
少流域内区域间的用水冲突和矛盾 , 文中基于定量方法对初始水权配置方案进行和谐性诊断 。选取人口数量、 GDP、 耕地面积、 现状供水量等四项指标作为和谐性诊断指标 , 分别从方向维和程度维构建了方向性判别准则 和程度性判别准则, 两个维度的和谐性判别均通过的配置方案即是流域初始水权和谐配置方案 , 是令流域各区 域基本满意的配置方案 。结合大凌河流域进行实证分析 , 根据和谐性诊断结果调整各区域的水权量 , 实现大凌 河流域初始水权的和谐配置 。 关键词: 初始水权; 和谐配置; 和谐性诊断; 和谐性判别准则 中图分类号: F416. 9 文献标识码: A
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2. 1
和谐性诊断
和谐性诊断指标 D = { d1 , d2 , …, dn } , W2 , …, Wn } , 设 D 为某流域的区域集, 流域初始水权配置的方案之一为 { W1 , 即 区域 d j 分配的水权量为 W j ( W j 简称为区域 d j 的配水量 ) 。 基于流域初始水权和谐配置的内涵, 配置方 、 案的和谐性诊断应该充分体现区域间的用水公平性 水资源利用的高效性以及对流域生态环境的保护 , 从 文中分别从方向维和程度维对初始水权配置方 而使流域各区域对初始水权配置结果基本满意 。基于此, 即和谐性诊断包括两个层次: 方向性判别和程度性判别。当配置方案既通过了方向性 案进行和谐性诊断, , 判别 又通过了程度性判别时, 则认为配置方案通过了和谐性诊断 。 在深入流域调研, 与各区域利益相关者访谈的基础上 , 剖析流域初始水权配置中的协商过程, 寻求流 域初始水权配置中可能导致不和谐的因素 , 并征求流域管理机构和水权配置领域专家的意见后 , 文中最终 选择了区域人口数量( H1 ) 、 区域耕地面积( H2 ) 、 区域 GDP( H3 ) 、 区域现状供水量( H4 ) 等四项指标作为 来衡量这些指标与初始水权配置结果的协调程度 , 以此检验初始水权配置方案的是否和 和谐性诊断指标, 谐。 " 区域对" ( d j , d k ) 表示对区域 d j 和区 为了描述方便, 文中把两区域间的比较用" 区域对" 表示, 例如, 域 d k 的配水量进行比较。 2. 2 方向性判别 2. 2. 1 基本思想 方向性判别的目的是诊断区域间配水量的大小关系是否合理 。 如果区域 d j 的配水量比区域 d k 的配 d j 中有一定比例的指标值优于 d k ( 并不要求区域 d j 的所有指标值都优于 即有 W j > W k , 相应地, 水量多, 区域 d k 的对应指标值) , 就认为两区域间的这种水权量的大小关系是合理的 , 即 W j > W k 是成立的, 即" 区 d k ) 通过了方向性判别。 域对" ( d j , 在方向性判别中隐含着一个假设: 如果区域 d j 与 d k 相比, 其部分比较差的指标可以用其他较优的指 标来补偿, 那么, 我们可以接受区域 d j 的配水量 W j 大于区域 d k 的配水量 W k 的事实。 2. 2. 2 方向性判别准则 假设区域 d j 中有一个或多个指标值劣于区域 d k 的相应指标值, 如果区域 d j 中存在一定比例的指标 就可以补偿那些较劣的指标。 方向性判别就是要寻求区域 d j 中是否存在一定 优于区域 d k 的相应指标,
第 25 卷 第 12 期 2011 年 12 月
干 旱 区 资 源 与 环 境 Journal of Arid Land Resources and Environment
Vol. 25 No. 12 Dec. 2011
文章编号:1003 - 7578 ( 2011 ) 12 - 125 - 07
第 12 期
陈艳萍 等
基于二维判别的初始水权配置方案的和谐性诊断
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比例较优的指标。 请流域管理机构或领域专家给出四个和谐性诊断指标的相对重要性 , 用一组权表示其相对重要性, 设 , , , 。 , ELECTRE 四项和谐性诊断指标的权重分别为 ω1 ω2 ω3 ω4 根据上述基本思想 基于 法得到方向性判 别准则。 方向性判别准则: W j ≥W k 4 ωi + = ∑ ω i ) / ∑ ω i ≥β I jk = ( i∈I + ∑ i = 1 ( W j, W k) i ∈ I ( W j, W k) I jk = ( ∑ ωi ) / ( - ∑ ω i ) ≥1 ^ i ∈ I + ( W j, W k) i ∈ I ( W j, W k) j, k = 1, 2, …, n; i = 1 , 2, 3, 4 其中 I + ( Wj , W k ) = { i | 1 ≤i≤4 , H ji > H ki } I = ( Wj , W k ) = { i | 1 ≤i≤4 , H ji = H ki } I - ( Wj , Wk ) = { i | 1 H ji < H ki } ≤i≤4 , " 区域对 " β 可以根据流域及区域特点预先给定 , 一般可取 0. 5 ≤β ≤0. 8 。当方向性判别准则成立时, ( dj , d k ) 就通过了和谐性诊断的方向性判别 。 W2 , …, W n } 通过了 当所有" 区域对" 都通过了方向性判别, 则认为流域初始水权配置方案 W = { W1 , 和谐性诊断的方向性判别。反之, 只要有一个 " 区域对 " 没有通过方向性判别, 就认为流域初始水权配置 。 方案不和谐 2. 3 程度性判别 2. 3. 1 基本思想 程度性判别的目的是判断区域间水权量的大小程度是否合理 , 即大于的量或小于的量是否合理。 程 度性判别是在方向性判别通过后进行的 。无论是从心理承受能力或者客观需求来看 , 即使区域 d j 的指标 d j 的配水量 W j 与 d k 的配水量 W k 相比, 值总体上超过区域 d k 的指标值, 那么, 也应该控制在一定的范围 其倍数关系应与其指标值之 之内。程度性判别隐含着一个假设: d j 的配水量 w j 与 d k 的配水量 w k 相比, 间的倍数关系具有密切的匹配性 。 2. 3. 2 程度性判别准则 d k ) 的加权综合指标系数为: 记" 区域对" ( d j , 4 H ji ( 1) γ ( d j, d k) = ∑ ω i · i =1 H ki 那么, 区域 d j 的配水量 W j 与区域 d k 的配水量 W k 之比应该与 γ ( d j, 我们 d k) 之间保持一定的匹配关系 , : 将这种关系描述为 Wj ( 2) ∈[ η min γ ( d j, η max γ ( d j, d k) , d k) ] Wk d k ) 的配水比例下限和配 这里, ω i 的意义同方向性判别。η min γ ( d j, η max γ ( d j, d k) , d k) 分别是 " 区域对 " ( d j , 水比例上限。η min , η max 称为下限系数和上限系数, 可以依据流域和区域的特点来综合确定 。 程度性判别准则 Wj η min γ ( d , ≤ ≤η max γ ( d j, d k) j d k) Wk 4 H ji d k) = ∑ ω i · γ ( d j, i =1 H ki j, k = 1, 2, …, n; i = 1 , 2, 3, 4 " " ( dk ) , 对于流域内任意 区域对 d j , 如果均满足程度性判别准则, 就认为流域初始水权配置方案 W = { W1 , W2 , …, W n } 通过了程度性判别。反之, 只要有一个" 区域对" 未通过程度性判别, 就认为初始水权配 置方案是不和谐的。 当流域内所有" 区域对" 都通过了方向性判别和程度性判别 , 就认为流域初始水权第一层次配置方案 W = { W1 , W2 , …, W n } 通过了和谐性诊断, 判别为和谐, 否则认为流域初始水权配置方案不和谐 。
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