SWMM模型参数局部灵敏度分析

利用Morris筛选法,分析了3场不同雨强降雨条件下,城市降雨径流模型SWMM的水文水力模块和水质模块的参数灵敏度。结果表明:对SWMM模型径流总量和径流峰值最敏感的参数依次是不透水面洼蓄量(destore-imperv)、管道曼宁系数(conduit roughness)和汇流区宽度(width-K),最大灵敏度分别为-0.329、-0.144、0.133和-0.294、0.171和0.143;对污染物总量敏感性较高的是路面和屋面的最大积累量(max buildup)、冲刷系数(coefficient)和冲刷指数(exponent)参数。雨强对于SWMM模型水文水力参数中的下渗参数的敏感性有较大影响,而对水质参数的敏感性影响较小;研究区的土地利用状况对参数敏感性也有较大的影响。水质参数总体的稳定性要高于水文水力参数。     

大麦发育模型及其光敏感参数

为了确定光周期对作物影响的连续变化规律,采用大麦自交系为材料,通过大麦自交系从长日照到短日照和从短日照到长日照环境有规律地进行相互转移的试验方法,定量地研究了光周期对大麦自交系诱导的响应。结果表明:光周期对大麦生长发育的影响呈阶段性线性关系。据此将大麦花前期发育阶段划分为基本营养生长期(BVP)、光敏感期(PSP)和光敏感后期(PPP)。建立了光周期影响大麦发育的数学模型,计算出花前期各发育阶段的天数,然后根据大麦光温发育模拟模型确定模型参数:它们分别是f0(最短花前期)、θ1和θ2(光敏感期起始时间和光敏感期终止时间)、δ(光敏感系数);估出96个大麦品系(包括两个亲本)的发育模型参数。计算结果表明,96个大麦品系均受光周期的影响,不同的大麦品系感光性差异较大,最早的在出苗后9.78d就进入光敏感期,最迟的在播种后41.49d进入光敏感期;最快的9.2d通过光敏感期,最慢的光敏感期一直持续到抽穗前;不同的发育阶段光周期对大麦的影响也有明显的区别,表现为光敏感期强烈地受光周期的影响,而在基本营养生长期和光敏感后期的影响较小;并分析了大麦抽穗前各发育阶段的长短与感光性强弱的关系。     

基于暴雨径流管理模型(SWMM)的海绵城市低影响开发措施控制效果模拟

为解决城市化过程中遇到的水生态、水安全和水环境问题,以低影响开发(LID)为核心理念,我国提出了海绵城市这一新型城市雨洪管理概念.本研究利用芝加哥雨型和沈阳暴雨强度公式构建了不同重现期的降雨过程线,然后利用暴雨径流管理模型(SWMM)模拟分析了城市化前、城市化后和LID措施后3种情景方案的水文水质过程.结果表明: 随着降雨重现期的增大,LID措施减少的径流量逐渐增大,研究区径流量基本达到城市化前的水平.LID措施对总悬浮颗粒物(TSS)、化学需氧量(COD)的去除量较大,但TSS和COD排放量仍然远远高于城市化前,总氮(TN)和总磷(TP)的污染物排放量接近于城市化前的自然状态.随着雨强的增大,径流流速增大,LID措施消减的TSS、TP和COD量逐渐减小.     

基于SWMM模型的城市排水区域降雨及地表产流特征

以上海市中心城区典型排水区域为研究对象,基于SWMM模型连续模拟2009—2011年降雨径流,分析区域235场降雨及地表径流特征.结果表明: 该区域发生频率较高的降雨具有雨量小、强度低的特点,雨量为0～10 mm、平均降雨强度为0～5 mm·h^-1、降雨峰值为0～10 mm·h^-1的降雨发生频率最大,分别占所有研究降雨场次的66.4%、88.8%和79.6%,这对于该区域应用低影响开发措施削减小雨量或低强度降雨下的径流和面源污染具有重要意义;径流量总体随着降雨量增大而增大,区域降雨产流临界值不仅与降雨量有关,还与平均降雨强度和降雨历时有关,2 mm以下的降雨基本不产流;2～4 mm的降雨如降雨强度在1.6 mm·h^-1以下,产流量不到1 mm,当降雨量在4 mm以上、平均降雨强度大于1.6 mm·h^-1时,区域基本产流.基于SWMM径流模拟结果,建立适合该区域的径流量与降雨因子的回归方程,其调整R²均大于0.97,能较好反映该区域径流量与降雨因子的关系.研究结果可为该区域更好地规划低影响开发措施和削减排水系统溢流污染提供计算基础,并为类似区域的径流研究提供参考.     

城市雨洪管理低影响开发技术研究与利用进展

低影响开发(LID)作为一种新兴雨水管理技术,在消减城市雨洪和滞留污染物等方面效果显著.本文系统介绍了LID技术体系,综述了国外关于3类典型LID设施(生物滞留池、绿色屋顶和透水路面)对暴雨径流和主要污染物的消减效果研究,以及LID技术在模型模拟、成本效益分析和管理体系等方面的研究成果和经验;并在此基础上分析了目前LID技术存在的问题和研究的不足;最后从LID技术的研究方向、合理设计和科学管理等方面提出建议.旨在通过国外研究的成果和经验为LID技术在国内的标准制定和广泛实践提供科学依据和建议.
     

生态过程模型敏感参数最优取值的时空异质性分析——以BIOME-BGC模型为例

生态过程模型是当前研究陆地生态系统水循环、碳循环有力的工具,但此类模型参数众多,参数的合理取值对模型模拟结果有重要影响.以往研究对模型参数的敏感性以及参数的优化取值有诸多的分析和讨论,但有关参数最优取值的时空异质性关注较少.本文以BIOME-BGC模型为例,在常绿阔叶林、落叶阔叶林、C3草地3种植被类型下,通过构建敏感性判别指数,筛选出模型的敏感参数,并在每种植被类型下选取两个试验站点,使用模拟退火算法结合实测通量数据构建目标函数,获取各站点敏感参数逐月的最优取值,然后构建时间异质性判别指数、空间异质性判别指数和时空异质性判别指数对模型敏感参数最优取值的时空异质性进行定量分析.结果表明:BIOME-BGC模型在3种植被类型下遴选出的敏感参数大部分一致,少数有差异,但参数的敏感性强弱在不同植被类型下的表现不尽相同;BIOME-BGC模型敏感参数的最优取值,大都具有不同程度的时空异质性,但不同植被类型下,敏感参数最优取值的时空异质性表现各异;敏感参数中与植被生理、生态相关的参数,其时空异质性相对较小,而与环境、物候相关的参数,其时空异质性普遍较大;在3种植被类型下,模型敏感参数最优取值的时间异质性与空间异质性表现出显著的线性相关性;依据其最优取值的时空异质性,可对BIOME-BGC模型敏感参数进行类型划分,以便在实践应用中采取不同的参数率定策略.本研究结论有助于加深对生态过程模型参数特性及最优取值的理解,可为实践应用中模型参数的合理取值提供一种思路和参考.     

SWAT模型参数对土地利用变化的响应及其对不同时间尺度径流模拟的影响

SWAT模型广泛应用于土地利用变化的水文效应评估研究,但土地利用变化是否对模型参数产生影响,进而影响径流模拟效果还有待于进一步分析。以东南沿海福建省山美水库流域为研究区,基于SWAT模型,分别模拟1995年、2005年、2015年土地利用条件下的年、月、日尺度径流过程,采用SWAT-CUP进行参数敏感性分析与自动率定,分别获取1995年、2005年、2015年3种土地利用条件下径流过程模拟的最优参数集,比较参数差异;将3组参数集分别应用到不同土地利用条件,分析参数变化对不同时间尺度径流模拟的影响。结果表明：（1）1995-2015年间,研究区土地利用格局发生了较大变化,主要表现为林地转向园地和建设用地;3期土地利用条件下率定的SWAT模型都能较好地模拟山美水库流域年、月、日尺度径流,其效率系数NS和决定系数R²分别大于0.62和0.78。（2）不同土地利用条件下敏感参数基本一致,敏感参数分别为CN2、SOL_AWC、SOL_K、CANMX、ESCO、GW_DELAY、OV_N,但敏感参数取值随着土地利用变化而变化,其变化规律符合敏感参数的物理意义,变化率基本与土地利用变化强度正相关。（3）由土地利用变化引起的参数变化,对年、月径流模拟的影响较小,对日径流影响显著,且随着土地利用变化强度的增加而增加。     

种群模型参数辨识的一种方法

1、M(。,m)模型的建立定理.对于微分方程 dnx,(t)dtn+口zd卜lx,(t) dtn一1+…+a。_:dx:(t) dt否,x,(‘)+box:(‘)+b3x;(‘)x:(‘)+…+”。·,x:(‘)‘二(‘)给定样本数据{x;(k)1,k二1,2,…,N,i=I,2,…,m,则该方程的参数向量a=〔a:aZ…a。一,ib:bZ…b二+:〕丁可通过〔(AIB)T(A{B)〕一’(A{B)TC辨识,其中,C=〔△,x;(2),△nx:(了),…,△。x,(N)〕T陈华豪等万卷s2/△,一‘x工(2)△“一‘x:(3)…△x:(2)△x:(3)A二一……△一’x,(N),△x,(、){,111\x,(z),x贯(1),x,(1)x:(1),…,x;(了).x二(I)B二‘1‘“’,‘飞‘”,‘1.:员.,‘2‘2’,”…     

基于光谱参数对小白菜叶片镉含量的高光谱估算

为实现利用高光谱技术快速、准确、无损地检测叶类蔬菜叶片重金属镉污染情况,通过采用室内盆栽试验,检测了小白菜在6个不同的镉浓度梯度0 mg/kg(CK)、0.5 mg/kg(T1)、1 mg/kg(T2)、5 mg/kg(T3)、10 mg/kg(T4)和20 mg/kg(T5)下的叶片高光谱反射率及其镉含量。利用相关分析和逐步回归的统计方法对叶片原光谱、一阶导数光谱和光谱参数与镉含量进行统计分析,确定了反演叶片镉含量的敏感光谱参数,并建立了估算叶片镉含量的参数模型。结果表明:(1)在540 nm附近和红外区域,叶片光谱反射率随着处理浓度的增加呈下降趋势。T1组叶片光谱与对照组的光谱没有明显的变化差异;(2)原光谱与镉含量的敏感波段主要在690—1300 nm,相关系数最高的波段是782 nm。一阶微分光谱与镉含量的敏感波段在黄边、红外、近红外和远红外范围均有分布;(3)反映植物色素、水含量和细胞结构的参数MCARI(叶绿素吸收反射修正指数Modified Chlorophyll Absorption Reflectance Index),SDy(黄边面积Yellow Edge Area),WI(水质指数Water Index),DCWI(病态水分胁迫指数Disease Water Stress Index),SDr(红边面积Red Edge Area)和Dr(红边幅值The Amplitude of the Red Edge)可分别作为反演镉含量的敏感光谱参数,其倒数回归模型能够较好地反演镉污染下小白菜叶片的镉含量;(4)镉胁迫处理15 d时,建立的SDr的倒数模型估算处理30 d时小白菜叶片镉含量的效果最优。研究表明红边面积参数可以用于估算小白菜叶片的镉含量,可为评价小白菜的食用安全提供科学方法。     

SIR传染病模型的参数反演

本文将Adams微分方程数值求解方法和神经网络技术相结合,提出了一种适合于SIR传染病模型参数反演的新方法,该方法可以根据不同的传染病类型和传染病发展的不同阶段反演得到SIR模型参数,从而为分析疫情的发展、制定和评判控制措施提供依据.最后本文以北京2003年公布的SARS疫情数据,采用上述方法进行参数反演,计算结果表明反演参数得到的SIR模型计算结果与实测数据相吻合.     

基于Super-SBM模型的中国省域城市工业用地生态效率时空演变及影响因素研究

研究城市工业用地生态效率能够准确认识当前城市工业用地可持续发展水平,对节约和集约用地具有重要意义。以省域为单位,运用Super-SBM模型测算2000—2016年中国30个省(市、区)城市工业用地生态效率,分析其时空演变特征,并运用面板数据模型对其影响因素进行实证分析。结果表明:(1) 2000—2016年中国城市工业用地生态效率总体呈下降趋势,总体下降5.81%,年均下降0.35%,其过程呈现"先下降后上升"两阶段变化特征;(2)工业用地生态效率均值相对无效率城市远多于相对有效率城市,生态效率均值最高的是海南,其次为北京和上海,排在最后三位的是四川、江西、山西;(3)生态效率有效的省(市、区)个数先大幅度减少后小幅度增多,有效区域由东部地区、西北、东北地区向东南地区、东北经济发达沿海地区、西北地区、华北地区转移;(4) 2000—2016年城市工业用地生态效率均值按从大到小排序依次为华南地区、华北地区、华东地区、西北地区、东北地区、西南地区和华中地区,区域间城市工业用地生态效率存在较为显著的差异,且随着城市工业的发展区域差异呈增大趋势;(5)环境管制力度、工业行业集聚程度、工业对外开...     

基于SWAT模型的北京平原区森林景观格局对雨洪减缓的影响研究

景观格局及其变化是影响地表径流及空间分布的重要因素,也是管理城市雨洪、治理生态环境的途径。以北京市平原区百万亩造林项目为背景,选取第一轮造林时间（2011、2013、2015、2017年）的遥感数据,以三环、五环、六环路为界,将平原区划分为核心区、中心区、近郊区、远郊区四个区域,分别分析整体及分区林地景观格局的变化。运用SWAT模型模拟不同格局对不同区域暴雨径流的影响,探究影响径流变化的主导林地景观指数。研究发现：1）平原区林地面积呈增长趋势,增幅为12.96％。除核心区和中心区的部分地区外,林地斑块更聚集、形状更复杂。2）百万亩造林工程对平原区雨洪风险的减缓有积极作用,但受城市建设及人类活动的影响,不同区域造林对径流的减缓强度与建设扩张的影响强度大小关系略有不同。核心区、中心区造林对径流的减缓强度大于建设扩张对径流的副作用,径流总量减小,减少比例为1.98％、4.29％。而近郊区、远郊区相反,径流总量变大,增大比例为0.09％与6.82％,其中远郊区建设扩张的强度是影响平原区径流风险的主导原因。3）不同区域雨洪减缓的关键性林地景观指数不同。核心区径流的主导林地因子为斑块数量与形状因子,中心区为面积因子,近郊区为聚合度因子和形状因子,远郊区为面积与聚合度因子。主导林地因子的大小调控将更高效的减缓雨洪风险。本研究通过SWAT模拟分析得到第一轮造林期间平原区森林格局与径流特征的空间变化及各区域径流减缓的关键性林地因子,为第二轮造林提高雨洪减缓功效提供参考。     

土地利用格局对SWMM模型汇流模式选择及相应产流特征的影响

城市下垫面土地利用格局与地形的复杂性将导致地表汇流模式的多变性。在城市雨洪管理模型中,不同汇流模式的选取对雨洪模拟结果产生重要影响,而这一影响往往被忽视。基于设定与巴中城市社区尺度相近的实验区以及巴中市的真实降水数据,并根据实验区土地利用格局特征,在SWMM雨洪管理模型汇水模块中设置Outlet、Impervious、Pervious 3种汇流演算模式及其演算面积比,分析了不同土地利用格局响应下的不同汇流模式选择对城市雨洪模拟结果的影响。结果表明:(1)Outlet、Impervious两种汇流演算模式下汇水区地表径流的模拟结果相同,但与Pervious演算模式下的模拟结果差异显著。在Pervious模式下地表径流相对另外两种汇流模式最大降低了52%,降雨下渗量提高了近1倍。(2)在Pervious模式下,演算面积比对汇水区地表径流模拟结果具有重要影响。在总不透水面(IA)面积一定的情况下,有效不透水面(DCIA)的减少引起非有效不透水面(UIA)的比率增加。这种土地利用格局的变化致使汇水区总径流量、径流系数显著下降,降雨下渗量逐渐增加,洪峰流量则呈先增后减的趋势,且在非有效不透水面(UIA)比率为30%和40%时(此时非有效不透水面与渗透面面积相接近),洪峰流量最小。对结果的分析表明了雨洪管理模型在小尺度汇水区上应用时,应根据土地利用格局特征选择相应的地表汇流模式。正确的评价和分析不同土地利用格局方案对地表径流的影响,从而更为科学地指导城市雨洪管理和海绵城市的规划与建设。     

利用模拟退火算法优化Biome-BGC模型参数

生态过程模型建立在明确的机理之上,能够较好地模拟陆地生态系统的行为和特征,但模型众多的参数,成为模型具体应用的瓶颈。本文以Biome-BGC模型为例,采用模拟退火算法,对其生理、生态参数进行优化。在优化过程中,先对待优化参数进行了选择,然后采取逐步优化的方法进行优化。结果表明,使用优化后的参数,模型模拟结果与实际观测更为接近,参数优化能有效地降低模型模拟的不确定性。文中参数优化的过程和方法,可为生态模型的参数识别和优化提供一种实例和思路,有助于生态模型应用区域的扩展。     

上海市某医院医生绩效分配线性回归模型研究

目的 分析医生劳务性收入影响因素，探讨摒弃传统收减支模式，构建以工作量和工作质量为核心的绩效分配模型。方法 对2012年医生劳务性收入影响因素分别进行单因素相关性分析和多元线性回归分析。结果 建立了绩效分配模型，并根据研究结果提出意见和建议。结论 绩效工资分配模型有待进一步优化。     

肺炎链球菌药物敏感试验的研究

采用11种抗生素药物纸片法,对1981年至1983年从我国分离出的295株肺炎链球菌进行药物敏感试验。结果证实这些菌株对红霉素和头孢霉素Ⅱ最敏感,达99%以上,其次是氯霉素、庆大霉素和青霉素,而对新霉素、金霉素和卡那霉素最不敏感,耐药菌株达96%以上。不同地区,不同标本来源和不同血清型的菌株对青霉素,氯霉素和庆大霉素的耐药性不同。四川省、上海市及云南省的菌株对青霉素都敏感,没有耐药菌株,而安徽省和沈阳市的菌株耐青霉素者63%以上。从胸水和腹水中分离出的菌株对这三种抗生素耐药者较多,其次是从血液中分离出的菌     

大气向下长波辐射参数化模型在长白山地区的适用性

利用中国科学院长白山森林生态系统定位站的近地面气象观测数据,分析评价了目前被广泛使用的8个晴天与8个云天大气长波辐射参数化模型的模拟性能.结果表明:晴天时Satterlund模型最适用,其偏差(BIAS)与均方根误差(RMSE)分别是-23.34和28.55W·m-2;系数校正后,虽然其参数值变化不大,但其模拟效果有很大提高,BIAS与RMSE分别降低为-6.33和18.08 W·m-2;云天时Jacobs模型最准确,BIAS和RMSE只有0.38和29.29W·m-2.对模型中大气发射率的敏感性分析表明,大气发射率对水汽压的变化最敏感,对温度的变化不敏感.应用优选模型(晴天和云天)得到的模拟值与观测值的日变化趋势基本一致,但在云量发生突变的节点上模拟效果不太理想.     

基于韧性理念的中国城市雨洪管理研究热点与趋势

在中国洪涝灾害频发的背景下,海绵城市等雨洪管理实践有助于灾害的缓解,提高城市应对雨洪的“韧性”。韧性城市作为应对灾害风险的城市规划理念,已被应用于一些国家的雨洪风险管理中。本文基于韧性理念,运用科学计量分析工具CiteSpace梳理中国雨洪研究现状,从生态、工程、社会雨洪韧性3方面分析了雨洪管理热点与相关技术,发现在跨领域的雨洪系统管理、区域到街区间不同空间尺度用地调蓄管理方面存在不足,提出未来应构建以“生态-工程-社会”为核心,涵盖“区域-城市-街区”尺度,多技术集成为支撑的自适应韧性雨洪管理体系。     

大气向下长波辐射参数化模型在长白山地区的适用

利用中国科学院长白山森林生态系统定位站的近地面气象观测数据,分析评价了目前被广泛使用的8个晴天与8个云天大气长波辐射参数化模型的模拟性能.结果表明： 晴天时Satterlund模型最适用,其偏差(BIAS)与均方根误差(RMSE)分别是-23.34和28.55 W·m^-2;系数校正后,虽然其参数值变化不大,但其模拟效果有很大提高,BIAS与RMSE分别降低为-6.33和18.08 W·m^-2;云天时Jacobs模型最准确,BIAS和RMSE只有0.38和29.29 W·m^-2.对模型中大气发射率的敏感性分析表明,大气发射率对水汽压的变化最敏感,对温度的变化不敏感.应用优选模型(晴天和云天)得到的模拟值与观测值的日变化趋势基本一致,但在云量发生突变的节点上模拟效果不太理想.
     

雨洪调蓄视角下的城市人工湖水量平衡景观设计方法研究

作为水生态基础设施之一的城市人工湖,可以通过自身水量平衡的调节实现雨洪调蓄功能。但是当前城市人工湖规划建设普遍存在水量难以维持的矛盾。在厘清城市人工湖水量平衡基本原理与空间尺度的前提下,借助城市人工湖与自然湖泊水文循环过程的对比研究,构建出人工湖水量平衡过程,进而分析其8项水量平衡要素的影响因子及调控可行性,并从风景园林专业可控的视角,将城市人工湖水文循环过程与景观要素进行耦合,建立起以水量平衡为目标的城市人工湖景观设计导则,通过“空间结构对位”和“物质载体对应”2个设计步骤实现水量调控。以期为城市人工湖水量保持的现实问题提供普适性的规划设计方法体系,拓展水生态基础设施研究领域的范畴,为“海绵城市”的建设提供理论借鉴与实践参考。