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基于能量转换的地貌单位线计算方法及应用

农业工程学报 2022年第8期38卷 135-142页

作者：王文川赵延伟徐冬梅刘昌军马强华北水利水电大学水资源学院郑州450046 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾研究中心北京100038

该研究基于能量转换原理构建汇流模型,针对中小河流汇流参数确定困难、汇流计算准确度低的问题,分析流域内水质点能量的空间分布,采用将重力势能转化为动能的方式估计地表水流速度,计算空间流速场并提取地貌单位线。采用分辨率30 m×30 ... 详细信息

该研究基于能量转换原理构建汇流模型,针对中小河流汇流参数确定困难、汇流计算准确度低的问题,分析流域内水质点能量的空间分布,采用将重力势能转化为动能的方式估计地表水流速度,计算空间流速场并提取地貌单位线。采用分辨率30 m×30 m的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据,将湖南省竹溪坡流域划分为57个计算单元,分别采用能量转换法和坡度雨强法提取了地貌单位线。构建了研究区的分布式模型,其中产流计算采用新安江模型,坡面汇流采用地貌单位线模型,河网汇流采用马斯京根法,对竹溪坡流域36场降雨径流过程进行模拟。采用统计方法分析汇流参数,对参数的取值范围进行了评估。结果表明,与坡度雨强法相比,基于能量转换方式的洪水模拟结果中,峰现时间误差不超过1 h的场次比例由30.5%提高到83.3%,确定性系数不低于0.9的场次由9场提升至17场,平均确定性系数达到0.89,显著提高了模拟精度。通过对断面流速进行统计分析,评估竹溪坡流域汇流参数取值范围为[0.008, 0.014],当参数在此区间浮动时,确定性系数不低于0.9的场次比例为44%~50%,与率定得到的结果接近。该方法物理意义明确,参数可以通过率定或者测量方式确定,为无资料地区汇流规律研究提供了一种可靠思路。

关键词：径流流速空间分布洪水预报地貌单位线分布式水文模型

Mε-OIDE求解约束优化问题算法及其在水库群防洪调度中的应用

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水利学报 2023年第2期54卷 148-158页

作者：王文川田维璨徐雷刘昌军徐冬梅华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 河海大学水文水资源学院江苏南京210024 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

约束处理技术和初始种群代表性对约束优化算法的性能具有重要影响。针对ε约束处理法求解约束优化问题时结果不稳定、经验参数难取值等问题,本文首先从当前两种不同的ε约束处理法出发,通过对其优缺点的分析,将Z-ε约束处理法对等式约... 详细信息

约束处理技术和初始种群代表性对约束优化算法的性能具有重要影响。针对ε约束处理法求解约束优化问题时结果不稳定、经验参数难取值等问题,本文首先从当前两种不同的ε约束处理法出发,通过对其优缺点的分析,将Z-ε约束处理法对等式约束额外进行δ放松的操作补充到TS-ε处理法的整体框架中,并增设一个用户自定义参数来处理多样的约束条件,从而提出了一种改进的ε约束处理法。基于原始的差分进化算法,将其与前述改进的ε约束处理法和经典的反向学习初始化种群策略耦合,提出一种轻量化的Mε-OIDE(Modifiedε-Opposition-based-learning Initialization Differential Evolution)约束优化算法。在CEC2006基准函数集上的测试结果验证了耦合策略的有效性,表明提出的Mε-OIDE算法具有高精度和强鲁棒性。此外,在水库群防洪调度问题上的优化结果进一步证明了Mε-OIDE优化算法处理实际约束优化问题的可行性和高效性。

关键词：约束优化 ε约束处理法差分进化算法反向学习水库群防洪优化调度

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多行当并驾齐驱，创业梦落地开花

工友 2022年第7期 42-43页

作者：刘昌军

神农架林区新华镇森酿坊酒厂、珍稀苗木种植基地、黑毛土猪和本土土鸡养殖场，三家属于不同行当，却有着相同背景——都在神农架石屋头生态农业科技发展有限公司旗下，企业的掌舵人便是田植虎。2015年返乡创业，陆续涉足多个行当，田植...

神农架林区新华镇森酿坊酒厂、珍稀苗木种植基地、黑毛土猪和本土土鸡养殖场，三家属于不同行当，却有着相同背景——都在神农架石屋头生态农业科技发展有限公司旗下，企业的掌舵人便是田植虎。2015年返乡创业，陆续涉足多个行当，田植虎的创业梦不但落地开了花，还越做越大。

关键词：

郑州“7·20”特大暴雨内涝成因及灾害防控

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郑州大学学报（工学版） 2023年第2期44卷 38-45页

作者：刘家宏裴羽佳梅超刘昌军中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 北京工业大学城市建设学部北京100124 水利部数字孪生流域重点实验室(筹) 北京100038

当前全球气候变化导致洪涝灾害频繁发生,尤其一些高强度、极端性的城市降水洪涝事件更是严重损害了人民群众的生命财产安全。郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害是新中国成立以来最严重的城市内涝灾害,国内外专家学者对暴雨的特性及成因、... 详细信息

当前全球气候变化导致洪涝灾害频繁发生,尤其一些高强度、极端性的城市降水洪涝事件更是严重损害了人民群众的生命财产安全。郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害是新中国成立以来最严重的城市内涝灾害,国内外专家学者对暴雨的特性及成因、内涝形成机理与防治途径等开展了大量研究。系统回顾郑州“7·20”特大暴雨城市内涝灾害,梳理了近年来城市内涝及郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害的相关研究和主要成果,解析了郑州“7·20”特大暴雨的重现期、时空分布、形成机理等特性;分析了内涝形成机理与防治途径以及城市排水防涝基础设施、洪涝应急指挥、风险管理和城市规划中存在的主要问题。“7·20”特大暴雨具有极端性和难预测性的特点,其中单日和累积降水均超过历史极值。台风、地形以及“雨岛效应”的耦合影响造成了此次强降水天气过程。“7·20”特大暴雨城市内涝灾害暴露出郑州城区排水防涝基础设施、建设存在明显短板,河道防御体系存在瓶颈,应急设施和管理能力不足等问题。基于上述问题,应适当调整内涝防治标准,增强洪涝风险管理与规划建设管控措施,建设外洪内涝同防控的工程体系,加强城市洪涝智慧调度与应急指挥决策等方面的能力。

关键词：郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害应急管理洪涝协同防控风险管理

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郑州市城市内涝风险模拟分析与防御对策

中国减灾 2022年第13期32卷 34-37页

作者：刘昌军中国水利水电科学研究院

本刊开设自然灾害风险监测预警专栏,展现各级各地和国际社会在灾害监测预警领域的实践和探索,推广体系建设、理论应用和技术方案等方面的典型经验做法,以期为实际工作开展提供学习借鉴。郑州市地处河南省中北部,黄河中、下游分界处,人... 详细信息

本刊开设自然灾害风险监测预警专栏,展现各级各地和国际社会在灾害监测预警领域的实践和探索,推广体系建设、理论应用和技术方案等方面的典型经验做法,以期为实际工作开展提供学习借鉴。郑州市地处河南省中北部,黄河中、下游分界处,人口规模大,属全国14个特大城市之一。本期文章介绍了郑州市洪水特征与防洪现状,通过对河南郑州“7·20”特大暴雨灾害的流域水文模拟,分析郑州城区范围内涝枳水和淹没风险分布情况,并提出防御对策与建议,以推进郑州市洪涝灾害防御体系与治理能力现代化水平的全面提升,构建现代化城市防洪安全保障体系。

关键词：特大城市城市防洪城市内涝安全保障体系治理能力现代化监测预警流域水文模拟河南郑州

基于SWMM模型及GIS技术的城市雨洪调控情景模拟——以镇江市城区为例

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人民长江 2022年第4期53卷 31-36页

作者：黄诚张晓祥韩炜刘昌军河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学地理空间智能与流域科学研究中心江苏南京210098 河海大学地理信息科学与工程研究所江苏南京210098 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾研究中心北京100038

为解决城市区域在发生暴雨后的内涝问题和探讨低影响开发(LID)措施对城市雨洪的调控效果,选取近年内涝频发的镇江市老城区作为研究区域,采用SWMM模型构建该地区排水系统模型,模拟了符合当地防洪标准的30 a一遇暴雨条件下管网系统运行情... 详细信息

为解决城市区域在发生暴雨后的内涝问题和探讨低影响开发(LID)措施对城市雨洪的调控效果,选取近年内涝频发的镇江市老城区作为研究区域,采用SWMM模型构建该地区排水系统模型,模拟了符合当地防洪标准的30 a一遇暴雨条件下管网系统运行情况;然后,以淹没较为严重的汇水区为研究对象,布设4种LID措施及不同组合模拟8种情景下径流控制情况;最后,在基于遥感技术提取的建筑物屋顶上随机布设20%,50%,80%的绿色屋顶设施(GR),从空间尺度对比汇水区径流系数对不同比例LID措施的响应。结果表明:(1)在遭遇30 a一遇暴雨情景下,研究区内超过半数的节点和管网发生溢流或超载现象。(2) LID措施对控制城市雨洪有较好的效果,以S424汇水区为例,在径流量控制效果上,透水铺装>LID组合>绿色屋顶>雨水花园;在洪峰流量削减率上,透水铺装和雨水花园效果较好。(3)随着LID措施布设比例的增加,控制径流的效果越来越好,当区域内随机布设80%的绿色屋顶后,汇水区平均径流系数Ψ缩减60.39%。LID设计方案对海绵城市雨洪调控效果明显,可为当地内涝治理提供参考。

关键词：雨洪调控情景模拟低影响开发 SWMM模型 GIS 海绵城市镇江市

腹腔镜下保留肥大肝尾状叶的次全肝切除术治疗肝胆管结石病1例

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中华普通外科杂志 2023年第3期38卷 224-225页

作者：文浩权马忠志黄艳阳利顺刘昌军湖南师范大学附属第一医院/湖南省人民医院肝胆外科长沙410000 浏阳市人民医院普通外科浏阳410300

患者男,63岁,因反复右上腹痛伴寒战、发热20余年,加重1个月入院,既往30余年前于外院行开腹阑尾切除术。体格检查:右上腹轻度压痛、反跳痛,肝区叩击痛明显。实验室检查:WBC:5.86×10^(9)/L,总胆红素15.3μmol/L,AST:33.47 U/L,ALT:15.2 U... 详细信息

患者男,63岁,因反复右上腹痛伴寒战、发热20余年,加重1个月入院,既往30余年前于外院行开腹阑尾切除术。体格检查:右上腹轻度压痛、反跳痛,肝区叩击痛明显。实验室检查:WBC:5.86×10^(9)/L,总胆红素15.3μmol/L,AST:33.47 U/L,ALT:15.2 U/L,ALB:45.3 g/L。CT示肝脏比例失调,左、右叶萎缩,尾叶肥大,肝内胆管扩张,胆管可见多发结石,胆源性肝硬化;MRCP示肝内胆管可见多发结节状充盈缺损,肝内外胆管扩张显著,胰管扩张(图1)。

关键词：肝内胆管扩张肝切除术肝内外胆管轻度压痛胰管扩张肝胆管结石病肝区叩击痛总胆红素

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中国山洪区划研究

地理学报 2023年第5期78卷 1059-1073页

作者：陈跃红徐聪聪张晓祥张若婧马强刘昌军任立良时开鑫河海大学水文水资源学院南京210098 中国水利水电科学研究院减灾中心北京100038

根据水利部2020年统计结果,中国山洪灾害伤亡人数占洪涝灾害的近70%,已成为造成人员伤亡的主要自然灾害之一。山洪区划是进行因地制宜地实施山洪灾害防治管理的重要基础。本文在吸纳现有与山洪相关的自然地理区划成果基础上,按照综合性... 详细信息

根据水利部2020年统计结果,中国山洪灾害伤亡人数占洪涝灾害的近70%,已成为造成人员伤亡的主要自然灾害之一。山洪区划是进行因地制宜地实施山洪灾害防治管理的重要基础。本文在吸纳现有与山洪相关的自然地理区划成果基础上,按照综合性与主导性、相似性和差异性以及完整性和等级性原则,从山洪灾害的致灾因子和孕灾环境两方面构建中国山洪区划指标体系,采用自上而下与自下而上相结合的区划思路构建了基于自组织神经网络的混合聚类方法,制定了包含9个区划单元的中国山洪一级区划方案和33个区划单元的中国山洪二级区划方案。以1951—2015年全国历史山洪事件点调查值为基础,利用地理探测器进行客观评价发现,本文制定的一级和二级区划方案对历史山洪事件空间分布的解释力分别达到66.4%和75.4%,表明本文制定的中国山洪区划方案与历史山洪事件的疏密分布规律吻合度较高。本文制定的中国山洪区划方案不仅有效刻画了山洪的地区分异规律,而且为实行因地制宜的山洪灾害防治减灾措施提供了科学依据,有利于推动中国山洪灾害预警预报与防治管理事业的稳健发展。

关键词：区划山洪灾害短历时强降雨下垫面机器学习中国

基于Fisher判别算法的山洪灾害临界雨量指标计算

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水文 2022年第2期42卷 1-6页

作者：王维林桑国庆曹方晶刘昌军济南大学水利与环境学院山东济南250000 山东省海河淮河小清河流域水利管理服务中心山东济南250000 中国水利水电科学研究院北京100000

根据临界雨量指标的概念,将模式识别算法引入临界雨量计算中,提出了基于Fisher判别算法的临界雨量计算方法。首先确定特征时段,基于长系列山洪灾情记录将降雨数据分成成灾和非成灾两类,并分别统计特征时段雨量、计算其前期有效降雨,构... 详细信息

根据临界雨量指标的概念,将模式识别算法引入临界雨量计算中,提出了基于Fisher判别算法的临界雨量计算方法。首先确定特征时段,基于长系列山洪灾情记录将降雨数据分成成灾和非成灾两类,并分别统计特征时段雨量、计算其前期有效降雨,构建山洪灾害各特征时段雨量与前期有效降雨状态空间;建立基于Fisher判别算法的不同特征时段雨量~前期有效降雨临界雨量判定模型,识别山洪灾害发生不同特征时段雨量与前期有效降雨之间的关系,并计算临界雨量。以石场村、松柏村两个小流域为例,计算其临界雨量指标,并采用2011-2015年的50场降雨为验证数据系列,将计算的雨量预警指标与实际灾情对应的雨量记录进行对比验证。结果表明:该方法计算的临界雨量准确率在80%以上,可为山洪灾害预警指标的应用提供参考依据。

关键词：山洪特征时段临界雨量小流域山洪灾害 Fisher判别算法