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基于主成分与广义回归神经网络耦合的寒区水库裂缝开合度预测模型

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干旱区地理 2011年第4期34卷 584-590页

作者：古力米热.哈那提美丽古丽.买买提孟波新疆水利水电科学研究院大坝安全监测中心新疆乌鲁木齐830049

水库裂缝开合情况对于水库的安全运行极为重要。将主成分分析法与广义回归神经网络结合在一起,进行水库裂缝开合度的预测。结果表明:应用主成分分析与广义回归神经网络相耦合的模型可以很好的反映环境因子(水压力因子、温度因子、时效因... 详细信息

水库裂缝开合情况对于水库的安全运行极为重要。将主成分分析法与广义回归神经网络结合在一起,进行水库裂缝开合度的预测。结果表明:应用主成分分析与广义回归神经网络相耦合的模型可以很好的反映环境因子(水压力因子、温度因子、时效因子)与水库裂缝开合度之间的非线性函数映射关系。同时利用Matlab软件对新疆某寒区水库裂缝的开合度进行了实例分析和预测。预测结果显示,水库裂缝开合度的最大相对误差分别8.14%,相关性系数为0.984 7,具有较高的预报精度。通过主成分分析与广义回归神经网络相耦合的方法,有效的消除了原指标间的相关性,降低了神经网络的输入,提取了对因变量解释性最强的成分,使广义回归神经网络的输入层节点数由原来的8个减少到2个,起到了网络结构的简化,增强了网络的稳定性。耦合模型弥补了最小二乘回归无法有效识别和消除因子间多重相关性影响的不足,为水库裂缝开合度、大坝位移等指标预测提供了新的思路和方法。

关键词：主成分分析广义回归神经网络水库裂缝开合度预测模型

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季节性冻土水热对融雪及气温的响应

干旱区地理 2021年第4期44卷 889-896页

作者：古力米热·哈那提张音苏里坦胡可可新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830049 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

近年来,随着气候变化,伊犁河谷积雪消融加快,极端水文事件的频度和强度也在加大。通过利用中国科学院天山积雪站附近小流域的土壤水热和积雪融雪观测数据,对研究区积雪消融规律、冻土水热变化特征及其对气温和融雪量的响应进行了分析。... 详细信息

近年来,随着气候变化,伊犁河谷积雪消融加快,极端水文事件的频度和强度也在加大。通过利用中国科学院天山积雪站附近小流域的土壤水热和积雪融雪观测数据,对研究区积雪消融规律、冻土水热变化特征及其对气温和融雪量的响应进行了分析。结果表明:在冻土融解阶段,土壤温度的变化依赖大气温度的变化,而土壤水分受融雪量和气温的影响较大,高度相关。表层土壤含水率的变幅最大,而深层土壤水分值较稳定,土壤水热的季节性变化自秋-冬-春大致呈现“下降-平稳-上升”的趋势。在冻土层上边界,土壤含水率随着累积融雪量的增加而增加并达到饱和值,而冻土层下边界(40 cm深度)土壤水分保持非饱和稳定状态。在山区,降雪量是水资源形成的主要来源。融雪量与大气温度的相关性显著(系数为0.785),融雪量对水资源形成的贡献率为40%左右。研究冻土水热对融雪和气温的响应过程,对于新疆水资源形成机理、转化利用以及洪水预报具有重要的参考价值。

关键词：季节性冻土土壤水热雪水当量气温冻融过程

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基于气温变化的简易融雪模型研究

干旱区地理 2023年第2期46卷 169-177页

作者：古力米热·哈那提姜波苏里坦张音胡可可新疆水利水电科学研究院水资源研究所新疆乌鲁木齐830049 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

在干旱区,冰雪融化是水资源形成的主要来源,为此,积雪资源的形成、转化与利用是新疆水资源开发利用研究的重要内容,而水文模型是水资源形成与转化量确定的关键途径。以中国科学院天山积雪站野外试验区为研究基地,以气象数据为自变量,以... 详细信息

在干旱区,冰雪融化是水资源形成的主要来源,为此,积雪资源的形成、转化与利用是新疆水资源开发利用研究的重要内容,而水文模型是水资源形成与转化量确定的关键途径。以中国科学院天山积雪站野外试验区为研究基地,以气象数据为自变量,以融雪量为因变量,研究了基于气温变化的融雪模型,并对所建单因素简易模型进行了率定和验证,同时分析了试验区多年融雪变化规律以及融雪对气温的响应过程。结果表明:在一定的低温状态下,冬季仍有融雪发生,在天山山区本项目研究流域积雪消融的日平均气温临界值约为-7℃,当日平均气温低于-7℃时,融雪基本处于暂停状态,体现了干旱区融雪特征。在模型方面,基于气温构建的单因素简易融雪模型在模拟山区融雪量时呈现出良好的代表性,在率定期(2016—2020年),融雪量观测值与模拟值间的相关性参数偏差、平均绝对误差、均方根误差、纳什效率系数和决定分别为-0.037、0.367、0.482、0.870和0.876;而验证期的值分别为-0.210、0.292、0.577、0.845和0.811。验证期的模拟结果和相关性系数显示,该模型的模拟值与观测值具有良好的一致性和稳定性,其优点是通过易获取的气象数据就可以估算流域融雪量。研究成果为干旱区积雪消融计算提供较为简便的算法,也为水文模型提供简便有效的融雪子模块。本研究对于掌握该地融雪变化规律及后续的融雪径流模拟及预测具有重要的参考价值。

关键词：气温变化融雪模型天山山区

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塔里木河下游胡杨林根系吸水模型

干旱区地理 2017年第1期40卷 102-107页

作者：苏里坦古力米热.哈那提刘迁迁中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830049

以塔里木河下游河岸带生长良好具有代表性的胡杨为供试植被,利用土壤水分特征曲线的分形结合胡杨根系分布函数的方法,对根区土壤水分和根长根系吸水关系进行了研究,确定了土壤水分特征曲线和非饱和土壤导水率。根据干旱区胡杨根系分布... 详细信息

以塔里木河下游河岸带生长良好具有代表性的胡杨为供试植被,利用土壤水分特征曲线的分形结合胡杨根系分布函数的方法,对根区土壤水分和根长根系吸水关系进行了研究,确定了土壤水分特征曲线和非饱和土壤导水率。根据干旱区胡杨根系分布特征建立了干旱区胡杨二维根长密度函数。所建根长密度函数在根层近地表处服从抛物面分布,而在根层下部服从指数面分布,并基于二维改进的Feddes模型,建立了胡杨根系吸水的二维数学模型。结果表明,春季、夏季、秋季、冬季实验区胡杨根区土壤水分模拟值与实测值的平均误差依次分别为4.0%、7.2%、5.9%、4.9%,均低于10%,得到了较好的模拟效果。这进一步提升了干旱区植物根系吸水模型的模拟精度,为干旱区自然植被耗水量的计算提供了新的方法和科学依据。因此,该二维模型在干旱区植物耗水计算中具有广泛的应用价值和现实意义。

关键词：塔里木河下游胡杨林根系吸水改进模型

塔里木河下游河岸带地下水埋深对生态输水的响应过程

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干旱区地理 2017年第5期40卷 979-986页

作者：刘迁迁古力米热.哈那提苏里坦张音中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 新疆水利水电科学研究院水资源研究所新疆乌鲁木齐830049

为了解塔里木河下游生态输水量与地下水埋深多年响应变化过程,得出地下水埋深对生态输水的响应变化规律,以塔里木河下游英苏断面为研究区,运用定性与定量分析方法,综合考虑不同输水差异(包括零输水年即2008年、输水极少年即2009年、输... 详细信息

为了解塔里木河下游生态输水量与地下水埋深多年响应变化过程,得出地下水埋深对生态输水的响应变化规律,以塔里木河下游英苏断面为研究区,运用定性与定量分析方法,综合考虑不同输水差异(包括零输水年即2008年、输水极少年即2009年、输水较多年2011年等),对2000-2015年英苏断面1 050 m范围内地下水埋深数据进行了分析。结果表明:研究断面内地下水埋深在各年份总体呈现比较平稳的递减趋势,年内个别月具有较大的增幅,另外由于冻土消融等因素影响,地下水埋深在2~3月有一定的增幅;离河较近区域的地下水埋深变化对生态输水的响应具有时间同步性,而离河道较远地区的地下水埋深在响应时间上存在滞后性,本研究断面1 050 m范围内地下水埋深响应时间维持在1 a内;经过多年生态输水过程,英苏监测断面距离河道约750 m范围内地下水平均埋深维持在2~6 m范围内,基本达到植物生长所需地下水埋深水平;另外,综合分析研究断面多年输水引起的地下水位响应过程,为获得生态输水过程所带来的最大生态效益,生态输水不仅要保持一定的输水量,还要保持输水年周期的连续性。

关键词：塔里木河下游地下水埋深生态输水英苏断面

天山北坡积雪消融对不同冻融阶段土壤温湿度的影响

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生态学报 2020年第5期40卷 1602-1609页

作者：张音海米旦·贺力力古力米热·哈那提刘迁迁苏里坦中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 中共新疆维吾尔自治区委员会党校乌鲁木齐830000 新疆水利水电科学研究院水资源研究所乌鲁木齐830049

积雪作为一种特殊的覆被,直接影响着土壤温度、土壤水分分布及其冻结深度、冻结速率等,影响当地的生态水文过程。利用2017年11月1日至2018年3月31日天山北坡伊犁阿热都拜流域的土壤含水率资料,划分土壤不同冻融阶段,结合积雪不同阶段,... 详细信息

积雪作为一种特殊的覆被,直接影响着土壤温度、土壤水分分布及其冻结深度、冻结速率等,影响当地的生态水文过程。利用2017年11月1日至2018年3月31日天山北坡伊犁阿热都拜流域的土壤含水率资料,划分土壤不同冻融阶段,结合积雪不同阶段,进而分析积雪消融对季节性冻土温湿度的影响。结果表明:在整个土壤冻融期间,土壤温湿度的变化取决于积雪深度、大气温度和雪面温度的高低,且与其稳定性有关。土壤冻结阶段,土壤温湿度持续下降,表层土壤温湿度受气温影响较大,且波动明显,而深层土壤的温湿度变化平缓;土壤完全冻结时,有稳定积雪覆盖,由于积雪的高反射性、低导热性,影响着地气之间的热量传递,因此土壤的温湿度变化较为平稳,积雪有一定的保温作用;冻土消融阶段,气温回升,积雪消融,地表出露,各层土壤温度随气温变化而变化,且越靠近地表,土壤温度越高,变幅越大,与冻结期完全相反。由于融雪水的下渗,土壤湿度快速增加。进一步分析积雪与土壤温湿度的相关性得出,积雪对土壤温湿度的影响分不同时期,对土壤温度的影响主要在积雪覆盖时,对土壤湿度的影响主要是在积雪消融时期,这对于研究该地生态水文循环及后续融雪性洪水的模拟与预报具有一定的参考价值。

关键词：天山北坡积雪消融季节性冻土不同冻融阶段土壤温湿度

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西天山小流域动态融雪过程及其与气温的关系

干旱区研究 2019年第4期36卷 801-808页

作者：古力米热·哈那提海米旦·贺力力刘迁迁苏里坦新疆水利水电科学研究院水资源研究所新疆乌鲁木齐830049 中共新疆维吾尔自治区委员会党校新疆乌鲁木齐830000 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

利用西天山阿热都拜小流域积雪、融雪和气象观测场2017-2018年每30 min的同步降雪、融雪和气温观测数据,对全年积雪期较短时间尺度上的融雪动态过程及其与气温的关系进行了对比分析。结果表明:山区降雪表现为"先升后降"的总体特征。稳... 详细信息

利用西天山阿热都拜小流域积雪、融雪和气象观测场2017-2018年每30 min的同步降雪、融雪和气温观测数据,对全年积雪期较短时间尺度上的融雪动态过程及其与气温的关系进行了对比分析。结果表明:山区降雪表现为"先升后降"的总体特征。稳定积雪期集中在2017年12月27日至2018年3月8日,最大降雪速率高达9. 6mm·h^-1(雪水当量值,转化成新鲜雪深值为96. 5 mm·h^-1)。山区融雪过程的变化规律与降雪变化正好相反,呈现出"先降后升"的变化特征。融雪变化分为3个阶段,第一阶段:随着气温的下降,融雪速率下降,融雪速率由3. 24 mm·h^-1逐渐下降至0 mm·h^-1;第二阶段:当气温低于融雪的临界温度(-13. 5-12. 0℃)时,不产生融雪;第三阶段:随着气温的回升,融雪速率从0 mm·h^-1逐渐上升至3. 87 mm·h^-1。在全年融雪与气温的大数据关系中,融雪量与气温的相关性系数不是很显著,其相关性系数为0. 708;在无降水干扰下,7 d平均同步融雪量与气温的相关性系数处于显著水平,Pearson相关性系数为0. 907,R^2=0. 823;当进一步考虑滞后效应后,融雪量与气温的相关性系数提升至极显著的线性关系,相关性系数高达0. 943,R^2=0. 889,均通过了0. 01显著性水平的双尾检验。在西天山阿热都拜小流域融雪量的变化过程与气温的变化过程有着密切的相关性。这种融雪量对气温变化的响应关系及其分析方法,对于提高应对未来气候变化的能力和预防洪灾及水资源管理具有一定的参考价值。

关键词：小流域气温雪深降雪量融雪速率西天山

间歇性生态输水塔里木河下游断面地下水位变化模拟

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生态学报 2018年第15期38卷 5519-5528页

作者：刘迁迁古力米热.哈那提王光焰苏里坦张音中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 新疆水利水电科学研究院水资源研究所乌鲁木齐830049 新疆塔里木河流域干流管理局库尔勒841000

地下水作为干旱区生态系统的重要组成部分,对植物生长具有重要作用。以塔里木河下游英苏断面2011—2015年逐月地下水埋深变化为研究内容,基于非稳定流理论,以河道附近水位边界条件作为初始求解条件,以余误差函数erfc(x)为求解函数,综合... 详细信息

地下水作为干旱区生态系统的重要组成部分,对植物生长具有重要作用。以塔里木河下游英苏断面2011—2015年逐月地下水埋深变化为研究内容,基于非稳定流理论,以河道附近水位边界条件作为初始求解条件,以余误差函数erfc(x)为求解函数,综合考虑地下水变化时间滞后效应及潜水蒸发作用,旨在构建间歇性输水河道地下水埋深变化模型。结果表明:(1)生态输水期间,在短期内,临近河道地下水埋深波动较大,而远离河道地下水埋深波动并未受到较大的影响,生态输水作用影响河岸附近地下水埋深变化存在一定时段的滞后期,且随着距离河道的增加,滞后期增长。(2)以河道为基点的地下水非稳定流运动及潜水蒸发作用是影响沿岸地下水变化的诸多环境因子中最敏感的因子。(3)模拟结果表明基于非稳定流理论对塔里木河下游地下水变化模拟效果较好,达到了地下水模拟精度的要求,对塔里木河下游断面尺度上地下水恢复状况研究及后期生态恢复评价具有重要的理论意义与参考价值。

关键词：生态输水塔里木河下游地下水模拟余误差函数非稳定流

干旱区间歇性生态输水对地下水位与植被的影响机理研究

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干旱区地理 2018年第4期41卷 726-733页

作者：古力米热·哈那提王光焰张音刘迁迁苏里坦新疆水利水电科学研究院水资源研究所新疆乌鲁木齐830049 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆塔里木河流域干流管理局新疆库尔勒841000 中国科学院大学北京100049

塔里木河下游生态系统作为典型的干旱区生态系统,对水分具有较强的依赖性。为了解塔里木河下游间歇性生态输水对地下水埋深变化、植被生长的关系,得出地下水埋深、植被生长变化及间歇性生态输水过程之间的相互影响机理,以塔里木河下游... 详细信息

塔里木河下游生态系统作为典型的干旱区生态系统,对水分具有较强的依赖性。为了解塔里木河下游间歇性生态输水对地下水埋深变化、植被生长的关系,得出地下水埋深、植被生长变化及间歇性生态输水过程之间的相互影响机理,以塔里木河下游英苏断面为研究区,基于达西定律、植物根系吸水速率计算方法,以及2009—2015年生态输水—地下水位变化—NDVI变化相互耦合关系,对三者之间相互影响过程及影响机理进行定性与定量分析。结果表明:(1)输水效益的显现是一个漫长的过程,地下水的响应和下游植被的生态响应均在一个大的空间和时间尺度上将逐步显现,另外由于植物生长具有季节性,当年地下水埋深值在一定程度上可影响次年植物生长。(2)多年研究表明,当地下水埋深低于7 m时,满足乔、灌木植物生长需求;低于6 m时,满足草本植物生长需求。(3)在年总输水量为固定情况下,一年两次是利于河岸植被恢复的最适宜输水次数。由于生态输水—地下水位变化—NDVI变化存在一定的滞后期,建议每年春季4~5月份和夏季7~8月份作为输水期。

关键词：塔里木河下游间歇性生态输水地下水位 NDVI