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无资料地区水文模型参数移植不确定性分析

水科学进展 2023年第5期34卷 660-672页

作者：关铁生鲍振鑫贺瑞敏杨艳青吴厚发南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室江苏南京210029 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610299

无资料地区降水径流模拟是水文学研究的国际前沿和热点问题。水文模型参数移植是无资料地区降水径流模拟的重要方法,对径流模拟精度具有重要的影响。利用核密度估计和蒙特卡罗随机模拟等方法,构建了一种水文模型参数移植误差驱动的无资... 详细信息

无资料地区降水径流模拟是水文学研究的国际前沿和热点问题。水文模型参数移植是无资料地区降水径流模拟的重要方法,对径流模拟精度具有重要的影响。利用核密度估计和蒙特卡罗随机模拟等方法,构建了一种水文模型参数移植误差驱动的无资料地区径流模拟不确定性定量评估框架。以广西壮族自治区42个有水文监测站点的典型中小河流为研究对象,率定新安江模型参数并模拟日径流和洪水过程,将42个典型流域依次假定为无资料流域,利用基于回归分析、相似流域和机器学习的参数移植方法,模拟无资料地区的洪水过程并识别最优的参数移植方法,分析移植法估算的模型参数值和直接率定值相比误差的概率分布特征,定量评估模型参数移植误差带来的径流模拟不确定性。研究结果表明:(1)基于回归分析的参数移植法模拟无资料地区洪水过程的精度优于相似流域法,优选的机器学习算法比传统回归分析法和相似流域法的计算精度提高了7%~15%;(2)与模型参数率定值相比,移植方法计算的模型参数具有一定的误差,对洪水模拟敏感参数的误差小于不敏感参数;(3)受模型参数移植误差的影响,利用蒙特卡罗法随机模拟的洪水过程具有一定的不确定性,洪量和洪峰相对误差的主要区间分别为10%~30%和10%~40%。相关成果为无资料地区的径流概率模拟及不确定性评估提供了一种新的技术,对中小河流洪水预报与防洪减灾具有一定的支撑作用。

关键词：无资料地区径流模拟不确定性新安江模型参数移植

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水文模型参数区域化方法研究进展

水文 2023年第4期43卷 1-7页

作者：孙周亮刘艳丽陈鑫舒章康吴厚发王婕鲍振鑫王国庆南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 水资源工程与调度全国重点实验室(武汉大学) 湖北武汉430072 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029

参数区域化方法是解决资料缺乏地区水文模拟和预报的有效手段,主要包括回归法、空间邻近法和属性相似法三类方法,可将有资料流域的水文模型参数移用到资料缺乏流域。首先回顾了区域化方法的基本原理和应用方法,并分析了三类主要区域化... 详细信息

参数区域化方法是解决资料缺乏地区水文模拟和预报的有效手段,主要包括回归法、空间邻近法和属性相似法三类方法,可将有资料流域的水文模型参数移用到资料缺乏流域。首先回顾了区域化方法的基本原理和应用方法,并分析了三类主要区域化方法的适用性。从流域特征因子、水文模型及参数、不确定性探讨三个方面综述了区域化方法的研究进展。分析发现,当前区域化方法缺乏完善的理论基础,流域特征因子选择存在主观性,水文模型及参数的适用性方面研究不足。最后展望了未来的研究重点:(1)多维度适用性比较;(2)水文过程和参数的空间分布规律;(3)参数的尺度问题;(4)参数区域化的不确定性问题。

关键词：无资料流域水文预测参数区域化水文相似理论流域特征因子

新型锆基复合材料光催化降解四环素试验及其机理研究

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新型锆基复合材料光催化降解四环素试验及其机理研究

作者：吴厚凡安徽建筑大学

学位级别：硕士

在人类社会的进步过程中,抗生素被广泛用于预防和治疗人类的细菌性感染以及动物的传染病。四环素作为抗生素的一种典型代表,其在水环境中的广泛分布归因于其不当或过度使用;同时,四环素的生物降解性较低,常规的污水处理工艺无法有效去... 详细信息

在人类社会的进步过程中,抗生素被广泛用于预防和治疗人类的细菌性感染以及动物的传染病。四环素作为抗生素的一种典型代表,其在水环境中的广泛分布归因于其不当或过度使用;同时,四环素的生物降解性较低,常规的污水处理工艺无法有效去除废水中的四环素,极易危害人类健康和影响环境。因此,当前急需研发新型四环素污水处理技术,从废水中有效去除四环素已成为当今全球关注的焦点。为了应对这一问题,本研究引入了一种新型的npn型BOI/UN/Ag I三元异质结复合材料,旨在提高对四环素的光催化降解效率。利用金属有机骨架（UiO-66-NH2）、碘酸铋（Bi OI）和碘化银（Ag I）的协同性能,采用水热法与共沉淀法成功合成了该复合催化剂,旨在实现高效的太阳能降解和在水处理应用中的高稳定性,通过SEM、BET、XRD、XPS、光电化学测试以及EPR测试对该材料的晶体结构、形貌结构和化学结构进行了分析,并探究其光催化机理。主要结论如下:（1）以ZrCl4、BDC、DMF等为原材料,通过水热法制备了一种简单的MOF（UiO-66）。该材料在加入10mg UiO-66的情况下,120分钟内可见光照射可去除84.2%的TC。UiO-66的基础光催化效能展示了金属有机骨架（MOFs）在水处理领域的潜力,特别是在四环素降解方面。由于其高比表面积为光催化反应提供了必要的表面作用点,因此对四环素有着良好的降解效果。（2）以ZrCl4、2-NH2BDC、DMF、Bi（NO3）3·5H2O等为原料,通过水热法制备将UiO-66-NH2与Bi OI复合,形成二元复合材料。该材料在加入10mg BOI/UN20%的情况下,120分钟内可见光照射可去除95.4%的TC。Bi OI的引入不仅扩大了材料对可见光的响应范围,而且通过有效抑制电子-空穴复合,显著增强了光催化活性。这表明了异质结的引入对提升MOFs光催化效率有着显著的效果,同时也揭示了利用半导体材料改善MOFs性能的可行途径。（3）深入研究通过引入Ag I作为异质结,以ZrCl4、2-NH2BDC、DMF、Bi（NO3）3·5H2O、Ag I等为原料,通过共沉淀法制备将UiO-66-NH2、Bi OI和Ag I复合形成三元复合材料,进一步提高光催化剂的稳定性和光响应效率。在加入10mg BOI-UN1/Ag I4的情况下可见光照射15 min时,BOI-UN1/Ag I4对TC的降解效果达到84%,照射60 min后,对TC的去除率高达96.1%。该材料在循环实验中体现出高稳定性,具有实际应用价值。这一成果不仅凸显了合适异质结引入的重要性,而且也强调了在复合材料中调控异质结含量对于优化光催化性能的关键作用。图60表2参140

关键词：光催化四环素降解异质结金属有机骨架锆基材料

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商薯19号高产栽培管理技术

农业开发与装备 2024年第6期 211-213页

作者：吴厚木李友发孙欢凯里市炉山镇农业综合服务中心贵州凯里556004

商薯19号具有高产、稳产、品质优、结薯集中、抗病虫、抗旱、耐涝、耐储存、出干率高、淀粉含量高等优点,已被国家列为生物能源品种。炉山镇于2022年引进该品种,但是该品种的种植也会受到环境、管理方式、病虫害等诸多因素的影响,因此... 详细信息

商薯19号具有高产、稳产、品质优、结薯集中、抗病虫、抗旱、耐涝、耐储存、出干率高、淀粉含量高等优点,已被国家列为生物能源品种。炉山镇于2022年引进该品种,但是该品种的种植也会受到环境、管理方式、病虫害等诸多因素的影响,因此有必要结合其生长特性积极探讨科学的高产栽培管理技术,以便可以提高其种植效益。基于此,就商薯19号高产栽培管理技术进行了分析,以期能够为当地商薯种植提供技术参考。

关键词：商薯19号高产栽培技术管理技术

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粮食产量对气候变化驱动水资源变化的响应

水科学进展 2021年第6期32卷 855-866页

作者：王婕张建云鲍振鑫王国庆吴厚发杨艳青天津大学建筑工程学院天津300000 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029

水资源是支撑粮食生产的重要因素之一,气候变化驱动下的水资源变化及对粮食产量的影响是当前研究的国际前沿和热点问题。以汾河流域冬小麦和夏玉米2种主要粮食作物为研究对象,利用线性回归、人工神经网络、支持向量机、随机森林、径向... 详细信息

水资源是支撑粮食生产的重要因素之一,气候变化驱动下的水资源变化及对粮食产量的影响是当前研究的国际前沿和热点问题。以汾河流域冬小麦和夏玉米2种主要粮食作物为研究对象,利用线性回归、人工神经网络、支持向量机、随机森林、径向基网络、极限学习机等6种机器学习算法构建粮食产量模拟模型,基于气候弹性系数法分析水资源量对气候变化响应关系,在流域尺度上研究粮食产量对气候变化驱动水资源变化的综合响应。结果表明:①机器学习算法能够较好地模拟汾河流域的冬小麦和夏玉米产量;②降水增加10%导致汾河流域水资源量增加19.4%,气温升高1℃导致水资源量减少4.3%;③当降水减少10%~30%时,冬小麦产量减少6.4%~19.3%,夏玉米产量减少4.0%~15.0%;④当气温升高0.5~3.0℃时,冬小麦产量预计增加1.8%~17.1%,夏玉米产量预计增加1.2%~7.9%;⑤汾河流域冬小麦产量对降水和气温变化的敏感性大于夏玉米。相关成果对于区域水资源管理和农业生产策略制定具有重要的科学意义和实用价值。

关键词：气候变化水资源影响粮食产量响应汾河流域

水灰比对薄喷衬层材料抗拉性能影响的宏微观试验研究

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材料导报 2024年第8期38卷 277-283页

作者：陈庆发杨文雄吴家有牛文静广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004

薄喷衬层材料TSL865作为一种新型高分子喷涂支护材料,可快速有效地抑制地下工程围岩变形、破坏。抗拉性能是TSL865材料的优势特征,但其受水灰比的影响规律与作用机制目前尚不清晰。为此,本研究开展两方面的工作:(1)通过开展宏观拉伸试验... 详细信息

薄喷衬层材料TSL865作为一种新型高分子喷涂支护材料,可快速有效地抑制地下工程围岩变形、破坏。抗拉性能是TSL865材料的优势特征,但其受水灰比的影响规律与作用机制目前尚不清晰。为此,本研究开展两方面的工作:(1)通过开展宏观拉伸试验,分析水灰比对TSL865试样应力-应变曲线特征、抗拉强度和抗拉韧性等力学性质的影响规律;(2)通过开展微观孔隙结构试验,分析水灰比对TSL865试样微观孔径分布、比表面积等几何性质的影响规律;计算不同水灰比下TSL865试样的孔径分形维数,从试样微观孔径结构分布特征角度,解译水灰比对TSL865试样抗拉性能的影响机制,并获取最佳水灰比。研究结果表明:TSL865试样的应力-应变曲线可以分为弹-塑-延-脆四个阶段,且柔性特征显著;TSL865试样抗拉性能较好的原因是其2~10 nm的无害孔占比较大;水灰比与试样的抗拉强度、孔径分形维数呈负相关关系,通过调节水灰比来改变TSL试样的微观孔隙结构,从而影响TSL试样的抗拉性能,其最优的水灰比为1∶2。研究成果有助于全面了解TSL865材料的抗拉性能与宏细观破断机制。

关键词：薄喷衬层材料 TSL 水灰比抗拉性能孔隙结构地下工程

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基于灰色关联度的石漠化地区土壤质量评价

西南农业学报 2019年第9期32卷 2102-2108页

作者：杜发兴吴登峰吴厚发姚斌三峡大学水利与环境学院

【目的】釆取科学的评价方法,客观准确评价土壤质量,为石漠化地区预防土壤退化和改善土壤质量提供参考。【方法】以湖北省鹤峰县石漠化地区为研究对象,综合测定了土壤的物理、化学和生物性质的18项土壤属性指标,利用主成分分析和相关性... 详细信息

【目的】釆取科学的评价方法,客观准确评价土壤质量,为石漠化地区预防土壤退化和改善土壤质量提供参考。【方法】以湖北省鹤峰县石漠化地区为研究对象,综合测定了土壤的物理、化学和生物性质的18项土壤属性指标,利用主成分分析和相关性分析,确定评价指标的最小数据集,结合熵权法确定参评指标的权重值,并运用灰色关联度分析法计算加权关联度值。【结果】根据加权关联度值的大小排序来看,研究区的土壤质量高低依次为:下坪>中营>燕子>五里>走马;结合土壤质量评判标准表可得,下坪的土壤质量等级为Ⅱ级,中菅为Ⅲ级,燕子和五里均为Ⅳ级,走马为Ⅴ级;且研究区整体的土壤质量属于中等偏下的水平与当地实际情况相一致。【结论】本文的研究方法可以客观公正的评价土壤质量,且该方法计算简便、思路清晰,为土壤质量评价提供了一种新的尝试。

关键词：最小数据集熵权法灰色关联度石漠化土壤质量评价

基于水文模型与机器学习集合模拟的水沙变异归因定量识别——以黄河中游窟野河流域为例

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水科学进展 2021年第4期32卷 485-496页

作者：鲍振鑫张建云王国庆贺瑞敏金君良王婕吴厚发南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029

黄河水沙变化是当前流域水文与江河治理领域研究的前沿和热点问题。以黄土高原窟野河流域为典型研究对象,利用VIC水文模型和8种基于机器学习算法的输沙量模型,耦合构建流域水沙集合模拟技术,定量识别流域水沙演变特征与变异成因。结果表... 详细信息

黄河水沙变化是当前流域水文与江河治理领域研究的前沿和热点问题。以黄土高原窟野河流域为典型研究对象,利用VIC水文模型和8种基于机器学习算法的输沙量模型,耦合构建流域水沙集合模拟技术,定量识别流域水沙演变特征与变异成因。结果表明:①1960—2014年窟野河流域年气温和降水分别呈显著增加和不显著减少趋势,径流和输沙量都呈显著减少趋势,1980和1999年是流域产水产沙特性发生改变的重要转折点;②模拟月径流和输沙量的Nash-Sutcliffe效率系数和相关系数分别超过了0.6和0.7,适用于该流域水沙过程模拟;③与天然期1960—1979年相比,1980—2014年气候变化和人类活动对径流减少的贡献分别为24%~39%和61%~76%,对输沙量减少的贡献分别为15%~36%和64%~85%;④人类活动是窟野河流域水沙减少的主要原因,且随时间推移呈增大趋势。相关成果为流域水沙变异归因定量识别提供了新的技术方法,对促进黄河流域水资源开发利用和水沙治理具有重要的支撑作用。

关键词：径流泥沙水文模型机器学习黄河流域

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基于攻击引导扩散的中文对抗样本生成方法

清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：吴厚月李现伟张顺香朱洪浩王婷蚌埠学院计算机与信息工程学院安徽工程大学安徽省工业互联网智能应用与安全工程研究中心安徽理工大学计算机科学与工程学院合肥综合性国家科学中心人工智能研究院淮南联合大学信息工程学院

中文对抗样本生成作为自然语言处理领域的重要研究内容,一直受到众多学者的广泛关注。先前的中文对抗样本生成方法主要有替换字词、改变词序等,生成的对抗样本攻击效果差且容易被检测模型识别。该文提出基于攻击引导扩散的中文对抗样本... 详细信息

中文对抗样本生成作为自然语言处理领域的重要研究内容,一直受到众多学者的广泛关注。先前的中文对抗样本生成方法主要有替换字词、改变词序等,生成的对抗样本攻击效果差且容易被检测模型识别。该文提出基于攻击引导扩散的中文对抗样本生成方法DiffuAdv。将扩散模型引入中文对抗样本生成中,通过模拟文本对抗样本攻击时的数据分布来增强其扩散机制,利用对抗样本与原始样本之间的变化梯度作为引导条件,在预训练阶段指导模型的逆扩散过程,进而生成更自然且攻击成功率更高的对抗样本。在多个数据集上对自然语言处理领域的不同任务与多种方法进行了对比实验验证。结果表明,本文方法所生成的对抗样本具有高攻击成功率。此外,消融实验也验证了攻击梯度引导在提高对抗样本生成质量的有效性。经过困惑度(PPL)度量实验,本文方法所生成的对抗样本平均PPL仅为0.518,验证了其具有强鲁棒性。DiffuAdv的提出丰富了文本对抗样本生成的研究视角,也拓宽了文本情感分类、因果关系抽取及情感原因对抽取等任务的研究思路。

关键词：对抗样本生成引导扩散条件扩散扩散模型文本生成