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基于数值模拟的黄河中游典型流域基流分割研究

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中国农村水利水电 2024年第7期 60-68+77页

作者：胡彩虹师晨刘成帅赵栋许营营田露余其鹰郑州大学水利与交通学院新疆水利水电科学研究院

基流作为河川径流中相对稳定的一种组分，同时也是干旱半干旱地区枯水期径流的主要来源，对流域的水资源优化配置及生态环境的维护有着十分关键的意义。基流分割结果的准确性对于预测流域水文过程以及探究基流变化规律有很大的影响。汾... 详细信息

基流作为河川径流中相对稳定的一种组分，同时也是干旱半干旱地区枯水期径流的主要来源，对流域的水资源优化配置及生态环境的维护有着十分关键的意义。基流分割结果的准确性对于预测流域水文过程以及探究基流变化规律有很大的影响。汾河作为黄河中游重要支流，关系着整个中游地区的经济发展，研究汾河的基流变化能有效表征黄河中游基流的变化机制，因此，选取适宜的分割方法显得尤为重要。基流分割方法众多，数值模拟法凭借其客观性、可重复性和易操作性等特点，且可对长系列冗长繁琐数据进行高效便捷处理，因此在实际应用中受到广泛认可。基于黄河中游汾河静乐水文站2006-2014年日径流资料，采用8种常用的数值模拟方法进行基流分割计算，分析径流年内、年际变化特征，从基流指数的不稳定系数、标准差和变异系数3个角度分析其特征，并分析年基流指数的相关性，比较典型年的基流过程与径流过程，选用Nash-Sutcliffe效率系数、平均相对误差和相关系数这3个指标来进行基流分割结果的有效性检验。结果表明：Chapman滤波法、Chapman-Maxwell滤波法和Eckhardt滤波法是静乐水文站控制流域较为适宜的基流分割方法，计算所得的BFI值分别为0.491、0.495、0.496。研究结果为黄河中游基流分割和基流变化规律等研究提供技术支持，为黄河中游水资源合理利用和更好地建设当地生态环境提供科学依据。

关键词：基流基流分割数值模拟法基流指数黄河中游

来源：博看期刊

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广义单位线在山洪模拟中的适用性分析

水文 2024年第1期44卷 9-16页

作者：许营营王金星侯东儒余其鹰胡彩虹郑州大学黄河实验室河南郑州450000 水利部信息中心北京100053

广义单位线把流域对净雨的调蓄作用概化为M个等效线性水库并联,为汇流计算提供了新方法。为检验其在山洪模拟中的适用性,在淮河、长江选取4个小支流共56场典型洪水作为研究对象,与Nash单位线法对比分析暴雨洪水过程。结果表明:两种方法... 详细信息

广义单位线把流域对净雨的调蓄作用概化为M个等效线性水库并联,为汇流计算提供了新方法。为检验其在山洪模拟中的适用性,在淮河、长江选取4个小支流共56场典型洪水作为研究对象,与Nash单位线法对比分析暴雨洪水过程。结果表明:两种方法的模拟精度均达到了乙级精度要求标准,但从评价指标来看,广义单位线法的平均纳什效率系数、峰现时间及其合格率(0.79、0.90h、98.30%)优于Nash单位线法(0.75、1.09h、94.34%)。广义单位线综合了流域地形地貌特征,可以更好地表征流域汇流特性,适用性较强,为国内山洪灾害预警预报提供了新思路。

关键词：广义单位线山洪模拟参数优化地面汇流

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考虑径流过程矢量化的机器学习洪水预报模型

水科学进展 2024年第3期 420-429页

作者：刘成帅解添宁李文忠胡彩虹徐源浩牛超杰余其鹰郑州大学水利与交通学院中山大学土木工程学院

准确的超前洪水预报有利于开展防洪减灾工作和优化水资源调度。本文提出一种针对场次洪水的径流过程矢量化方法(Runoff Process Vectorization, RPV),并耦合3种机器学习(Machine Learning, ML)模型构建了RPV-ML洪水预报系列模型。以黄... 详细信息

准确的超前洪水预报有利于开展防洪减灾工作和优化水资源调度。本文提出一种针对场次洪水的径流过程矢量化方法(Runoff Process Vectorization, RPV),并耦合3种机器学习(Machine Learning, ML)模型构建了RPV-ML洪水预报系列模型。以黄河中上游孤山川、佳芦河和祖厉河3个典型流域为研究区，分别基于43、28、37场洪水的降雨径流数据，按照洪水场次7∶3的比例进行模型训练和验证。研究表明：(1)相同预见期条件下RPV-ML模型在孤山川、佳芦河和祖厉河流域洪水预报纳什效率系数更高、均方根误差和洪峰相对误差更低，RPV-ML模型比ML模型具有更好的预报性能，在预见期为4～6 h时优势更显著；(2) RPV-ML和ML模型预报精度会随着预见期增加逐渐下降，但RPV-ML预报精度呈现缓慢下降趋势，具有更好的鲁棒性；(3)基于RPV改进的时间卷积网络(Temporal Convolutional Network, TCN)可以更好地克服预报误差问题，RPV-TCN模型在3个流域预报性能最好。

关键词：洪水预报径流过程矢量化机器学习 RPV-ML模型黄河中上游

基于系统动力学模型的郑州市水资源承载力动态模拟

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中国农村水利水电 2024年第6期 49-55,63页

作者：李铭李想牛超杰全李宇赵连军胡彩虹郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 黄河水利科学研究院河南郑州450099

水资源问题制约着缺水城市的可持续发展,近年来郑州市社会经济高速发展,其水资源有限的现状与用水需求快速增长之间的矛盾愈加凸显。为科学研究郑州市水资源承载力远期发展情况,根据郑州市经济社会现状的水资源供需和发展状况,采用多系... 详细信息

水资源问题制约着缺水城市的可持续发展,近年来郑州市社会经济高速发展,其水资源有限的现状与用水需求快速增长之间的矛盾愈加凸显。为科学研究郑州市水资源承载力远期发展情况,根据郑州市经济社会现状的水资源供需和发展状况,采用多系统综合的系统动力学方法(System Dynamics,SD),结合水资源、生态、经济社会、水利工程四个子系统,构建郑州市水资源承载力研究的SD模型。将2010-2019年的历史数据与SD方法的模拟数据进行比较,平均误差均小于10%,具有较高的可信度,可用来预测郑州市未来的水资源承载力发展情况。在此基础上,通过设定现状延续、控污节流、开源控污和开源节流4种不同方案,对2020-2030年水资源承载力系数进行动态模拟预测。结果表明:2030年4种方案下的水资源承载力系数分别为1.24、1.18、1.00、0.89,现状延续和控污节流方案下的郑州市水资源承载力随着时间的推移呈现严重超载状态,无法承载郑州市经济社会的快速发展;开源控污方案在预测期内的水资源承载力超载状态会对经济社会发展产生较大阻力。故开源节流方案为最佳方案,水资源承载力系数小于1,在研究期内未出现超载状态,可有利缓解郑州市的缺水状况,促进经济社会的发展。结合4种方案的优点,提出有利于郑州市水资源可持续发展的建议与对策。

关键词：水资源承载力系统动力学模型郑州市水资源承载力系数

黄河下游高村—孙口段冲淤变化及影响因素定量分析

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水电能源科学 2024年 75-79页

作者：全李宇李铭牛超杰李东阳刘尚彬李想赵连军韩沙沙胡彩虹郑州大学水利与交通学院河南黄河勘测规划设计研究院有限公司黄河水利委员会黄河水利科学研究院清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

为探究黄河过渡段河道滩槽演变规律,采用实测水沙和大断面数据,分析近年来高孙段河床冲淤、水沙条件和河床形态的演变,以年和汛期为时间尺度,用灰色关联度分析河槽冲淤量与水沙条件及河床形态的关联程度。结果表明,近年来高孙段以冲刷为... 详细信息

为探究黄河过渡段河道滩槽演变规律,采用实测水沙和大断面数据,分析近年来高孙段河床冲淤、水沙条件和河床形态的演变,以年和汛期为时间尺度,用灰色关联度分析河槽冲淤量与水沙条件及河床形态的关联程度。结果表明,近年来高孙段以冲刷为主,汛期是年内输沙的主要时期;高村断面来沙系数可以分为波动减小(2002～2017年)和快速增加(2018～2019年)两大阶段,而河床形态中水力半径和宽深比变化趋势完全相反,糙率存在增大趋势;高村断面的水沙条件及河床形态与高孙段河道冲淤具有较高的关联程度,河床形态比水沙条件具有更高的相关性。

关键词：冲淤量水沙条件河床形态河槽演变黄河下游

基于动态博弈模型的多水源-多用户水价定价机制研究——以义乌市为例

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中国农村水利水电 2024年第5期 169-175页

作者：刘尚彬胡彩虹王士武郭溪牛超杰全李宇李铭郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 浙江省水利河口研究院浙江杭州310017

水价是促进水资源合理配置的一个重要杠杆,关系到经济社会的健康发展,科学合理制定水价是实现健康有序发展的核心。当前我国水价的制定由于核准机制难以统一、成本形成时间不同、多水源-多用户的科学比价关系尚未建立等原因难以解决复... 详细信息

水价是促进水资源合理配置的一个重要杠杆,关系到经济社会的健康发展,科学合理制定水价是实现健康有序发展的核心。当前我国水价的制定由于核准机制难以统一、成本形成时间不同、多水源-多用户的科学比价关系尚未建立等原因难以解决复杂的水资源配置问题。为推进分质供水和再生水利用,实现优质优价,发挥水价机制在多水源配置中的调节作用,建立科学合理的多水源-多用户均衡水价体系势在必行。本文从水价定价市场化的视角出发,充分考虑了多水源市场的供需状况、供求主体和其地因素在多水源定价过程中的作用机理,并以义乌市为例,构建地方政府、供水企业与用水户分别居于主导的Stackelberg博弈模型,对比分析了3个主体在不同情况下的均衡价格与收益。结果表明:在用水户占主导的情况下,多水源水价价格最低,供水企业占主导地位的情况下,总体收益最高,得到的价格体系为水库水-居民用户5.63元/m^(3),水库水-非居民用户6.20元/m^(3),水库水-特种用户6.21元/m^(3),河道水-非居民用户3.34元/m^(3),再生水-居民用户2.95元/m^(3),再生水-非居民用户3.06元/m^(3)。此价格体系可以实现供水企业盈利合理、用水户支付合理和水资源配置合理的均衡目标,为实现水资源市场化定价提供理论依据,同时为这一领域的后续研究提供思路参考。

关键词： Stackelberg博弈模型多水源水资源配置水价义乌市

线上问题管理加（PM+）干预对新冠疫情下焦虑人群的疗效研究

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线上问题管理加（PM+）干预对新冠疫情下焦虑人群的疗效研究

作者：胡彩虹华中科技大学

学位级别：硕士

目的:通过本研究,探索在新型冠状病毒肺炎疫情下,线上问题管理加(PM+)干预对于焦虑人群情绪状态的疗效,为线上PM+干预在突发公共卫生事件中的应用提供可行性依据。方法:本研究于2020-02-26至2020-03-15,通过线上问卷调查新冠疫情爆发下... 详细信息

目的:通过本研究,探索在新型冠状病毒肺炎疫情下,线上问题管理加(PM+)干预对于焦虑人群情绪状态的疗效,为线上PM+干预在突发公共卫生事件中的应用提供可行性依据。方法:本研究于2020-02-26至2020-03-15,通过线上问卷调查新冠疫情爆发下人群的心理健康状态,从中筛选出GAD-7≥5分且有意愿参加线上心理干预的受试者入组,将符合入组标准的90例受试者随机分为等待治疗组(45)和线上PM+干预组(45)。线上PM+干预组进行为期3周,每周2次,每次1小时的线上PM+干预;等待治疗组则在微信群内进行为期3周,每周2次,每次1小时的一般心理支持。于基线、3周干预后评估两组的心理健康状态,统计分析比较两组干预后情绪改善情况,若3周后等待治疗组焦虑抑郁等情绪改善不明显,线上予以其他有效的心理干预,6个月时仅随访评估线上PM+干预组受试者的心理健康状态,以评估线上PM+干预方案对情绪改善的长期疗效及可行性。结局测量指标包括广泛性焦虑障碍量表(GAD-7)、患者健康问卷抑郁量表(PHQ-9)、躯体症状严重程度量表(PHQ-15)、知觉压力量表(PSS-14)、失眠严重指数量表(ISI)。原始数据采用SPSS26.0进行处理与分析,两组分类变量资料采用卡方检验或Fisher精确概率法;两组基线值和3周干预后各量表组间比较采用两独立样本t检验或Mann-Whitney U检验;两组基线值和3周干预后各量表组内比较采用配对样本t检验或配对样本Wilcoxon秩和检验;线上PM+干预效果分析采用单因素方差分析;线上PM+干预组基线值、3周干预后和6个月随访时各量表得分采用混合效应模型分析,结果P<0.05表示具有统计学差异。结果:线上PM+干预组和等待治疗组分别有37(37/45)、30(30/45)例完成了干预后的心理评估。在干预3周后,与基线状态相比,线上PM+治疗改善了受试者的 GAD-7(8.73±5.04 VS 5.00±3.48,P<0.001),PHQ-9(11.76±6.08 VS 6.86±4.67,P<0.001),PHQ-15(9.03±4.13 VS 6.32±4.12,P=0.001),PSS-14(25.68±11.07 VS 31.78±9.91,P<0.001),ISI(9.11±6.86 VS 7.11±4.74,P=0.022)评分。等待治疗组3周后,与基线状态相比各量表得分未见明显改善,GAD-7(9.50±4.63 VS 9.73±5.23,P=0.782),PHQ-9(10.67±5.01 VS 11.37±5.68,P=0.570),PHQ-15(9.90±4.29 VS 10.37±5.37,P=0.658),PSS-14(23.40±7.41 VS 26.00±7.48,P=0.056),ISI(9.53±6.33 VS 9.40±6.08,P=0.883)。另外与等待治疗组相比,3周线上PM+干预明显改善了患者的GAD-7(9.73±5.23 VS 5.00±3.48,P<0.001),PHQ-9(11.37±5.68 VS 6.86±4.67,P=0.001),PHQ-15(10.37±5.37 VS 6.32±4.12,P=0.001),PSS-14(25.94±7.37 VS 26.00±7.48,P=0.025)量表得分。并且对于线上PM+干预,女性和城市病例数较少的人群显示出更好的干预效果。PM+干预组在6月随访时,相比于基线值GAD-7(P=0.026),PHQ-9(P<0.001),PHQ-15(P=0.006),ISI(P=0.011)量表得分仍具有统计学意义。结论:本研究表明线上PM+干预可显著改善受试者的焦虑抑郁情绪、躯体症状、压力和失眠,治疗效果可以至少持续6个月,并且具有良好的可接受性。

关键词： PM+ 线上焦虑新冠肺炎疫情

关联多风险因素的肾透明细胞癌基因调控网络构建及其富集信号通路NF-κB在miRNA介导下的动力学

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关联多风险因素的肾透明细胞癌基因调控网络构建及其富集信号通路...

作者：胡彩虹云南师范大学

学位级别：硕士

肾透明细胞癌(ccRCC)是泌尿系统中常见的肿瘤,其发病机制尚不完全清楚,有实验研究表明其与吸烟、糖尿病、年龄、肥胖、高血糖、超重、性别和慢性炎症等风险因素有关,但目前未见关于cc RCC与相关风险因素基因联系方面的研究工作.另外,有... 详细信息

肾透明细胞癌(ccRCC)是泌尿系统中常见的肿瘤,其发病机制尚不完全清楚,有实验研究表明其与吸烟、糖尿病、年龄、肥胖、高血糖、超重、性别和慢性炎症等风险因素有关,但目前未见关于cc RCC与相关风险因素基因联系方面的研究工作.另外,有研究表明转录因子NF-κB参与肾脏疾病炎症介质的调节,能促进miR-146的表达,而miR-146通过抑制IκBα来调控NF-κB的活性,还未有研究工作揭示这种反馈调节的动力学机制.本文首先构建关联八种风险因素的cc RCC的基因调控网络,识别cc RCC新的分子标志物及其富集信号通路,其次,研究miR-146介导的NF-κB信号通路在cc RCC中的作用机制.本文第二章基于系统生物学方法,将cc RCC与其相关风险因素结合,探索与c-c RCC发生、发展及预后相关的hub基因和信号通路.首先,分别识别cc RCC和8个风险因素的差异表达基因(DEGs),将风险因素分别与cc RCC共同的DEGs作为研究对象,构建蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络,并根据网络拓扑性质筛选hub基因.通过生存分析对hub基因进行预后分析,发现cc RCC和糖尿病共同的DEGs CD44与cc R-CC预后相关,可能是cc RCC新的分子标志物.对与CD44变化密切相关的基因进行KEGG通路富集分析,得到了Fcγr介导的吞噬作用、代谢途径和NF-κB等富集通路.有研究表明NF-κB信号通路诱导CD44过表达,这表明NF-κB信号通路可能参与了cc RCC的发生发展,对NF-κB信号通路的研究有重要意义.第三章基于Krishna等人的NF-κB信号通路数学模型,提出了具有miR-146反馈调节和转录时滞的新模型.首先,从理论上证明了新系统正平衡点的存在性和稳定性,再验证了时滞诱导的Hopf分岔的存在性.其次通过数值分析,比较有和没有miR-146调控时系统的动力学行为变化,结果表明miR-146有利于抑制NF-κB系统的振荡激活.还分析了有无时滞以及时滞大小对系统的影响,结果显示转录时滞有利于系统振荡的激活,其大小影响振荡的周期和振幅.接着,讨论了新引入的参数与时滞共同调控作用对系统的影响,结果表明NF-κB促进miR-146产生的Michaelis常数J和miR-146的降解率d能改变系统的定性行为,随着J和d的增大,系统会从稳定状态变为振荡,而NF-κB的振荡不利于cc RCC的治疗.最后,基于R软件对系统参数进行了敏感性分析,发现系统对miR-146对IκBα抑制率d最敏感.本章揭示了miR-146介导NF-κB信号通路在cc RCC中的动力学机制,为研究miRNA在信号通路及相关疾病中的生物学功能提供了思路.

关键词：肾透明细胞癌基因调控网络 NF-κB信号通路 miRNA 振荡

高中生二语动机自我系统与英语语用能力的相关性研究

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高中生二语动机自我系统与英语语用能力的相关性研究

作者：胡彩虹内蒙古师范大学

学位级别：硕士

英语作为一门国际性语言,促进了世界各国人民的交流,加快了全球化的步伐。一直以来,我国英语学习将考试成绩作为重中之重,忽视了英语的交际功能。《普通高中英语课程标准(2020版)》明确指出掌握语用知识能够提高学生灵活运用英语的能力... 详细信息

英语作为一门国际性语言,促进了世界各国人民的交流,加快了全球化的步伐。一直以来,我国英语学习将考试成绩作为重中之重,忽视了英语的交际功能。《普通高中英语课程标准(2020版)》明确指出掌握语用知识能够提高学生灵活运用英语的能力。《中国英语等级量表》也对高中生的英语语用能力做出了详细的说明。英语语用能力作为英语交际能力的重要因素,受到学者的广泛关注,而动机作为英语学习研究的一个重要方面也不容忽视。因此,对二语动机和英语语用能力及其相关关系进行研究仍然具有指导意义。本研究主要回答以下三个研究问题:1.高中生二语动机自我系统现状如何?2.高中生英语语用能力现状如何?3.高中生二语动机自我系统与英语语用能力是否具有相关关系?如果有,是怎样的相关关系?本研究选取呼和浩特市某中学高中一年级318名学生作为研究对象,采用二语动机自我系统调查问卷、英语语用能力测试卷、半结构化访谈作为研究工具,探究高中生二语动机自我系统和英语语用能力的现状,并对其相关性进行分析。研究结果表明:1.高中生的二语动机自我系统总体处于较高水平。各维度水平呈现出由高到低的梯级:理想二语自我水平最高,二语学习经历水平次之,应该二语自我水平最低。2.高中生英语语用能力总体处于较低水平。其中,学生的社交语用能力水平高于语用语言能力水平。3.高中生二语动机自我系统与英语语用能力呈现中度正向相关关系。其中,二语动机自我系统与学生的社交语用能力相关性较语用语言能力更强,其各维度相关性强度从高到低依次为理想二语自我最强,二语学习经历次之,应该二语自我最弱。基于以上研究结果,本文提出从二语动机自我系统的构建、课堂显性指导和文化意识培养方面提高学生的英语语用能力。

关键词：高中生二语动机自我系统英语语用能力相关性