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黄河头道拐段冰输移及堆积过程数值模拟

水利学报 2023年第4期54卷 474-485页

作者：李超冀雪飞赵水霞 Hung Tao Shen 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 水利部牧区水利科学研究所内蒙古呼和浩特010020 Department of Civil and Environmental Engineering Clarkson UniversityPotsdam New York 13699USA

头道拐河段因其特殊的河道形态及地理位置而成为黄河内蒙古段最易形成冰坝的河段,研究该河段河冰输移及堆积过程是理解内蒙古段河冰过程及卡冰结坝作用机理的关键。本文基于耦合的二维有限元水动力学模型和DPM(Discrete Parcel Method)... 详细信息

头道拐河段因其特殊的河道形态及地理位置而成为黄河内蒙古段最易形成冰坝的河段,研究该河段河冰输移及堆积过程是理解内蒙古段河冰过程及卡冰结坝作用机理的关键。本文基于耦合的二维有限元水动力学模型和DPM(Discrete Parcel Method)河冰动力学模型,模拟了黄河头道拐河段2020—2021年冬季封河过程并进行了验证,讨论了不同水力条件、上游流凌密集度及河道形态对封河过程的影响。结果表明:相比于官牛犋弯道,河道弯曲率大、束窄程度高的什四份子弯道更易形成卡冰,且流量越小,卡冰作用越明显,冰盖向上游发展速度越快。河道流凌密集度小于0.4时,各种流量下研究河段未发生卡冰;流凌密集度增大至0.4,表面流冰首先在弯曲率系数较大的什四份子弯道处形成卡冰,随着流凌密集度和流量的进一步增大,下潜并输移到下游的流凌也会在官牛犋弯道形成卡冰,因此,头道拐河段形成卡冰的流凌密集度临界条件为0.4。应用冰水耦合二维动力学模型可以很好地模拟天然河道河冰输移、堆积过程中河道的水力特性、冰厚增长及封河形态,揭示了影响河冰过程的相关因素及作用机理,为黄河内蒙古段防凌减灾工作提供技术支撑。

关键词：黄河内蒙古段河冰输移卡冰结坝河冰动力学数值模拟

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离散半马尔科夫跳跃系统的动力学性质研究

离散半马尔科夫跳跃系统的动力学性质研究

作者：杨水霞贵州民族大学

学位级别：硕士

离散半马尔科夫跳跃系统是一类包含相互作用的多模态随机混合系统.此系统由微分差分方程表示,并由半马尔科夫链描述且通过一定概率进行模式间切换的动力系统.由于模态的多样性,使得离散半马尔科夫跳跃系统动力学性质研究成为当前国内外... 详细信息

离散半马尔科夫跳跃系统是一类包含相互作用的多模态随机混合系统.此系统由微分差分方程表示,并由半马尔科夫链描述且通过一定概率进行模式间切换的动力系统.由于模态的多样性,使得离散半马尔科夫跳跃系统动力学性质研究成为当前国内外的一大热点.本文主要针对离散半马尔科夫跳跃线性系统的稳定性问题进行研究.研究内容包括以下.1.研究了异步控制和部分未知半马尔科夫核的离散半马尔科夫跳跃线性系统的稳定性问题,通过构造模态相关和驻留时间有关的Lyapunov函数,利用半马尔科夫核方法,结合线性矩阵不等式(LMI)的技巧得到与部分未知半马尔科夫核有关的σ-均方稳定条件.最后,通过数值算例验证了所得结果的有效性和优越性.2.研究了离散隐半马尔科夫跳跃线性系统的稳定性问题,通过构造适当的Lyapunov函数,结合半马尔科夫核和发射概率得到了离散隐半马尔可夫跳跃线性系统的σ-均方稳定性条件.这些条件以LMI的形式给出.最后,结合数值算例验证了所得结果的有效性.3.研究了具有不确定性的离散隐半马尔科夫跳跃线性系统的H异步控制问题,通过引入隐半马科夫模型,构造了适当的Lyapunov函数,利用半马尔科夫核方法和LMI方法,引入发射概率,保证所研究的离散系统是σ-均方稳定且满足H性能控制.最后,通过数值算例验证该方法的有效性.

关键词：时滞半马尔科夫核发射概率稳定性异步控制

积分型Halanay不等式及其在随机时滞系统中的应用

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积分型Halanay不等式及其在随机时滞系统中的应用

作者：李水霞南昌大学

学位级别：硕士

Halanay不等式是Halanay在1966年提出用于分析时滞微分系统稳定性的一个有力工具.近些年来,Halanay不等式已经得到广泛应用,并且已经有多个版本,包括矢量版本,脉冲版本,分数版本和无界时滞版本等.它在许多领域中发挥了关键作用,如神经... 详细信息

Halanay不等式是Halanay在1966年提出用于分析时滞微分系统稳定性的一个有力工具.近些年来,Halanay不等式已经得到广泛应用,并且已经有多个版本,包括矢量版本,脉冲版本,分数版本和无界时滞版本等.它在许多领域中发挥了关键作用,如神经网络的设计和应用,耦合振荡器的同步,网络控制系统和安全通信系统的共识问题等.本文通过推广微分型Halanay不等式到积分型Halanay不等式,分别讨论了中立型随机时滞系统与非自治随机时滞反应扩散神经网络的稳定性.第一章,首先介绍了本论文的研究背景、研究意义、主要研究问题与创新点,然后给出了本文中所涉及的基本概念和一些随机系统的理论知识.第二章,对带Levy噪音和Markovian切换的中立型随机时滞系统进行描述,并给出了输入状态稳定性,实际指数稳定性以及p阶矩指数稳定性的概念.利用积分型Halanay不等式,证明了带Levy噪音的中立型随机时滞系统的矩指数型输入状态稳定性.第三章,对带Markovian切换的非自治随机时滞反应扩散神经网络进行描述,给出了稳定性与渐近稳定性的概念.利用积分型Halanay不等式,分析了此网络的矩稳定性,矩渐近稳定性和矩指数稳定性.第四章,主要介绍了本文的研究结论,并讨论了未来研究的前景.

关键词： Halanay不等式时滞系统 Markovian切换中立型随机系统随机神经网络

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基于环境变量和机器学习的土壤水分反演

农业机械学报 2022年

作者：王思楠李瑞平吴英杰赵水霞王秀青内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院中国水利水电科学研究院牧区水利科学研究所内蒙古自治区测绘地理信息中心

为利用多源数据构建毛乌素沙地腹部土壤含水率建模指示因子，通过微波后向散射系数、地表温度、缨帽变换要素、波段反射率、干旱指数和地形要素等17个变量为建模因子，分别以偏最小二乘（Partial least squares regression，PLSR）、极... 详细信息

为利用多源数据构建毛乌素沙地腹部土壤含水率建模指示因子，通过微波后向散射系数、地表温度、缨帽变换要素、波段反射率、干旱指数和地形要素等17个变量为建模因子，分别以偏最小二乘（Partial least squares regression，PLSR）、极限学习机（Extreme learning machine，ELM）和随机森林（Random forest，RF）3种方法构建土壤含水率反演模型，对模型进行验证和对比，并对研究区的土壤水分分布进行制图。结果表明：温度植被干旱指数是土壤水分空间变异性的最重要的预测因子相关系数为0.64，其次是地表温度（0.6）、σVV（0.38）、植被指数（0.38）、波段7反射率（0.35）、σVH（0.32）、波段6反射率（0.3）和反照率（0.26）。相比于未筛选变量所构建的模型，利用最优子集筛选（Best subset selection，BSS）变量所构建的模型精度均有所提升。其中PLSR在处理共线性方面表现最优，ELM回归模型最稳定。RF模型具有最高的精确度，4月，决定系数为0.74，均方根误差为8.85%，平均绝对误差为7.86%；8月，决定系数为0.75，均方根误差为8.86%，平均绝对误差为7.41%。不同方法反演的土壤水分分布趋势没有显著差异，高土壤含水率出现在研究区的北部和东南部，中北部平坦地区的土壤含水率较低。利用光谱指数、环境因子和地形数据构建的多因子、多指数综合的模型能较高精度地反演毛乌素沙地腹部表层土壤水分，对研究该地区土地荒漠化和生态环境治理具有参考价值。

关键词：土壤水分随机森林极限学习机偏最小二乘回归环境变量

基于模型平均法的表层土壤含水率多模型综合反演

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农业工程学报 2022年第5期38卷 87-94页

作者：王思楠李瑞平吴英杰赵水霞王秀青内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 内蒙古自治区农牧业大数据研究与应用重点实验室呼和浩特010018 中国水利水电科学研究院牧区水利科学研究所呼和浩特010020 内蒙古自治区测绘地理信息中心呼和浩特010050

土壤水分是农作物和牧草生长的关键因素,也是影响全球气候变化和水循环的重要因子,因此准确监测土壤水分对促进农牧业可持续管理至关重要。基于Landsat 8 OLI多光谱影像,在表面生物物理特性和地形参数的基础上,结合野外实测土壤含水率,... 详细信息

土壤水分是农作物和牧草生长的关键因素,也是影响全球气候变化和水循环的重要因子,因此准确监测土壤水分对促进农牧业可持续管理至关重要。基于Landsat 8 OLI多光谱影像,在表面生物物理特性和地形参数的基础上,结合野外实测土壤含水率,采用经验模型法分别构建了反距离加权法(Inverse Distance Weighting,IDW)、多元线性回归(Multivariable Linear Regression,MLR)、随机森林(Random Forest,RF)的土壤含水率反演模型,并采用模型平均法(Granger-Ramanathan,GR)进行组合反演,结果显示,通过模型平均法组合单一模型后在该研究区的土壤含水率反演中表现出了更好的适用性,模型平均法GR对于土壤含水率的估算效果佳,建模集与验证集R^(2)≥0.88,均方根误差均不大于1.42%,且模型性能远优于反距离加权法、多元线性回归和随机森林。

关键词：土壤含水率随机森林模型模型平均法地质统计方法

基于环境变量和机器学习的土壤水分反演模型研究

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农业机械学报 2022年第5期53卷 332-341页

为利用多源数据构建毛乌素沙地腹部土壤含水率建模指示因子,通过微波后向散射系数、地表温度、缨帽变换要素、波段反射率、干旱指数和地形要素等17个变量为建模因子,分别以偏最小二乘(Partial least squares regression,PLSR)、极限学习... 详细信息

为利用多源数据构建毛乌素沙地腹部土壤含水率建模指示因子,通过微波后向散射系数、地表温度、缨帽变换要素、波段反射率、干旱指数和地形要素等17个变量为建模因子,分别以偏最小二乘(Partial least squares regression,PLSR)、极限学习机(Extreme learning machine,ELM)和随机森林(Random forest,RF)3种方法构建土壤含水率反演模型,对模型进行验证和对比,并对研究区的土壤水分分布进行制图。结果表明:温度植被干旱指数是土壤水分空间变异性的最重要的预测因子(决定系数为0.64),其次是地表温度(0.6)、σ_(VV)(0.38)、植被指数(0.38)、波段7反射率(0.35)、σ_(VH)(0.32)、波段6反射率(0.3)和反照率(0.26)。相比于未筛选变量所构建的模型,利用最优子集筛选(Best subset selection,BSS)变量所构建的模型精度均有所提升。其中PLSR在处理共线性方面表现最优,ELM回归模型最稳定。RF模型具有最高的精确度,4月,决定系数为0.74,均方根误差为8.85%,平均绝对误差为7.86%;8月,决定系数为0.75,均方根误差为8.86%,平均绝对误差为7.41%。不同方法反演的土壤水分分布趋势没有显著差异,高土壤含水率出现在研究区的北部和东南部,中北部平坦地区的土壤含水率较低。利用光谱指数、环境因子和地形数据构建的多因子、多指数综合模型能较高精度地反演毛乌素沙地腹部表层土壤水分,对研究该地区土地荒漠化和生态环境治理具有参考价值。

关键词：土壤水分遥感反演随机森林极限学习机偏最小二乘回归环境变量

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基于SPI指数的内蒙古地区干湿气候特征

中国水利水电科学研究院学报（中英文） 2022年第1期20卷 10-19页

作者：赵水霞周泉成王文君吴英杰中国水利水电科学研究院内蒙古阴山北麓草原生态水文野外科学观测研究站北京100038 中国水利水电科学研究院牧区水利科学研究所内蒙古呼和浩特010020

探究气候的干湿格局及其演化趋势对旱涝灾害监测防御具有重要意义,围绕北方内蒙古生态功能区重要定位,依据1970—2020年45个气象监测站点月尺度降水资料,采用标准化降水指数(SPI),运用线性趋势、突变检验及Morlet小波分析等方法,探究内... 详细信息

探究气候的干湿格局及其演化趋势对旱涝灾害监测防御具有重要意义,围绕北方内蒙古生态功能区重要定位,依据1970—2020年45个气象监测站点月尺度降水资料,采用标准化降水指数(SPI),运用线性趋势、突变检验及Morlet小波分析等方法,探究内蒙古地区多时间尺度下气候的干湿特征及周期演化规律。结果表明:1970—2020年,内蒙古地区干旱强度以轻中旱为主,局域性和全域性干旱频发,夏季干旱趋势显著,且明显高于年际干旱化水平;不同生态功能区干湿空间格局呈现东北部林区和西部荒漠区旱情缓减、中部草原区旱情加重、且典型草原区干旱风险较高的特点;小波分析显示,内蒙古地区共经历了准两次干湿交替过程,其中,11a的短周期演替与太阳黑子活动小周期有关,49a长周期尺度则揭示了内蒙古仍将处于一段暖湿期。

关键词：标准化降水指数干湿气候特征内蒙古小波分析旱涝灾害

综合干旱指数构建及其在不同草原类型中的应用

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农业工程学报 2021年第16期37卷 99-107页

作者：赵水霞王文君吴英杰李玮全强中国水利水电科学研究院内蒙古阴山北麓荒漠草原生态水文野外科学观测研究站北京100038 水利部牧区水利科学研究所呼和浩特010020

干旱指数是评估旱情等级、制定防旱减灾对策的重要指标。该研究从干旱发生的物理机制出发,基于CRITIC(Criteria Importance Through Inter-criteria Correlation)客观赋权法,综合考虑气象标准化降水蒸散指数(Standard Precipitation Eva... 详细信息

干旱指数是评估旱情等级、制定防旱减灾对策的重要指标。该研究从干旱发生的物理机制出发,基于CRITIC(Criteria Importance Through Inter-criteria Correlation)客观赋权法,综合考虑气象标准化降水蒸散指数(Standard Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)、植被供水指数(Vegetation Supply Water Index,VSWI)和日光诱导叶绿素荧光指数(Solar-induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)在干旱发展过程中的作用机制,构建融合多源信息的综合干旱指数,探究其在不同草原类型干旱中的适用性和敏感性,进而分析干旱的时空分布及演化特征。结果表明:综合干旱指数既能敏锐捕捉气象干旱的早期开始,亦能从水文和牧业干旱角度综合反映旱情的持续过程和时间,相比单一干旱指数,具有综合表征多尺度干旱演化特征的优势;2007—2018年,内蒙古锡林郭勒草原干旱频率呈波动中下降趋势,干旱强度主要以轻中旱为主,重旱及以上干旱集中在春秋两季;空间分布上从西北向东南逐渐降低,呈现荒漠草原>典型草原>草甸草原,典型草原中北部旱情严重的特征。该研究对蒙古高原不同草原类型干旱事件精准监测及旱灾防御具有重要意义。

关键词：干旱降水综合干旱指数叶绿素荧光指数适用性锡林郭勒草原

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墨子诞生地“一步两井”区域古物价值研究

收藏 2023年第12期 13-15页

作者：任水霞山东省滕州市墨子研究中心

墨子是中国历史上杰出的思想家、教育家和科学家,他的学说对于中国古代文化产生了深远的影响。而墨子诞生地的“一步两井”区域,作为墨子故里研究的重要佐证,具有着丰富的历史文化价值和古物遗产考证价值。文章分析了该区域古物的历史...

墨子是中国历史上杰出的思想家、教育家和科学家,他的学说对于中国古代文化产生了深远的影响。而墨子诞生地的“一步两井”区域,作为墨子故里研究的重要佐证,具有着丰富的历史文化价值和古物遗产考证价值。文章分析了该区域古物的历史背景、文化内涵及艺术价值,并探讨了古物保护和传承的重要意义,以期更好地理解墨子思想与文化传承的重要意义。

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