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Uncertainty analysis for integrated water system simulations using GLUE with different acceptability thresholds

Science China(Technological Sciences) 2021年第8期64卷 1791-1804页

作者： ZHANG YongYong XIA Jun SHAO QuanXi LI Lu YEN Haw ZHAI XiaoYan ZHAO TongTieGang lin kairong Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes Institute of Geographic Sciences and Natural Resources ResearchChinese Academy of SciencesBeijing100101China CSIRO Data 61 WembleyWestern Australia6913Australia Bjerknes Centre for Climate Research NORCE Norwegian Research CentreBergen5007Norway Blackland Research and Extension Center Texas A&M UniversityTempleTexas76502USA China Institute of Water Resources and Hydropower Research Beijing100038China Department of Water Resources and Environment Sun Yat-sen UniversityGuangzhou510275China

Integrated water quantity and quality simulations have become a popular tool in investigations on global water crisis.For integrated and complex models,conventional uncertainty estimations focus on the uncertainties of individual modules,e.g.,module parameters and structures,and do not consider the uncertainties propagated from interconnected modules.Therefore,this study investigated all the uncertainties of integrated water system simulations using the GLUE(i.e.,generalized likelihood uncertainty estimation)method,including uncertainties associated with individual modules,propagated uncertainties associated with interconnected modules,and their combinations.The changes in both acceptability thresholds of GLUE and the uncertainty estimation results were also investigated for different fixed percentages of total number of iterations(100000).Water quantity and quality variables(i.e.,runoff and ammonium nitrogen)were selected for the case study.The results showed that module uncertainty did not affect the runoff simulation performance,but remarkably weakened the water quality responses as the fixed percentage increased during calibration and validation periods.The propagated uncertainty from hydrological modules could not be ignored for water quality simulations,particularly during validation.The combination of module and propagated uncertainties further weakened the water quality simulation performance.The uncertainty intervals became wider owing to an increase in the fixed percentages and introduction of more uncertainty sources.Moreover,the acceptability threshold had a negative nonlinear relationship with the fixed percentage.The fixed percentages(20.0%-30.0%)were proposed as the acceptability thresholds owing to the satisfactory simulation performance and noticeably reduced uncertainty intervals they produced.This study provided methodological foundations for estimating multiple uncertainty sources of integrated water system models.

关键词： module uncertainty propagated uncertainty uncertainty combination integrated water system simulations GLUE

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交替提升与张拉的索穹顶结构施工优化方法

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 663-669页

作者：姜正荣苏延石开荣李之吉魏德敏梁霖华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法.首先,以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标,对内拉环的逐级提升高度进行优化;其次,通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力... 详细信息

为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法.首先,以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标,对内拉环的逐级提升高度进行优化;其次,通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力和节点位移,并与仅张拉最外圈斜索的施工方法进行对比.结果表明:交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法可有效减小施工过程中的索杆内力,降幅最大达61.83%,避免了施工成型前索杆内力的大幅波动,且结构位形变化较平缓,相邻施工步的竖向位移差最大为1.43 m,平均结构应变能较低,仅为55.03%,优化效果显著,验证了该优化方法对索穹顶结构施工模拟的适用性.

关键词：索穹顶结构交替提升与张拉施工仿真施工优化

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亚热带典型森林下垫面大气层结变化规律及其对潜在蒸散发估算的影响

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地理科学 2024年第2期44卷 359-367页

作者：郭宝刘梅先杜虎林凯荣罗威涂新军中山大学土木工程学院广东广州510275 中国科学院亚热带农业生态研究所湖南长沙410125

为评估忽略大气稳定性对潜在蒸散发(Potential Evapotranspiration,PET)估算的影响,本文以亚热带森林下垫面为例,结合涡动相关观测及莫宁-奥布霍夫相似原理,探讨了冠层上方大气层结变化规律,比较了基于中性假设和考虑大气稳定性影响的PE... 详细信息

为评估忽略大气稳定性对潜在蒸散发(Potential Evapotranspiration,PET)估算的影响,本文以亚热带森林下垫面为例,结合涡动相关观测及莫宁-奥布霍夫相似原理,探讨了冠层上方大气层结变化规律,比较了基于中性假设和考虑大气稳定性影响的PET之间的差异。结果表明:①中性、稳定和不稳定3种大气层结具有明显的日内与季节变化特征,不稳定层结在中午居多,稳定层结在早晨和傍晚居多,而中性层结在昼间均有分布;同时,春夏两季的不稳定层结高频时段较长,而秋冬两季相对较短;总体上,观测期内不稳定、中性和稳定3种层结平均占比分别为41.4%、34.7%与24.0%。②基于中性假设的空气动力学阻力估算方法在一定程度上高估了空气动力学阻力,导致PET存在低估现象(RMSE=25.82 W/m^(2)),且误差偏离随着PET增大而愈加明显。③在当地条件下当量空气动力学阻力r_(a)与风速呈显著的指数关系(r_(a)=7.83u^(-2.92)+32.66,R^(2)=0.50,P<0.05,N=394),基于该关系估算的PET相对于中性假设而言具有更高的精度(R^(2)提高了3.26%,RMSE降低了19.83%)。

关键词：大气稳定度潜在蒸散发空气动力学阻力莫宁-奥布霍夫相似原理涡度相关

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“三全育人”视域下“大土木”专业本科生导师制的探索与实践

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科教文汇 2024年第12期 18-22页

作者：龙通情林凯荣刘梅先张春蕾中山大学土木工程学院广东珠海519082

“三全育人”是新时代高等教育思想的重要变革。在“大土木”专业人才培养过程中,以本科生导师制为依托,践行“三全育人”理念,探索建立完善的全员育人机制、开展丰富的全过程育人实践以及拓展多维度的全方位育人空间,有利于形成专任教... 详细信息

“三全育人”是新时代高等教育思想的重要变革。在“大土木”专业人才培养过程中,以本科生导师制为依托,践行“三全育人”理念,探索建立完善的全员育人机制、开展丰富的全过程育人实践以及拓展多维度的全方位育人空间,有利于形成专任教师、管理人员、思政队伍育人合力,发挥导师制育人功能,与大类本科专业宽口径课程设置方案形成互补,落实个性化的人才培养目标,激发学生的学习力,提升学生的思想力和实践创新能力,对提升本科人才培养质量具有重要意义。

关键词：三全育人本科生导师制大土木

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基于MIKE的滨海城市内涝模拟及深隧工程排涝效果评估

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人民珠江 2024年第5期45卷 123-131页

作者：谈荫涂新军余红刚林凯荣刘梅先马克中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心广东广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室广东珠海519000

在暴雨及风暴潮等极端气象水文条件潮位影响下,快速城市化的滨海地区内涝问题日益凸显。以粤港澳大湾区深圳市西部为研究区,耦合一维河道洪水模型及管网排水模型和二维地表漫流模型,模拟极端降水和典型风暴潮条件下城市内涝淹没过程,开... 详细信息

在暴雨及风暴潮等极端气象水文条件潮位影响下,快速城市化的滨海地区内涝问题日益凸显。以粤港澳大湾区深圳市西部为研究区,耦合一维河道洪水模型及管网排水模型和二维地表漫流模型,模拟极端降水和典型风暴潮条件下城市内涝淹没过程,开展内涝风险分级,评估深隧工程排涝效果。结果表明:MIKE多模型工具相结合能够较好地模拟城市内涝形成过程及淹没特征,引入概率矩阵法能够更清晰地揭示内涝风险等级之间的变化。极端气象水文条件下的滨海城市内涝淹没呈现快涨缓退特征,设计50年和100年一遇2 h极端降水下的内涝风险区面积分别为4.24、5.04 km^(2),其中1级到4级风险区范围的相对比例分别约为0.9:37.5:28.5:33.0和4.0:33.7:26.8:35.5,考虑深隧工程排涝的淹没范围分别减少了17.0%和13.4%、内涝风险区面积分别减少了28.8%和30.2%、典型易涝点的淹没持续时间缩短了60.0%~80.8%。大部分地区的内涝风险等级显著下降,深隧工程改善排涝效果明显。

关键词：内涝模拟多模型耦合概率矩阵法极端降水深隧工程粤港澳大湾区

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新医科背景下康复治疗学专业应用型拔尖创新人才培养研究

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卫生职业教育 2024年第13期42卷 1-4页

作者：万超凡林楷荣林依秋赵杰曾庆刘春龙赵昌林广东药科大学健康学院广东广州510006 中山大学附属第三医院广东广州510630 南方医科大学珠江医院广东广州510282 广州中医药大学针灸康复临床医学院广东广州510006

结合新医科建设要求,分析经济社会发展对康复治疗学专业应用型拔尖创新人才的需求,深入探索该专业人才培养的意义、条件及实践路径,助力后续人才培养模式升级。

关键词：新医科康复治疗学应用型拔尖创新人才

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基于MIKE FLOOD的深圳市大空港片区暴雨内涝模拟分析

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人民珠江 2024年第5期45卷 88-95页

作者：方煜铭马旭民林凯荣欧阳佳娜郭伟建郭靖中山大学土木工程学院广东广州510275 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 广东省海洋土木工程重点实验室广东广州510275 广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心广东广州510275

由于气候变化以及城市化发展,引起强降雨等极端天气事件增多,导致城市内涝现象加剧,给城市交通、居民生活和基础设施造成严重影响。基于MIKE FLOOD平台,通过耦合MIKE 11、MIKE URBAN和MIKE 21三个模型,构建了暴雨内涝模型,对深圳市大空... 详细信息

由于气候变化以及城市化发展,引起强降雨等极端天气事件增多,导致城市内涝现象加剧,给城市交通、居民生活和基础设施造成严重影响。基于MIKE FLOOD平台,通过耦合MIKE 11、MIKE URBAN和MIKE 21三个模型,构建了暴雨内涝模型,对深圳市大空港片区内涝问题进行分析。利用2018年“山竹”台风实测暴雨条件下的实测水位、积水深度数据,对模型进行了参数率定和验证。在不同降雨情景下,内涝高风险区域主要集中位于研究区的中部区域以及河流沿岸附近。另外,根据“8·29”实测暴雨潮水位,模拟可得:大空港片区内涝点积水深度在15 cm以上的总积水面积约为7.11 hm^(2)。研究结果可为区域城市内涝防治提供科学的技术支撑。

关键词： MIKE模型城市内涝情景模拟成因分析大空港片区

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Changes in runoff and eco-flow in the Dongjiang River of the Pearl River Basin, China

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Frontiers of Earth Science 2014年第4期8卷 547-557页

作者： kairong lin Yanqing LIAN Xiaohong CHEN Fan LU Department of Water Resources and Environment Sun Yat-sen University Guangzhou 510275 China Key Laboratory of Water Cycle and Water Security in Southern China of Guangdong High Education Institute Sun Yat-sen University Guangzhou 510275 China Illinois State Water Survey The Prairie Research Institute University of Illinois at Urbana-Champaign IL 61820 USA China Institute of Water Resources and Hydropower Research Department of Water Resources Beijing 100038 China

The Dongjiang River, one of the tributaries of the Pearl River, serves as the critical water source for Guangdong Province and the District of Hong Kong in China. In this study, the change trend and change points of flow at three main gaging stations in the Dongjiang River were analyzed using the nonparametric Mann-Kendall test and Pettitt-Mann-Whitney change-point statistics. Flow regime changes in the Dongjiang River were quantified by using both the Indicators of Hydrologic Alteration （IHA） parameters and eco-statistics, such as ecosurplus and eeodeficit. It was found that the change trend for annual median flow in the Dongjiang River increased over the past 60years, with the major change occurring sometime between 1970 and 1974. IHA analyses showed that the magnitude of monthly flow decreased during the flood period, but increased greatly during the dry period. The median date of the one-day minimum flow moved ahead, and the duration of low pulse for the Dongjiang River was reduced significantly because of reservoir construction and operations. The IHA-based Dundee Hydrological Regime Alteration Method analysis indicated that all three stations have experienced a moderate risk of impact since 1974. The eco-statistical analyses showed that the majority of the flows appeared to be ecosurplus at all three locations after 1974, while flows with less than 30%, or higher exceedance probability, had ecodeficit in the summer flood period due to heavy reservoir operations.

关键词： hydrologic alteration change point analysis,runoff eco-flow

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基于双生长点并行生长机制的模拟植物生长算法及其结构优化

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建筑结构学报 2022年第8期43卷 240-247页

作者：石开荣林金龙姜正荣华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510641

针对模拟植物生长算法(PGSA)系列算法中存在的搜索路径相对单一、搜索覆盖面不够广等问题,结合复杂结构优化问题中设计变量多、存在多个局部最优解、算法难以自动终止等特点,基于PGSA的基本原理和植物的实际生长规律,提出一种新的算法... 详细信息

针对模拟植物生长算法(PGSA)系列算法中存在的搜索路径相对单一、搜索覆盖面不够广等问题,结合复杂结构优化问题中设计变量多、存在多个局部最优解、算法难以自动终止等特点,基于PGSA的基本原理和植物的实际生长规律,提出一种新的算法机制——双生长点并行生长机制,并与基于生长空间限定与并行搜索(GSL&PS-PGSA)算法相融合。通过典型数学及空间桁架结构算例进行了验证,结果表明:双生长点并行生长机制增加了寻优搜索路径,拓宽了搜索覆盖面,降低了陷入局部最优解的概率,并为算法提供更为有效的终止机制,从而具有更加显著的优化效率及全局搜索能力;与序列两级算法、蚁群算法等常用优化方法相比,融入双生长点并行生长机制的GSL&PS-PGSA进一步提升了算法的优化求解能力,在结构优化问题中表现出良好的适应性及有效性。

关键词：模拟植物生长算法并行生长结构优化空间桁架

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基于模拟植物生长算法的自由曲面空间网格结构形状优化方法

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建筑结构学报 2022年第12期43卷 276-289页

作者：石开荣林金龙姜正荣区彤华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510641 广东省建筑设计研究院有限公司广东广州510010

针对自由曲面空间网格结构形状优化问题,将模拟植物生长算法(PGSA)引入结构形状优化领域。根据PGSA基本原理,提出双生长点并行生长机制、迭代稳定性判断机制及增强型随机多向搜索机制,并和基于生长空间限定与并行搜索算法(GSL&PS-PGSA)... 详细信息

针对自由曲面空间网格结构形状优化问题,将模拟植物生长算法(PGSA)引入结构形状优化领域。根据PGSA基本原理,提出双生长点并行生长机制、迭代稳定性判断机制及增强型随机多向搜索机制,并和基于生长空间限定与并行搜索算法(GSL&PS-PGSA)相结合,建立了基于融合GSL&PS-PGSA的自由曲面空间网格结构形状优化方法。该方法以广义形状参数表征形状优化设计变量,可有效避免产生奇异结构并提高优化效率。在此基础上,给出了相应的形状优化模型及流程,并采用MATLAB及ANSYS二次开发语言APDL编制了优化程序。对典型合理拱结构曲面及自由曲面网壳结构进行算例分析,结果表明:所提出的PGSA新机制显著提升了算法的寻优能力及稳定性;基于融合GSL&PS-PGSA的自由曲面空间网格结构形状优化方法,其优化效果明显,发掘了结构的合理形态,改善了结构的受力性能,适用于多变量、多荷载组合及复杂约束的大规模自由曲面空间网格结构形状优化,为复杂形体空间结构的设计选型提供了新的途径。

关键词：空间网格结构自由曲面网壳模拟植物生长算法形状优化

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