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基于相似测点对比的大坝变形监测数据粗差识别方法

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水利水电科技进展 2024年第4期44卷 72-77页

作者：陈立秋顾冲时邵晨飞顾昊高睿颖河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心江苏南京210098

针对混凝土坝变形监测数据粗差检测方法难以区分粗差和环境突变引起的数据跳跃问题,提出了一种基于K-means++距离聚类算法分区,采用OPTICS密度聚类算法结合局部异常因子(LOF)算法识别监测数据中粗差的大坝变形监测数据粗差识别方法。该... 详细信息

针对混凝土坝变形监测数据粗差检测方法难以区分粗差和环境突变引起的数据跳跃问题,提出了一种基于K-means++距离聚类算法分区,采用OPTICS密度聚类算法结合局部异常因子(LOF)算法识别监测数据中粗差的大坝变形监测数据粗差识别方法。该方法通过K-means++算法实现测点区域划分,联合使用OPTICS算法和LOF算法进行粗差确定,通过对比属于同一分区不同测点的粗差出现时间来判定真实粗差。算例分析结果表明,该方法能有效鉴别变形监测数据中由环境突变引起的数据跳跃,显著提高粗差识别的准确性,降低粗差误判率。

关键词：大坝变形监测数据粗差环境变化 K-means++算法 OPTICS算法 LOF算法

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土壤盐分变化对N_(2)O排放影响:基于Meta分析

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环境科学 2024年第4期45卷 2313-2320页

作者：黄艺华佘冬立史祯琦胡磊潘永春河海大学农业科学与工程学院南京210098 江苏省农业水土资源高效利用与固碳减排工程研究中心南京210098

N_(2)O是导致臭氧层空洞和全球变暖的主要大气污染物,农业生产活动是其主要来源,而土壤盐分则是影响N_(2)O排放的关键因素.基于21篇同行评议文献中528对实验组及对照组形成的数据集,运用R语言Metafor软件包进行Meta分析,进而评估土壤盐... 详细信息

N_(2)O是导致臭氧层空洞和全球变暖的主要大气污染物,农业生产活动是其主要来源,而土壤盐分则是影响N_(2)O排放的关键因素.基于21篇同行评议文献中528对实验组及对照组形成的数据集,运用R语言Metafor软件包进行Meta分析,进而评估土壤盐分对土壤N_(2)O排放的影响.结果表明,土壤盐分累积对N_(2)O排放量有显著正效应,中度和高度盐渍土N_(2)O排放量比非盐渍土高75.57%和28.85%.室内培养实验测定结果表明,林地和农田的土壤盐渍化导致N_(2)O排放量增加124.79%和131.64%,而野外定位监测试验结果表明,草地、裸地和农田中,土壤盐分对N_(2)O排放的影响均不显著.盐分对N_(2)O排放的影响趋势则因土壤(NH_(4)^(+)∶NO_(3)^(-))、p H、土壤砂粒含量和粉粒含量的差异而发生改变,影响程度依次是:(NH_(4)^(+)∶NO_(3)^(-))>p H>砂粒含量>粉粒含量.通过揭示土壤盐分升高对不同土地利用类型下N_(2)O排放的刺激作用,明确了环境因子和盐分交互作用对N_(2)O排放的影响,对土壤盐渍化地区N_(2)O排放预防阻控和环境改善具有重要科学意义.

关键词： N_(2)O累积排放量盐渍化反硝化作用土地利用方式 Metafor软件包

农田水位与施氮对拔节孕穗期受涝后冬小麦的调控效应

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农业机械学报 2024年第7期55卷 373-385页

作者：何平如俞双恩丁继辉马韬戴妍李金刚河海大学农业科学与工程学院南京210098 江苏省农业水土资源高效利用与固碳减排工程研究中心南京210098

为探明拔节孕穗期受涝后农田水位与施氮对冬小麦生长、产量、籽粒品质、水氮利用及氮磷负荷的调控效应,于2020—2021年在南京市江宁区开展测坑种植试验。以冬小麦品种“扬麦25”为试验材料,在冬小麦拔节孕穗期受涝后设置高、中、低3个... 详细信息

为探明拔节孕穗期受涝后农田水位与施氮对冬小麦生长、产量、籽粒品质、水氮利用及氮磷负荷的调控效应,于2020—2021年在南京市江宁区开展测坑种植试验。以冬小麦品种“扬麦25”为试验材料,在冬小麦拔节孕穗期受涝后设置高、中、低3个农田水位(即受涝1 d后农田水位3 d内降至-40、-60、-80 cm)和低、中、高3个施氮量(160、190、220 kg/hm^(2)),以不受涝且常规施氮190 kg/hm^(2)处理作为对照。结果表明,涝渍条件下,冬小麦株高、干物质量、产量、水分利用效率、籽粒粗蛋白含量、籽粒赖氨酸含量均随农田水位的降低和施氮量的增加而逐渐增大,氮肥偏生产力随农田水位的降低和施氮量的减小而逐渐增大,总氮、总磷等污染物负荷随着农田水位的降低而逐渐增大。与对照处理相比,试验设计农田水位下,增施氮肥(220 kg/hm^(2))可以缓解涝渍对冬小麦植株的不良影响,促进冬小麦干物质量和产量分别增加4.76%~23.81%、2.75%~9.19%;中、高农田水位下氮肥减施(160 kg/hm^(2))导致冬小麦分别减产2.20%和14.00%,水分利用效率分别下降4.55%和9.74%;低农田水位可以降低因氮肥减施导致的减产效应,使得冬小麦产量和氮肥偏生产力分别提高3.98%、23.49%。农田水位越高,其控水期间综合涝渍程度越大,对应产量越低。此外,短期内涝对提高籽粒粗蛋白含量具有积极效应,与对照处理相比,各处理对应粗蛋白含量提高11.50%~20.21%。综上,以高产、高效、减污、提质为目标,建议冬小麦拔节孕穗期5 cm水层受涝1 d后,农田水位3 d内降至-80 cm,施氮量为220 kg/hm^(2)。研究结果可为中国南方以及类似易涝易渍农业区冬小麦种植及涝渍灾害修复提供理论依据。

关键词：冬小麦品质涝渍胁迫农田水位排水面源污染调控效应

基于层次分析法-熵权法的河湖健康评估——以无锡蠡湖为例

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江苏水利 2024年第1期 39-42页

作者：宋为威鞠茂森河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心江苏南京210098

在水生态安全的基础上,基于层次分析-熵权法模型,构建了蠡湖健康评估体系。将主观评价和客观评价相结合的权重确定方法也提高了评价的科学性和精准性。蠡湖健康状况指数综合得分为87.78,健康综合评价等级为“健康”水平,作为城市景观湖... 详细信息

在水生态安全的基础上,基于层次分析-熵权法模型,构建了蠡湖健康评估体系。将主观评价和客观评价相结合的权重确定方法也提高了评价的科学性和精准性。蠡湖健康状况指数综合得分为87.78,健康综合评价等级为“健康”水平,作为城市景观湖泊在社会服务层面的得分表现良好,由于湖泊连通性差,生物准则层得分较低,从而需要寻找合适的外部水源进行生态补水。

关键词：层次分析法-熵权法健康评估蠡湖

基于MIKE 11的秦淮河流域控制断面水质达标模拟

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环境监测管理与技术 2024年第4期36卷 81-86页

作者：柏松赵明明宋为威刘军刘磊江苏省南京环境监测中心江苏南京210041 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心江苏南京210098 河海大学水科学研究院江苏南京210098

选取外秦淮河控制断面作为研究对象,构建秦淮河一维水环境数学模型(MIKE 11),模拟不同水文气象条件下多种引水工况和污染削减方案对水质改善的影响。结果表明:当上游来水为Ⅲ类水时,汛期污染量削减≥50%,非汛期污染量削减≥50%或秦淮新... 详细信息

选取外秦淮河控制断面作为研究对象,构建秦淮河一维水环境数学模型(MIKE 11),模拟不同水文气象条件下多种引水工况和污染削减方案对水质改善的影响。结果表明:当上游来水为Ⅲ类水时,汛期污染量削减≥50%,非汛期污染量削减≥50%或秦淮新河调水量≥15 m^(3)/s可保证断面水质达标;在90%降雨保证率情景下,区域污染量削减≥50%或秦淮新河引水≥30 m^(3)/s,以及引水量≥15 m3/s和污染量削减≥25%的组合方案可保证断面水质达标。当上游来水维持现状时,非汛期需要增加区域污染削减率或秦淮新河引水量来保证断面水质达标。

关键词：一维水环境数学模型污染控制水质达标秦淮河流域

农田水位与施氮对拔节孕穗期受涝后冬小麦调控效应

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农业机械学报 2024年

作者：何平如俞双恩丁继辉马韬戴妍李金刚河海大学农业科学与工程学院江苏省农业水土资源高效利用与固碳减排工程研究中心

为探明拔节孕穗期受涝后农田水位与施氮对冬小麦生长、产量、籽粒品质、水氮利用及氮磷负荷的调控效应，于2020-2021年在南京市江宁区开展测坑种植试验。以冬小麦品种“扬麦25”为试验材料，在冬小麦拔节孕穗期受涝后设置高、中、低3个... 详细信息

为探明拔节孕穗期受涝后农田水位与施氮对冬小麦生长、产量、籽粒品质、水氮利用及氮磷负荷的调控效应，于2020-2021年在南京市江宁区开展测坑种植试验。以冬小麦品种“扬麦25”为试验材料，在冬小麦拔节孕穗期受涝后设置高、中、低3个农田水位(即受涝1d后农田水位3d降至-40 cm、-60 cm、-80 cm)和低、中、高3个施氮量(160 kg/hm2、190 kg/hm2、220 kg/hm2)，以不受涝且常规施氮190 kg/hm2处理作为对照。结果表明，涝渍条件下，冬小麦株高、干物质量、产量、水分利用效率、籽粒粗蛋白含量、籽粒赖氨酸含量均随农田水位的降低和施氮量的增加而逐渐增大，氮肥偏生产力随农田水位的降低和施氮量的减小而逐渐增大，总氮、总磷等污染物负荷随着农田水位的降低而逐渐增大。与对照处理相比，试验设计农田水位下，增施氮肥(220 kg/hm2)可以缓解涝渍对冬小麦植株的不良影响，促进冬小麦干物质量和产量分别增加4.76%～23.81%、2.75%～9.19%；中、高农田水位下氮肥减施(160 kg/hm2)导致冬小麦分别减产2.20%和14.00%，水分利用效率分别下降4.55%和9.74%；低农田水位可以降低因氮肥减施导致的减产效应，使得冬小麦产量和氮肥偏生产力分别提高3.98%、23.49%。农田水位越高，其控水期间综合涝渍程度越大，对应产量越低。此外，短期内涝对提高籽粒粗蛋白含量具有积极效应，与对照处理相比，各处理对应粗蛋白含量提高11.50%～20.21%。综上，以高产、高效、减污、提质为目标，建议冬小麦拔节孕穗期5 cm水层受涝1d后，农田水位3d内降至-80 cm，施氮量为220 kg/hm2。研究结果可为中国南方以及类似易涝易渍农业区冬小麦种植及涝渍灾害修复提供理论依据。

关键词：冬小麦品质涝渍胁迫农田水位排水面源污染

基于ESMD-FE-AJSO-LSTM算法的水闸深基坑变形预测

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南水北调与水利科技（中英文） 2024年第2期22卷 378-387,408页

作者：张伟邓彬彬仇建春夏国春姚兆仁刘占午朱新宇王昱锦江苏省水利建设工程有限公司江苏扬州225002 张家港市长江防洪工程管理处江苏苏州215600 扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225100 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心南京210098

水闸深基坑开挖变形具有明显的非线性和非稳定性特征,基于此,引入极点对称模态分解算法(extremepoint symmetric mode decomposition method,ESMD)对水闸深基坑开挖变形原型监测序列进行多模态分解,并基于模糊熵(fuzzy entropy, FE)理... 详细信息

水闸深基坑开挖变形具有明显的非线性和非稳定性特征,基于此,引入极点对称模态分解算法(extremepoint symmetric mode decomposition method,ESMD)对水闸深基坑开挖变形原型监测序列进行多模态分解,并基于模糊熵(fuzzy entropy, FE)理论对各分解分量进行模糊多模态相空间重构,从而有效甄别水闸基坑变形不同时间尺度有效物理特征。构建基于人工水母搜索算法(artificial jellyfish search optimizer,AJSO)优化的长短期记忆(long short-term memory,LSTM)人工神经网络模型,以重构后的各重构子序列为基础进行优化训练,并把训练后的各预测模态分量合并,实现对水闸基坑开挖变形动态预测和分析。以张家港市十一圩江边枢纽改建工程基坑开挖变形监测为例,采用上述方法对该枢纽工程基坑开挖过程变形进行预测和分析。结果表明:基于ESMD-FE-AJSOLSTM算法的水闸深基坑变形预测方法能够有效预测基坑开挖变形非线性特征,相比传统LSTM、循环神经网络(recurrent neural network, RNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)等算法具有更高的预测精度和稳定性,为实现对基坑开挖安全性态实时科学诊断和分析提供技术参考。

关键词：极点对称模态分解算法模糊熵人工水母搜索算法长短期记忆水闸深基坑变形预测

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城市高密度建成区水源型水库水质保障工程环境质量提升研究:以深圳铁岗水库为例

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环境工程 2024年第1期42卷 191-198页

作者：田卫红柯雪松宋为威中电建生态环境集团有限公司广东深圳518101 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心南京210098 河海大学水科学研究院南京210098

我国水利工程建设从水患治理逐步走向水生态环境修复,工程建设始终发挥着重要的支撑作用。以深圳典型高密度建成区水库水源地生态库建设为例,通过工程建设前后监测和模型等方法,研究雨源型缺水超大城市生态库溢流截污对水源地水环境提... 详细信息

我国水利工程建设从水患治理逐步走向水生态环境修复,工程建设始终发挥着重要的支撑作用。以深圳典型高密度建成区水库水源地生态库建设为例,通过工程建设前后监测和模型等方法,研究雨源型缺水超大城市生态库溢流截污对水源地水环境提升效果。结果表明:生态库建成后水源地各类污染物达标且水质平均提升3.6倍,受调水影响东湖区水动力和水质明显优于西湖区。初期雨水110 mm时和正常雨水40 mm时,可实施生态库集雨溢流入库,模型预测常雨工况库区水质优于初雨工况,初雨和常雨可显著提高水资源利用和水环境状况。生态库建成后,初雨和常雨入库使得水环境容量对现状分别提升4.7,3.3倍。研究对于水源型和水质型缺水发达城市水源地建设研究提供了科学依据。

关键词：生态库建设水质提升数学模型水环境容量

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不同泥沙含量下受淹胁迫对鄱阳湖平原双季稻生长与产量的影响

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农业机械学报 2024年第5期55卷 323-333页

作者：杨士红周望学俞湾青刘方平徐涛苏甜河海大学农业科学与工程学院南京211100 江苏省农业水土资源高效利用与固碳减排工程研究中心南京211100 浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司杭州310002 江西省灌溉试验中心站南昌330201

为探究鄱阳湖平原区洪涝时期不同泥沙含量下受淹胁迫对双季稻生长及产量的影响,采用大田试验与室内分析相结合的方法,设置淹2/3株高和全淹2种受淹深度,S1(0 kg/m^(3))、S2(0.5 kg/m^(3))、S3(1.0 kg/m^(3))3种泥沙含量,对淹水后6、9 d... 详细信息

为探究鄱阳湖平原区洪涝时期不同泥沙含量下受淹胁迫对双季稻生长及产量的影响,采用大田试验与室内分析相结合的方法,设置淹2/3株高和全淹2种受淹深度,S1(0 kg/m^(3))、S2(0.5 kg/m^(3))、S3(1.0 kg/m^(3))3种泥沙含量,对淹水后6、9 d早稻和中稻的生长指标和水稻产量进行了观测研究。结果表明:适度受淹刺激水稻伸长,节间不断分化,叶片伸长、增宽。早稻抽穗开花期受淹株高、节间长增加9.35%、12.75%,2/3淹下叶面积增加11.00%。但胁迫过大抑制水稻生长,中稻全淹下株高和分蘖数减小33.49%、29.28%,叶面积减小30.94%,此时中稻难以伸出水面,导致功能叶片附沙严重,泥沙含量增大进一步抑制了水稻生长。受淹导致早稻和中稻穗干物质量平均减小32.35%、58.72%(P研究结果可为鄱阳湖平原区洪涝灾害治理和粮食安全保障提供理论和技术支撑。

关键词：水稻生长指标泥沙含量受淹胁迫鄱阳湖平原

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