SESTET: A spatially explicit stream temperature model based on equilibrium temperature     

Luca Carraro  Marco Toffolon  Andrea Rinaldo  Enrico Bertuzzo 《水文研究》2020,34(2):355-369

Stream-water temperature is a key variable controlling chemical, biological, and ecological processes in freshwater environments. Most models focus on a single river cross-section; however, temperature gradients along stretches and tributaries of a river network are crucial to assess ecohydrological features such as aquatic species suitability, growth and feeding rates, or disease transmission. We propose SESTET, a deterministic, spatially explicit stream temperature model for a whole river network, based on water and energy budgets at a reach scale and requiring only commonly available spatially distributed datasets, such as morphology and air temperature, as input. Heat exchange processes at the air–water interface are modelled via the widely used equilibrium temperature concept, whereas the effects of network structure are accounted for through advective heat fluxes. A case study was conducted on the prealpine Wigger river (Switzerland), where water temperatures have been measured in the period 2014–2018 at 11 spatially distributed locations. The results show the advantages of accounting for water and energy budgets at the reach scale for the entire river network, compared with simpler, lumped formulations. Because our approach fundamentally relies on spatially distributed air temperature fields, adequate spatial interpolation techniques that account for the effects of both elevation and thermal inversion in air temperature are key to a successful application of the model. SESTET allows the assessment of the magnitude of the various components of the heat budget at the reach scale and the derivation of reliable estimates of spatial gradients of mean daily stream temperatures for the whole catchment based on a limited number of conveniently located (viz., spanning the largest possible elevation range) measuring stations. Moreover, accounting for mixing processes and advective fluxes through the river network allows one to trust regionalized values of the parameters controlling the relationship between equilibrium and air temperature, a key feature to generalize the model to data-scarce catchments.  相似文献   

中点位移中性景观模型对不同主题景观的模拟分析     

修瑛昌  赵明月  李海霞 《测绘与空间地理信息》2017,(1)

在景观图幅大小、景观类型数和景观各类型所占比例等与4类真实景观相同的基础上,采用中点位移(mid-point displacement,MPD)中性景观模型,通过设置等间隔变化的空间自相关参数生成10个梯度的中性模拟景观,应用景观指数分析了模拟景观对不同主题真实景观的模拟情况。结果表明,MPD中性景观模型在斑块数、分维数、聚集度等指数方面能够很好地模拟4个主题的真实景观;而在边界密度、散布与并列等指数方面,对4个主题景观的模拟效果不佳。MPD中性景观模型只能在某些方面较好地模拟真实景观,并不能对真实景观进行全面模拟。虽然主题不同,但MPD中性景观模型并未有效区分模拟效果好坏,只是指数重合参数范围不同。在指数表现方面,本研究中某些结果与前人研究结果有偏差,说明不同中性景观在景观格局不同方面的表现存在差异,在模型选取时需慎重。  相似文献   

不同堆载形式对群桩负摩阻力的影响     

马学宁  付江  王军  王旭 《岩土力学》2018,39(10):3531-3538

在既有桥墩桩基础周围土体堆载时,会引起土体的沉降和侧向变形,进而在桩身产生负摩阻力,对桩基变形及承载性能有很大影响。为研究围载和单侧边载作用下群桩中不同位置桩基的受力差异,以3×3群桩基础为研究对象,进行围载和单侧边载作用下的模型试验,分析了不同位置桩基轴力、侧摩阻力、中性点位置和基桩承载力安全系数等的变化规律及差异。研究结果表明：围载工况下,角桩的轴力、侧摩阻力最大,边桩次之,中心桩最小;中性点位置角桩最深,边桩略高,中心桩距桩顶最近。边载工况下,靠近边载侧和中间一排桩基轴力、侧摩阻力与围载时的变化规律类似,远离边载侧的一排桩基受边载影响较小,无负摩阻力;各桩基中性点位置变化规律类似于围载工况。与围载工况相比,边载时同一位置桩身轴力、负摩阻力均较小,中性点位置较高。与单侧边载工况相比,围载时各基桩承载力安全系数FS均较小且随荷载的增大衰减梯度较大。该研究成果为不同堆载形式下群桩基础的设计提供参考。  相似文献   

刚性桩复合地基中性面深度与桩土应力比计算     

姜文雨  刘一 《岩土力学》2018,39(12):4554-4560

刚性桩复合地基中性面深度及桩土应力比的简化计算主要基于桩侧摩阻力线性分布假设,当桩身较长时,桩端侧摩阻力的计算值会远大于实际值,致使中性面深度及桩土应力比的计算结果与实际差别较大,故有必要对线性分布模式予以修正。据此将桩侧摩阻力分布简化为分段线性模式,考虑负摩阻力作用及桩上、下刺入变形,根据褥垫层-桩-土变形协调关系推导了刚性桩复合地基中性面深度、桩顶面桩土应力比、中性面桩土应力比计算公式。最后通过模型试验与工程实例验证,计算值与实测值吻合较好。  相似文献   

基于遗传算法的神经网络短期气候预测模型   总被引：15，自引：3，他引：12  

金龙  吴建生  林开平  陈冰廉 《高原气象》2005,24(6):981-987

用遗传算法优化神经网络的连接权和网络结构,并在遗传进化过程中采取保留最佳个体的方法,进行短期气候预测建模研究。该方法克服了由于神经网络初始权值的随机性和网络结构确定过程中所带来的网络振荡,以及网络极易陷入局部解问题。作为应用实例,以广西全区4月份平均降水作为预报量及前期500hPa月平均高度场,海温场高相关区作为预报因子,建立基于遗传算法的神经网络短期气候预测模型。将这种方法与传统的逐步回归方法作对比分析,结果表明,该方法具有预报精度高,稳定性好的特点。  相似文献   

Fe₃₊胁迫对假微型海链藻中性脂累积及DGAT 表达的影响     

蒋瑜  严小军  朱鹏  周成旭  周迎松 《海洋科学》2013,37(3):87-94

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是脂类合成途径中的关键酶,其表达水平的高低影响着脂类含量的高低。微量元素Fe3+对于微藻的生长不可或缺,且影响着微藻中油脂的累积。本实验以假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)为研究对象,分析了铁限制(0.000 03mmol/L)和高铁胁迫(0.3 mmol/L)2种Fe3+胁迫条件下,不同种群生长期中性脂累积及二酰甘油酰基转移酶(DGAT)的基因表达受到的影响。结果显示:铁限制条件下,微藻种群生长及其中性脂的合成受到抑制,DGAT的表达量下降;高铁胁迫条件下,高浓度Fe3+可促进中性脂合成与DGAT的表达,但抑制微藻种群生长。因此,富铁条件下更利于总脂的收集。  相似文献   

现浇X形桩桩承式加筋路堤三维有限元分析     

陈力恺  孔纲强  刘汉龙  金辉 《岩土力学》2013,34(Z2):428-432

桩承式加筋路堤在高速公路软基处理中得到了广泛应用,但目前对其承载变形机制还缺乏深刻认识。结合南京长江第四大桥北接线段软基加固工程,基于数值方法对现浇X形桩桩承式加筋路堤中桩土沉降、桩土应力、桩身轴力及超静孔隙水压力的发展变化规律进行了分析。研究结果表明,受土拱效应影响,路堤填筑荷载主要由桩体承担,桩及桩间土土压力在路堤填筑过程中均逐渐增大,在软基固结过程中,桩顶土压力继续增大而桩间土土压力逐渐减小,最终趋于各自的稳定值;路堤填筑过程中桩身轴力增长较快,现浇X形桩桩身上部较大部分区段存在负摩阻力,桩身中性点位置经历了先逐渐上移、而后向下移动,最终趋于稳定的过程。  相似文献   

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马晨旭  许才军  张琼  茅盛 《大地测量与地球动力学》2010,30(1):83-87

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地下水动态预测的探讨   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

王光生  杨建青  于钋  杨桂莲 《水文》2013,33(3):25-28

简要介绍地下水数学模型的原理和应用实例,着重介绍在河北省大清河地下水系统的大沙河-磁河冲洪积扇孔隙地下水区,尝试建立地下水埋深变幅预测的统计相关方法和神经网络模型取得的良好效果;同时对地下水预测中的降水补给、边界和初始条件等的处理进行讨论,对数学模型和统计相关模型优缺点进行比较。  相似文献   

堆载条件下单桩负摩阻力模型试验研究   总被引：8，自引：2，他引：6  

杨庆  孔纲强  郑鹏一  栾茂田 《岩土力学》2008,29(10):2805-2810

通过对粉土中混凝土单桩竖向静载荷的模型试验,分析了在桩周土堆载条件下,端承桩、摩擦端承桩在桩周土含水率变化时,桩侧摩阻力、桩端阻力的变化规律及不同土层的沉降、“中性点”位置和下拽力的变化。研究发现,摩擦端承桩“中性点”位置随桩周土含水率、堆载等级的变化而变化,在最优含水率附近,土层的下陷量较大,致桩体沉降量也大,故“中性点”的位置会有所上升;随着桩周土堆载的增大,桩周土对桩侧的下拽力也增大,桩体进一步下陷,使桩土相对位移反而减少,“中性点”有所上升。  相似文献