水利水电工程

• 计及生态流量要求的综合利用水库长期优化调度

  文晓彤;程贝;李析男;梅亚东;

  以黔西北夹岩水利枢纽为研究对象，建立以供水、发电和生态为目标的水库长期调度优化模型，针对该模型多目标且决策维数大于状态维数的特点，提出了耦合权重法和水量分配规则的综合利用水库动态规划求解方法，获得了供水、发电和生态3个目标的非劣解集，并对3个目标之间的竞争关系进行了剖析，在此基础上推荐了供水、发电和生态目标均衡的水库调度方案。结果表明：均衡方案水库多年平均消落水位变化大，说明水库调节作用对3个目标有较为均衡的影响，而以供水综合保证率和生态率属度最大为目标时，水库平均消落水位变化小，说明从供水和满足生态流量角度来看，水库调节作用相对较小。

  2023年05期 v.56;No.314 515-523页 [查看摘要][在线阅读][下载 1115K]
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• 沉水植物作用下垂线平均水流挟沙力计算公式

  郭蔓;李达;杨中华;孙昭华;

  基于维持泥沙悬浮的能量（悬浮功）来源于水流紊动能的观点，将悬浮功作为汇项引入立面二维的沉水植物作用下明渠水流紊动能方程，即认为冲淤平衡条件下水体所产生的紊动能分别用以维持泥沙悬浮和黏性耗散。在无植物明渠中水体产生紊动能的固定比例部分用以维持泥沙悬浮，但是沉水植物的存在使得黏性耗散项增加，该比例减小且不再为定值。通过引入以无植物明渠尺度为基准的等效比值系数表示耗散项对于该比例的影响，从而分离出固定的比例系数，推导出沉水植物作用下垂线平均水流挟沙力计算公式。采用试验资料进行验证，结果显示计算值与实测值平均相对误差为10.02%，表明该公式能较好地确定沉水植物作用下的水流挟沙力。

  2023年05期 v.56;No.314 524-531页 [查看摘要][在线阅读][下载 1069K]
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• 基于熵权TOPSIS-耦合协调度-灰色关联度的长江经济带水资源承载力综合评价

  刘玒玒;

  将水资源承载力系统划分为水资源、社会、经济、生态环境4个子系统，构建包含24个评价指标的水资源承载力评价指标体系，建立基于熵权的逼近理想解排序（techniquefororderpreferencebysimilaritytoanideal solution, TOPSIS）模型、耦合协调度模型、色关联度模型来分析2011―2020年长江经济带11省（市）水资源承载力时空变化过程、子系统间的协调发展水平以及影响水资源承载力的关键因素。结果表明：1）长江经济带11省（市）水资源承载力的表现：下降（2011―2013年）、小幅波动（2014―2017年）、大幅上升（2018―2020年）；2）水资源承载力空间差异不大，均值水平呈下游高于上游、上游高于中游的特点；3）各子系统间的协调发展水平的表现：上升（2011―2013年）、明显下降（2014―2017年）、缓慢回升（2018―2020年）；4）对水资源承载力影响程度高的因素：产水模数、城市人均日生活用水量、万元国内生产总值（gross domestic product, GDP)用水量、废水治理投资占GDP比重。长江经济带11省（市）水资源承载力水平受地区社会经济发展水平、水资源与生态环境现状影响较大，应因地制宜，合理利用、有效保护水资源。

  2023年05期 v.56;No.314 532-541页 [查看摘要][在线阅读][下载 991K]
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• 水-力耦合条件下玄武岩声发射特征试验研究

  徐启钟;于新凯;汤大明;陈四利;朱泽奇;

  开展玄武岩水-力耦合室内三轴试验，通过传感器接收玄武岩在破坏过程中所释放的声发射信号，基于声发射事件率、主频以及上升时间与最大振幅比值（ratio of rise time to maximum amplitude, RA）-平均频率（average frequency, AF）来研究玄武岩在水-力耦合作用下的声发射特征。水-力耦合作用下玄武岩破裂过程中的声发射事件率随着水压增大在峰后阶段表现得更为集中；声发射主频信号呈带状分布，主要集中于中频段（75～200 kHz），水压增高对小尺度的裂纹扩展有一定的促进作用；RA-AF值说明玄武岩内部裂纹扩展过程表现如下：张拉破坏→剪切破坏为主、张拉破坏为辅的局部剪切破裂面→宏观剪切破裂面；基于声发射三维定位，发现随着水压增大岩石内部破坏程度加剧，裂纹数量增加，宏观破裂角逐渐减小。

  2023年05期 v.56;No.314 542-548页 [查看摘要][在线阅读][下载 1067K]
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• 基于Copula理论的深圳市地面塌陷致灾因素的联合概率分析

  刘懿俊;施秋华;谭飞;谢静峰;焦玉勇;

  分析了深圳市近年来发生的地面塌陷事故数据，发现深圳市地面塌陷最主要的致灾因素是地下管网破损和地下施工不当，且管网破损地面塌陷数与施工不当地面塌陷数之间存在明显的相关性。选取了常见的几类边缘分布类型对管网破损地面塌陷数和施工不当地面塌陷数的分布规律进行拟合，其最优边缘分布类型分别为威布尔分布和截尾极值Ⅰ型分布。利用赤池信息准则（Akaike information criterion, AIC）和贝叶斯信息准则（Bayesian information criterion, BIC）确定了描述管网破损地面塌陷数和施工不当地面塌陷数之间相关性的最优Copula函数是Gaussian Copula函数，并以此建立了深圳市地面塌陷致灾因素的联合概率分布模型，进行了联合概率分析。研究表明:管网破损和施工不当这2个致灾因素同时出现得越频繁，造成地面塌陷的概率越大。

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土木建筑工程

• 高寒强紫外线地区钢混组合梁桥面铺装结构温度-荷载耦合作用分析

  耿巍;任海生;胡帮艳;钱振东;赵尘;

  为探索高寒强紫外线地区钢混组合梁桥面铺装的温度效应和应力、应变规律，优化区内钢混组合梁桥面铺装设计，依托青藏拉萨-那曲段高速公路，结合高寒强紫外线的气候条件建立了局部梁段温度场计算模型。针对5种典型的混凝土桥面铺装结构（双层AC、双层SMA、下层AC+上层SMA、下层GA+上层SMA和下层E A+上层SMA），研究了铺装层内温度分布规律，分析了桥面铺装结构在日内温度周期性变化下的温度应力。在此基础上，对桥面铺装的上表面施加均布荷载，研究了5类桥面铺装组合在温度-荷载耦合作用下的力学响应和蠕变变形情况。

  2023年05期 v.56;No.314 557-566页 [查看摘要][在线阅读][下载 1144K]
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• 基于灰色聚类的装配式建筑绿色施工评价研究

  王乾坤;亢显卫;年春光;

  首先提出了包含资源节约、绿色管理、生态环境、施工技术、效益协调5个准则层及29个指标的绿色施工评价指标体系；然后根据实测和调研数据构建灰色聚类综合评价模型，根据指标权重和灰色综合评价矩阵计算绿色施工等级；最后结合某装配式建筑项目施工案例研究了一套适用于装配式建筑绿色施工的评价指标体系和方法，对装配式项目绿色施工水平进行了评价。结果表明：经模型计算该项目绿色施工等级为优，此结果与项目评奖、现场绿色施工情况一致，验证了绿色施工评价指标体系和方法的科学性、适用性。

  2023年05期 v.56;No.314 567-574页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K]
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• 钢纤维地质聚合物混凝土静态力学性能研究

  潘钦锋;陈亚辉;颜桂云;黄冠骅;庄金平;

  通过控制粉煤灰、矿渣和钢纤维的掺量，配制了不同抗压强度的钢纤维地质聚合物混凝土试件，进行轴心抗压试验与电镜扫描(field scanning electron microscope, FSEM)微观结构分析，研究了钢纤维掺量对不同混凝土基准强度试件的应力-应变曲线、能量耗散等力学特征的影响。结果表明：钢纤维提升了普通地质聚合物混凝土的轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变、能量耗散与延性等力学性能；FSEM试验观测到钢纤维的桥接作用及硅酸钙水合物的粘结作用改善了试件内部材料之间的粘结性能，使试件的力学性能得到了较好的提升；建立的轴心受压应力-应变本构模型与试验值整体吻合较好，为钢纤维地质聚合物的工程应用提供了一定的理论基础。

  2023年05期 v.56;No.314 575-583页 [查看摘要][在线阅读][下载 1255K]
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电气工程

• 应用于电力物联网传感器的远距离一对多无线电能传输系统设计

  陈艳霞;吕立平;王雪;周阳;李佳;李鑫明;陈迎霞;金颖;

  电力物联网中高压输电线路在线监测设备是电网状态监测的重要设施，为保障监测传感器正常稳定工作，设计了一套远距离一对多无线电能传输系统，在不改变线路原有绝缘状态的前提下满足了空间多目标电能供应。首先，基于等效电路模型，分析了一对多无线电能传输系统的特性，提出多接收端负载阻抗匹配的效率优化措施；随后，依据110 kV输电线路参数，设计了最优磁耦合机构参数，并优化了磁芯结构；最后，搭建实验平台，给出远距离无线传输的传输距离、偏移角度和负载阻值的最优适配参考范围，验证了远距离一对多无线电能传输的可行性，提供了一种改善无线电能传输效率的有效方案。

  2023年05期 v.56;No.314 584-591页 [查看摘要][在线阅读][下载 1107K]
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• 抑制电弧炉间谐波并联谐振的SVC最优选址方法

  林焱;刘开培;彭雅洁;黄道姗;林芳;秦亮;

  电弧炉类非线性负荷常常会产生一个频段范围的时变间谐波，易与配电网产生并联谐振，严重危害配电网的安全可靠运行。提出一种间谐波谐振模态转移方法，通过静止无功补偿器（static var compensator, SVC）装置的接入改变系统的节点导纳矩阵，使并联谐振的频率偏移出间谐波源频谱范围，然后基于模态分析法和序列二次规划算法，优化SVC装置的最佳接入点。在Matlab中建立优化算法仿真算例，验证了所提方法的有效性。

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• 220 kV氧化锌避雷器缺陷的热特性分析

  张园园;黄娜;余胜康;刘尉;罗辉;刘治坤;杨帅;

  氧化锌避雷器的健康状况直接关系到其使用寿命及电力网络的运行安全。为获取不同状态下氧化锌避雷器的温度分布特征，基于避雷器电场及温度场耦合分析的数学模型，建立220 kV氧化锌避雷器的电热耦合仿真模型，分析了避雷器在正常状态下及发生受潮老化时的电位及内外温度分布。仿真结果表明：正常状态下，避雷器整体轻微均匀发热；当避雷器受潮时，受潮区域存在局部发热现象；当避雷器发生老化时，老化区域分压下降，正常区域温度高于老化区域。该研究对基于温度分布的避雷器的故障诊断具有指导意义。

  2023年05期 v.56;No.314 599-605页 [查看摘要][在线阅读][下载 1041K]
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计算机技术及应用

• LER信号重建理论及应用

  单广均;曾一格;廖博文;

  香农采样定理要求对整段信号进行均匀采样，无法直接适用于非均匀采样。通过采用不同于香农采样的技术路线，基于傅里叶级数展开式提出了线性方程的信号重建（linear equation reconstruction,LER）方法，该方法不仅支持均匀采样，也支持非均匀采样。分析了LER方法下的信息传输速率与信道容量性能，并基于LER理论提出了全息信号重建（holographic signal reconstruction,HSR）、频分信道（frequency division channel utilization,FDCU）等应用方案。仿真结果验证了LER、HSR等方法在支持非均匀采样、增加信道容量方面的有效性。

  2023年05期 v.56;No.314 606-613页 [查看摘要][在线阅读][下载 1053K]
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• 融合YOLO检测的孪生网络目标跟踪

  陈曦;王昱程;曹宇;毛中杰;颜佳;

  针对全卷积孪生神经网络(fully-convolutional Siamese network, SiamFC)在目标发生明显外观变化、目标快速运动等复杂场景下跟踪精确度不足，以及在跟踪目标丢失后由于采用局部搜索策略导致无法重新捕获追踪目标的问题，引入YOLO(you only look once)v3作为再检测网络对SiamFC进行改进。改进算法在SiamFC的跟踪点漂移后会启用目标检测网络进行全局搜索，同时在SiamFC跟踪响应图的峰值小于某一确定阈值时启用目标检测网络对跟踪目标位置进行重新检测与判定，从而可以重捕并更精确地判定复杂环境下的运动目标。在公共数据集OTB2013、OTB2015和UAV20L上进行了实验，实验结果表明，与SiamFC相比，改进算法在OTB2015数据集上的精确度提升了2.9%、成功率提升了1.7%，在UAV20L数据集上的精确度提升了1%、成功率提升了2.6%。此外，通过与目前主流的跟踪算法进行比较得出，改进算法达到了领先的性能。对数据集中不同属性的视频序列进行分析，实验表明改进算法在目标形变、尺度变化、严重遮挡、目标离开视野以及背景混淆5种干扰属性上均有较强的准确性和鲁棒性。

  2023年05期 v.56;No.314 614-624页 [查看摘要][在线阅读][下载 1480K]
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• 基于空洞卷积的对抗样本防御技术

  涂生辉;杨锦涛;李立夏;王赢;江昊;

  深度神经网络容易受到对抗性样本的欺骗，攻击者将人眼难以察觉的扰动添加至原始图像中，会导致原本表现良好的网络模型输出错误的分类。为此，提出一种基于空洞卷积的对抗样本防御技术，通过高效的搜索算法得到空洞卷积层结构，使用残差密集块依次对图像特征进行压缩，并对低维特征进行图像重建，最终得到扰动滤除后的重建图像。该技术可作为预处理过程添加至已存在的图像分类任务中。在MNIST(Modified National Institute of Standards and Technology)和CIFAR(Canadian Institutes for Advanced Research)-10上的实验表明，提出的防御网络对多种先进的对抗样本攻击均有较好的防御性能，可以显著提高基分类器的抗攻击能力。

  2023年05期 v.56;No.314 625-633页 [查看摘要][在线阅读][下载 1094K]
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动力与机械工程

• 卷扬式垂直升船机纵向地震下TMHCF耦合动力学分析

  肖童;张阳;廖乐康;于庆奎;吴永妍;石端伟;

  针对钢丝绳卷扬式垂直升船机纵向地震下的动力学特性问题，建立了升船机塔柱二维纵向集中质量等效模型，提出了分析升船机纵向地震下时程响应的新理论模型，研究了承船厢纵倾稳定性及升船机各系统的响应特性。以预研中的200 m级钢丝绳卷扬式垂直升船机为研究对象，建立了考虑系统阻尼的塔柱（tower,T）-主提升机械传动系统（main hoist mechanical transmission system,M）-液压调平系统（hydraulic leveling system,H）-承船厢（ship chamber,C）-厢内浅水晃动（shallow fluid sloshing,F）(TMHCF)的耦合动力学模型，运用4阶定步长龙格库塔法对耦合系统进行时程响应计算。结果表明：塔柱的二维串联多自由度集中质量等效模型能够较准确地反映塔柱纵向的模态特性，与三维有限元模型的固有频率误差不超过5.6%;TMHCF各子系统中，响应速度最快的是液压调平子系统，稳定性最好的是塔柱子系统；与液压动态调平工作状态相比，纵向地震下承船厢子系统纵倾运动稳定性降低了8.4%，但设计吊点中心距62.0 m可以保证承船厢在纵向地震下的纵倾运动稳定性，安全系数不低于1.088。

  2023年05期 v.56;No.314 634-642页 [查看摘要][在线阅读][下载 1118K]
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