水利水电工程

  • 考虑降水时空分布的洪水预报深度学习模型研究

    向鑫;郭生练;崔震;梁志明;李承龙;汪芸;

    将时空双注意力机制(spatio-temporal dual-attention mechanism, SDA)和递归编码-解码(recurrent encoderdecoder, RED)结构耦合至卷积长短期记忆(convolutional long short-term memory, ConvLSTM)网络,构建SDAConvLSTM-RED模型,探究降水时空分布对洪水预报性能的影响。选取向家坝至三峡坝址未控区间流域为研究对象,研究结果表明:SDA-ConvLSTM-RED模型在不同预见期内的平均纳什效率系数为0.95,具有较高的预报准确性;与基准模型相比,该模型在6场洪水事件中的预报效果更优,1 d和5 d预见期的平均纳什效率系数分别为0.96和0.93,特别是在预报洪峰流量和峰现时间表现突出。整体来看,该模型能够有效捕捉流域内降水分布的空间信息,从而提高洪水预报的精度。

    2025年06期 v.58;No.339 845-855页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K]
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  • 考虑汊道宽度的游荡型河流主槽位置提取方法及其应用

    向玉洁;邓珊珊;夏军强;周美蓉;石希;邢君杰;

    在利用河道水体范围提取河流中心线方法的基础上,结合了游荡段汊道平均宽度,提出了一种改进的游荡段主槽位置提取方法,并采用黄河上游游荡段的实测断面地形数据验证了该方法的精度及适应性。结果表明:1)相比传统的水边线法,考虑汊道平均宽度的提取方法可以更准确地反映游荡型河流的主槽位置,提取精度整体提升6.7%;2)考虑汊道平均宽度的提取方法在宽浅散乱的多汊区域能够更精准地捕捉主槽位置,提取结果更贴近于实际深泓所在位置;3)所提方法可进一步用于无(缺)资料地区防洪工程规划及整治工程建设,以确定护岸区域。

    2025年06期 v.58;No.339 856-863页 [查看摘要][在线阅读][下载 1463K]
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  • 梓柳河挖入式港池疏浚回淤数值模拟研究

    汪飞;李俊;邴建平;贾建伟;

    选取上荆江公安—郝穴河段南五洲右汊进口处规划的梓柳河挖入式港池作为研究对象,建立了基于非结构网格的平面二维水沙数学模型,对比研究了2种港池口门布局方案(大、小口门布局方案)对工程河段河床冲淤变化和港池回淤特性的影响,并为港池布局方案比选提供技术支撑。结果表明:大、小口门布局方案引起工程河段冲淤变化调整范围均较为有限;小口门方案下港池进口宽度较小,且港池上游侧壁与主流交角较小,对港池口门附近回流范围与回流强度的抑制作用相对大口门方案更优,港池口门附近回淤量及回淤强度较大口门方案均显著偏小,有利于局部河势稳定和后期运行维护。

    2025年06期 v.58;No.339 864-875页 [查看摘要][在线阅读][下载 2535K]
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  • 基于AHP-PP法的梯级水库群联合调度方案决策

    董肖丽;赵亮;艾昊;丁杰;杨百银;郭佳俊;穆振宇;康军红;王雅迪;艾学山;

    在综合分析传统多目标决策方法特点的基础上,提出了一套多目标决策满意解的选取策略。该策略首先采用备选方案逐次淘汰(successive elimination of alternatives based on order and degree of efficiency, SEABODE)法对非劣解集进行初筛,将非劣解集中解的数量进行精简;然后,采用功效系数法进行无量纲化处理;最后,建立层次分析-投影寻踪法(analytic hierarchy process-projection pursuit, AHP-PP)进行满意解的选择。基于目前常用的多属性决策方法比较研究,采用排名聚合技术和排名综合相关系数对所建立的AHP-PP法进行了评价。以南欧江梯级水库群多目标联合调度为例加以验证,结果表明:1)通过SEABODE法对非劣解进行初筛,可以有效缩小备选方案集,筛掉62.5%的较差解;2)AHP-PP法能够有效地将AHP法主观判断与PP法客观分析的优点相结合,具有较高的可靠性,可以得到更加合理可信的结果;3)AHP-PP法评价结果受无量纲化方法的影响较小,评价排序具有较高的稳定性。所提出的AHP-PP法这一多属性决策选取策略切实可行,且可以为梯级水库群多目标优化调度决策提供参考。

    2025年06期 v.58;No.339 876-886页 [查看摘要][在线阅读][下载 1707K]
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  • 临江地区地下结构对地下渗流的影响分析

    李超;唐红;

    基于海绵城市水循环视角,针对地下构筑物对地下水渗流的影响,利用有限元软件COMSOL来模拟临江地区不同工况(基坑的数量、布列和尺寸变化)下基坑群建设对周边地下渗流场流量、流速、水位的影响效应,以期为海绵城市和地下空间的建设提供科学参考。结果表明:在一定面积的模型场区内,基坑的数量和排列对地下渗流的影响远大于基坑间距的影响,垂直于流线方向布设的基坑对地下径流的阻滞作用更大;基坑的密集度越大,其对坑群中心目标区域的渗流影响效果越明显;基坑侧面的最大水位增量受地下结构宽厚比(假定结构沿流线方向的尺寸为厚度)的影响较大,且宽厚比越大,坑侧水位变化量越大。

    2025年06期 v.58;No.339 887-895页 [查看摘要][在线阅读][下载 1388K]
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土木建筑工程

  • 泥沙冲刷作用下桥墩结构体系的屈曲荷载计算

    江胜华;谭宇光;侯建国;

    在泥沙冲刷和动水压力耦合作用下,采用变阶柱的等效结构体系简化了桥墩-承台-桩-土的三维结构体系,推导了桥墩结构体系的屈曲荷载计算公式,并通过有限元计算进行了比较验证。结果表明:通过理论公式计算得到桥墩横向位移、横向位移变化率与竖向荷载的曲线突变,可得到桥墩结构体系的屈曲荷载,理论计算值和有限元计算值误差在30%左右;随着冲刷深度增加,桥墩结构体系屈曲荷载降低;桥墩高度较小时桥墩结构体系的屈曲荷载更大,屈曲荷载随冲刷深度的增加而减小的幅度加大;桩墩刚度较大时,屈曲荷载随冲刷深度的增大而降低的幅度较平缓。在实际工程中,可对桥墩高度和桩墩的刚度比进行优化,减缓泥沙冲刷作用下桥墩结构体系屈曲荷载的减小幅度,提升桥梁的承载性能。

    2025年06期 v.58;No.339 896-902页 [查看摘要][在线阅读][下载 1115K]
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  • 排水沥青路面抗滑性能衰变室内模拟研究

    官志桃;何兆益;黄昭东;郭剑辉;张权;刘奕;

    采用小型4轮加速加载试验装置,根据传统抗滑性能测试方法并结合激光轮廓测量技术探究了不同级配排水沥青混合料的抗滑性能衰变规律,通过统计软件(statistical package for social sciences,SPSS)和分析软件(data processing system,DPS)对其抗滑性能与宏观纹理指标的相关性进行了分析研究,并构建了多指标抗滑回归模型。结果表明:级配对抗滑性能影响很大;在标准轴载作用下,摆值与平均构造深度在加速加载作用下的衰减幅度与衰减速度存在差异,但均满足Asymptotic指数模型;根据抗滑性能与宏观纹理指标平均断面深度、轮廓算术平均波长、偏度等3个指标可建立显著的多元二次多项式回归模型。

    2025年06期 v.58;No.339 903-912页 [查看摘要][在线阅读][下载 1496K]
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  • 基于等效压实功的心墙沥青混凝土厚层碾压试验研究

    何建新;卢建南;杨武;李志华;

    为研究摊铺厚度对心墙沥青混凝土压实性能的影响,对新疆某水库沥青混凝土进行摊铺厚度分别为30、35、40 cm的现场碾压试验,分析了252组芯样数据在不同摊铺厚度下密度、孔隙率及渗透系数的变化规律,提出了基于等效压实功的不同摊铺厚度下合理的厚层碾压参数。结果表明:工作质量为1.5、3.0 t的振动碾对心墙沥青混合料的单位面积压实功分别为5.272×10~3、5.164×10~3 J/m~3,增大摊铺厚度时适当提高振动碾的质量,可以保证厚层碾压时沥青混合料的压实质量且不会因振动碾过重发生陷碾;不同摊铺厚度下沥青混凝土芯样的密度无显著性差异,且最大分离度分别为1.005、1.009、1.007,摊铺厚度由30 cm增大至40 cm后,沥青混凝土在碾压时不会发生离析现象且具有较好的防渗性能,满足规范要求,可有效地加快施工进度。

    2025年06期 v.58;No.339 913-920页 [查看摘要][在线阅读][下载 1211K]
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动力与机械工程

  • 基于磁流变液阻尼器和Tricept并联机构的车辆座椅振动半主动控制研究

    郑义;马腾;逄格钧;毕凤荣;

    针对工程车辆座椅面临的多方向低频振动问题,选用Tricept机构作为座椅悬架主体,将其与磁流变液阻尼器相结合,设计了一种新型多维半主动控制座椅悬架。针对磁流变液阻尼器的工作特点,将模糊PID(proportion integration differentiation)控制与天棚控制相结合作为座椅悬架系统的半主动控制策略,通过粒子群优化算法优化模糊控制参数,并通过ADAMS与Simulink联合仿真对比减振效果。结果显示,所提出的多维减振座椅悬架配合半主动控制策略能够有效衰减垂向、侧倾和俯仰3个方向的振动激励,通过粒子群优化算法对控制参数进行优化可以使减振效果得到进一步提升。

    2025年06期 v.58;No.339 921-930页 [查看摘要][在线阅读][下载 1791K]
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  • 转阀瞬态液动力矩研究

    闫琛;武利生;张金柱;

    液压转阀是液压系统中的一种重要控制元件,阀芯高速旋转时,阀口流体动量变化会产生液动力矩,影响转阀正常工作。以一种高速开关的转阀为对象,建立了阀口过流面积和面积梯度的理论模型,结合理论计算与CFD(computational fluid dynamics)仿真探究了影响转阀瞬态液动力矩的因素。结果表明:阀芯转速一定时,瞬态液动力矩与阀口流量成正比,与阀口压差的1/2次方成正比;阀口压差一定时,瞬态液动力矩与阀口面积梯度成正比;阀口流量一定时,瞬态液动力矩与阀口面积梯度成正比,与阀口过流面积成反比。提出通过减小阀口面积梯度可以有效补偿瞬态液动力矩,提高转阀的可靠性,为转阀阀芯结构的优化提供依据。

    2025年06期 v.58;No.339 931-939页 [查看摘要][在线阅读][下载 1682K]
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  • 基于点云的10 kV不停电作业友好型线路杆塔建模研究

    刘建;邹江华;杨松;罗颜;张大君;谭进;

    为实现配电线路不停电作业现场场景的可视化,针对10 kV不停电作业友好型线路杆塔,提出一种基于点云的建模方法。借助机载LiDAR(light detection and ranging)系统获取线路原始点云数据,利用PointNet++算法对线路走廊进行三维场景分割,以获取杆塔点云信息,并对杆塔点云进行重定向。同时,提出一种点云自适应切片算法计算杆塔的特征参数。结合10 kV配电杆塔的典型设计,采用三维建模软件与Matlab联合建模的方法,在Matlab中修改杆塔的特征参数并更新至杆塔模板,进而实现杆塔三维建模。以实际运行的某10 kV不停电作业友好型线路杆塔为实例,验证了该建模方法的有效性。

    2025年06期 v.58;No.339 940-948页 [查看摘要][在线阅读][下载 1392K]
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能源动力工程

  • 能源供需系统分数阶动力学建模及突变控制

    朱鹏;肖敏;赵静;周颖;林金星;

    复杂系统中普遍存在突变现象,能源供需系统作为一类复杂的非线性系统,经常在临界点附近发生突变事件。由于分数阶算子能更精准地描述能源供需系统的记忆和遗传效应,基于分数阶动力系统理论,将时滞纳入4维能源供需系统中,建立了一类含时滞的分数阶4维能源供需系统模型,并研究了该模型由Hopf分岔诱导的突变动力学及优化控制问题。根据其现实意义,分析了系统零平衡点的稳定性,并选取时滞作为分岔参数揭示了系统的Hopf分岔及突变特性。为抑制突变现象,设计了时滞反馈控制器,探究了控制器增益系数对突变动力学的影响规律,实现突变控制目标。数值仿真结果表明,控制器的增益系数能够有效改变Hopf分岔发生的位置,从而扼制能源供需系统突变现象的发生。

    2025年06期 v.58;No.339 949-958页 [查看摘要][在线阅读][下载 1665K]
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  • 大功率宽输出电压双有源桥DC-DC变换器最小电流应力优化策略

    赵阳;胡锴强;

    在设计和研发大功率宽输出电压范围的双有源桥(dual active bridge, DAB)变换器时,传统的电流应力优化策略往往只关注移相比优化,忽略了电感量变化对电流应力的影响,这可能导致在大功率应用中电流应力超出理论预期,从而降低开关管的可靠性。因此,在大功率应用场景下,为使变换器在全功率范围内获得最小电流应力,首先提出了考虑电感量随电流应力变化的动态关系,并基于此关系选择在恰当电感量下的优化三移相控制方法;其次,通过分析三移相控制并建立相应的数学模型,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件寻求最优移相比组合,以实现电流应力优化;最后,搭建额定功率为100 kW的DAB变换器仿真模型及样机实验平台进行验证。实验结果表明,与传统三移相控制方法相比,所提方法在仿真和实验中都表现出较高的有效性,确保了变换器在整个运行过程中电流应力始终保持在理论预期范围内,保证了变换器在稳定运行时开关管的可靠性。

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信息技术

  • 基于模型预测控制的水面无人船轨迹跟踪策略研究

    李劲松;专祥涛;何志强;

    针对海上无人船舶目标跟踪任务,传统跟踪策略存在无法跟随目标实时变化、跟踪过程发生振荡以及控制性能不佳等问题,提出一种基于模型预测控制的目标跟踪策略。该策略根据跟踪任务要求,以最佳跟踪点的预测位置序列作为参考值,将跟踪问题转化为带约束的最优化求解问题,进而得到下一时刻能实现最佳跟踪效果的控制输入,实现目标的持续稳定跟踪。设计多个不同的目标跟踪场景进行仿真实验,并将该策略与基于LOS(line of sight)引导律法和基于区域人工势场法的跟踪策略进行对比。相较于另外2种策略,基于模型预测控制的跟踪策略在不同场景中均具有更好的跟踪效果,能够始终控制无人船在最佳跟踪点位置对目标进行跟踪。

    2025年06期 v.58;No.339 971-979页 [查看摘要][在线阅读][下载 1570K]
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  • 融合高阶特征的在线社交媒体节点传播能力评估模型

    范嘉俊;江昊;叶东升;

    针对目前基于网络拓扑结构的节点传播能力评估研究主要集中于分析网络低阶拓扑结构,而忽略了多个节点之间频繁交互所形成的高阶拓扑结构对传播能力的影响的问题,提出一种融合高阶特征的在线社交媒体节点传播能力评估模型,该模型能够同时考虑2种拓扑特征的影响。模型利用持续同调分析多种节点交互形式所形成的不同高阶拓扑结构,得到节点的高阶拓扑特征,同时结合节点出度这一低阶拓扑特征,构建节点传播能力的评估指标。通过在多个数据集上进行的团体用户发现实验和网络破坏性实验,分别证明了所提模型在提取节点交互特征和表征节点传播能力方面的优异性能。

    2025年06期 v.58;No.339 980-990+1007页 [查看摘要][在线阅读][下载 1336K]
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  • 一种改进的海鸥优化算法及其应用

    王培崇;张天颖;李丽荣;

    针对海鸥优化算法(seagull optimization algorithm,SOA)在求解高维问题时容易早熟、解精度低的问题,提出一种引入学习行为的自适应海鸥优化算法(self adaptive SOA with learning,ASOAL)。在迁徙阶段,引入学习行为实现个体间的信息交流,并利用非线性参数控制个体对解空间的平滑搜索,以避免迁徙的盲目性。在攻击阶段,引入自适应行为,较好地平衡了前后期种群的开发和勘探行为。选择IEEECEC(congressonevolutionary computation)2017的10个标准函数进行测试,结果表明,所提出的ASOAL算法相较于SOA算法,解精确度有较大幅度提升,且具有更强的鲁棒性。同时,选择车间作业调度问题(job shop schedule problem,JSP)来测试ASOAL求解约束问题的能力,仿真结果显示,ASOAL比SOA找到的最优解及平均解分别最高提升约15.2%和14.5%。综上所述,ASOAL算法适合求解较高维度的无约束函数优化问题及部分约束工程优化问题。

    2025年06期 v.58;No.339 991-998页 [查看摘要][在线阅读][下载 1229K]
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  • 基于神经网络和改进粒子群算法的电涡流传感器探头参数优化

    熊伟;王琪;

    针对机械设备状态监测中电涡流传感器量程不足、精度过低的问题,提出一种基于神经网络和改进粒子群算法的参数优化方法。首先,针对电涡流传感器线圈的电感、电阻和磁感应强度等性能指标展开仿真实验。通过对比实验确定了线圈的材料、形状和截面形状,得到729组线圈几何参数及其对应性能指标的数据。然后,将上述数据集划分为训练集和测试集并训练深度神经网络模型(deep neural network,DNN)用以拟合线圈几何参数和性能指标之间的关系,从而实现线圈性能指标的高精度预测。最后,采用改进的Sigmoid粒子群算法(sigmoid particle swarm optimization,Sigmoid-PSO)对线圈参数进行寻优,找到最优的线圈几何参数及其对应的性能指标。该方法解决了基于有限元仿真的参数优化方法时间成本高、寻优精度不足的问题,仅用少量仿真数据训练深度学习模型即可得到高精度的传感器指标回归模型。同时,Sigmoid-PSO算法的引入可以避免参数更新过程中不必要的突变,更有效地找到参数的全局最优解。通过对比分析粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)和Sigmoid-PSO算法的寻优效果以及线圈优化前后的性能参数,验证了所提方法的可靠性,优化后的线圈有更好的性能指标。

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  • 基于BIM的电缆工作井快速参数化建模与智能算量系统

    杨艳;李卓凯;陆啟杰;何鹤林;胡敏玲;钟伟俊;

    针对电缆线路工作井工程设计数字化程度低、工作效率不高、设计变更繁琐、手工算量等问题,基于Revit平台,采用C#语言和Autodesk Revit API(application programming interface)二次开发了一套电缆工作井的参数化建模与智能算量系统。通过分析建筑信息模型(building information modeling,BIM)在电缆工程中的现有研究,提出了参数化建模与智能算量系统的开发框架,并以转角井为例,详细阐述了系统的开发过程,包括参数化族库的构建、快速参数化建模程序和智能算量系统的开发,实现了电缆工作井参数设计与算量的有效结合。研究结果表明,该系统能够实现电缆工作井快速参数化设计和自动算量,提升电缆工作井的设计效率和算量效果。

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