水利水电工程

  • 1960-2019年三北地区潜在蒸散发的变化及归因

    石欣荣;佘敦先;夏军;刘健;

    基于1960―2019年三北地区396个气象站点数据,通过K-means方法将三北地区划分为5个子区域,使用Segmented方法诊断了三北地区潜在蒸散发(potential evapotranspiration,PET)变化趋势的转折点,采用偏微分法定量评估了相对湿度(RHU)、净辐射(R_n)、温度(T)、风速(U_2)等气象要素对PET趋势变化的贡献。结果表明:三北地区大部分站点年PET的变化趋势在1992年前后发生转折,在1960―1992年,面平均年PET呈现显著减少的趋势(-1.753 mm/a~2),而1992―2019年,面平均年PET呈现显著增加的趋势(1.927 mm/a~2);三北地区PET变化对相对湿度最为敏感,其次为净辐射和风速,对温度的变化相对最不敏感;1960―1992年,三北地区PET减少趋势主要由风速的下降引起,其中研究区北部受风速的影响比南部更强烈;1992―2019年,相对湿度的减小和温度的上升是导致三北地区PET增加的主要驱动因素。相较而言,相对湿度对研究区东部PET的变化贡献高于西部,温度对研究区南部PET变化贡献高于北部。

    2022年10期 v.55;No.307 973-984页 [查看摘要][在线阅读][下载 1494K]
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  • 黄河口尾闾段来沙组成及其与河床形态调整的关系

    杨卓媛;夏军强;周美蓉;邓珊珊;

    基于1990―2016年黄河口尾闾段实测水沙资料,通过分析进入尾闾段来沙组成情况,分别探讨了尾闾段河床冲淤及平滩河槽形态与来沙组成之间的关系。研究表明:进入尾闾段的来沙中细沙占比最大,对水流冲刷最不敏感;粗沙占比最低,对水流冲刷却最为敏感。尾闾段河床冲淤及平滩河槽形态与来沙组成之间的关系显示:河床淤积量随来沙系数增大而增大,而平滩面积随来沙系数增大而减小;河床冲淤量及平滩面积与分组来沙系数关系的相关性均表现出这两个参数随来沙颗粒粒径的增加而减小的趋势。

    2022年10期 v.55;No.307 985-992页 [查看摘要][在线阅读][下载 1110K]
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  • 三峡工程运行后荆江河段坡比的统计特征及稳定坡比确定

    齐家露;夏军强;邓珊珊;周美蓉;李诺;

    以长江中游荆江河段为研究对象,依据2002―2016年的断面地形资料,分析了该河段的崩岸特点;统计了不同年份内沿程各断面的水上坡比和水下坡比值,建立了相应的概率密度函数,以此为基础确定了荆江段的稳定坡比。研究结果表明:1)荆江段左岸坡比大于右岸,且典型崩岸区域的坡比值通常较大;2)上、下荆江段的水下坡比均可以采用对数正态分布函数来描述,相关系数均超过0.95;3)基于建立的概率密度函数,结合崩岸断面的占比,确定了荆江段河岸的水下稳定坡比为0.3,水上稳定坡比为0.5;4)采用2016―2018年的实测地形资料,对提出的稳定坡比进行验证,表明这些统计特征值能较好地对崩岸情况进行判别。

    2022年10期 v.55;No.307 993-1001页 [查看摘要][在线阅读][下载 1179K]
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  • 基于两岸堤顶高程差的一岸漫顶后另一岸防洪能力变化研究

    胡阳;冯志勇;谈广鸣;王静雯;章广越;王华琳;王朝樟;夏军强;

    以某一东西流向两省界河为研究对象,利用Delft3D软件建立了平面二维水动力模型,分析了现状防洪能力,计算了不同洪潮遭遇重现期下两岸堤防高程差变化对防洪能力的影响。结果表明:同一洪潮遭遇重现期下,与研究河段现状水面线相比,上游水面线降低后防洪能力的提升幅度与两岸堤顶高程差呈正相关,下游降低的洪峰流量值与两岸堤顶高程差成正比。在同一堤顶高程差下,上游来流的洪峰流量越大,防洪能力的增幅和下游洪峰流量的降幅也相对越大。

    2022年10期 v.55;No.307 1002-1009页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
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土木建筑工程

  • 基于动态权重-二维云模型的青藏高原交通工程高地温隧道施工风险评估

    李海文;鲍学英;

    为实现对高地温隧道施工风险的动态评估,以青藏高原交通工程特殊环境中的高地温隧道为研究主体,提出了一种基于动态权重-二维云模型的高地温隧道施工风险评估模型。基于一般隧道施工存在的风险影响因素,考虑青藏高原复杂的地质环境和高地温隧道施工的特征,构建了青藏高原交通工程高地温隧道施工风险评估体系,并以高地温隧道施工实时反馈的动态风险信息为基准,利用动态权重模型为指标赋权。以风险概率和风险损失为基础变量构建了风险评估的二维云模型,并以桑珠岭隧道为例,用该模型评估其施工的风险情况,同时借助MATLAB软件绘制风险云图直观反映风险程度,最后通过计算贴近度确定风险等级,以确保评估结果的准确性。为高地温隧道施工风险评估提供了一种新思路,也为高地温隧道施工风险的预防和控制提供了参考。

    2022年10期 v.55;No.307 1010-1018+1080页 [查看摘要][在线阅读][下载 1016K]
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  • 动荷载下基体强度对双丝拉拔混凝土试件影响的数值模拟研究

    张亚芳;罗斐化;刘浩;程从密;何娟;

    考虑材料的细观非均匀性,基于细观损伤力学和动力有限元方法,以二维真实破坏过程分析软件动态版(realistic failure process analysis-Dynamic,RFPA~(2D)-Dynamic)作为数值计算分析工具,建立了界面控制下的混凝土双丝拉拔动态数值模型,探讨了基体强度对纤维拔出性能的影响,模拟分析了拉拔试件从微裂纹萌生、扩展直至裂纹贯通的动态破坏全过程,并进行了声发射数值试验分析。结果表明:基体强度对拉拔试件的破坏模式具有显著影响,当基体强度较小时,试件破坏形式为双丝以及双丝之间基体的共同拔出破坏,基体中的损伤单元较多,试件声发射数较多;当基体强度增大时,表现为双丝各自的拔出破坏,试件发生界面脱粘破坏,基体中的损伤单元较少,试件的声发射数也相应较少。试件是否含骨料会影响基体内部应力波的传播模式,相较于水泥砂浆基体双丝拉拔试件而言,含骨料试件的损伤有所改善,试件的声发射数较少。

    2022年10期 v.55;No.307 1019-1026页 [查看摘要][在线阅读][下载 994K]
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  • 再生集料沥青混凝土物理力学性能的试验研究

    刘元德;安旭文;黄天翔;

    根据道路等级、气候条件和路面混凝土的功能要求,以道路废弃混凝土为再生集料,设计了粗粒式密级配AC-25C型、中粒式密级配AC-16C型和玛蹄脂SMA-20型沥青混凝土,以再生集料取代率和沥青用量为试验变化参数,制作了标准的马歇尔试件,分别对再生集料沥青混凝土的密度、稳定度、流值进行了试验研究。结果表明:按建议级配配置的再生集料沥青混凝土,可根据需要用于高速公路、一级公路和其他等级的公路路面。研究成果不仅可为废弃混凝土的再生利用提供试验依据和技术支持,还可为同类工程提供参考。

    2022年10期 v.55;No.307 1027-1033页 [查看摘要][在线阅读][下载 956K]
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电气工程

  • 基于时频能量相似度逼近的配电线路故障定位方法

    韦翔;赵许许;高宁;于帅;张春程;刘振盛;

    旨在解决10 kV配电线路尤其是乡村及远郊区段配电线路故障点精确定位问题,以降低线路故障维修人力物力消耗,减少故障停电损失。故障线路所有监测点中故障点的信号能量最强,且为同一套故障信号波形,因此从某监测点出发,基于信号时频能量相似度向增大的方向逼近,总可找到故障点,从而实现故障点定位。据此提出基于改进的时频相似度方法:首先合理布局适当监测点在线监测线路故障暂态电压信号,在线判别出故障类型及上下游区域;其次分上下游区域对各监测点信号分别作S变换处理成时频能量矩阵,经矩阵相似度分析逐步判别出故障支线、故障区段及故障紧邻端点;最后基于紧邻端点的电压暂态信号幅值偏差累计值与端点间距离的线性关系计算故障点位。仿真试验结果表明:相比传统技术定位,该方法具有准确性提高、全系统故障定位抗干扰能力增强、无须建立“历史故障样本库”、无须制定“相似度阈值”等优点。

    2022年10期 v.55;No.307 1034-1043页 [查看摘要][在线阅读][下载 982K]
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  • 基于Wiener过程的高压晶闸管寿命预测方法

    丁志林;胡风;余春波;文武;

    采用加速老化的试验方法研究了高压晶闸管通态饱和压降及恢复电荷等性能参数的退化规律,将基于Wiener退化过程的寿命预测方法应用于高压晶闸管的寿命预测,采用求最大似然的期望最大(expectation maximization, EM)算法迭代计算出Wiener模型中的潜在分布参数,有效解决了高压晶闸管寿命预测时样品少、寿命数据缺失的问题。基于Wiener退化过程的寿命预测方法还可以根据晶闸管应用过程中的实时监测数据及时预测晶闸管的剩余寿命,为高压换流阀维修方案的制定提供参考。

    2022年10期 v.55;No.307 1044-1049页 [查看摘要][在线阅读][下载 923K]
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  • 基于开关导通角的全桥LCC谐振变换器分析与参数设计

    刘茂武;秦亮;翟少磊;段怡;李登云;魏龄;

    分析了高压直流电源的LCC谐振变换器软开关工作过程,采用基波近似法建立了高压直流电源主电路的等效模型。在此基础上,分析了并联谐振电容以及开关管导通角对变换器性能的影响,提出了基于开关管导通角的谐振变换器参数设计方法。仿真结果表明:在各种负载范围内,所设计的LCC谐振变换器均可以实现零电压软(zero voltage soft, ZVS)开关,满足设计指标,验证了本设计方法的正确性。

    2022年10期 v.55;No.307 1050-1056页 [查看摘要][在线阅读][下载 1162K]
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能源动力工程

  • 基于特征工程的XGboost风速短期预测

    钱宇;何益丰;谢斌鑫;张峰;伍绍铖;

    为了解决现有风速预测模型精度不足以及数据利用度不高的问题,实现更高精度更快速度的风速短期预测,提出了一种基于特征工程的极限梯度提升算法(eXtreme Gradient boosting, XGboost)风速预测模型。XGboost算法是一种boosting集成学习算法,具有精度高速度快的特点。所提方法通过提取风速序列的5个统计特征,并与原始风速序列进行结合获得新的模型训练输入集,从而实现数据的充分利用,并采用XGboost算法对新输入集进行风速预测,提高了模型的预测精度。以江阴市某风电场实测风速数据进行预测,预测结果表明:基于时间-特征序列的XGboost风速预测模型具有精确的预测结果与快速的训练速度,与长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)、门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)、卷积神经网络-长短期记忆网络(convolutional neural networkslong short-term memory,CNN-LSTM)及轻梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)等4种算法预测的结果进行对比,结果表明所提方法更具有效性。

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自动化技术

  • 深度学习在输电线路无人机巡检中识别防振锤缺陷的应用

    张毅;刘天立;刘越;赵金龙;谭启鹏;

    基于深度学习技术,对无人机巡检架空线路防振锤缺陷识别的应用开展了研究。针对巡检图像背景复杂,防振锤识别目标小、易出现漏检的特点,在更快的基于区域的卷积神经网络(faster region-based convolution neural network, Faster R-CNN)算法基础上,利用光学矫正和综合去噪对图像进行预处理,用深度残差网络(deep residual network, ResNet)提取特征图,增大、增多训练尺度对算法进行优化。通过Gabor滤波器和分析红绿蓝(red green blue, RGB)颜色通道特征分别对防振锤损坏和锈蚀缺陷进行识别。实验结果表明:该方法对防振锤缺陷有较好的识别效果,召回率达到92.56%,精确度达到98.24%,优于现有的其他目标检测方法。

    2022年10期 v.55;No.307 1065-1071页 [查看摘要][在线阅读][下载 961K]
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  • 架空输电线路无人机巡检视频中避雷器计数器目标检测

    裴慧坤;杨兴;陈城;王晨;胡号;刘志雄;

    针对架空线路无人机智能巡检的应用,开发基于无人机巡检视频的避雷器计数器仪表智能识别系统,研究了利用深度学习对巡检视频中的避雷器计数器进行目标检测定位,以提取避雷器计数器的目标区域位置,用于下一步的读数识别。采用基于拉普拉斯算子方差的模糊检测算法对样本进行筛选,构建用于目标检测模型训练的避雷器计数器样本集;并分别采用更快的基于区域的卷积神经网络(faster region-based convolutional neural network,Faster R-CNN)、YOLOv3(you only look once version 3)目标检测、单步多框目标检测(single shot multibox detector,SSD)3种主流的目标检测模型对视频中的避雷器计数器进行检测定位。研究结果表明:Faster R-CNN对研究中构建的测试集的检测准确率可达到99.21%,远高于YOLOv3和SSD。

    2022年10期 v.55;No.307 1072-1080页 [查看摘要][在线阅读][下载 1127K]
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