水利水电工程

• 近20 a人类活动对珠江河网径潮动力影响的洪枯季节差异

  刘长杰;肖仪清;余明辉;陈小齐;习树峰;张波;

  受高强度人类活动干扰，珠江三角洲的动力特征发生了与自然过程截然不同的变化。为探明珠江河网径潮动力特征演变的季节差异，基于“997”与“177” 2场洪水和“012”与“1612” 2场枯水的同步水文资料，采用傅里叶变换方法获取余水位和潮汐成分进行对比分析。结果表明：珠江三角洲洪季余水位显著降低，且愈往上游余水位降幅愈大，而枯季余水位则因水库运行导致的上游来流增加而有所升高；同时洪枯两季珠江三角洲的潮差均显著增加。长期以来珠江流域水库建设引起水沙异变所造成的河网地形下切是导致近20 a余水位下降的重要因素；地形下切引起的余水位比降大幅削减揭示出珠江河网潮波传播阻力减小，潮波振幅衰减效应的减弱是河网潮差增大的主要原因。

  2024年01期 v.57;No.322 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1856K]
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• 伊河源区小流域水沙污协同治理程度分析

  王国重;李中原;张继宇;杨丹;卢圆章;程焕玲;

  基于协同治理理论，建立了伊河源区小流域水源管护、泥沙与水土流失治理、面源污染防治子系统间的评估指标体系。采用耦合协调度模型分析其2006、2009、2012、2015、2018年间水、沙、污3个子系统的协同程度。结果表明：子系统内各指标对耦合系统的影响程度差异显著；各子系统间存在着相互制约、相互影响的耦合关系，使耦合系统的综合评估指数呈“缓慢上升-缓慢下降-明显上升”变化趋势；小流域各子系统的耦合度呈“上升-上升-下降-上升”趋势变化，耦合协调度则是由中等缓慢上升到高等、再快速达到优等。这充分说明小流域生态清洁治理的深入开展促进了3个子系统间的协同。

  2024年01期 v.57;No.322 11-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 972K]
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• 基于EnKF方法和SWAT模型的土壤湿度数据同化试验

  刘永伟;王文;刘元波;崔巍;

  基于集合卡尔曼滤波（ensemble Kalman filter,EnKF）方法和分布式水文模型SWAT(soil and water assessment tool)，构建了一个土壤水分状态与参数同时更新的土壤湿度数据同化方案，通过遥感观测土壤湿度数据同化的仿真试验，研究土壤湿度数据同化在优化土壤水分参数、改进模型产汇流过程模拟方面的效果及潜力。结果表明：通过表层（0～5 cm）土壤湿度数据同化可实现土壤持水能力参数的准确估计；当给定的参数更新平滑因子在合理范围时，基于EnKF方法的参数优化效果具有较好的稳定性；表层土壤湿度数据同化对SWAT模型产汇流过程模拟有一定改进，但受降雨误差的影响，其对流域出口径流过程改进效果有限，表明基于遥感土壤湿度数据同化改进流域水文过程模拟还有赖于降雨输入精度及可靠性的提高。

  2024年01期 v.57;No.322 17-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1818K]
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• 水下双弹爆炸冲击波传播特性研究

  刘先辉;王高辉;卢文波;

  重要涉水建筑物易遭受水下多弹爆炸袭击，水下多弹爆炸和单弹爆炸冲击波特性差异明显。为研究水下双弹爆炸冲击波传播特性，对水下同等质量的单弹和双弹爆炸冲击波的传播过程进行了数值模拟，分析其冲击波传播特性的异同，并探讨了两弹起爆距离和起爆当量改变时水下双弹爆炸的冲击波传播特性。研究结果表明：水下双弹爆炸的冲击波传播特性明显不同于水下单弹爆炸；在两弹对称面上，会出现冲击波叠加效应，且水下双弹爆炸是同等质量单弹爆炸冲击波峰值压力的1.43倍左右、比冲量的1.73倍左右；水下双弹爆炸在非对称面上会出现2个波峰，第1个波峰高于第2个波峰。研究结果为水下多弹爆炸冲击波传播特性的进一步研究奠定了基础。

  2024年01期 v.57;No.322 28-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K]
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• 全长粘结锚杆支护隧洞围岩的颗粒离散元模拟与细观作用机理研究

  李冬冬;胡浩然;肖明;王小毛;

  基于颗粒离散元软件PFC(particle flow code)和有限差分软件FLAC(fast Lagrangian analysis of continuum)的离散-连续耦合模型，从细观角度研究了隧洞开挖边界围岩维持自平衡的压力环机制、锚杆支护围岩中性点特征和围岩-锚杆联合承载细观作用机理。结果表明：锚杆支护使开挖边界围岩压力环厚度降低，单根压接触力链量值升高并交织在锚杆周围，锚杆颗粒间平行粘结力远大于围岩颗粒平行粘结力，从细观角度良好地呈现了锚杆-围岩联合承载机制，并说明锚杆支护是保持洞室开挖面稳定的主要承载结构；围岩与锚杆颗粒变形不一致性直观体现了锚杆在隧洞围岩支护过程中的中性点特征；开挖前后临空面附近围岩的颗粒孔隙率下降百分比较无锚杆支护工况显著降低，体现了锚杆为改善开挖引起的围岩松动效应所发挥的重要作用。

  2024年01期 v.57;No.322 37-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1978K]
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• 岩石峰后强度参数演化实用新模型研究

  童广勤;佘成学;张海龙;王静云;梅晓龙;

  围绕岩石峰后强度参数演化规律及实用模型问题开展研究。从公开出版文献中收集32种岩石三轴压缩试验结果，将峰后软化段应力-应变曲线简化为直线，基于Mohr-Coulomb准则，研究分析不同种类岩石峰后强度参数的一般性演化规律，并基于标准化塑性内变量，建立强度参数演化实用新模型。将所建强度参数演化模型嵌入ABAQUS中，用于模拟岩石峰后应变软化过程，并与多种岩石三轴压缩试验结果进行对比，显示计算得到的峰后应力-应变曲线与试验曲线基本符合，表明所建模型正确。所建模型形式简单、参数少、适用性广，可望在实际工程变形、稳定计算分析中得到广泛应用，研究具有理论价值和工程实用价值。

  2024年01期 v.57;No.322 45-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1822K]
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土木建筑工程

• 盐-冻融循环耦合作用下混杂纤维混凝土盐冻损伤模型

  夏冬桃;冯晨潞;郑挚;吴昊;

  为研究混杂纤维混凝土抗盐冻性能，对5组在硫酸盐-氯盐溶液中冻融循环后的混杂纤维混凝土进行了力学性能试验，对比分析了混杂纤维混凝土在不同盐冻循环次数后的抗压、劈拉破坏形态、强度损失率及盐冻损伤。试验结果表明：在0～200次盐冻循环期间，钢-聚丙烯混杂纤维混凝土抗盐冻性能最佳，单掺纤维混凝土中1.2%钢纤维掺量抗盐冻性能略优于0.8%钢纤维掺量。以Weibull分布理论建立了纤维混凝土盐冻损伤模型，根据冻融条件下混凝土强度衰减模型建立了改进的盐冻循环作用下纤维混凝土的强度衰减模型。联立强度衰减模型与盐冻损伤模型，建立混杂纤维混凝土盐冻损伤度演化方程，可通过盐冻循环次数和相对强度来预测纤维混凝土的盐冻损伤。

  2024年01期 v.57;No.322 55-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K]
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• 非对称悬索桥在静风荷载下失稳过程研究

  杨国俊;吕明航;舒鹏;叶苏;田骐玮;

  悬索桥作为柔性结构在强风作用下会产生较大的变形甚至失稳，存在较大安全隐患。以实桥作为背景工程，考虑到桥梁结构及作用在其上风荷载的非线性，采取增量内外双重迭代法得到其临界速度约为120 m/s；利用有限元软件ANSYS得到桥梁在对称性、矢跨比因素影响下的自振特性的变化规律。结果表明：结构对称性对其自振频率没有太大影响，仅在高阶时非对称结构频率有所增加；整体刚度随着矢跨比的减小而增大，自振频率也随之增大；在施加风荷载后进行静风稳定性分析失稳过程以及风速变化下的桥梁各构件的变形及内力变化，发现三分力系数随风速增加正负发生变化，使得桥梁竖向变形方向由向下转变为向上；除作用在主梁和主缆上的风荷载，其他桥梁结构所受风荷载可忽略不计。失稳时主梁近风侧主缆和吊杆应力大幅度减小，减小比例约为30%，失稳过程可看作缆索和吊杆松弛而受力减小退出原有功能的过程。

  2024年01期 v.57;No.322 64-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1462K]
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• 基于鱼骨分析和AHP的防火门安全隐患致因分析

  熊慧萍;帅小根;张宁洁;宋协清;杜婷;

  防火门在火灾发生时能够有效阻隔和遏制火势快速蔓延，同时增加消防救援时间，确保人员安全疏散。以建筑防火门安全隐患产生原因为研究对象，通过鱼骨图方法分析出导致防火门安全隐患的4个主要致因因素和14个子致因因素，并运用层次分析法对相关致因因素进行分层量化，通过判断矩阵的计算及一致性检验，确定各致因因素的权重，找出了防火门安全隐患致因的主要因素，并提出了相关建议和措施。研究结果表明：在影响防火门安全性能的4个主要因素中，生产因素所占权重最高，对防火门安全性能影响最大；在二级指标的14个致因因素中，防控重点应放在防火门材料质量及防火性能、防火门尺寸制作和安装偏差、防火门设计选型规范性方面。

  2024年01期 v.57;No.322 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1088K]
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电气工程

• 基于负荷时间序列聚类的有序用电管理策略

  方晓明;孙彬;郑峰;童光波;肖伟;丁同;陈红坤;

  针对目前有序用电方案制定未充分考虑用户负荷特性差异的问题，提出了一种基于负荷时间序列聚类的有序用电管理策略。首先提取单个用户的典型负荷曲线形态；之后采用Canopy和k-shape时间序列聚类算法，解决用户对象较多时传统聚类算法准确性不足的问题，对不同用户的负荷时序数据进行聚类，从而将多个用户划分成不同用电类型；最后根据不同类型用户的负荷特性，制定针对性的有序用电管理策略。以某区域电网实际负荷数据进行算例分析，结果表明，所提方法相比传统方法能更加准确地对多个不同负荷特性的用户进行分类，从而更有效地指导有序用电管理策略的合理制定。

  2024年01期 v.57;No.322 80-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1330K]
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• 基于故障量相对偏移和改进GWO-SVR的输电线路双端故障测距方法

  李铁;田鹏飞;孙振庭;姜志筠;吴广大;包鹏宇;胡钋;

  针对基于传统深度学习进行输电线路故障测距时直接采用电压、电流学习而导致模型鲁棒性差的问题，提出了一种采用故障量相对偏移作为故障特征进行学习的方法，该方法显著提高了模型的鲁棒性；针对在通过支持向量回归（support vector regression,SVR）进行深度学习时，传统灰狼优化（grey wolf optimization, GWO）算法对初始参数的寻优容易陷入局部最优问题，提出了一种改进的自适应灰狼优化算法以确定SVR的初始参数。对IEEE33节点模型的仿真结果表明，相较于传统方法，该方法的准确性更高，且当线路电压与长度发生改变时，精度相差甚微，具有较好的鲁棒性。

  2024年01期 v.57;No.322 89-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1109K]
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• 基于能量-相角的无线电能传输系统建模与验证

  董帅良;邓其军;刘曾洋;陈晶;朱傲;刘志勇;

  为了解决无线电能传输系统中电流和电压的变化频率较快且不能直接反映负载上的电压有效值的问题，采用基于能量-相角的建模法为全桥逆变器的无线电能传输系统建模，同时避免了相较于d-q分解法系统阶数较高的情况。首先分析了由全桥逆变器驱动的无线电能传输系统的等效电路模型，然后将能量和相角作为变量对等效电路模型进行小信号建模，接着将小信号模型在工作点附近线性化，得到系统的线性模型及其传递函数，最后开发全桥逆变器原型机并应用于无线电能传输系统。实验结果与小信号建模得到的幅相特性曲线在中低频段基本一致，在1 000 rad/s及以下频率情况下的吻合度达到90%，验证了建模方法和模型的准确性。

  2024年01期 v.57;No.322 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1194K]
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• 基于多次级线圈的电动车辆无线充电抗偏移系统

  王小龙;熊伟;邓其军;

  提出了一种适用于电动车辆的多次级线圈无线电能传输系统，以提高次级侧的抗偏移能力，满足能量传输需求。该系统采用了一对多线圈拓扑结构，其中，次级侧的多个线圈采用多绕组变压器来实现功率集成。为在次级侧有较大水平偏移的条件下也能进行抗偏移，分析了多次级线圈的能量传输特性，进行了等效电路分析和Matlab仿真，并提出了一种多次级线圈的自适应工作模式。研究和实验表明，所提出的多次级线圈拓扑结构可以有效扩大无线电能传输系统的定位范围，提高次级侧的抗偏移能力。

  2024年01期 v.57;No.322 104-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K]
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信息技术

• 基于ARMA模型的海上风机随机风场模拟

  李鹏;朱洪泽;骆光杰;苏凯;

  为分析风荷载作用下的海上风机结构动力响应特性，提出采用数值仿真的方法模拟其空间域内的随机风场。利用MATLAB软件编制基于ARMA(autoregressive moving average)模型的脉动风速时程模拟程序，并嵌入AIC(Akaike's information theoretic)准则以判定ARMA模型的最优阶数，最终，针对江苏黄海某海上风机项目进行数值仿真分析，将模拟脉动风速功率谱与目标Davenport谱进行对比。计算结果表明：根据AIC准则确定的ARMA模型最优阶数可兼顾模型模拟精度和计算成本；模拟脉动风速时程功率谱函数在0.3 Hz以下的低频区间波动较大，与目标谱函数存在一定差距，在中高频段两者规律差距较小，整体模拟精度较高。

  2024年01期 v.57;No.322 112-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1399K]
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• UNet++结合BP神经网络提取地表覆盖类型

  王书韬;史明昌;陈春阳;陈靖涛;

  在面向土壤侵蚀的遥感影像地物提取过程中，存在严重的“椒盐”现象以及对微小地物不敏感的缺点，针对该问题，结合误差反向传播（back propagation,BP）、UNet++神经网络和面向对象思想，构建了一种二分支神经网络的深度学习方法，该方法能对在不同复杂度地区面向土壤侵蚀的地表覆盖类型进行自适应提取。以深圳市GF-2(Gaofen-2 satellite)遥感影像为例，进行面向对象分割和最优特征指标子集筛选，将分割结果以及最优特征子集作为二分支神经网络输入数据，获得地表覆盖类型提取结果。将所提方法与面向对象k最邻近（k-nearest neighbor,KNN）算法、BP和UNet++神经网络算法进行对比，结果表明：二分支神经网络对地物提取的总体精度达到91.73%，对各类别地物识别效果的综合评价指标F值（F-measure）均超过0.8，能有效抑制“椒盐”现象和微小地物的误分，评价结果优于对照组。

  2024年01期 v.57;No.322 121-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1436K]
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