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设计洪水计算方法研究进展与评价

水利学报 2016年第3期47卷 302-314页

作者：郭生练刘章君熊立华武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

设计洪水是确定水利工程建设规模及制定运行管理策略的重要依据,国内外已经开展了大量深入的研究。本文系统总结了国内外洪水频率分析方法,包括抽样方法、分布线型、经验频率公式、参数估计方法、设计洪水过程线、历史洪水、区域洪水频... 详细信息

设计洪水是确定水利工程建设规模及制定运行管理策略的重要依据,国内外已经开展了大量深入的研究。本文系统总结了国内外洪水频率分析方法,包括抽样方法、分布线型、经验频率公式、参数估计方法、设计洪水过程线、历史洪水、区域洪水频率、PMP/PMF、分期和梯级水库设计洪水等方面的研究进展,重点阐述了中国近30年来的主要研究成果,并讨论了存在的主要问题和不足。从四个方面归纳了当前设计洪水研究的前沿与热点问题:即多变量设计洪水计算、非一致性洪水频率分析、基于水文物理机制的洪水频率分析和设计洪水不确定性研究,并展望了中国设计洪水计算未来的研究重点和方向。

关键词：设计洪水洪水频率分析 PMP/PMF 历史洪水多变量概率分布非一致性不确定性

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海泡石黏土建筑调湿材料的性能及机理研究

建筑材料学报 2018年第3期21卷 408-413,432页

作者：胡明玉付超吴琼刘章君南昌大学建筑工程学院江西南昌330031 南昌大学江西省超低能耗建筑重点实验室江西南昌330031

通过试验研究了无机改性掺合料对海泡石黏土调湿材料强度、耐水性和调湿性能的影响,并根据X射线衍射(XRD)研究掺合料对海泡石调湿材料强度和耐水性的改性机理;根据扫描电子显微镜(SEM)和材料的吸附/解吸理论分析了海泡石调湿材料的调湿... 详细信息

通过试验研究了无机改性掺合料对海泡石黏土调湿材料强度、耐水性和调湿性能的影响,并根据X射线衍射(XRD)研究掺合料对海泡石调湿材料强度和耐水性的改性机理;根据扫描电子显微镜(SEM)和材料的吸附/解吸理论分析了海泡石调湿材料的调湿机理.研究表明:改性掺合料掺量(质量分数)为15%~25%时,调湿材料60d抗压强度达10.3~12.8MPa,软化系数为0.56~0.73,最大平衡含湿率18.3%~21.5%,最大吸、放湿速率分别为0.064~0.075,0.044~0.050kg/(kg·d),强度、耐水性和调湿性良好;改性掺合料与海泡石中的SiO_2,Al_2O_3及MgO反应生成的Ca·1.7MgO·3SiO_4,Ca_3Mg(SiO_4)_2,2CaO·Al_2O_3·SiO_2和2Ca_2SiO_4·CaCO_3等新产物,以及改性掺合料中α-C_2S和γ-C_2S水化生成的C-S-H凝胶,使材料产生强度和耐水性.海泡石黏土对空气中水分子的表面化学和物理吸附以及毛细孔道效应,使其具有很好的调湿性能.

关键词：海泡石黏土抗压强度软化系数平衡含湿率吸放湿速率

复杂防洪系统优化调度的三层并行逐步优化算法

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水利学报 2020年第10期51卷 1199-1211页

作者：朱迪梅亚东许新发刘章君武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 江西省水利科学研究院江西南昌330029

逐步优化算法(POA)在求解水库群防洪优化调度问题方面,应用广泛且较为有效。但是随着水库数量的增加和计及洪水演进、干支流汇入等因素,该算法求解复杂防洪系统调度的效率降低。本文在POA算法基础上,引入莱维飞行更新策略、模式搜索法... 详细信息

逐步优化算法(POA)在求解水库群防洪优化调度问题方面,应用广泛且较为有效。但是随着水库数量的增加和计及洪水演进、干支流汇入等因素,该算法求解复杂防洪系统调度的效率降低。本文在POA算法基础上,引入莱维飞行更新策略、模式搜索法以及并行技术,提出了三层并行POA算法(TPPOA),并应用于赣江中下游复杂防洪系统的防洪优化调度中。结果表明,相较常规防洪调度规则和POA算法,TPPOA获得的调度策略可以有效降低下游防洪控制点洪峰流量,减轻下游防洪压力。此外,在6核心CPU计算机下,TPPOA计算速度约为POA算法的3~7倍,计算速度更快。本文为复杂防洪系统的优化调度提供了一种新的方法。

关键词：防洪减灾复杂防洪系统逐步优化算法莱维飞行并行计算

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调湿材料室内温湿度调节效果及机制研究

调湿材料室内温湿度调节效果及机制研究

作者：刘章君南昌大学

学位级别：硕士

研究表明,室内相对湿度宜在40%0%。南部地区大部分时间处于高湿状态,室内相对湿度持续偏高,严重影响人们的正常生产和生活。利用调湿设备调节相对湿度,不利于可持续发展。为此,如何将调湿材料应用于建筑内壁/内墙,形成一定的大表面,具... 详细信息

研究表明,室内相对湿度宜在40%0%。南部地区大部分时间处于高湿状态,室内相对湿度持续偏高,严重影响人们的正常生产和生活。利用调湿设备调节相对湿度,不利于可持续发展。为此,如何将调湿材料应用于建筑内壁/内墙,形成一定的大表面,具备一定的强度和耐水性,同时在密闭条件和与外界有换气条件下均具有良好的温湿度调节效果,对室内人居环境的改善与资源的可持续利用都具有重要意义。本文以硅藻土、海泡石和沸石三种无机矿物为主要原材料,在前期试验研究基础上,综合考虑前期制备的调湿材料的强度、耐水性和调湿性能,选取其中较优的配合比,制备多种无机矿物调湿材料。通过试验研究各调湿材料在不同工况下的室内温湿度调节效果,结合材料的微观形貌和孔隙特征研究各调湿材料调湿机制的联系与区别,为调湿材料的后续应用作出初步的理论探索。研究结果表明:(1)综合考虑室内相对湿度和空气含湿量变化,硅藻土调湿材料的较优喷覆厚度为1mm。在该喷覆厚度条件下,硅藻土调湿材料在密闭条件下能将小室内相对湿度维持在55%左右,有效降低相对湿度波动,空气含湿量能有0.5g/kg左右的降低。硅藻土调湿材料在小室预留4mm×600mm缝隙时达到吸放湿动态平衡。增加材料的喷覆厚度对小室温度影响不显著。(2)综合考虑室内相对湿度和空气含湿量变化,在1mm喷覆厚度条件下,泥炭藓/硅藻土调湿材料的室内温湿度调节效果较优,其次是泥炭藓/海泡石调湿材料,泥炭藓/沸石调湿材料的调节效果较弱。在密闭条件下,泥炭藓/硅藻土、泥炭藓/海泡石和泥炭藓/沸石调湿材料能将小室内相对湿度分别降低约11.4%、5.7%和2.9%,空气含湿量最大下降分别约23.8%、22.8%和16.2%,并最终将相对湿度维持在65%、67%和70%左右。三种泥炭藓/无机矿物调湿材料在小室预留8mm×600mm缝隙时逐渐达到吸放湿动态平衡。不同工况下三种泥炭藓/无机矿物调湿材料对小室温度都有0.5℃的调节效果。(3)微观形貌和孔隙结构分析表明,经过泥炭藓的复合后,三种泥炭藓/无机矿物调湿材料在保留原本微观结构的基础上又加入了泥炭藓独特的贮水细胞,改善了材料的调湿性能。泥炭藓/硅藻土、泥炭藓/海泡石和泥炭藓/沸石调湿材料的比表面积分别为58.35 m2/g、52.42 m2/g和28.37 m2/g,在实际室内温湿度调节过程中,调节相对湿度的方式主要是表面物理吸附作用,因而泥炭藓/硅藻土调湿材料的室内温湿度调节效果较优,其次是泥炭藓/海泡石调湿材料,泥炭藓/沸石调湿材料的调节效果较弱。

关键词：调湿材料平衡含湿率相对湿度空气含湿量

钒铁渣复合物改性硅藻土制备高强耐水调湿材料

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材料导报 2018年第8期32卷 1230-1235页

作者：胡明玉付超魏丽丽刘章君南昌大学建筑工程学院江西省超低能耗建筑重点实验室南昌330031 赤峰学院建筑与机械工程学院赤峰024000

以天然硅藻土为原材料,以钒铁渣复合物为无机改性掺合料,采用简单成型和自然养护工艺制备调湿材料。研究了无机改性掺合料掺量对硅藻土调湿材料强度、耐水性和调湿性能的影响,并根据SEM分析及材料的吸附/解吸理论对无机改性掺合料的改... 详细信息

以天然硅藻土为原材料,以钒铁渣复合物为无机改性掺合料,采用简单成型和自然养护工艺制备调湿材料。研究了无机改性掺合料掺量对硅藻土调湿材料强度、耐水性和调湿性能的影响,并根据SEM分析及材料的吸附/解吸理论对无机改性掺合料的改性机理和硅藻土调湿材料的调湿机理进行了研究。研究表明,无机改性掺合料用量为15%~20%时,材料60d抗压强度和软化系数可分别达到5.5~6.10MPa、0.62~0.74,最大平衡含湿率为19.9%~20.8%,最大吸、放湿速率为0.069~0.073kg/(kg·d)、0.042~0.045kg/(kg·d),具有很好的强度、耐水性和调湿性能。无机改性掺合料与硅藻土发生离子交换、硬凝反应和团粒化作用,并在毛细孔道效应、化学吸附和表面物理吸附作用下,使硅藻土调湿材料具有高的强度、耐水性和优异的调湿性能。

关键词：硅藻土调湿材料抗压强度软化系数平衡含湿率吸、放湿速率

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质点系间万有引力的计算

大学物理 2011年第5期30卷 59-62页

作者：刘章君武汉大学水利水电学院湖北武汉430072

对质点系间万有引力进行了探讨,建立了一般模型,并给出计算方法,最后通过举例加以了说明.

关键词：质点系万有引力重积分

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梯级水库设计洪水最可能地区组成法计算通式

水科学进展 2014年第4期25卷 575-584页

作者：刘章君郭生练李天元徐长江武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室水资源安全保障湖北省协同创新中心湖北武汉430072

利用Copula函数建立各分区洪水的联合分布,基于联合概率密度最大原则,推导得到最可能地区组成法的计算通式,并用来推求梯级水库下游断面的设计洪水。选择清江流域水布垭—隔河岩—高坝洲梯级水库为例,开展了验证和方法比较研究。结果表... 详细信息

利用Copula函数建立各分区洪水的联合分布,基于联合概率密度最大原则,推导得到最可能地区组成法的计算通式,并用来推求梯级水库下游断面的设计洪水。选择清江流域水布垭—隔河岩—高坝洲梯级水库为例,开展了验证和方法比较研究。结果表明:最可能地区组成法计算得到的设计洪水值位于同频率地区组成法多方案计算结果的区间之内;受清江梯级水库调洪的影响,宜都断面设计洪水的削峰率十分显著,最可能地区组成法推求100年一遇设计洪水的削峰率达到30.2%。该法具有较强的统计基础,组成方案唯一,结果合理可行,为复杂梯级水库设计洪水的计算提供了一种新途径。

关键词：设计洪水梯级水库最可能地区组成法计算通式 Copula函数清江流域

基于时变矩BMA方法的赣江流域年输沙量变化归因分析

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农业工程学报 2021年第7期37卷 140-149页

作者：温天福熊立华江聪许新发刘章君江西省水利科学院南昌330029 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 中国地质大学(武汉)环境学院武汉430074

分析河道泥沙影响因素并进行定量归因分析,对正确认识和评价流域水土流失治理措施有着重要意义。该研究通过对鄱阳湖赣江流域1958-2014年的年输沙量变化特征分析,引入降雨侵蚀、森林覆盖以及水库调控3个影响因素建立年输沙量时变矩模型... 详细信息

分析河道泥沙影响因素并进行定量归因分析,对正确认识和评价流域水土流失治理措施有着重要意义。该研究通过对鄱阳湖赣江流域1958-2014年的年输沙量变化特征分析,引入降雨侵蚀、森林覆盖以及水库调控3个影响因素建立年输沙量时变矩模型,利用BMA方法融合4个时变矩模型模拟赣江年输沙量过程,并定量归因分析年输沙量变化中多因素的贡献程度。研究表明:1)以降雨侵蚀力、森林覆盖率和水库调控系数为主要物理影响因子构建的时变矩模型,可以较好地描述赣江年输沙量分布特征及时变过程,纳什效率系数达到0.93;2)BMA方法有效融合了多个时变矩模型的优点,年输沙量模拟的不确定性区间变小,通过遍历多因素情景组合可定量分离不同影响因素的贡献量及变化范围;3)相对于基准期(1958-1989年),变化期(1990-2014年)赣江流域年输沙量显著减少(P<0.05),主要受人类活动影响,与双累积曲线法和产沙函数法的定量归因结果相近。森林覆盖率和大中型水库调控对赣江流域年输沙量减少贡献量分别为414.87和261.45×10^(4)t/a,两者贡献率分别为59.72%、37.63%,而降雨侵蚀导致年输沙量增加约42.99×10^(4)t/a,其他因素减少年输沙量61.40×10^(4)t/a。对于赣江流域,持续加强流域森林资源的保护,强化大中型水库的调控能力,是提升流域水土流失治理能力的重要举措。研究结果可为流域水土流失综合治理提供科学参考。

关键词：模型水库输沙量 BMA方法归因分析非一致性多因素赣江流域

两变量设计洪水估计的不确定性及其对水库防洪安全的影响

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水利学报 2018年第6期49卷 715-724页

作者：尹家波郭生练吴旭树刘章君熊丰武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

在两变量水文频率分析中,样本系列容量一般较小,使得水文设计值估计具有不确定性。本文基于Copula函数和Parametric Bootstrap方法,并考虑联合设计值的最可能组合模式,建立可描述两变量设计洪水估计不确定性的C-PBU(Copula-based Parame... 详细信息

在两变量水文频率分析中,样本系列容量一般较小,使得水文设计值估计具有不确定性。本文基于Copula函数和Parametric Bootstrap方法,并考虑联合设计值的最可能组合模式,建立可描述两变量设计洪水估计不确定性的C-PBU(Copula-based Parametric Bootstrap Uncertainty)模型,同时提出了定量评价两变量不确定性的度量指标,分析了联合设计值估计不确定性对水库最高调洪水位的影响,并对比了不同典型洪水选取模式下的水位不确定性。以隔河岩水库为例,推求了两变量设计值估计的95%置信区域;比较了不同样本容量对不确定性的影响。结果表明:设计洪水估计和典型洪水选择具有较大的不确定性,可采用C-PBU模型推求置信区间,来考虑设计洪水估计不确定性对水库防洪安全的影响。

关键词：设计洪水防洪调度不确定性 Copula函数 Bootstrap方法 C-PBU模型