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基于多尺度卷积神经网络的管道泄漏检测模型研究

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水利学报 2023年第2期54卷 220-231页

作者：谭震郭新蕾李甲振郭永鑫潘佳佳中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

如何有效检测管道泄漏是节水型社会建设迫切需要解决的关键和热点问题之一。近年来基于深度学习的管道泄漏检测方法发展迅速,本文针对传统单尺度卷积神经网络对泄漏特征提取不充分的问题,提出一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS1DCNN)... 详细信息

如何有效检测管道泄漏是节水型社会建设迫切需要解决的关键和热点问题之一。近年来基于深度学习的管道泄漏检测方法发展迅速,本文针对传统单尺度卷积神经网络对泄漏特征提取不充分的问题,提出一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS1DCNN)的管道系统泄漏检测模型。该方法利用多个不同卷积尺度的卷积通路并行提取管道泄漏的特征并进行泄漏信息的分类预测。基于经典的管道系统布置,利用瞬变流模型生成管道泄漏工况下的三个水压数据集对模型进行验证,三个数据集分别用于预测管道的泄漏位置、泄漏量和非恒定摩阻系数,对应样本数为39601、3980、4900,并将预测结果与其他深度学习方法和传统的机器学习方法进行对比分析。结果表明:MS1DCNN模型对数据集样本下泄漏位置、泄漏量、非恒定摩阻系数的分类准确率达到99.96%、98.48%、100%,三者平均预测精度比传统一维卷积神经网络(1DCNN)、BP神经网络、支持向量机(SVM)和k近邻算法(KNN)提高0.31%、2%、1.27%、22.8%;MS1DCNN在信噪比为-4~12 dB的噪声环境下各数据集的平均F_(1)分数分别为99.2%、97.02%、100%,三者平均值分别比1DCNN、BP、SVM、KNN模型提高0.61%、2.3%、2.78%、28.59%,证明了MS1DCNN模型的预测性能。本文方法在管道泄漏参数、非恒定摩阻的同步预测方面有一定的潜力。

关键词：管道泄漏检测瞬变流模型非恒定摩阻系数多尺度泄漏特征卷积神经网络

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配水枢纽水力控制的仿真研究

水利学报 2022年第11期53卷 1328-1335页

作者：李甲振郭新蕾殷峻暹苏岩党康宁王竞敏中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 陕西省引汉济渭工程建设有限公司陕西西安710010

配水枢纽是长距离调水工程和大中型灌区中一种常见的水工建筑物,是连接引水工程和配水工程的中枢。若配水枢纽库容足够大,可视为常水位边界,引水工程和配水工程的水力过渡过程分别计算;否则,需要耦合引水工程、配水枢纽和配水工程,对整... 详细信息

配水枢纽是长距离调水工程和大中型灌区中一种常见的水工建筑物,是连接引水工程和配水工程的中枢。若配水枢纽库容足够大,可视为常水位边界,引水工程和配水工程的水力过渡过程分别计算;否则,需要耦合引水工程、配水枢纽和配水工程,对整个输水系统进行数值仿真。本文通过理论分析构建了配水枢纽进流、出流、溢流复杂运行条件下的质量和能量守恒方程,给出了牛顿-辛普森离散方法和基于Preissmann四点隐式差分的计算程序,建立了配水枢纽的理论模型;针对可能碰到的多进水、多出水、有压无压耦合等工况,给出了数值求解方法。以引汉济渭工程黄池沟配水枢纽作为典型案例,研究了南干线和北干线配水流量调节的水力过渡过程,给出了黄池沟、南干线、北干线的流量、水位变化,以及越岭隧洞的影响范围及变化量值,可为工程的运行调度提供参考。

关键词：配水枢纽水力控制数值仿真理论模型

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管道系统泄漏的可控低强度瞬变流检测法

应用基础与工程科学学报 2022年第4期30卷 873-882页

作者：李甲振余弘婧郭新蕾郭永鑫王涛付辉黄伟中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 南昌大学建筑工程学院江西南昌330031

为解决瞬变流泄漏检测法应用于工程实践所面临的瞬变流激发困难、强度难以控制、需要阀门流阻特性等技术难题,借鉴空气罐这一水锤防护设备,基于高压气体膨胀、驱使下侧水体进入待检测管道、制造流量突变、激励瞬变流的流体动力学特征,... 详细信息

为解决瞬变流泄漏检测法应用于工程实践所面临的瞬变流激发困难、强度难以控制、需要阀门流阻特性等技术难题,借鉴空气罐这一水锤防护设备,基于高压气体膨胀、驱使下侧水体进入待检测管道、制造流量突变、激励瞬变流的流体动力学特征,设计了一种新型瞬变流激发器,并提出了以该设备为核心的管道系统泄漏检测法.通过数理分析构建了系统及激发器的理论模型,给出了数值求解算法.针对具体算例设计了瞬变流激发器,研究了所提出方法的检漏性能.结果表明,激发器所激励的瞬变流是低强度的,可以通过改变初始气体压力来控制压力幅值;提出的瞬变流泄漏检测法能够较为准确地辨识管道的泄漏信息.

关键词：管道泄漏检测瞬变流激发器可控低强度

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引汉济渭初期运行黄池沟流量调节方案研究

人民长江 2022年第9期53卷 202-208页

作者：王竞敏李甲振左岗岗王沛芝陕西省引汉济渭工程建设有限公司陕西西安710024 中国水利水电科学研究院北京100038 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

水位控制是输配水工程能否稳定输水的关键。黄池沟配水枢纽是引汉济渭工程沿线唯一的调节工程,由越岭段末节点、黄池沟调蓄池、南北干线首节点组成,开展不同工况下流量调节是保障引汉济渭工程安全生产、及时发挥效益亟待研究的问题。首... 详细信息

水位控制是输配水工程能否稳定输水的关键。黄池沟配水枢纽是引汉济渭工程沿线唯一的调节工程,由越岭段末节点、黄池沟调蓄池、南北干线首节点组成,开展不同工况下流量调节是保障引汉济渭工程安全生产、及时发挥效益亟待研究的问题。首先通过构建越岭段末节点到调蓄池、调蓄池到南干线首节点、调蓄池到北干线首节点的非恒定流伯努利能量方程,建立了黄池沟水位动态控制模型;然后采用牛顿-辛普森法和Pressiemann差分法对模型进行求解,获得了不同充水方案和不同配水流量下调节控制策略,并分析了不同工况下水力过渡特性。结果表明:该模型能够获取不同工况下水位动态调节控制策略,同时水力过渡过程相对平稳,能够保证工程安全运行。研究成果可为类似输配水工程的水位动态控制提供参考。

关键词：水资源配置水位动态控制输配水工程水力特性黄池沟引汉济渭工程

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泵站从长距离明流隧洞引水的水力过渡过程

中国农村水利水电 2023年第9期 122-126,134页

作者：李甲振王涛郭永鑫薛兴祖纪昌知中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 吉林省水利水电勘测设计研究院吉林长春130021 中国三峡建工(集团)有限公司浙江杭州310052

泵站从长距离明流隧洞或明渠的中部引水是一种常见的工程布置形式,水力过渡过程计算通常涉及无压、有压输水系统耦合。以典型泵站工程为例,提出了无压、有压输水系统耦合的求解算法,给出了泵站事故断电、正常启动、停机的控制策略和水... 详细信息

泵站从长距离明流隧洞或明渠的中部引水是一种常见的工程布置形式,水力过渡过程计算通常涉及无压、有压输水系统耦合。以典型泵站工程为例,提出了无压、有压输水系统耦合的求解算法,给出了泵站事故断电、正常启动、停机的控制策略和水力特性。无压、有压输水系统可分别采用长、短时间步,假定一个长时间步内的连接处水位恒定,计算有压输水系统的水力瞬变过程,无压输水系统只考虑连接处流量影响。研究工程中的闸门井,不仅是截流元件,还应考虑其调压塔效用。研究成果可为类似工程的水力过渡过程计算提供参考。

关键词：明流隧洞泵站引水水力过渡过程耦合求解

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边坡植被对河道行洪影响研究

南水北调与水利科技（中英文） 2022年第6期20卷 1240-1248页

作者：仝道斌李甲振郭新蕾达娃顿珠王瑞王涛宿迁市宿城区水利局江苏宿迁223800 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 西藏自治区水文水资源勘测局拉萨850000

为研究边坡植被对河道行洪的影响,开展室内物理模型试验,测试典型流量下边坡无植被、稀疏植被、稀疏植被+乔灌木和密集植被4种情形对应的水面线,并根据原模型相似率反演试验工况对应的原型参数和水位差。结合经典的综合糙率计算公式进... 详细信息

为研究边坡植被对河道行洪的影响,开展室内物理模型试验,测试典型流量下边坡无植被、稀疏植被、稀疏植被+乔灌木和密集植被4种情形对应的水面线,并根据原模型相似率反演试验工况对应的原型参数和水位差。结合经典的综合糙率计算公式进行数理分析,构建边坡由无植被改为栽种植被引起综合糙率增加的计算公式,提出分析边坡植被影响河道行洪的实用方法。结果表明:综合糙率增加值与栽种植被区域湿周占总湿周的比值、栽种植被区域糙率值2个因素有关,随栽种植被糙率值的增加而增加,随河道宽深比的增加而减小;当河道宽深比大于60时,边坡栽种植被引起的综合糙率增加不超过10%;当河道宽深比大于100时,边坡裁种植被引起的综合糙率增加不超过7%。上述研究成果为边坡栽种植被河道的行洪设计与运行管理提供一定的参考。

关键词：边坡植被河道行洪模型试验数理分析综合糙率

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长江源区年际冰水情变化及其影响因子分析

中国水利水电科学研究院学报（中英文） 2023年第1期21卷 64-73页

作者：潘佳佳郭新蕾王涛付辉郭永鑫李甲振流域水循环模拟与调控国家重点实验室中国水利水电科学研究院北京100038

受限于高寒山区地形、气候和环境条件,目前关于长江源区河流的冰水情研究较少,源区降雨径流年际变化和冰盖分布等规律不明确。为了明晰长江源区水文与水资源现状和冰水情本底,本文收集整理了2006—2018年沱沱河和直门达水文站近十年的... 详细信息

受限于高寒山区地形、气候和环境条件,目前关于长江源区河流的冰水情研究较少,源区降雨径流年际变化和冰盖分布等规律不明确。为了明晰长江源区水文与水资源现状和冰水情本底,本文收集整理了2006—2018年沱沱河和直门达水文站近十年的降雨、蒸发、径流、水温、气温和冰厚资料,采用统计分析、线性回归、单一因子分析和相关性分析等结合的研究方法,重点揭示了源区河流流量、冰期和冰厚现状、其年际变化特征和主要影响因子。研究表明,源区河流洪峰年际波动范围超50%,洪峰集中在7—9月,非汛期流量仅为汛期流量的1/7,非汛期流量年际波动小于汛期,且直门达站水位流量年际变化幅度小于上游沱沱河站;沱沱河站冰期持续时间7个月,而下游直门达站冰期为5个月,多年平均冰盖厚为0.15 m,造成两站冰情差异的主要原因是源区垂直地形急变引起的高程差;源区降雨量年际波动与年际径流波动一致,蒸发量年际波动仅为降雨量的一半,因此两站流量的年际波动受降雨影响较大。长江源区降雨和气温变化是冰水情变化的主要驱动因子,与源区河流的地形高程密切相关,亟需系统的科考进一步明晰长江源冰水情时空变化规律。

关键词：长江源冰水情青藏高原径流量冰期变化

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驱动蛋白23调控骨肉瘤进展及血管新生

中华实验外科杂志 2023年第6期40卷 1075-1078页

作者：金池卢新昌闻嘉刘永奎李甲振张翼郑州大学第一附属医院骨科郑州450052

目的:探究驱动蛋白家族成员23(KIF23)在骨肉瘤组织中的表达水平,在骨肉瘤中的调控方式。方法:收集2015年3月至2023年3月期间郑州大学第一附属医院30例骨肉瘤患者手术切除的肿瘤及癌旁组织标本,全部病例均经过病理证实,其中男18例,女12例... 详细信息

目的:探究驱动蛋白家族成员23(KIF23)在骨肉瘤组织中的表达水平,在骨肉瘤中的调控方式。方法:收集2015年3月至2023年3月期间郑州大学第一附属医院30例骨肉瘤患者手术切除的肿瘤及癌旁组织标本,全部病例均经过病理证实,其中男18例,女12例,年龄(14.0±1.9)岁。利用KIF23特异性抗体检测其在人骨肉瘤组织及癌旁组织中的表达量,并利用KIF23特异的短发卡(shRNA)质粒在成骨肉瘤细胞(U2-OS)及人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)中下调KIF23的表达,通过噻唑蓝(MTT),细胞计数试剂盒(CCK-8)及划痕实验检测KIF23对内皮细胞增殖及迁移的影响。内皮细胞体外成管(Tube formation)实验检测对HUVEC体外成管的影响。蛋白质印迹法(Western blot)检测细胞增殖及迁移相关标志物的表达;定量聚合酶链反应(qPCR)检测相关mRNA的表达;裸鼠成瘤实验检测下调KIF23后裸鼠体内成瘤情况。结果:KIF23的mRNA水平在骨肉瘤组织中较对照组差异有统计学意义(P<0.01);U2-OS细胞中,细胞增殖和细胞迁移在转染组中较对照组差异有统计学意义(P<0.01);HUVEC中,转染组较对照组在细胞增殖和迁移差异有统计学意义(P<0.01);KIF23敲低组较对照组在肿瘤质量差异有统计学意义(P<0.01),体积差异也有统计学意义(P<0.01)。结论:KIF23调控体内外骨肉瘤细胞增殖迁移及内皮细胞增殖迁移,进一步调控肿瘤进展及血管新生过程。

关键词：驱动蛋白家族成员23 骨肉瘤人脐静脉血管内皮细胞增殖迁移血管新生

中性粒细胞与淋巴细胞比值预测尤因肉瘤患者生存期的价值

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河南医学研究 2023年第13期32卷 2324-2327页

作者：王帝卢新昌李甲振郑州大学第一附属医院骨科三病区河南郑州450000

目的探究血液学指标中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)预测尤因肉瘤患者生存期的价值。方法分析64例尤因肉瘤患者的临床资料,计算患者入院时的NLR,绘制受试者工作特征(ROC)曲线获得曲线下面积(AUC),寻找最佳截断值,将数据变更为二分类变量... 详细信息

目的探究血液学指标中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)预测尤因肉瘤患者生存期的价值。方法分析64例尤因肉瘤患者的临床资料,计算患者入院时的NLR,绘制受试者工作特征(ROC)曲线获得曲线下面积(AUC),寻找最佳截断值,将数据变更为二分类变量,采用Kaplan-Meier方法进行单因素分析,采用Cox比例风险回归模型进行多个因变量数据分析。结果NLR的最佳截断值为2.32,以此分为高NLR组和低NLR组,尤因肉瘤患者中高NLR组3、5 a生存率分别为51.22%、34.14%,低NLR组3、5 a生存率分别为76.19%、51.52%,差异有统计学意义(P=0.001)。单因素分析显示发生肺转移患者与未发生肺转移患者的生存期差异有统计学意义(P2.32时患者的生存期短。

关键词：尤因肉瘤中性粒细胞与淋巴细胞比值生存期