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基于SWMM和FVCOM耦合模型的城市内涝模拟与LID优化研究

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基于SWMM和FVCOM耦合模型的城市内涝模拟与LID优化研究

作者：曾梓健重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程不断深入推进,城市化率和城市规模的增长导致城市下垫面硬化比例不断增高,城市雨洪系统在瞬时强降雨事件中的水力性能难以满足要求,进而引发了以内涝为代表的一系列水安全问题。一二维耦合模型通过整合水文、气象、... 详细信息

随着我国城市化进程不断深入推进,城市化率和城市规模的增长导致城市下垫面硬化比例不断增高,城市雨洪系统在瞬时强降雨事件中的水力性能难以满足要求,进而引发了以内涝为代表的一系列水安全问题。一二维耦合模型通过整合水文、气象、地形等多方面的信息,能够更全面地模拟一维管网排水和二维地表漫流过程,在掌握城市管网排水能力现状和地表积水淹没情况的同时,为国内海绵城市建设中低影响开发措施的布设提供合理依据,为城市规划和管理提供可靠的科学支持。本文在总结国内外雨洪模型研究现状和应用基础上,以重庆市悦来新城某排水片区为研究区域,搭建一维管网模型SWMM和二维地表漫流模型FVCOM的单向耦合模型,开展雨水检查井井盖概化、管道淤积对一二维雨洪耦合模型影响及低影响开发设施优化布局的研究,提高模型模拟准确度,为海绵城市水文减控效应提供技术支持。主要研究结论如下:（1）利用Python搭建一维管网模型SWMM与二维地表模型FVCOM的单向耦合模型,利用实测降雨对模型进行参数率定与验证,ENS值高达0.81-0.86,表明模型具有良好可靠性。（2）以芝加哥雨型为设计降雨雨型,模拟不同降雨情景下研究区节点溢流分布和二维积水特征,利用极端降雨（50a、100a）情景分析雨水检查井井盖概化和管道淤积对一二维雨洪耦合模型模拟结果的影响。结果表明,与不考虑检查井井盖概化相比,考虑井盖概化影响下研究区最大积水深度与最大淹没面积显著降低,50年和100年一遇时最大淹没面积占比分别减少14.93%和8.49%,极端降雨内涝研究中不考虑井盖因素会高估节点溢流量大小和地表积水淹没情况;重现期为100年一遇时,工况3情况下管道溢流量增加18647 m3,同时积水深度大于0.35 m的范围内淹没面积增加0.32 km2,这个水深范围内淹没面积的增加会大大提升内涝灾害的风险程度。（3）结合研究区内建设现状,选取生物滞留池、雨水花园以及透水铺装3类LID设施。以设施占地面积为自变量,洪峰流量削减率和建设成本为优化目标,通过耦合SWMM模型与CCMO算法进行多目标优化求解,基于LID设施布局优化方案,分析组合LID布设成效的同时对比单项LID设施和组合LID设施城市雨洪控制效果。结果显示,随着组合LID设施建设成本和设施占地面积的增长,洪峰流量削减率也随之提高,但当洪峰流量削减率达到某一阈值时,继续增加建设成本和设施占地面积无法有效的提高洪峰流量削减率;当建设成本或设施占地面积较低时,由于需兼顾各单项LID设施,此时组合LID设施的洪涝控制效果可能会低于某一单项LID设施,当设施占地面积和建设成本增加时,这种差距会逐渐削弱,最终组合LID设施的城市洪涝控制效果会高于任意单项LID设施;研究区进行LID设施布设后,随着重现期增大,洪峰流量削减率也随之下降。

关键词：城市内涝 SWMM FVCOM LID 多目标优化

“双碳”目标下河北省低碳农业发展现状及对策研究

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“双碳”目标下河北省低碳农业发展现状及对策研究

作者：矫梓健河北科技师范学院

学位级别：硕士

次网格非均匀性对区域气象环境模拟的影响研究——以长三角城市群为例

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地球物理学报 2024年第8期67卷 2909-2925页

作者：束梓建马红云张弥刘勇洪吉蒙徐永明南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 南京大学大气科学学院南京210023 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044

长三角地区是我国城镇化程度最高的地区之一,下垫面存在典型的非均匀性特征,复杂下垫面结构甚至体现在亚公里级尺度.为了探讨城镇化背景下土地利用精细化对气象环境的影响,本文利用高分辨率土地利用数据探讨了次网格非均匀性对长三角地... 详细信息

长三角地区是我国城镇化程度最高的地区之一,下垫面存在典型的非均匀性特征,复杂下垫面结构甚至体现在亚公里级尺度.为了探讨城镇化背景下土地利用精细化对气象环境的影响,本文利用高分辨率土地利用数据探讨了次网格非均匀性对长三角地区气象环境模拟的影响.在基于WRF(Weather Research and Forecasting model)模式对2020和2022年夏季的数值模拟过程中,分别采用Noah_mosaic/Noah陆面方案开展是否考虑次网格非均匀性的高分辨率敏感性试验.结果表明,相比Noah方案,Noah_mosaic方案模拟结果与观测的相关性更高,误差更小,说明其能更好地反映城市群区域复杂下垫面物理过程.考虑次网格非均匀性后,城区变冷变湿,郊区变暖变干,这种变化在夜间更为显著,尤其是温度场,白天城区/郊区平均温度变化为-0.04℃/0.05℃,夜间城区/郊区平均温度变化为-0.14℃/0.53℃.非均匀性对模拟结果的影响可达到400 m高空,特别是在夜间增加了郊区大气的不稳定性.同时,夜间几乎整个陆地区域内的体感温度增加约0.27℃.此外,研究还发现当格点中建筑占比小于50%时,除了日最低温T_(min)以外,气象要素随着建筑占比的增加变化幅度较大,T_(mean)和T_(max)增率分别达到0.29℃/10%和0.55℃/10%,反之,则T_(mean)和T_(max)增率仅为0.1℃/10%和0.06℃/10%,这说明低建筑密度区域的小城镇未来发展将对气象环境产生更大的影响.

关键词：次网格非均匀性数值模拟气象环境

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资本市场系统性风险监测及风险跨市场溢出研究——基于金融压力指数视角

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证券市场导报 2024年第7期 57-67,79页

作者：张宗新黄梓健复旦大学金融研究院上海200433 复旦大学经济学院上海200433

本文从股票、债券、衍生品、外汇四个市场选取指标构建资本市场压力指数,对中国资本市场系统性风险进行动态测度;在此基础上,从时域和频域视角考察风险在四个子市场间的溢出效应。研究结果表明:本文构建的资本市场压力指数能够准确识别... 详细信息

本文从股票、债券、衍生品、外汇四个市场选取指标构建资本市场压力指数,对中国资本市场系统性风险进行动态测度;在此基础上,从时域和频域视角考察风险在四个子市场间的溢出效应。研究结果表明:本文构建的资本市场压力指数能够准确识别样本区间内的重大风险事件;极端冲击将导致风险溢出水平上升,各子市场在风险传递中的作用具有差异性和时变性;根据风险溢出的大小、方向和长短期结构,能够对风险动态演化过程及驱动因素进行有效判别。本文的研究对完善资本市场风险动态监测体系具有重要价值。

关键词：系统性风险资本市场压力指数跨市场风险溢出时域和频域

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硝酸乙基铵推进剂燃烧骨架机理的构建和验证

南京航空航天大学学报 2024年第4期56卷 650-657页

作者：邓梓健彭惠生杨天杭中山大学航空航天学院深圳518107

为得到适用于硝酸乙基铵(Ethylammonium nitrate,EAN)推力器燃烧数值模拟的燃烧机理,以包含EAN蒸发产物硝酸和乙胺的详细化学反应机理为基础,构建了EAN详细燃烧机理,采用生产速率(Rate of production,ROP)分析以及敏感性分析相结合的方... 详细信息

为得到适用于硝酸乙基铵(Ethylammonium nitrate,EAN)推力器燃烧数值模拟的燃烧机理,以包含EAN蒸发产物硝酸和乙胺的详细化学反应机理为基础,构建了EAN详细燃烧机理,采用生产速率(Rate of production,ROP)分析以及敏感性分析相结合的方法对详细机理进行简化,得到了包含82组分291反应的EAN燃烧骨架机理。分别使用两种机理对乙胺着火延迟时间、层流预混火焰中组分分布以及在激波管内反应过程中组分分布,硝酸在激波管内反应过程中组分分布进行了数值模拟,通过比较实验数据和模拟结果,对详细机理和骨架机理进行验证。验证结果表明:骨架机理的模拟结果与实验数据以及详细机理的模拟结果一致,表明了EAN燃烧骨架机理的准确性。得到的骨架机理为EAN推力器燃烧数值模拟提供了反应机理模型。

关键词：硝酸乙基铵燃烧机理骨架机理生产速率分析敏感性分析

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数控滚齿加工工艺参数多目标优化方法

机床与液压 2024年

作者：封森文马梓健谢英睿姚鑫骅浙江大学机械工程学院浙江省三维打印工艺与装备重点实验室流体动力基础件与机电系统全国重点实验室

数控滚齿加工工艺参数众多，且相互之间存在着复杂的耦合关系，使得加工工艺参数的优化设置变得复杂和困难。在综合考虑多个加工性能指标的情况下，为实现对数控滚齿加工工艺参数的合理优化，以滚刀头数、滚刀外径、主轴转速及轴向进给... 详细信息

数控滚齿加工工艺参数众多，且相互之间存在着复杂的耦合关系，使得加工工艺参数的优化设置变得复杂和困难。在综合考虑多个加工性能指标的情况下，为实现对数控滚齿加工工艺参数的合理优化，以滚刀头数、滚刀外径、主轴转速及轴向进给量为待优化参数，以最小能耗、最小时间、最小质量误差为优化目标，使用HDBSCAN算法获得加工参数的取值区间，通过GMOMPA进行参数优化，并使用改进TOPSIS为决策者进行最优解集排序。结果表明，所用算法可以高效地解决数控滚齿加工工艺参数多目标优化问题，实现加工能耗的降低、加工效率的提高和加工质量的稳定。

关键词：数控滚齿加工工艺智能优化工艺参数优化

基于RPCA的激光点云道路标牌几何信息提取方法

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交通信息与安全 2024年第2期42卷 76-86页

作者：柯昀皓黄玉春吴梓健武汉大学遥感信息工程学院武汉430079

道路标牌的位置、尺寸等几何参数普查是交通资产管理、无人驾驶等应用的关键环节。车载激光扫描三维点云中路牌不仅占比小,而且受周围树木干扰大,导致边缘点云缺失且包含大量噪声。为了准确提取点云中标牌杆和平面的位置和几何信息,提... 详细信息

道路标牌的位置、尺寸等几何参数普查是交通资产管理、无人驾驶等应用的关键环节。车载激光扫描三维点云中路牌不仅占比小,而且受周围树木干扰大,导致边缘点云缺失且包含大量噪声。为了准确提取点云中标牌杆和平面的位置和几何信息,提出了两阶段杆状物点云分割方法,由粗及细提取出标牌杆及其相连的标牌平面点云簇;进而通过鲁棒主成分分析(robust principal component analysis,RPCA)排除标牌周围噪声和杂点干扰,结合点云簇形态分析得到独立的主杆体和标牌平面2个部件;再引入环状域生长拟合圆柱体,法向量投影采样与定向包围盒(oriented bounding box,OBB)紧致拟合标牌平面,分别得到主杆体和标牌的准确几何信息。实验采集了湖北省武汉市洪山区、高新区和武昌区34个不同路口下的激光点云数据,在KPConv点云分割网络下进行训练与验证,准确率达到90.31%,标牌精确度达到91.07%,召回率达到了92.74%;并对上述数据中的20个路口的98个道路标牌进行几何信息提取,有效提取率达到89.80%,位置精度达到0.0621 m,几何误差达到8.07%。实验表明:该方法能有效排除点云噪声和杂点干扰,实现对点云缺失在20%以内的标牌的有效提取。

关键词：智能交通道路标牌几何信息提取鲁棒主成分分析

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抗痛风双靶标抑制剂研究进展

化学与生物工程 2024年第6期41卷 7-12页

作者：黄冬倩郑明束福李诗健刘根炎武汉工程大学化工与制药学院绿色化工过程教育部重点实验室新型反应器与绿色化学工艺湖北省重点实验室湖北武汉430205 鸣洋(武汉)化工工程有限公司湖北武汉430200

痛风是由尿酸单钠晶体沉积在关节和非关节结构处引起的常见代谢类疾病。治疗痛风的单靶标药物通常伴有严重不良反应,而双靶标药物具有更好的疗效和更低的毒性,因此开发能够降低体内血清尿酸水平的双靶标抑制剂是近年来抗痛风药物的研究... 详细信息

痛风是由尿酸单钠晶体沉积在关节和非关节结构处引起的常见代谢类疾病。治疗痛风的单靶标药物通常伴有严重不良反应,而双靶标药物具有更好的疗效和更低的毒性,因此开发能够降低体内血清尿酸水平的双靶标抑制剂是近年来抗痛风药物的研究热点。系统综述了具有降尿酸作用双靶标抑制剂及其衍生物的研究进展,为新型抗痛风双靶标药物的研发提供了参考。

关键词：尿酸痛风双靶标抑制剂

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改性α-磷酸锆/超高分子量聚乙烯复合材料的制备及摩擦磨损性能

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工程塑料应用 2024年第9期 41-50页

作者：王红兵周阳升郭煜晨蓝建勇叶小利唐梓健李小磊季华实验室超滑工程中心华南理工大学机械与汽车工程学院

超高分子量聚乙烯（PE-UHMW）是一种力学性能优良的自润滑高分子材料，但其耐磨粒磨损较差，磨损率大。采用改性二维α-磷酸锆（α-ZrP）填充以期改善PE-UHMW复合材料的摩擦磨损性能。首先采用三羟甲基氨基甲烷对α-ZrP进行插层剥离，... 详细信息

超高分子量聚乙烯（PE-UHMW）是一种力学性能优良的自润滑高分子材料，但其耐磨粒磨损较差，磨损率大。采用改性二维α-磷酸锆（α-ZrP）填充以期改善PE-UHMW复合材料的摩擦磨损性能。首先采用三羟甲基氨基甲烷对α-ZrP进行插层剥离，然后用乙烯基三乙氧基硅烷对α-ZrP进行表面接枝修饰改性，以提高α-ZrP与PE-UHMW基体间的界面相互作用。对改性前后的α-ZrP进行了结构表征，结果表明α-ZrP表面接枝修饰成功并制备出改性α-ZrP（G-ZrP）。测试了不同G-ZrP含量的G-ZrP/PE-UHMW复合材料试样的摩擦磨损性能。结果表明，G-ZrP与PEUHMW基体之间形成锚定黏结结构。当G-ZrP质量分数为2%时，G-ZrP/PE-UHMW复合材料试样的摩擦系数和磨损率分别为0.172 0和3.594×10-6mm3/（N·m），分别比纯PE-UHMW试样降低约9.0%和47.1%；磨痕深度为2μm左右，磨痕最浅，相比纯PE-UHMW样品（磨痕深度8μm左右）减少了约75%。在复合材料的摩擦过程中，G-ZrP在摩擦表面积聚产生了良好的自润滑介层作用，不仅有助于降低摩擦副间的直接接触，还能通过层间滑动降低摩擦系数。同时，表面乙烯基三乙氧基硅烷分子链之间的氢键作用以及与PE-UHMW分子链之间的锚定黏结结构，有助于滑动摩擦过程中的载荷转换，又能降低复合材料摩擦表面的变形和撕裂，减少了复合材料的磨损量，有效地改善PE-UHMW的摩擦磨损性能。

关键词：超高分子量聚乙烯磷酸锆摩擦系数磨损率复合材料