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预应力混凝土梁腐蚀断丝水下监测试验研究

振动与冲击 2024年第3期43卷 305-310页

作者：商峰宋文杰韩金生杨波付垚徐龙海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 山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 美国物理声学公司北京代表处北京100029 无锡联河光子技术有限公司江苏无锡214000

采用人工通电加速腐蚀的方法模拟混凝土梁内预应力钢筋的自然断裂过程从而获得真实的断丝声发射信号,应用高频声发射传感器和分布式光纤监测系统从水下采集预应力钢筋断裂时产生的声信号,分析信号的时频域特征和时域统计特征参数,结果表... 详细信息

采用人工通电加速腐蚀的方法模拟混凝土梁内预应力钢筋的自然断裂过程从而获得真实的断丝声发射信号,应用高频声发射传感器和分布式光纤监测系统从水下采集预应力钢筋断裂时产生的声信号,分析信号的时频域特征和时域统计特征参数,结果表明:断丝信号的超声波段在水中传播时发生频散,应采用20 kHz以下的时域统计特征识别断丝信号;铠装光缆可以接收到在水中传播的断丝信号,其在时频图上表现为一条竖直的条带,并且能量主要集中分布于100~200 Hz。采用时域统计特征参数分析光纤监测信号时,需要设定较小的门槛值截取信号进行分析;对于光纤水声监测工况来说,峰值指标的信噪比较低,裕度和峭度指标更适合于用来识别断丝信号。该研究为开发预应力混凝土结构断丝水下声光纤监测系统奠定了基础。

关键词：断丝监测声发射分布式光纤水声探测

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基于深度强化学习的水质模型参数率定

环境科学学报 2024年第7期44卷 271-280页

作者：白冰董飞彭文启刘晓波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 水利部京津冀水安全保障重点实验室北京100038

为提高水质模型参数率定的精度,避免局部最优及异参同效等现象,提出一种基于深度强化学习的水质模型参数率定方法.通过深度确定性策略梯度算法(DDPG)求解水质模型参数率定这一优化问题,并设置单参数、多参数率定等不同情景对比分析DDPG... 详细信息

为提高水质模型参数率定的精度,避免局部最优及异参同效等现象,提出一种基于深度强化学习的水质模型参数率定方法.通过深度确定性策略梯度算法(DDPG)求解水质模型参数率定这一优化问题,并设置单参数、多参数率定等不同情景对比分析DDPG的参数率定效果及其影响因素.结果表明:(1)DDPG参数率定的相对误差小于1.5%,率定效果良好;(2)根据DDPG参数率定结果能够完成参数的敏感性分析;(3)DDPG参数率定主要影响因素有奖励函数设置、动作选择时噪声的设置、神经网络训练情况等.该方法能够准确地完成水质模型的参数率定,并适用于各类水质模型,为水质模型的参数率定提供了一种可靠的方法.

关键词：机器学习深度强化学习水质模型参数率定

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考虑分时电价的并联泵站日优化调度研究

水利水运工程学报 2024年

作者：渠谢雨张召白传贞杜梦盈屠绎炜天津大学建筑工程学院中国水利水电科学研究院水资源研究所南水北调东线江苏水源有限责任公司江苏大学流体机械工程技术研究中心清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

跨流域调水泵站群是解决水资源空间配置不均的动力之源，虽然综合效益显著，但调水成本过高问题日益突出。为进一步探究泵站的经济运行，针对非同型机组的并联泵站，建立考虑分时电价的日优化调度模型，通过优化泵站调控时段及机组流量... 详细信息

跨流域调水泵站群是解决水资源空间配置不均的动力之源，虽然综合效益显著，但调水成本过高问题日益突出。为进一步探究泵站的经济运行，针对非同型机组的并联泵站，建立考虑分时电价的日优化调度模型，通过优化泵站调控时段及机组流量分配，实现并联泵站的日经济运行。以南水北调东线睢宁枢纽站为研究实例，分析流量的优化分配规律及调水成本对调控次数的响应规律。结果表明：设计扬程下，主要由睢宁二站机组适应输水流量变化；固定流量下，主要由沙集站机组适应泵站扬程变化；调控次数一定时，分时电价相较固定电价更能发挥调度潜能；分时电价下，增加日调控次数可节省更多成本，但节省幅度受约束条件限制。

关键词：并联泵站优化调度粒子群算法分时电价调控次数

UDP协议及IP组播通信模型在水电厂监控系统中的应用研究

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中国水利水电科学研究院学报(中英文) 2024年

作者：吴小锋刘晓波赵逸飞张毅常东亮李坤鹏河南国网宝泉抽水蓄能有限公司中国水利水电科学研究院

为提高水电厂监控系统性能,本文研究提出了水电厂监控系统新型通信模型。论文基于以太网的开放系统互连参考模型OSI(Open Systems Interconnection Reference Model)架构,分析了目前水电厂监控系统普遍采用单播和广播相结合的以太网通... 详细信息

为提高水电厂监控系统性能,本文研究提出了水电厂监控系统新型通信模型。论文基于以太网的开放系统互连参考模型OSI(Open Systems Interconnection Reference Model)架构,分析了目前水电厂监控系统普遍采用单播和广播相结合的以太网通信的优点和不足,分析了传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol)模型架构和报文发送、握手连接及断开连接过程,阐述了用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)网络模型的特点,提出了改进UDP网络协议安全性的措施。本文系统对比分析了单播、组播和广播网络信息传输模型的特点,探讨了单播、组播和广播网络信息传送模型与TCP和UDP相结合的以太网网络通信模型的特点。基于对TCP网络协议模型在广播中的可靠性与实时性研究,本文提出了一种UDP与IP组播技术相结合的新型水电厂计算机监控系统网络通信模型,可大幅提高监控系统通信实时性和可靠性,并通过实际工程应用案例进行验证和分析,为水电厂计算机监控系统通信模型建立提供新的选择,具有巨大的应用前景和推广价值。

关键词：通信协议 TCP UDP 广播组播单播监控系统

高压水道钢筋混凝土夹心钢板衬砌研发与性能验证

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水利学报 2024年第3期55卷 336-343页

作者：裴江荣汪小刚魏小令刘和艺陈天楠刘立鹏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 四川华能泸定水电有限公司四川成都610072

针对高压水道中钢筋混凝土衬砌内水外渗以及钢板衬砌易于溃屈问题,研发了一种高压水道钢筋混凝土夹心钢板衬砌,主要由内层钢筋混凝土-钢板-外层钢筋混凝土组成。为验证新型衬砌性能,进行了高内外水交替作用下模型试验,研究衬砌变形受力... 详细信息

针对高压水道中钢筋混凝土衬砌内水外渗以及钢板衬砌易于溃屈问题,研发了一种高压水道钢筋混凝土夹心钢板衬砌,主要由内层钢筋混凝土-钢板-外层钢筋混凝土组成。为验证新型衬砌性能,进行了高内外水交替作用下模型试验,研究衬砌变形受力及荷载分担变化情况。结果表明:外水压力作用下衬砌处于受压状态,各部分荷载分担比较为固定,钢板部分所受压应力仅为1.47 MPa,远低于临界应力20.25 MPa,失稳溃屈的风险极小;内水压力作用下衬砌处于受拉状态,随着内水压力的增加,内层混凝土会先于外层混凝土开裂,未开裂前衬砌各部分荷载分担比基本固定;开裂后混凝土部分分担荷载降低、钢板与围岩所分担荷载增加,钢板所受拉应力为28.01 MPa,远低于其极限强度。相较于传统衬砌,新型衬砌结构在高压水道环境下具有更优越的性能。

关键词：钢筋混凝土夹心钢板衬砌内外水压力荷载分担比

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基于有效干旱指数的锡林郭勒干旱时空分布特征

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水土保持研究 2024年第2期31卷 413-421页

作者：王思楠王文君吴英杰李玮张伟杰陈泽勋中国水利水电科学研究院内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站北京100038

[目的]识别锡林郭勒草原干旱事件、干旱频率和干旱强度,明确锡林郭勒气象干旱场,进而为锡林郭勒减轻干旱引发的环境和经济问题。[方法]选取1969—2018年锡林郭勒地区9个气象站点逐月观测数据,计算有效干旱指数(effective drought index,... 详细信息

[目的]识别锡林郭勒草原干旱事件、干旱频率和干旱强度,明确锡林郭勒气象干旱场,进而为锡林郭勒减轻干旱引发的环境和经济问题。[方法]选取1969—2018年锡林郭勒地区9个气象站点逐月观测数据,计算有效干旱指数(effective drought index,EDI),结合Mann-Kendall检验、经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分解、干旱定量表征等方法,分析了60年来锡林郭勒干旱时空格局特征。[结果]锡林郭勒地区的年平均EDI指数以0.029/10 a的速度下降,干旱趋势明显增强,平均每年发生0.5次干旱事件。锡林郭勒正常发生的频率为67.17%~72.65%,发生重旱的频率为0.02%~0.99%,发生不同干旱的频率差异性较大,西南部、中部是干旱强度较高的区域。锡林郭勒前2个主要特征向量的方差贡献率分别达52.75%和14.38%,空间模态表现为一致型和东南—西北反位相型。[结论]考虑有效降水的EDI指数在揭示草原干旱时空变化趋势方面更有优势,可以用来识别气象干旱时空模态的变化情况。

关键词：有效干旱指数干旱草地干旱事件锡林郭勒

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构建VED-SegNet分割模型提取鱼类表型比例

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农业工程学报 2024年第3期40卷 175-183页

作者：李健源柳春娜卢晓春王鲁海刘轶卢佳中国水利水电科学研究院北京100038 三峡大学水利与环境学院宜昌443002 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

为提高鱼类表型分割精度和准确度,实现鱼类表型智能监测,该研究基于深度学习算法构建了VED-SegNet模型用于鱼类表型分割和测量。该模型将cross stage partial network和GSConv结合作为编码器(VoV-GSCSP),保持足够精度的同时降低网络结... 详细信息

为提高鱼类表型分割精度和准确度,实现鱼类表型智能监测,该研究基于深度学习算法构建了VED-SegNet模型用于鱼类表型分割和测量。该模型将cross stage partial network和GSConv结合作为编码器(VoV-GSCSP),保持足够精度的同时降低网络结构复杂性。另一方面,该模型采用EMA(efficient multi-scale attention module with cross-spatial learning)建立强化结构,加强编码器和解码器之间的信息传递,提高模型精度,并实现了8个表型类别的输出。采用自建的鱼类表型分割数据集对VED-SegNet模型进行了测试,测量结果中鱼类各表型比例与实际测量值相接近,表型最大平均绝对和平均相对误差为0.39%、11.28%,能实现无接触式提取水产养殖中鱼类表型比例。对比其他常见语义分割模型,平均交并比mean intersection over union,mIoU和平均像素准确率mean pixel accuracy,m PA最高,分别到达了87.92%、92.83%。VED-SegNet模型在环境复杂、多鱼重叠的养殖水体鱼类监测场景中精准分割鱼类形态特征,可为鱼类表型智能测量提供技术支持。

关键词：图像分割模型鱼类表型表型比例 VED-SegNet

1960-2019年鄱阳湖五河流域陆地水储量变化及其对主湖区水量的影响

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1204-1219,I0026,I0027页

作者：章阳张润润马苗苗布庆月河海大学水文水资源学院南京210098 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心) 北京100038 河海大学水安全与水科学协同创新中心南京210098

流域内地表水、土壤水和地下水等水储量组分相互作用和影响,共同构成了陆地水储量(TWS)的动态变化格局。本文以GRACE卫星数据为基准,利用GLDAS数据解析1960-2019年鄱阳湖“五河”流域TWS的时空变化特征及各组分对其变化的贡献,采用相关... 详细信息

流域内地表水、土壤水和地下水等水储量组分相互作用和影响,共同构成了陆地水储量(TWS)的动态变化格局。本文以GRACE卫星数据为基准,利用GLDAS数据解析1960-2019年鄱阳湖“五河”流域TWS的时空变化特征及各组分对其变化的贡献,采用相关分析方法分析TWS对降水的滞后响应关系,并进一步采用多元线性回归分析方法探究了“五河”流域TWS及各组分对鄱阳湖主湖区水量的影响。结果表明:“五河”流域年TWS在1960-2011年(P1)以-0.07 mm/a的下降,而在2012-2019年(P2)以3.37 mm/a的速率上升。相较于P1阶段,P2阶段春、夏季TWS盈余增强,秋、冬季TWS亏损减弱。春、夏季流域西部TWS变化逐渐由地表水转变为地下水储量主导,流域东部TWS变化主要由地下水储量主导;秋、冬季流域TWS变化主要为地下水储量主导,且地表水对TWS变化的贡献减弱。流域TWS对降水变化的响应滞时呈现夏、秋季短(1个月)而冬、春季长(3~6个月)的季节模式。地下水储量和土壤水对TWS变化的贡献增加会延长TWS对降水的响应滞时,而地表水对响应滞时起相反的作用。“五河”流域TWS与鄱阳湖主湖区水量具有显著的正相关性,地表水和地下水储量增加对湖区水体的增长具有正向作用,而土壤水增加对湖区水体的增长具有反向作用。本研究解析了近六十年鄱阳湖“五河”流域陆地水储量的变化及其对主湖区水量的影响,可为流域水安全管理提供参考。

关键词： GLDAS 陆地水储量季节模式组分贡献率响应滞时鄱阳湖流域

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高填方引调水工程渗漏连续监测方法研究

人民黄河 2024年第6期46卷 157-162页

作者：田苡菲尚海龙杨璐菲朱新民北京江河中基工程咨询有限公司北京100073 中国水利水电科学研究院北京100038

针对高填方引调水工程提出适于工程结构破坏预警的方法。通过建立室内试验模型在强透水层砂砾石层与弱透水层黏土层之间增设不透水层,分层埋设加热电缆和分布式光纤得到不同工况下渗透破坏的监测数据,对比分析增设不透水层以后的渗透破... 详细信息

针对高填方引调水工程提出适于工程结构破坏预警的方法。通过建立室内试验模型在强透水层砂砾石层与弱透水层黏土层之间增设不透水层,分层埋设加热电缆和分布式光纤得到不同工况下渗透破坏的监测数据,对比分析增设不透水层以后的渗透破坏试验结果、现象及渗透路径的变化,确定渗漏破坏与光纤监测数据之间的关联。采用分布式光纤可以测量得到堤基土体的温度场,根据温度的差异,可以判断得到堤基可能发生管涌且已经发生管涌的位置;不同程度的渗漏破坏,对应不同的温度场,渗流流量越大,温度场的差异越明显。

关键词：高填方引调水渗透破坏分布式光纤温度场

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