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2024年洞庭湖团洲垸溃堤过程及洪水演进模拟

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人民长江 2024年

作者：刘鑫官学文张俊罗兴张馨月童冰星长江水利委员会水文局长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局

蓄滞洪区是长江中下游防洪工程体系中的重要一环，故研究蓄滞洪区溃堤洪水演进模拟，对于防洪减灾具有重要意义。收集了2024年洞庭湖团洲垸溃堤时实测口门宽度及流量数据，分析计算了溃口流量过程，采用平面二维水动力学模型计算了溃口... 详细信息

蓄滞洪区是长江中下游防洪工程体系中的重要一环，故研究蓄滞洪区溃堤洪水演进模拟，对于防洪减灾具有重要意义。收集了2024年洞庭湖团洲垸溃堤时实测口门宽度及流量数据，分析计算了溃口流量过程，采用平面二维水动力学模型计算了溃口过程中团洲垸内的洪水演进过程，分析了垸内淹没水深、流速等致灾要素的时空变化。结果表明：（1）溃口发展包括下挫冲槽、横向展宽和稳定泄流三个阶段，基于流量过程推求了进入团洲垸的总水量为2.53亿m3，与基于库容曲线反算的水量(2.63亿m3)基本相当；（2）验证了溃口附近流量和水位过程与实测过程基本相符，团洲垸内最高水位为31.955 m，与实测水位（31.96 m）基本一致；（3）模型计算的淹没范围与基于遥感影像提取的范围基本一致，在计算时段末，92.7%的区域处于重度淹没状态（淹没水深超过1.5 m），最大淹没水深约为8.2 m，垸内流速均呈先增大后减小的变化趋势，各时刻（t=4h、t=10h、t=15h和t=20h）平均流速分别为0.37、0.43、0.22和0.05 m/s。研究成果可为溃堤洪水风险评估、堤防守护等提供技术支撑。

关键词：堤坝溃决洪水演进水动力学模型团洲垸洞庭湖

潜江组页岩弹性性质分析及各向异性岩石物理建模

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2802-2819页

作者：闫博鸿赵建国肖增佳钟庆良欧阳芳王斌李智马铭中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司物探研究院湖北潜江434124 中国地震局地震预测研究所北京100036

岩石物理建模是定量描述页岩油气储层弹性性质的重要手段,然而不同地质成因、不同相态油气藏的弹性响应机理存在差异,需要结合岩石物理实验与地质特征分析予以明确,进而合理地开展理论建模研究.本研究针对江汉盆地潜江组盐间页岩油储层... 详细信息

岩石物理建模是定量描述页岩油气储层弹性性质的重要手段,然而不同地质成因、不同相态油气藏的弹性响应机理存在差异,需要结合岩石物理实验与地质特征分析予以明确,进而合理地开展理论建模研究.本研究针对江汉盆地潜江组盐间页岩油储层,综合数字岩心微观结构表征与岩心测试分析,在考虑研究区地质背景、岩石学特征、孔隙结构特征与弹性各向异性规律的基础上,提出了一套各向异性岩石物理建模流程,联合岩心数据与测井资料对本文构建的岩石物理模型以及由此获得的岩石物理解释量版进行了验证.进一步,基于该各向异性岩石物理模型与Metropolis-热浴算法提出了一种各向异性参数反演策略,并在潜江凹陷B井潜四下段展开应用,预测的纵、横波速度平均相对误差分别为-1.32%和-2.39%.研究结果表明,矿物的纹层特征、黏土的定向排列以及水平层理缝的存在共同影响着潜江组页岩的各向异性,将各向异性SCA、Backus平均、T-matrix理论组合后建立的岩石物理模型能够比较准确地描述潜江组页岩弹性响应规律.此外,基于该各向异性岩石物理模型的反演可以获得不同类型的孔隙含量、层理缝纵横比及各向异性,结果可为页岩储层力学性质评价、精确的速度建模以及工程地质参数分析提供依据.

关键词：潜江组页岩盐湖页岩油藏各向异性岩石物理量版 Metropolis-热浴算法

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冲积性弯曲河道造床过程及演变机制

长江科学院院报 2024年第8期41卷 15-22页

作者：渠庚杨翰林陈羿名郑承太胡呈维栾华龙长江科学院河流研究所武汉430010 长江科学院水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室武汉430010 中国葛洲坝集团国际工程有限公司北京100000

冲积性弯曲河道独特的几何边界特征,使得弯曲河道的水沙运动特性和河床演变特性与其他类型河道显著不同。为模拟自然条件下的冲积性弯曲河道河床冲淤演变特性,采用自然模型法的理念在试验水槽中塑造出近似的弯曲河道,探究不同水沙条件... 详细信息

冲积性弯曲河道独特的几何边界特征,使得弯曲河道的水沙运动特性和河床演变特性与其他类型河道显著不同。为模拟自然条件下的冲积性弯曲河道河床冲淤演变特性,采用自然模型法的理念在试验水槽中塑造出近似的弯曲河道,探究不同水沙条件对弯曲河道形成和发育过程的影响。试验表明:进口水沙循环周期长、来水来沙强度较小时,弯曲河道达到动态平衡状态所需的时间相对较短,河道形成稳定河宽也较小。弯曲河道在形成和发育过程中,河道的形态要素主要由水沙作用条件决定,在一定变化范围内,当水沙作用循环变换周期较短、来流流量较小、含沙量较大时,有利于形成弯曲度较大的河道;而当来流量较大、水位漫滩冲刷浅滩时,所塑造的弯曲河道会偏向于宽浅形断面形态。在河道弯曲程度和河道横断面形态的调整中,水沙作用变化对横断面形态塑造的作用相对较强。

关键词：冲积性弯曲河道造床过程演变机制河道形态自然模型模型试验

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溶蚀作用下硅酸三钙水化产物微结构演变机理研究

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水利学报 2024年第4期55卷 449-455页

作者：李文伟李曙光李新宇杨华美中国长江三峡集团有限公司水工混凝土工程技术研究室北京100038

处于水下区的大坝混凝土由于钙离子溶出易遭受溶蚀破坏,从而造成水泥水化产物脱钙溶解,进而导致大坝混凝土性能劣化失效。为深入揭示大坝混凝土溶蚀劣化机理,有必要厘清溶蚀作用下水泥水化产物形貌与微结构的演变规律。硅酸三钙(C_(3)S... 详细信息

处于水下区的大坝混凝土由于钙离子溶出易遭受溶蚀破坏,从而造成水泥水化产物脱钙溶解,进而导致大坝混凝土性能劣化失效。为深入揭示大坝混凝土溶蚀劣化机理,有必要厘清溶蚀作用下水泥水化产物形貌与微结构的演变规律。硅酸三钙(C_(3)S)是水泥的主要矿物相,其水化产物特性对水泥及混凝土性能影响显著。为此,本研究制备了高纯度C_(3)S单体,加水水化后浸泡在不同浓度氯化铵溶液中模拟水泥水化产物的加速溶蚀,并结合热重分析、核磁共振、扫描电镜、氮吸附等微观测试方法对其溶蚀前后产物的组成、微纳观结构与形貌进行表征。结果表明硅酸三钙水化产物与氯化铵溶液发生中和反应,溶液的pH值升高;氯化铵浓度越大,反应后溶液的pH值相对越低、水化产物脱钙程度越大,证实了溶蚀程度与环境条件密切相关;溶蚀减少了水化产物中水化硅酸钙凝胶中的化学结合水含量,使硅链结构发生聚合、孔隙结构被粗化并加剧水化硅酸钙凝胶的空心程度,且结构和形貌变化程度随溶蚀程度的增加而增大,从微纳观尺度为揭示混凝土溶蚀机理提供了依据。

关键词：溶蚀硅酸三钙(C_(3)S) 水化硅酸钙凝胶化学结合水硅核磁微观形貌

气固两相介质协同抑制瓦斯爆炸实验及分子动力学研究

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爆炸与冲击 2024年第5期44卷 167-178页

作者：谯永刚华杰袁丹萍张泽宇左文哲太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 山西省地质矿产研究院有限公司山西太原030001

针对传统单相抑爆介质效果不佳的问题,提出气固两相介质通过不同抑爆原理的协同作用,实现高效快速抑制瓦斯爆炸。研究使用NaHCO3粉体与CO_(2)气体协同抑制瓦斯爆炸的方法,选用标准20 L球形爆炸测试装置,并通过密度泛函理论对甲烷爆炸微... 详细信息

针对传统单相抑爆介质效果不佳的问题,提出气固两相介质通过不同抑爆原理的协同作用,实现高效快速抑制瓦斯爆炸。研究使用NaHCO3粉体与CO_(2)气体协同抑制瓦斯爆炸的方法,选用标准20 L球形爆炸测试装置,并通过密度泛函理论对甲烷爆炸微观反应机理中各反应物、过渡态、产物进行构型优化,在此基础上进行后续计算。结果表明:体积分数为16%的CO_(2)和质量浓度为0.35 g/L的NaHCO3单相介质对瓦斯爆炸具有优良的抑制效果,但0.1 g/L粉体存在时会使最大升压速率提升17.9%;气固两相介质抑爆相较单相CO_(2)、单相NaHCO3粉体使最大爆炸压力降低,采用体积分数为8%的CO_(2)协同0.125 g/L粉体时,瓦斯爆炸最大爆炸压力降低72.42%,最大升压速率降至2.345 MPa/s,抑制效果达到最优;但当体积分数为4%的CO_(2)协同0.05 g/L粉体时会使最大爆炸升压速率上升93.68%,反应呈现出一定的加剧现象;量子化学计算表明,在气固两相介质协同抑制瓦斯爆炸的过程中,NaHCO3粉体裂解会吸收反应体系中的热量,其分解产物会与混合体系中的OH·、H·优先反应,阻碍O·的产生,将链式过程抑制在CH2O阶段,进而抑制链式反应的传递过程;NaHCO3粉体分解产生的CO_(2)与混合体系中的CO_(2)稀释了混合体系中甲烷的体积分数,减少甲烷与氧气分子之间碰撞发生的概率,对反应进程起到有效抑制作用。

关键词：抑制瓦斯爆炸气固两相介质协同反应机理混合体系吸热分子动力学

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玄武岩节理系数及其与强度和变形特性的关系研究

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岩土工程学报 2024年第S1期46卷 132-137页

作者：孔洋阮怀宁张桂荣何宁汪璋淳南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 河海大学岩土工程研究所江苏南京210024

节理密度、节理倾角与节理粗糙度情况等是控制玄武岩力学响应的三个关键因素。基于3D打印技术,通过开展单轴压缩与界面剪切试验,针对不同的模拟柱状节理玄武岩试样的破坏模式深入探究了特殊柱状节理的存在对玄武岩强度与变形的弱化作用... 详细信息

节理密度、节理倾角与节理粗糙度情况等是控制玄武岩力学响应的三个关键因素。基于3D打印技术,通过开展单轴压缩与界面剪切试验,针对不同的模拟柱状节理玄武岩试样的破坏模式深入探究了特殊柱状节理的存在对玄武岩强度与变形的弱化作用,分析了节理系数与试样各向异性效应的关系。研究结果表明随节理系数的增大,模拟柱状节理玄武岩试样强度折减系数的线性减小程度及模量折减系数以指数关系式降低幅度受失效模式影响显著;强度各向异性效应与模量各向异性效应数值越大,表明柱状节理对玄武岩的岩块弱化作用越强;不同失效模式工况下,随节理系数的增加,强度各向异性效应线性增大,模量各向异性效应以指数关系式升高。研究成果可为工程岩体各向异性力学响应分析提供一定的技术支撑。

关键词：玄武岩节理系数弱化效应强度变形各向异性

基于等效短路试验的变压器用层压垫块累积效应

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4535-4543,I0031页

作者：徐征宇李鹏李林达隋华泽汪佐宪赵志刚张书琦汪可中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 广州西门子能源变压器有限公司广东省广州市510530

层压垫块是油浸式变压器线圈轴向支撑结构的关键材料之一,多次短路条件下变压器层压垫块的累积效应规律尚不清晰。该文提出适用层压垫块的多次短路等效试验方法,可模拟暂态分量为50 Hz的动态短路力,突破材料尺度上静态试验的局限;试验... 详细信息

层压垫块是油浸式变压器线圈轴向支撑结构的关键材料之一,多次短路条件下变压器层压垫块的累积效应规律尚不清晰。该文提出适用层压垫块的多次短路等效试验方法,可模拟暂态分量为50 Hz的动态短路力,突破材料尺度上静态试验的局限;试验获得层压垫块在不同短路力大小、老化程度、短路类型和短路次数等条件下塑性形变的变化规律。结果表明:塑性形变与短路力大小有正相关关系并随着短路次数增加呈饱和特性;塑性形变与间隔类型的相互关系并不明显;根据老化15年层压垫块塑性形变规律,将累积效应划分为形变上升、稳定和快速累积3个阶段,老化和力联合作用下层压垫块纤维状态是发生不同累积特点的直接原因;层压垫块弹性模量与短路力呈非线性相互关系。进一步提出变压器轴向预紧力损失计算方法,实例计算表明,多次短路后各线圈轴向预紧力发生下降或再分配现象。研究结论为深入掌握多次短路累积效应对变压器的影响提供一定的技术支撑。

关键词：多次短路层压垫块塑性形变饱和特性轴向预紧力

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基于融合特征的CNN-Transformer墙体瓷砖粘贴空鼓检测算法

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现代电子技术 2024年第18期47卷 163-171页

作者：赵响丁勇李登华南京理工大学物理学院江苏南京210094 南京水利科学研究院江苏南京210021

建筑墙体瓷砖粘贴空鼓的敲击检查方法是目前无损检测中应用最多的检测方法。为实现对复杂敲击位置下的识别和智能化检测,使用敲击法获取空鼓声音信号,提取连续小波变换(CWT)时频图和梅尔倒谱系数(MFCC)等时序特征。设计轻量化注意力CNN-... 详细信息

建筑墙体瓷砖粘贴空鼓的敲击检查方法是目前无损检测中应用最多的检测方法。为实现对复杂敲击位置下的识别和智能化检测,使用敲击法获取空鼓声音信号,提取连续小波变换(CWT)时频图和梅尔倒谱系数(MFCC)等时序特征。设计轻量化注意力CNN-Transformer双分支网络GATRNet,提出一种基于门控机制的特征融合模块,对CWT时频图和融合时序特征分别提取深度特征并进行融合。试验结果表明,所提方法测试精度可达99.10%,特征融合模块能够充分融合多种特征;相较于机器学习和神经网络识别方法,GATRNet在面对复杂敲击位置的声音时,多样性评价指标明显较优异。

关键词：双分支网络瓷砖粘贴空鼓检测特征融合敲击法声音识别深度学习

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鄱阳湖近年极端洪枯情势分析及应对策略

长江科学院院报 2024年

作者：姚仕明范达福栾华龙渠庚胡呈维何子灿长江科学院水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室长江科学院河流研究所

受自然因素变化和人类活动的双重影响，近年来鄱阳湖出现了极端的洪枯水文情势。2020年汛期鄱阳湖最高水位突破历史极值，2022年鄱阳湖出现历史罕见的“汛期反枯”现象，多站出现历史最低水位。极端的洪枯水文情势给湖区乃至长江下游地... 详细信息

受自然因素变化和人类活动的双重影响，近年来鄱阳湖出现了极端的洪枯水文情势。2020年汛期鄱阳湖最高水位突破历史极值，2022年鄱阳湖出现历史罕见的“汛期反枯”现象，多站出现历史最低水位。极端的洪枯水文情势给湖区乃至长江下游地区防汛抗旱工作带来了严重影响。本研究根据鄱阳湖流域水文、大气环流资料和三峡工程运行信息，对两次极端洪枯事件进行总结分析，认为厄尔尼诺和拉尼娜现象下副热带高压影响降雨、湖区出入流是鄱阳湖出现极端洪枯水文情势的主要原因，长江上游干支流水库调节也对极端洪枯水文情势产生了一定影响。研究结合以上分析与实际需求，就提升鄱阳湖流域水旱灾害应对能力提出相应的对策建议。

关键词：鄱阳湖气候变化极端洪枯情势应对措施