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基于PPR无假定建模的湿化变形计算模型

武汉大学学报(工学版) 2024年

作者：何建新耿旭杨海华高鹏展新疆农业大学水利与土木工程学院新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室堤坝工程安全及灾害防治兵团重点实验室

堆石料在初次蓄水或降雨入渗作用下会产生湿化变形，威胁大坝安全稳定运行，为准确描述坡积碎石土湿化变形规律，选择三组典型级配采用固结仪开展了单线法固结湿化试验，采用PPR(Projection Pursuit Regression)无假定建模技术建立了湿... 详细信息

堆石料在初次蓄水或降雨入渗作用下会产生湿化变形，威胁大坝安全稳定运行，为准确描述坡积碎石土湿化变形规律，选择三组典型级配采用固结仪开展了单线法固结湿化试验，采用PPR(Projection Pursuit Regression)无假定建模技术建立了湿化变形模型。结果表明：不同级配材料在不同竖向应力下，湿化应变最大值为1.72%，最小值为0.04%，湿化变形占总变形比例在11.07%～61.67%，湿化应变随竖向应力增大符合对数增长规律。将PPR技术应用于模型的构建中，避免了传统建模方法建模时存在的模型假定问题；基于统计学对比分析了所建立模型和双曲线模型对湿化变形时程曲线的拟合精度和预测能力，所建立的湿化变形PPR模型不论是对湿化稳定应变还是湿化时程曲线均有较高的拟合精度和预测精度，且能够同时考虑多因素影响，具有一定的工程应用价值。

关键词：坡积碎石土湿化变形投影寻踪回归计算模型

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石灰改良分散性土拌和工艺与压实特性研究

长江科学院院报 2024年

作者：何建新高鹏展杨海华杨伟文军耿旭王宁远中国水电建设集团十五工程局有限公司堤坝工程安全及灾害防治兵团重点实验室新疆农业大学水利与土木工程学院

新疆某水库心墙坝用土为分散性土，设计采用掺1%石灰进行处理。为确保工程质量，实现拌和的均匀效果:在碾压试验的基础上，使用ZB05型冷再生路拌机对石灰分别进行1、2、4、6次的拌和，通过SG-6型多功能直读式测钙仪随机快速检测土料石... 详细信息

新疆某水库心墙坝用土为分散性土，设计采用掺1%石灰进行处理。为确保工程质量，实现拌和的均匀效果:在碾压试验的基础上，使用ZB05型冷再生路拌机对石灰分别进行1、2、4、6次的拌和，通过SG-6型多功能直读式测钙仪随机快速检测土料石灰含量，对石灰改良土的均匀性进行质量控制；探究陈化时间对改良土击实特性的影响，并结合室内压缩和直剪试验研究现场施工环境下龄期对改良土物理力学性能的影响规律。结果表明：当碾压8遍且摊铺厚度为30cm、35cm时，沉降量已基本稳定，干密度可满足≥1.73g/cm3、压实度可满足≥99%的条件；在搅拌遍数为6时，拌和石灰的均匀性趋于稳定，变异系数Cv为0.28；石灰改良土的陈化时间越长越不利碾压，按99%的压实度时评价陈化时间应不大于9h；改良土的压缩性、强度受龄期影响明显，龄期增大，石灰改良土的压缩性减小、抗剪强度增大，与室内试验规律相一致。

关键词：分散性土碾压工艺拌和工艺陈化时间龄期

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克孜河渡槽风荷载数值模拟

科学技术与工程 2024年第15期24卷 6431-6438页

作者：冯成明王建新朱佳宁新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆农业大学新疆水利工程与水旱灾害防治实验室乌鲁木齐830052 堤坝工程安全及灾害防治兵团重点实验室新疆维吾尔自治区生产建设兵团乌鲁木齐830052

为了探究风荷载对克孜河渡槽结构的影响,考虑到经济成本和时间成本,采用数值模拟进行研究。基于计算流体动力学理论(computational fluid dynamics,CFD),利用Midas NFX CFD软件研究克孜河渡槽的风场环境及风荷载响应,模拟不同风攻角条... 详细信息

为了探究风荷载对克孜河渡槽结构的影响,考虑到经济成本和时间成本,采用数值模拟进行研究。基于计算流体动力学理论(computational fluid dynamics,CFD),利用Midas NFX CFD软件研究克孜河渡槽的风场环境及风荷载响应,模拟不同风攻角条件下风荷载对渡槽的影响,通过与已有的风洞试验结果对比分析,来验证数值模拟结果的可靠性,深入剖析了风攻角变化对渡槽的影响,并采用数值模拟与单因素方差分析相结合的方法,验证了风攻角变化对渡槽三分力系数的影响。计算结果显示风攻角对三分力系数有显著影响,以及数值模拟可以快速高效的模拟出克孜河渡槽周围复杂的风场环境,能直观反映渡槽表面负压区的分布规律,研究成果对渡槽风荷载的结构设计具有一定的参考意义。

关键词：渡槽数值模拟风荷载三分力系数单因素方差分析

基于熵权-模糊综合评价法的无人机多光谱春玉米长势监测模型研究

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农业机械学报 2024年第8期55卷 214-224页

作者：赵经华马世骄房城泰新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052 兵团水土保持与水利发展中心乌鲁木齐830002

为实现春玉米长势的快速监测,实时掌握田间作物的生长状况,本文以新疆维吾尔自治区克拉玛依地区种植的春玉米作为研究对象,利用无人机多光谱影像对春玉米进行长势监测。基于地面采集的春玉米叶片叶绿素含量、叶面积指数、地上部生物量... 详细信息

为实现春玉米长势的快速监测,实时掌握田间作物的生长状况,本文以新疆维吾尔自治区克拉玛依地区种植的春玉米作为研究对象,利用无人机多光谱影像对春玉米进行长势监测。基于地面采集的春玉米叶片叶绿素含量、叶面积指数、地上部生物量和株高等数据,结合熵权法(EWM)和模糊综合评价法(FCE)建立综合长势指标CGMI_(EWM)和CGMI_(FCE)。通过无人机遥感影像数据构建光谱指数,并利用皮尔逊相关性分析法和方差膨胀因子确定模型最佳输入变量。采用偏最小二乘法(PLS)、随机森林回归(RF)及粒子群算法(PSO)优化RF模型建立春玉米长势反演模型,结合模型精度评价指标,最终确定春玉米空间影像长势分布图。结果表明,以CGMI_(EWM)和CGMI_(FCE)构建综合长势指标的相关性均高于单一长势指标的相关性;利用CGMI_(FCE)长势指标结合PSO-RF模型反演春玉米长势的效果最优,其决定系数(R^(2))为0.823,均方根误差(RMSE)为0.084%,相对分析误差(RPD)为2.345;研究区春玉米长势集中在生长正常(ZZ)等级,说明全区春玉米长势较为稳定。研究结果可为春玉米的田间管理提供科学依据。

关键词：春玉米熵权法模糊综合评价法综合长势指标多光谱无人机监测

基于FFA-GRNN模型的土石坝溃坝洪峰流量预测

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长江科学院院报 2024年

作者：严新军王雪虎赵蕊婷庄培源王红徐马俊玲新疆农业大学水利与土木工程学院新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室

土石坝溃坝洪峰流量预测精度对于溃坝分析的结论具有决定性意义。为提高溃坝洪峰流量预测精度，本文提出了一种基于GRNN的预测模型，结合耳廓狐优化算法FFA进行超参数优化，实现对溃坝洪峰流量的预测。以国内外堤坝溃决数据库为基础，... 详细信息

土石坝溃坝洪峰流量预测精度对于溃坝分析的结论具有决定性意义。为提高溃坝洪峰流量预测精度，本文提出了一种基于GRNN的预测模型，结合耳廓狐优化算法FFA进行超参数优化，实现对溃坝洪峰流量的预测。以国内外堤坝溃决数据库为基础，用溃口底部以上库容、溃口底部以上水深和溃口深度三种因子作为输入变量，构建FFA-GRNN溃坝洪峰流量预测模型。为验证模型在溃坝洪峰流量值预测精确度和拟合度，与其他四种智能算法进行对比验证。结果表明：本文提出的FFA-GRNN模型相较于其他模型具有更低的RMSE（592）、MAE（995）和更高的拟合度R2（0.973），证明所建模型在整体上具有更好的计算精度与拟合效果。通过分析模型在溃坝洪峰流量预测中的适用性，可为溃坝分析提供技术支撑。

关键词：溃坝洪峰流量土石坝耳廓狐算法广义回归神经网络

台兰河流域地下水人工回补适宜性评价及试验验证

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节水灌溉 2024年第4期 11-18页

作者：付龙浩吴彬杜明亮赵忠贤高星新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052 新疆兵团勘测设计院集团有限公司乌鲁木齐830052

地下水人工回补是管理含水层、调蓄水资源的重要方法,探究合理的适宜性评价方法是确定回补区域的基本工作。利用遥感数据和GIS技术,基于直觉模糊层次分析法(IFAHP),构建GIS-IFAHP决策模型,选取地下水位埋深、给水度、土壤质地、含水层... 详细信息

地下水人工回补是管理含水层、调蓄水资源的重要方法,探究合理的适宜性评价方法是确定回补区域的基本工作。利用遥感数据和GIS技术,基于直觉模糊层次分析法(IFAHP),构建GIS-IFAHP决策模型,选取地下水位埋深、给水度、土壤质地、含水层渗透系数、地形坡度、土地利用/覆盖、与灌区距离、河网密度8个指标进行主观层次排序,获得各指标的综合主观权重,结合加权叠加分析法得到研究区地下水人工回补适宜性分区图,并在高适宜区内做地表入渗试验,分析地下水回补的可行性。结果表明:地下水回补低适宜区主要分布在细土平原区,占回补区总面积13.24%;中等适宜区主要分布在砾质平原中下部,占回补区面积29.48%;高适宜区主要位于砾质平原区中上部,占回补区总面积18.94%。地表渗库8 d内共回补水量1.54万m^(3),回补期间3眼观测孔水位平均稳定在14.95 m,地下水位平均累积抬升25.21 m。采用GIS-IFAHP决策模型,在地下水回补区域选择合理性上表现良好;干旱地区土地利用率较低且回补条件良好的倾斜砾质平原,通过地表入渗回补的方式能够有效地补充地下水。

关键词：地下水回补适宜性评价 GIS-IFAHP决策模型适宜性分区回补试验台兰河流域

基于基于TOPSIS法对和田地区温室番茄滴灌方案优选研究

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节水灌溉 2024年第1期 115-120,127页

作者：王可谢香文洪明新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆农科院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052

为了确定和田地区日光温室越冬茬番茄适宜的灌溉指标,进而为该地区设施农业的科学灌溉提供理论依据,于2020年10月至次年4月,以番茄“粉保利”为材料,在新疆昆玉市现代农业科技示范园进行了灌溉试验。设置了4种土壤水分下限处理T1、T2、T... 详细信息

为了确定和田地区日光温室越冬茬番茄适宜的灌溉指标,进而为该地区设施农业的科学灌溉提供理论依据,于2020年10月至次年4月,以番茄“粉保利”为材料,在新疆昆玉市现代农业科技示范园进行了灌溉试验。设置了4种土壤水分下限处理T1、T2、T3和CK(分别为田间持水率的45%、60%、70%及80%),利用TOPSIS法对滴灌方案进行综合评价优选。研究表明:T3水分下限处理与CK处理相比可提高番茄产量7.5%,T1处理番茄产量最低。随着番茄水分下限升高,灌水量增加,灌溉水利用效率和水分利用效率显著降低。降低水分下限对番茄可溶性固形物(TSS)、可溶性糖、Vc、可滴定酸含量和果实硬度影响显著(P及品质综合评价,得出适宜本地区越冬茬番茄滴灌水分下限最优处理为T3(70%田持)处理。

关键词：新疆和田滴灌日光温室番茄水分下限产量品质综合评价亏水灌溉

不同灌水处理对春玉米土壤水分、耗水特征及产量的影响

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灌溉排水学报 2024年第5期43卷 1-7,15页

作者：赵经华袁如芯王金茂孟新梅杨庭瑞新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆兵团勘测设计院集团股份有限公司乌鲁木齐830000 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052 和布克赛尔县水利局新疆塔城834499

【目的】探究不同灌水定额对春玉米全生育期耗水特征及产量的影响,优化克拉玛依地区春玉米节水灌溉制度,以提高当地水分利用效率。【方法】于2021年5—9月在克拉玛依农业综合开发区开展春玉米田间试验,设置6个灌水处理W1(225 m^(3)/hm^(... 详细信息

【目的】探究不同灌水定额对春玉米全生育期耗水特征及产量的影响,优化克拉玛依地区春玉米节水灌溉制度,以提高当地水分利用效率。【方法】于2021年5—9月在克拉玛依农业综合开发区开展春玉米田间试验,设置6个灌水处理W1(225 m^(3)/hm^(2))、W2(300 m^(3)/hm^(2))、W3(375 m^(3)/hm^(2))、W4(450 m^(3)/hm^(2))、W5(525 m^(3)/hm^(2))、W6(600 m^(3)/hm^(2)),探究不同灌水定额对春玉米耗水特征及产量的影响。【结果】①各生育期不同灌水处理0~100 cm土层土壤含水率随土层深度增加呈“增-减-增”的变化趋势。W5处理在喇叭口期、抽雄散粉期、乳熟期、完熟期较W1、W2、W3、W4、W6处理0~100 cm土层土壤贮水量平均增加了2.35%~9.11%、0.21%~4.37%、0.39%~1.79%、0.60%~4.48%。②完熟期W5处理百粒质量显著高于W1处理和W2处理,但与W3、W4、W6处理无显著性差异。W5处理穗粒数较其他处理显著提高10.49%~36.01%,穗长较其他处理显著提高8.31%~27.12%。③综合评判模型计算得出W5处理(525 m3/hm^(2))综合评价指数最高。【结论】因此,全生育期灌水10次,灌水定额为525 m3/hm^(2)是克拉玛依地区最优灌水处理。

关键词：土壤含水率耗水特征产量春玉米灌水定额优化

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超临界CO–水耦合传热机理及试验研究

重庆大学学报 2024年

作者：邓广哲蔚斐袁超西安科技大学能源学院西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室

在“双碳”目标背景下，探索重排行业减碳增效新路径，发展CO2高能利用新质生产力是CO2减排研究的热点问题。为确定CO2相变致裂机制，扩展CO2相变致裂工程应用，基于CO2多相态变化特性及能源利用方面表现出的安全环保优势，构建一种气-... 详细信息

在“双碳”目标背景下，探索重排行业减碳增效新路径，发展CO2高能利用新质生产力是CO2减排研究的热点问题。为确定CO2相变致裂机制，扩展CO2相变致裂工程应用，基于CO2多相态变化特性及能源利用方面表现出的安全环保优势，构建一种气-水耦合数值解算模型，以25 ℃条件下CO2为研究对象，采用流体仿真设计了不同水温作为载热流体的模拟方案，揭示了水热流体与CO2耦合作用下的气-水传热机理，通过CO2/水强化套管换热器试验分析了两相流热质传递特性。研究表明，随着水温增加，CO2升温速率与水热流体温度呈正相关，水温每升高1 ℃，CO2温度升高0.9 ℃，水温随着CO2吸热量的增加逐渐降低，水热流体的耗散温度与CO2吸热温度成正比；水热流体传热系数由1 790 W/(m2·K)增加至2 090 W/(m2·K)，水热流体的传热系数随初始水温增加逐渐增大，CO2传热系数与水热流体的传热系数成正比；CO2相变吸热温度随水温增加呈指数型增长趋势，液态CO2传热系数与气体CO2传热系数变化趋势成反比；管内CO2最大压力由131 MPa增加至199 MPa，压力变化经历了液态CO2吸热膨胀阶段、气态CO2吸热膨胀阶段、相变增能阶段以及压力平稳阶段；CO2吸热量与初始水温呈正相关，水流热源功率随着水温的升高逐渐增大，水流热源功率与水温呈正比。通过建立关联式和试验分析验证了超临界CO2/水对流换热的可靠性。研究对于光热、锅炉及CO2压裂封存等非均匀热流条件下的能源转化工程应用具有重要意义。

关键词：超临界CO CO /水耦合传热相变增能热功交换热-流-固耦合