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基于改进YOLOv5的钢材表面缺陷识别方法

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Journal of Southeast University(English Edition) 2024年第1期40卷 49-57页

作者：王硕张燎军尹国江河海大学土木与交通学院南京210098 河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水利部水工金属结构安全检测中心南京210098

由于传统的机器视觉检测方法在小尺度钢材表面缺陷识别中存在检测精度较差的问题,提出了一种基于改进YOLOv5算法的钢材表面缺陷无损识别方法.将Res2Block模块应用于YOLOv5算法的骨干,在扩大感受野的同时提高计算效率;在YOLOv5算法的颈... 详细信息

由于传统的机器视觉检测方法在小尺度钢材表面缺陷识别中存在检测精度较差的问题,提出了一种基于改进YOLOv5算法的钢材表面缺陷无损识别方法.将Res2Block模块应用于YOLOv5算法的骨干,在扩大感受野的同时提高计算效率;在YOLOv5算法的颈部融合g^(n) Conv结构,以提高表面缺陷识别方法的计算性能.为验证所提方法的有效性,进行了不同模块组合的消融试验,并与其他目标检测方法进行了对比.结果表明:所提方法在钢材表面缺陷识别中实现了67.8%的mAP和86.0%的F_(1)值;与原始YOLOv5算法相比,所提方法在小尺度钢材表面缺陷识别方面表现更为优越;与其他目标检测方法如SSD、YOLOv3、YOLOv5-Lite、YOLOv8相比,所提方法的计算精度有明显的提高.

关键词：钢材缺陷检测卷积神经网络 YOLO

避免异参同效的抽水井表皮层溶质运移方程推导

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地球科学进展 2024年第3期39卷 292-303页

作者：蒯沐钦黄璟胜童晨晨王晨肖烨熙河海大学水文水资源学院江苏南京210098

抽水井表皮层溶质运移控制方程受到异参同效的影响,存在参数估计的多解性问题。提出一个新的抽水井表皮层溶质运移方程(新瞬态Robin边界条件),并以径向收敛示踪试验为例构建其溶质运移模型。当抽水井为完整井时,通过拉普拉斯变换和有限... 详细信息

抽水井表皮层溶质运移控制方程受到异参同效的影响,存在参数估计的多解性问题。提出一个新的抽水井表皮层溶质运移方程(新瞬态Robin边界条件),并以径向收敛示踪试验为例构建其溶质运移模型。当抽水井为完整井时,通过拉普拉斯变换和有限傅立叶余弦变换得到模型的解析解;当抽水井为非完整井时,应用有限元法构建数值解。结果表明,表皮层溶质运移控制方程导致所估计的表皮层宽度(w)和形成层垂向弥散度(α_(z))是在0.5 m≤w≤1.0 m和0.08 m≤α_(z)≤0.10 m范围内的任意组合,偏离实际值。反之,当表皮层佩克莱数(w和表皮层径向弥散度的比值)小于1时,新瞬态Robin边界条件能够准确反映表皮层的影响,消除w与αz的多解性。参数估计值(w=0.31 m、α_(z)=0.17 m)唯一,接近实际值。新模型已成功用于野外试验。

关键词：径向收敛示踪试验异参同效瞬态Robin边界条件解析解有限元解

基于VMD-XGBoost-GRU模型的危岩体变形预测

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水利水电科技进展 2024年第2期44卷 92-98页

作者：许秋鸿刘晓青河海大学水利水电学院江苏南京210098

针对以往对危岩体监测数据前处理效果不佳的问题,提出了一种用于危岩体变形预测的VMD-XGBoost-GRU组合模型。该模型采用变分模态分解(VMD)和样本熵理论将危岩体变形数据分解成多个子序列,利用XGBoost算法提取重要的模型因子实现特征降维... 详细信息

针对以往对危岩体监测数据前处理效果不佳的问题,提出了一种用于危岩体变形预测的VMD-XGBoost-GRU组合模型。该模型采用变分模态分解(VMD)和样本熵理论将危岩体变形数据分解成多个子序列,利用XGBoost算法提取重要的模型因子实现特征降维,通过门控循环单元(GRU)神经网络对危岩体变形进行预测。以某水电站右坝肩陡壁上的危岩体变形预测为例,将VMD-XGBoost-GRU组合模型与BP、GRU和VMD-XGBoost-BP 3种模型进行对比与分析,结果表明,VMD-XGBoost-GRU组合模型在危岩体变形预测方面具有较高精度,可为危岩体安全稳定状态评价提供技术依据。

关键词：危岩体 VMD 样本熵 XGBoost GRU 变形预测模型

复杂输水发电系统尾水隧洞明满流对水力过渡过程的影响

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水利水电科技进展 2024年第3期44卷 51-56页

作者：周建旭刘峰宏河海大学水利水电学院江苏南京210098

为研究输水发电系统中明满流尾水系统的水力特性及其适用性,基于特征线法和特征隐式格式法建立水电站输水发电系统过渡过程分析模型,比较分析了明满流与全有压流两类尾水系统的水力特性以及尾水系统明满流过渡过程对输水发电系统瞬态参... 详细信息

为研究输水发电系统中明满流尾水系统的水力特性及其适用性,基于特征线法和特征隐式格式法建立水电站输水发电系统过渡过程分析模型,比较分析了明满流与全有压流两类尾水系统的水力特性以及尾水系统明满流过渡过程对输水发电系统瞬态参数和机组调节品质的影响。结果表明:在尾水隧洞全有压和明满流条件下,机组调节保证计算参数的控制值偏差较小,明满流尾水系统对应的尾水管进口最小内水压力相对较大;考虑明满流尾水系统的机组调节品质优于有压流尾水系统,且无明显的高频振荡叠加现象。

关键词：全有压流明满流水力过渡过程特征线法特征隐式格式

基于Sentinel-1和Sentinel-2影像的洪泽湖国家湿地公园水生植被信息提取

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 19-26页

作者：韩森阮仁宗傅巧妮许捍卫衡雪彪河海大学水文水资源学院江苏南京210098

【目的】探索利用光学遥感和雷达遥感数据进行湖泊湿地水生植被信息提取方法。【方法】以洪泽湖国家湿地公园为研究区,基于Sentinel-1的SAR影像和Sentinel-2的MSI影像,利用面向对象影像分析技术,结合EVSI、NDVI、SR特征指数和对象之间... 详细信息

【目的】探索利用光学遥感和雷达遥感数据进行湖泊湿地水生植被信息提取方法。【方法】以洪泽湖国家湿地公园为研究区,基于Sentinel-1的SAR影像和Sentinel-2的MSI影像,利用面向对象影像分析技术,结合EVSI、NDVI、SR特征指数和对象之间的上下文特征,以及挺水植被高度的差异所对应SAR影像上的后向散射系数,在对象级的基础上建立决策树模型对湿地水生植被进行分类,分析洪泽湖国家湿地公园水生植被以及挺水植被的分布状况。【结果】研究区水生植被类群分类精度为89%,Kappa系数为0.85;挺水植被种群分类精度为85.2%,Kappa系数为0.76。与基于像元分析方法的结果相比,面向对象的影像分析方法具有更高的精度;湿地水生植被以沉水植被和挺水植被为主,其中挺水植被中以荷叶和芦苇为主。【结论】本研究提出的湖泊湿地水生植被信息提取方法具可行性,可为湿地管理与决策提供科学依据。

关键词：水生植被 Sentinel-1 Sentinel-2 决策树植被特征指数后向散射系数洪泽湖国家湿地公园

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冻融环境下泡沫混凝土的孔结构与力学性能

复合材料学报 2024年第2期41卷 827-838页

作者：高志涵陈波陈家林袁志颖河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性... 详细信息

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性,单轴压缩过程中的声发射事件主要集中在接触期和陡增期。冻融循环后,泡沫混凝土的孔隙率和平均孔隙直径均增大,孔径分布更离散,孔隙壁厚度不断减小,引起力学性能的下降;冻融循环降低了试样的脆性,使其声发射累计振铃计数曲线更光滑,信号的活跃度随冻融次数的增加而降低;密度为1000 kg/m^(3)的试样在冻融循环100次后,其大部分孔径在1000μm以下,抗压强度只降低了23.7%,具有良好的抵抗冻融侵蚀的能力。

关键词：泡沫混凝土冻融循环单轴压缩声发射孔隙结构

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长距离输水管道电化学腐蚀行为研究

中国给水排水 2024年第1期40卷 56-61页

作者：郭雅彬许航刘伯男王月婷宗丁雯张茜河海大学环境学院江苏南京210098

长距离输水管道在原水输送过程中存在管道腐蚀的风险,水泥砂浆内衬的脱落和前置预氧化都将影响管道的腐蚀过程,进而影响供水水质。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电化学工作站研究了长距离输水管道内壁的腐蚀形貌... 详细信息

长距离输水管道在原水输送过程中存在管道腐蚀的风险,水泥砂浆内衬的脱落和前置预氧化都将影响管道的腐蚀过程,进而影响供水水质。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电化学工作站研究了长距离输水管道内壁的腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀趋势。根据电化学测试结果,管道的腐蚀电位和电化学阻抗谱存在一定的变化规律,与输水时间、管道内衬和预氧化作用有关。水泥砂浆内衬影响了电化学腐蚀过程中材料的阻抗,对输水管道的腐蚀过程具有明显的抑制作用。预氧化作用显著改变了电化学腐蚀过程中电子的转移途径,影响了管道腐蚀过程。

关键词：输水管道腐蚀电化学预氧化

基于相场法的预制双裂隙岩体水力压裂扩展数值模拟研究

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岩土力学 2024年第6期45卷 1850-1862页

作者：吕茂淋朱珍德周露明葛鑫梁河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心江苏南京210098

水力压裂裂隙扩展形态对于深部岩体油气开采和地热能开采具有重要意义。针对深部地层岩体水力压裂裂隙扩展问题,基于相场法理论、Biot多孔弹性介质力学理论和渗流力学理论建立了相场法应力−渗流耦合模型。该模型采用有限元方法对方程组... 详细信息

水力压裂裂隙扩展形态对于深部岩体油气开采和地热能开采具有重要意义。针对深部地层岩体水力压裂裂隙扩展问题,基于相场法理论、Biot多孔弹性介质力学理论和渗流力学理论建立了相场法应力−渗流耦合模型。该模型采用有限元方法对方程组进行离散化处理,运用牛顿迭代法(Newton-Raphson method,简称NR法)和分离式耦合方法求解方程组以提高计算精度。对比了该模型数值解与室内试验模拟结果和基于数值流形法(numerical manifold method,简称NMM)的数值解,并将数值解与理论解析解进行比较,验证了模型的可靠性。基于该模型,研究了地应力差、裂隙间距和注入流量等因素对垂直于最大主应力方向的双裂隙水力压裂裂隙扩展的影响规律。研究结果表明:随着地应力差的增大,裂隙扩展路径的偏转角度增大,扩展分支路径相应增多;较小的裂隙间距使裂隙更易贯通,且裂隙扩展的偏转程度和扩展长度均随着裂隙间距的增大而逐渐增大;较大的注入流量更有利于裂隙扩展长度和扩展速度的增加。通过探讨不同因素对裂隙扩展的影响,为深部岩体水力压裂优化复杂裂隙网络提供了理论依据。

关键词：相场法水力压裂多孔介质裂隙扩展数值模拟

考虑截面规则性的柱状节理岩体变形及强度特性研究

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岩土力学 2024年第1期45卷 213-225页

作者：朱姝阙相成朱珍德朱其志河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心江苏南京210098

柱状节理岩体的复杂结构使其现场力学参数的确定存在困难,可靠地估计柱状节理岩体强度及变形特性对工程安全至关重要。结合Voronoi图形及3D打印技术制作不规则柱状节理岩体光敏树脂模具,并制备了具有不同倾角的规则及不规则柱状节理岩... 详细信息

柱状节理岩体的复杂结构使其现场力学参数的确定存在困难,可靠地估计柱状节理岩体强度及变形特性对工程安全至关重要。结合Voronoi图形及3D打印技术制作不规则柱状节理岩体光敏树脂模具,并制备了具有不同倾角的规则及不规则柱状节理岩体试样。基于开展的单轴压缩试验结果,分析不同截面柱状节理岩体的变形及强度特性差异。根据试样最终破坏形态,揭示柱状节理岩体破坏模式及机制。结合已有研究结果,描述节理面材料对柱状节理岩体破坏形态及强度的影响。基于传统节理系数方法,提出了更能反映柱状节理岩体柱体结构特征的修正节理系数方法。采用修正节理系数法建立规则及不规则柱状节理岩体试验结果与现场变形及强度参数间的经验关系,将所提出计算公式应用于白鹤滩水电站工程,预测结果与现场实测值及RMR法(RMR为岩石质量评分指标)、Q法(Q为岩体质量指标)的预测值进行比较。结果表明,对于现场变形和强度参数,所提出的修正节理系数法的预测结果与现场实测结果较为吻合。

关键词：截面规则性柱状节理岩体变形及强度特性物理模型试验经验关系