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数字孪生流域三维数据底板建设研究及应用

人民长江 2024年第5期55卷 234-240页

作者：侯毅华陆韬王文杰舒全英胡军伟浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司浙江杭州310002

三维数据底板是流域数字化映射的成果,更是数字化场景构建、智慧化模拟迭代的基础。为厘清三维数据底板建设的技术逻辑,系统性地阐述了三维数据底板的定位、建设任务和技术路线图,重点对建设过程中的海量数据融合、数据轻量处理、场景... 详细信息

三维数据底板是流域数字化映射的成果,更是数字化场景构建、智慧化模拟迭代的基础。为厘清三维数据底板建设的技术逻辑,系统性地阐述了三维数据底板的定位、建设任务和技术路线图,重点对建设过程中的海量数据融合、数据轻量处理、场景渲染发布、数据可视可算、数据共享共建等关键技术问题展开深入全面的论述,分析技术难点、解决路径和具体方法。基于以上研究,以浙江省曹娥江数字孪生流域为例,运用BIM+GIS等技术构建L2、L3三维数据底板,以三维数字化场景支撑流域“四预”可视化模型应用。相关成果对类似数据底板建设具有借鉴意义。

关键词：数字孪生流域三维数据底板海量数据融合场景渲染发布共享共建

循环剪切作用下土工袋组合体动力特性试验研究

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振动工程学报 2024年第2期37卷 336-345页

作者：方斌昕刘斯宏鲁洋陈爽张勇敢张呈斌河海大学水利水电学院江苏南京210098 中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

土工袋具有承载力高、阻尼大、造价低等诸多优点,是一种适用于村镇地区中、低层房屋的减/隔震材料。通过开展室内循环剪切试验对土工袋组合体的剪切应力⁃剪切应变关系、动力特性参数以及抗剪强度进行分析讨论,探究不同竖向应力与剪切应... 详细信息

土工袋具有承载力高、阻尼大、造价低等诸多优点,是一种适用于村镇地区中、低层房屋的减/隔震材料。通过开展室内循环剪切试验对土工袋组合体的剪切应力⁃剪切应变关系、动力特性参数以及抗剪强度进行分析讨论,探究不同竖向应力与剪切应变幅值条件下土工袋组合体动剪切模量与等效阻尼比的变化规律,同时研究了循环次数对土工袋组合体动力特性参数以及抗剪强度参数的影响。试验结果表明:在小变形情况下,土工袋组合体的峰值剪切应力和动剪切模量随着循环次数的增加而逐渐增大,等效阻尼比则随着循环次数的增加而逐渐减小;在大变形情况下,土工袋组合体发生层间滑移并出现界面软化现象,此时的峰值剪切应力(抗剪强度)随着循环次数的增加而逐渐减小,动力特性参数随循环次数的变化与小变形情况下完全相反。随着循环次数的增加,土工袋组合体的抗剪强度参数似摩擦角逐渐减小,似黏聚力逐渐增大并趋于稳定。在剪切应变幅值较大的情况下,土工袋组合体通过袋内土体的剪切变形以及土工袋层间滑移产生摩擦耗能,具有较好的减振消能效果。

关键词：土工袋循环剪切试验动力特性动剪切模量等效阻尼比抗剪强度

高纬度高寒区面板堆石坝防渗面板修复方案及经验

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水利水电技术（中英文） 2024年第S1期55卷 44-50页

作者：吴俊杰邓理想新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

JLBLK水电站大坝是建于高纬度高寒区的百米级全断面堆石面板坝,最大坝高140.3 m。通过降水处理,现场发现18^(#)、19^(#)面板挤压破损程度严重且有加剧趋势,25^(#)、26^(#)、27^(#)面板断裂。经与国内外同类工程比较,水库渗漏量总体偏大... 详细信息

JLBLK水电站大坝是建于高纬度高寒区的百米级全断面堆石面板坝,最大坝高140.3 m。通过降水处理,现场发现18^(#)、19^(#)面板挤压破损程度严重且有加剧趋势,25^(#)、26^(#)、27^(#)面板断裂。经与国内外同类工程比较,水库渗漏量总体偏大,变形量偏大,且尚未收敛,三维流变反演成果表明后期尚有17%的沉降量。为保证修复效果满足后期变形和渗透稳定需要,针对18^(#)、19^(#)面板水上破损区采用高于原设计强度混凝土分小区进行补强,并结合工程特点和设计方案提出适合本工程的修复施工方案,修复后面板各项指标均满足要求。

关键词：面板堆石坝挤压破损修复坝体沉降变形施工方案

单双向循环荷载作用下砂砾料动模量和阻尼比试验研究

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振动工程学报 2024年第6期37卷 1055-1063页

作者：何建新王景杨海华刘亮杨志豪新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆乌鲁木齐830052 新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

通过大型振动三轴试验,研究了单双向循环荷载作用下砂砾料动弹性模量和阻尼比的变化规律,分析围压和径向循环动应力对砂砾料动力参数的影响。研究结果表明:在双向振动三轴试验中,砂砾料的轴向动应变受径向动应力的影响较小,动应变主要... 详细信息

通过大型振动三轴试验,研究了单双向循环荷载作用下砂砾料动弹性模量和阻尼比的变化规律,分析围压和径向循环动应力对砂砾料动力参数的影响。研究结果表明:在双向振动三轴试验中,砂砾料的轴向动应变受径向动应力的影响较小,动应变主要与施加的轴向动应力大小有关;单双向振动下砂砾料的动弹性模量均随着动应变的增大而逐渐降低,双向振动时砂砾料动弹性模量随动应变的衰减速率基本不变,在相同动应变下双向振动的动模量均低于单向振动;砂砾料在双向振动时的阻尼比大于单向振动,双向振动时消耗的动应变能更大。通过对两种试验条件下的最大动弹性模量、动模量比进行分析,建立了表述单双向试验条件下最大动弹性模量的换算关系式和双向振动试验中动模量比和动应变的修正模型。

关键词：砂砾料动三轴试验动弹性模量阻尼比双向振动径向动应力

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泄水建筑物抗冲磨混凝土降粘抗裂性能研究

水电能源科学 2024年第7期42卷 96-100页

作者：李伟陈刚马洪玉新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

为改善抗冲磨混凝土的施工性和抗裂性、延长泄水建筑物衬砌混凝土的使用寿命,选用了一种新型的抗裂降粘剂,并以掺硅灰、纤维、HF剂的混凝土为比较对象,对四种混凝土的工作性能、力学性能、抗冲磨性能及抗裂性进行对比试验。结果表明,掺... 详细信息

为改善抗冲磨混凝土的施工性和抗裂性、延长泄水建筑物衬砌混凝土的使用寿命,选用了一种新型的抗裂降粘剂,并以掺硅灰、纤维、HF剂的混凝土为比较对象,对四种混凝土的工作性能、力学性能、抗冲磨性能及抗裂性进行对比试验。结果表明,掺加抗裂降粘剂可大幅降低抗冲磨混凝土的塑性粘度,改善混凝土施工性能;掺硅灰+抗裂降粘剂的混凝土抗压强度和抗拉强度整体上优于其余混凝土,且抗冲磨强度比HF混凝土提高40%;就抗开裂能力而言,硅灰+纤维混凝土>硅灰+抗裂降粘剂混凝土>HF混凝土。因此,抗裂降粘剂能有效降低抗冲磨混凝土的粘度、提升力学性能和抗冲磨强度,降低早期开裂风险。

关键词：泄水建筑物抗冲磨混凝土粘度抗裂性

新疆水利工程西域砾岩边坡加固关键技术研究与应用

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水利水电技术(中英文) 2024年第S1期 364-369页

作者：吴俊杰李文新韩守都新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司

鉴于西域砾岩边坡长期浸没水中软化变形后失稳、因水位变动对边坡表面掏刷破坏、内外水头差过大导致的滑坡、高速水流对坡脚掏刷导致坡顶崩塌等问题，该地层条件下的水利工程高边坡广泛存在，传统的水利工程边坡加固形式已经无法解决此... 详细信息

鉴于西域砾岩边坡长期浸没水中软化变形后失稳、因水位变动对边坡表面掏刷破坏、内外水头差过大导致的滑坡、高速水流对坡脚掏刷导致坡顶崩塌等问题，该地层条件下的水利工程高边坡广泛存在，传统的水利工程边坡加固形式已经无法解决此类边坡的问题。为了保证库区内西域砾岩高边坡稳安全定性，实现工程安全性和经济型的平衡，结合新疆迪那河五一水库工程面临库区内联合进水口西域砾岩高边坡加固的问题，提出了一套适用西域砾岩高边坡加固的方法，该方法成功的解决了西域砾岩边坡在蓄水后遇到的边坡软化失稳和长期安全运行的问题，为今后同处西域砾岩的水利工程边坡处理提供借鉴和帮助。

关键词：西域砾岩高边坡五一水库工程边坡加固崩塌边坡软化失稳边坡加固方法

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基于多源数据的南京市公园降温效应研究

南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 285-294页

作者：朱云凤王红覃书鸿杨易汪逸聪河海大学地理与遥感学院江苏南京210098 河海大学地球科学与工程学院江苏南京210098 中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222 浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司浙江杭州310002

【目的】利用拐点法量化公园的降温效应,并确定具有高效降温效应的公园面积和周长阈值范围,基于多源数据综合考虑城市公园的内部和外部特征对其降温效应的影响。【方法】基于2019年9月13日Landsat-8遥感影像,采用辐射传输法反演地表温度... 详细信息

【目的】利用拐点法量化公园的降温效应,并确定具有高效降温效应的公园面积和周长阈值范围,基于多源数据综合考虑城市公园的内部和外部特征对其降温效应的影响。【方法】基于2019年9月13日Landsat-8遥感影像,采用辐射传输法反演地表温度;基于高分二号遥感影像,采用随机森林法进行土地覆被分类;基于百度地图兴趣面(area of interest,AOI)获取83个公园边界。利用拐点法得到公园的降温强度和降温距离,利用相关性分析和SHAP分析,从公园内景观特征、公园内环境特征和公园外环境特征3个方面探讨影响因子与公园降温效应之间的关系。【结果】(1)公园的降温面积阈值为18~19 hm^(2),周长阈值在1.9~2.0 km。(2)公园内部的建设用地高占比和较高的斑块密度会削弱公园降温效应,而水体和绿地的占比则可增强公园降温效应;面积加权周长比越小的公园越有助于公园降温效应的发挥。(3)公园内植被结构参数和生理特征对降温效应有显著影响,植被冠层越高、长势越好,降温距离越远;土壤含水量对降温效应至关重要。(4)公园外部较高的建筑高度和高道路密度会削弱公园降温效应。【结论】公园的降温效应受到公园内外景观特征和环境特征的影响。可以通过提高公园景观的完整性、合理配置绿地水体和培育优质植被等措施来改善公园降温效应,从而缓解城市热岛效应。

关键词：城市公园城市热岛冷岛效应多源数据拐点法 SHAP分析南京

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基于傅里叶特征化物理信息神经网络的输流管道振动特性模拟

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土木工程学报 2024年

作者：张挺鄢锐章思茜杨丁颖陈安浩福州大学福建省水利水电勘测设计研究院有限责任公司

针对具有高低频叠加的时空多尺度输流管道振动动态响应问题，本文提出一种基于傅里叶特征嵌入的物理信息神经网络（FF-PINN）。引入傅里叶特征映射对时间和空间尺度信息进行分解，并通过超参数σ控制神经网络学习的频率范围，从而准确... 详细信息

针对具有高低频叠加的时空多尺度输流管道振动动态响应问题，本文提出一种基于傅里叶特征嵌入的物理信息神经网络（FF-PINN）。引入傅里叶特征映射对时间和空间尺度信息进行分解，并通过超参数σ控制神经网络学习的频率范围，从而准确学习输流管道振动动态响应在宏观时间尺度上的相对低频以及微观尺度上的相对高频，以克服PINN在学习高频信息时出现的频谱偏差。使用FF-PINN对两端简支输流管道振动特性进行模拟，所得结果与广义有限差分法（GFDM）参考解的相对L2误差为1.15×10-2。此外分析了超参数σ的选取对FF-PINN的影响，得到超参数与特征向量频率的对应关系，结果表明，通过选择合适的超参数可使FF-PINN更好学习特定频率的振动，从而有效学习输流管道振动动态响应，为解决具有高低频叠加的时空多尺度结构振动模拟提供了一种有效的解决方案。

关键词：物理信息神经网络输流管道傅里叶特征化时空多尺度振动特性

叶轮中心淹没深度对特低扬程下立式泵装置流道水力性能的影响

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农业工程学报 2024年第8期40卷 53-61页

作者：徐磊朱成程夏斌吉冬涛施伟陆伟刚陆林广扬州大学水利科学与工程学院扬州225009 南京市水利规划设计院股份有限公司南京210000 南水北调东线江苏水源有限责任公司南京210019

为提高特低扬程泵站立式轴流泵装置的水力性能,该研究对叶轮直径为3.0、2.5、2.0、1.5 m的立式轴流泵装置在不同叶轮中心淹没深度下的进、出水流道流场分别进行了三维湍流流动数值计算,并对流道流场和水头损失进行了分析比较;对某特低... 详细信息

为提高特低扬程泵站立式轴流泵装置的水力性能,该研究对叶轮直径为3.0、2.5、2.0、1.5 m的立式轴流泵装置在不同叶轮中心淹没深度下的进、出水流道流场分别进行了三维湍流流动数值计算,并对流道流场和水头损失进行了分析比较;对某特低扬程泵站在叶轮中心淹没深度为3.08、2.38、1.68 m下的立式轴流泵装置水力性能分别进行了数值计算及比较,并进行了泵装置模型试验验证。研究结果表明:叶轮中心淹没深度对肘形进水流道的水流流态及水头损失的影响很小,但对虹吸式出水流道的流态和水头损失影响较大;随着叶轮中心淹没深度的增大,虹吸式出水流道内的流态逐渐改善,流道水头损失基本呈下降趋势,泵装置效率逐渐增大,特低扬程工况下泵装置模型试验最优工况点的效率达75.92%,泵装置能量性能数值模拟结果与模型试验结果基本一致。研究结果可为特低扬程泵站采用立式泵装置的设计提供一定参考依据。

关键词：泵数值模拟试验流道叶轮中心淹没深度水力性能