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基于BP-DEMATEL的山西省冬小麦水足迹影响因素识别

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水资源保护 2024年第2期40卷 9-15页

作者：韩宇平马伏枥贾冬冬黄会平张庚辰苗浩东华北水利水电大学水资源学院河南郑州450045 华北水利水电大学河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室河南郑州450045

针对山西省冬小麦水足迹历史演变及关键影响因素识别问题,分析了1993—2021年山西省冬小麦水足迹历史演变规律,利用BP神经网络-决策实验室(BP-DEMATEL)模型对冬小麦水足迹演变的关键影响因素进行识别,将其分为驱动型因素及特征型因素,... 详细信息

针对山西省冬小麦水足迹历史演变及关键影响因素识别问题,分析了1993—2021年山西省冬小麦水足迹历史演变规律,利用BP神经网络-决策实验室(BP-DEMATEL)模型对冬小麦水足迹演变的关键影响因素进行识别,将其分为驱动型因素及特征型因素,并揭示了影响因素之间的作用机制。结果表明:1993—2021年山西省冬小麦水足迹及单位水足迹均呈下降趋势;2021年山西省冬小麦总水足迹为27亿m^(3)(蓝水占比57%),单位水足迹为1 122 m^(3)/t,与前期高点相比分别下降38%(较1994年)和21%(较1993年);气温、相对湿度和灌溉面积为冬小麦水足迹演变的关键驱动型因素,化肥施用量和农业机械总动力为关键特征型因素。

关键词： BP神经网络-决策实验室模型水足迹冬小麦山西省

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黄原胶改良粉土的动强度特性及其微观分析

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 900-909页

作者：张俊然杨峥姜彤华北水利水电大学河南省岩土力学与水工结构重点实验室

地震和车辆振动等荷载易对路基粉土的强度造成破坏，通常使用水泥和石灰等传统材料对粉土进行改良，但对环境造成了不可逆的损害，研究环境友好型生物聚合物——黄原胶改良粉土动强度特性及机理显得非常必要.通过改变黄原胶的掺量，采... 详细信息

地震和车辆振动等荷载易对路基粉土的强度造成破坏，通常使用水泥和石灰等传统材料对粉土进行改良，但对环境造成了不可逆的损害，研究环境友好型生物聚合物——黄原胶改良粉土动强度特性及机理显得非常必要.通过改变黄原胶的掺量，采用扫描电镜和动三轴仪对黄原胶改良粉土进行一系列的微观分析和动强度试验.试验结果表明：动强度曲线符合幂函数关系，且随着黄原胶掺量的增加而上移.动黏聚力随着黄原胶掺量的增加而增大，强化效果在掺量较大时趋于平稳；而动内摩擦角受黄原胶掺量的影响较小.由微观分析可知，随着黄原胶掺量的增加，黄原胶有效填充了土颗粒间的孔隙并附着在土颗粒表面，形成纤维状和网状结构，从而增强了土颗粒间的联结能力，并导致了改良土的动强度和动黏聚力的提高.上述研究成果可为相关岩土工程的设计和施工提供科学依据，同时满足了黄河流域生态保护和高质量发展战略的需求.

关键词：黄原胶粉土动强度生态保护扫描电镜动三轴试验

接触爆炸下波纹钢-混凝土板复合结构水下防爆效果评价

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含能材料 2024年

作者：曹克磊付乔峰张建伟黄锦林赵瑜广东省水利水电科学研究院华北水利水电大学水利学院华北水利水电大学土木与交通学院

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆防护效果,采用有限元-光滑粒子流体动力学耦合算法(FEM-SPH)建立水下多介质耦合爆炸模型;设计不同波纹钢-混凝土板复合结构防护方案,探究不同复合结构防护层(含3,6,9,12 mm厚波纹钢复合结... 详细信息

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆防护效果,采用有限元-光滑粒子流体动力学耦合算法(FEM-SPH)建立水下多介质耦合爆炸模型;设计不同波纹钢-混凝土板复合结构防护方案,探究不同复合结构防护层(含3,6,9,12 mm厚波纹钢复合结构、含30°,45°,60°,75°波纹钢复合结构和含10,30,50,70 mm波高波纹钢复合结构)的水下削波吸能效果,并提出耗能分担率对复合结构进行防护效果评价。研究结果表明:混凝土板迎爆面与背爆面的模拟结果与试验结果较为吻合,验证了水下接触爆炸模拟过程;不同复合结构防护方案下,含12 mm厚波纹钢复合结构、含75°波纹钢复合结构和含70 mm波高波纹钢复合结构防护方案较无防护方案测点峰值压力最大降幅为63.2%,60%和57.9%,最大防护率分别为63.2%,60.0%和57.9%、耗能分担率为69.48%,66.26%和63.51%;最优型式(厚度为12 mm/夹角为75°/波高为70 mm)复合结构的削波吸能效果及防护效果均显著优于单一因素影响下的复合结构。研究成果可为不同波纹钢-混凝土板复合结构在水下抗爆防护领域的应用提供理论基础。

关键词：水下接触爆炸波纹钢-混凝土板复合结构削波吸能效果防护效果评价

不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

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爆炸与冲击 2024年第6期44卷 73-89页

作者：曹克磊付乔峰赵瑜华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁... 详细信息

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

关键词：波纹钢-混凝土板复合结构毁伤演化特征水下抗爆机理损伤等级预测

秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长与水分利用效率的影响

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节水灌溉 2024年第3期 50-55,67页

作者：仵峰刘林宝宰松梅魏焕宇李欣刘丹婷华北水利水电大学水资源学院郑州450046 华北水利水电大学水利学院郑州450046 河南省节水农业重点实验室郑州450046

为了推进秸秆复合管地下灌溉技术的应用,以冬小麦为供试作物,通过田间试验,研究了秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长及水分利用效率的影响。结果表明,与无灌溉对照相比,秸秆复合管地下灌溉、地表滴灌和地下滴灌对冬小麦的生长与产量的提... 详细信息

为了推进秸秆复合管地下灌溉技术的应用,以冬小麦为供试作物,通过田间试验,研究了秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长及水分利用效率的影响。结果表明,与无灌溉对照相比,秸秆复合管地下灌溉、地表滴灌和地下滴灌对冬小麦的生长与产量的提升均有促进作用,其中秸秆复合管地下灌溉的提升效果最显著。与地表滴灌相比,秸秆复合管地下灌溉显著提升了冬小麦起身期至抽穗期的株高、开花期之后的叶面积指数及地上干物质量,冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.84%和9.23%,产量提升了15.55%,水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了21.88%与15.55%,净收益提高了77.95%。与地下滴灌相比,秸秆复合管地下灌溉提高了冬小麦返青期后的株高、叶面积指数与开花期后的地上干物质量,冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.15%和9.8%,产量提高了5.11%,水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了8.81%与5.11%,净收益提升了23.53%。秸秆复合管地下灌溉有助于促进拔节期以后冬小麦生长,提高冬小麦的产量与水分利用效率,经济效益较高,在补充灌溉区对大田密植作物具有较好的推广应用前景。

关键词：秸秆复合管地下灌溉灌溉方式冬小麦生长指标水分利用效率

基于碳收支格局及其转换态势的区域碳失衡风险分析

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环境科学 2024年

作者：吉佳宇谢志祥赵荣钦肖连刚肖千虎蔡辰华北水利水电大学测绘与地理信息学院

碳收支核算与碳失衡风险识别有助于深入揭示人类活动对区域碳收支的影响机理与影响程度，对于开展区域差别化的碳治理、推动区域协同减排具有重要意义. 首先构建了基于碳收支的区域碳失衡风险评价研究框架. 其次，以河南省为例对栅格... 详细信息

碳收支核算与碳失衡风险识别有助于深入揭示人类活动对区域碳收支的影响机理与影响程度，对于开展区域差别化的碳治理、推动区域协同减排具有重要意义. 首先构建了基于碳收支的区域碳失衡风险评价研究框架. 其次，以河南省为例对栅格和县域尺度的碳收支进行了核算并探讨了其时空分布格局. 最后利用区域碳失衡风险指数揭示了河南省碳失衡风险的时空演变特征. 结果表明：①2001～2020年河南省碳排放量由2.32亿t增长到5.86亿t，空间上呈现出由市区中心向外围逐步降低的分布格局；碳吸收量由2001年的1.17亿t增长至2020年的1.53亿t，在空间上表现出“西高东低、南高北低”的分布特征；②河南省碳源/汇值呈现先上升后下降的变化特征，并于2013年达到峰值5.14，经济发达地区的碳源/汇值明显高于经济欠发达地区；碳收支转换态势区域差异明显，整体呈现出“失衡-中和-失衡”的变化态势；③河南省碳失衡风险逐步趋于稳定，2016～2020年期间碳失衡风险指数高于0.6的区县个数共计107个（占比68.2%），高碳失衡风险区由郑州都市圈沿主要交通线向外围扩张；④未来应结合不同区域的碳失衡风险等级，建立碳失衡风险约束下的国土空间优化及差异化治理策略，完善基于碳失衡风险评估的县域空间横向碳补偿机制，缓解区域碳失衡风险，推动区域协同减排/增汇和碳中和目标的实现.

关键词：碳收支时空格局转换态势碳失衡风险河南省

基于权重优化-云模型的土石坝运行安全综合评价

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工程科学与技术 2024年

作者：张建伟毋伟涛侯鸽黄锦林王兵鹏刘洪泽呼梓旭广东省水利水电科学研究院华北水利水电大学水利学院

针对土石坝运行安全综合评价中评价指标之间存在相关性及人为设定的权重恒定不变的问题，通过决策实验室法（DEMATEL）分析指标内部联系，联合变权理论（VWT）依据指标状态值对指标权重进行修正，得到了一种考虑指标相关性及指标状态值... 详细信息

针对土石坝运行安全综合评价中评价指标之间存在相关性及人为设定的权重恒定不变的问题，通过决策实验室法（DEMATEL）分析指标内部联系，联合变权理论（VWT）依据指标状态值对指标权重进行修正，得到了一种考虑指标相关性及指标状态值的优化权重。并探究了常权权重与优化权重对各评价指标的权重和评价结果的影响，识别影响土石坝运行安全综合评价的关键指标。结合云模型能有效处理监测信息和评价过程中存在的不确定问题的优点，构建了权重优化-云模型的土石坝运行安全综合评价模型。以和龙水库的土石坝为研究对象，研究结果表明：评价云生成的云滴大部分落在“安全”与“基本安全”之间；结合云相似度计算结果，和龙水库与“安全”和“基本安全”的相似度分别为32.5%和16.3%，由最大相似度原则确定评价结果为“安全”。与常权权重相比，两者的评价结果一致，但对“安全”的隶属度从40.7%降低到了32.5%，体现了指标相关性及指标状态值对评价结果的影响。评价结果与和龙水库现状吻合，印证了本文模型的准确性和可行性，且该方法考虑了指标相关性及实测指标对权重的影响，并结合云模型从定量和定性两个角度评估了土石坝的运行状态，能够更加真实有效地反应大坝的安全状况，可为大坝的安全评价提供参考。

关键词：土石坝综合评价决策实验室层次分析变权理论云模型

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人民胜利渠灌区水资源安全综合评价

人民黄河 2024年第7期46卷 56-59页

作者：张修宇宓金鹏李颖博曹丹丹华北水利水电大学河南郑州450046

基于灌区水资源安全理论,构建水量、用水效率、生态3个准则层,选取水资源总量、每公顷农田灌溉水量、万元工业增加值用水量、生态用水量占比等10个指标,并依据人民胜利渠灌区2015—2020年社会、自然、经济和水资源等相关数据及统计资料... 详细信息

基于灌区水资源安全理论,构建水量、用水效率、生态3个准则层,选取水资源总量、每公顷农田灌溉水量、万元工业增加值用水量、生态用水量占比等10个指标,并依据人民胜利渠灌区2015—2020年社会、自然、经济和水资源等相关数据及统计资料,采用熵权法-层次分析法评价模型,对人民胜利渠灌区水资源安全进行综合评价。结果表明:2015年、2016年和2020年人民胜利渠灌区水资源处于基本安全状态,2018年和2019年处于安全状态,2017年处于不安全状态。通过深入辨识分析影响人民胜利渠灌区水资源安全的各项指标,发现提升水资源利用效率、推广节水灌溉技术以及实现水资源供需均衡,是确保人民胜利渠灌区水资源安全的关键。

关键词：水资源安全指标体系熵权法-层次分析法人民胜利渠灌区

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可可西里自然保护区气候变化对植被特征的影响

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生态学杂志 2024年第6期43卷 1851-1858页

作者：李秀萍郝仕龙姚瑞晨张岩华北水利水电大学郑州450046 河南省水土保持监测总站郑州450002

基于GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据集,通过一元线性回归模型构建1982—2020年GIMMS-MODIS长时序NDVI数据集,辅以趋势分析、显著性检验以及相关性分析等方法,研究1982—2020年可可西里自然保护区植被NDVI时空分布特征以及变化趋势,并基于... 详细信息

基于GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据集,通过一元线性回归模型构建1982—2020年GIMMS-MODIS长时序NDVI数据集,辅以趋势分析、显著性检验以及相关性分析等方法,研究1982—2020年可可西里自然保护区植被NDVI时空分布特征以及变化趋势,并基于像元尺度分析了NDVI对温度、降水变化的响应。结果表明:1982—2020年年均温度、年均降水量均呈现显著上升的趋势,上升速率分别为0.06℃·a^(-1)、5.59 mm·a^(-1);1982—2020年NDVI变化呈现由西北向东南逐渐增加的趋势,夏季NDVI值最大,变化最为明显;冬季NDVI值最小,变化趋于平稳;植被年均NDVI与年均气温表现为不显著的正相关,基于像元尺度分析,NDVI与温度之间的相关性以正向居多且大于NDVI与降水的正相关比例,以秋季的相关性最强,温度对NDVI的影响大于降水。

关键词：可可西里自然保护区 GIMMS NDVI MOD13A3 温度降水量