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温度对磷石膏渗滤液中鸟粪石结晶的影响研究

中国农村水利水电 2025年第2期 45-49,59页

作者：冯一宸蒋苗彤胡惠舒刘小宁武汉大学水利水电学院湖北武汉430072

作为一种不可再生资源,磷在作物生长过程中有着不可替代的作用,而基于鸟粪石结晶法从废水中回收磷可以实现资源再利用,延长磷资源的使用寿命。以磷石膏堆场渗滤液废水为研究对象,系统研究了鸟粪石结晶法回收磷对温度(5~30℃)的响应优化... 详细信息

作为一种不可再生资源,磷在作物生长过程中有着不可替代的作用,而基于鸟粪石结晶法从废水中回收磷可以实现资源再利用,延长磷资源的使用寿命。以磷石膏堆场渗滤液废水为研究对象,系统研究了鸟粪石结晶法回收磷对温度(5~30℃)的响应优化,以期为大规模处理渗滤液,并回收废水中的磷,获取高品质鸟粪石肥料提供理论支持和数据支撑。研究结果显示,在Mg/N/P摩尔比为1/1/1的前提下,当温度为10℃时,渗滤液废水中的磷回收率最高,为77.5%,同时,结晶反应后废水pH也经历了最大的降幅(从8.8下降至5.86)。而随着结晶温度继续升高,磷回收率呈现显著的降低趋势。当温度为30℃时,磷回收率仅为35.6%。渗滤液中通过结晶作用形成的晶体粒径随着温度升高呈现增加趋势,在温度为30℃时晶体粒径最大,为68.2μm。X射线衍射和傅里叶红外光谱技术分析结果显示,不同温度条件下形成的晶体中鸟粪石纯度均较高,同时基本都存在少量磷酸钙。但是,温度越高,形成的晶体中的铵根离子含量越低。综上分析,在较低温度条件下(10~15℃)最适宜处理磷石膏渗滤液废水,经加碱处理后通过鸟粪石结晶法回收废水中的磷,可以在磷回收率、鸟粪石粒径和纯度等参数指标方面达到最佳的平衡。

关键词：磷石膏渗滤液磷回收鸟粪石温度粒径

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基于eDNA鱼类群落监测的武汉市及周边城市湖泊水生态健康评价

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湖泊科学 2025年

作者：郭昌陇张鹏郑伟汪扬王司阳武汉大学水利水电学院武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北工业大学土木建筑与环境学院

当今强人类活动干扰使我国城市湖泊生态问题愈发严重，湖泊生态系统安全状态已经成为人们关注的热点问题，了解湖泊水生态系统健康状况对精准治理和生态修复与保护尤为重要。鱼类作为水生食物链的高级消费者，是水生态系统重要组成部分... 详细信息

当今强人类活动干扰使我国城市湖泊生态问题愈发严重，湖泊生态系统安全状态已经成为人们关注的热点问题，了解湖泊水生态系统健康状况对精准治理和生态修复与保护尤为重要。鱼类作为水生食物链的高级消费者，是水生态系统重要组成部分，也是评估水生态健康状况的重要指标。本研究选取了武汉市及周边10个城市湖泊作为研究对象，利用环境DNA(eDNA)技术分析鱼类群落特征状况，在此基础上，建立针对城市湖泊水域生态健康的鱼类生物完整性指数（F-IBI）评价体系，评估研究湖泊的健康状况。结果表明，调查期间共检测到50种鱼类，隶属于7目10科39属，鲤形目鲤科鱼类为优势类群，贝氏?Hemiculter bleekeri、鳙Hypophthalmichthys nobilis、波氏吻鰕虎Rhinogobius cliffordpopei、子陵吻鰕虎Rhinogobius giurinus、鲤Cyprinus carpio、团头鲂Megalobrama amblycephala、鲫Carassius auratus为优势物种。F-IBI评价结果显示，在全部27个采样点中，11个健康等级为健康，占40.74%;4个健康等级为亚健康，占14.81%;10个健康等级为一般，占37.04%;2个健康等级为较差，占7.41%。结合湖泊水质状况数据分析可知，评价结果较好地体现不同湖泊水生态系统健康状况，表明基于eDNA技术的F-IBI方法在水生态系统健康评价中表现良好。研究成果为指导城市湖泊水生态保护和修复工作提供了有力的基础支撑。

关键词：生物完整性指数鱼类多样性环境DNA 湖泊健康评价

干湿循环下再生混凝土氯离子传输行为的细观模拟

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科学技术与工程 2025年第1期25卷 329-338页

作者：白希选陆定洋赵程王桥武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074 武汉大学水利水电学院武汉430072

基于蒙特卡洛法,利用Python与Abaqus接口进行二次开发,生成区分天然粗骨料,新、旧界面过渡区(interfacial tran-sition zone,ITZ)和新、旧砂浆的再生混凝土(recycled aggregate concrete,RAC)二维细观五相模型。提出改进的干湿循环下水... 详细信息

基于蒙特卡洛法,利用Python与Abaqus接口进行二次开发,生成区分天然粗骨料,新、旧界面过渡区(interfacial tran-sition zone,ITZ)和新、旧砂浆的再生混凝土(recycled aggregate concrete,RAC)二维细观五相模型。提出改进的干湿循环下水分-氯离子耦合模型,并将该模型的计算结果与物理试验进行对比验证,结果吻合较好。将该模型应用于分析干湿循环周期、ITZ渗透率、水胶比和天然骨料体积分数对氯离子传输性能的影响规律。结果表明,在干湿循环次数增加的情况下,RAC中氯离子的扩散深度和浓度也会随之增加。当ITZ扩散系数与新砂浆扩散系数的比值增大时,氯离子的扩散区域中氯离子浓度增加明显,尤其是在扩散区的前端位置氯离子浓度增加最为显著。此外,不同水灰比的RAC材料与氯离子的传输能力之间存在正相关关系,高水灰比范围内氯离子传输性能变化较小。最后,再生骨料体积分数对RAC的抗氯离子渗透性能产生显著影响,这说明ITZ和新旧砂浆对氯离子的传输具有重要影响。

关键词：再生混凝土细观数值模型干湿循环水分氯离子传输过程

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主余震序列反应谱加速度值正态检验研究

武汉大学学报(工学版) 2025年第1期58卷 1-10页

作者：殷京科李典庆杜文琪武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 武汉大学水利水电学院工程风险与防灾研究所湖北武汉430072

为了验证主余震对数谱加速度的一元正态性以及多元正态性,对单个周期的事件内残差以及多个周期的事件内残差矢量分别开展了正态检验。从NGA-West2地震数据库中共筛选了372条主-余震序列作为一个数据集,利用正态分位数-分位数(quantile-q... 详细信息

为了验证主余震对数谱加速度的一元正态性以及多元正态性,对单个周期的事件内残差以及多个周期的事件内残差矢量分别开展了正态检验。从NGA-West2地震数据库中共筛选了372条主-余震序列作为一个数据集,利用正态分位数-分位数(quantile-quantile,Q-Q)图、多元峰度检验、二元等概椭圆和Henze-Zirkler test等工具对所选地震动记录开展了正态性检验。结果表明:主余震在各个周期对数谱加速度满足一元正态分布,且多个周期的对数谱加速度矢量基本满足多元正态分布。该结果为主余震对数谱加速度的正态性假定提供了依据,为阐明主震和余震不同自振周期之间谱加速度值的相关性关系奠定了基础。

关键词：地震动衰减公式正态检验主余震谱加速度事件内残差

深度挖掘风电虚拟惯量补偿的惯量辅助服务策略

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电力系统及其自动化学报 2025年

作者：李世春刘蒙恩刘佳昌石明达杨跳李振兴三峡大学电气与新能源学院梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学)

针对高比例新能源接入引起的电力系统惯量不足及频率失稳风险增大问题，提出深度挖掘风电虚拟惯量动态补偿的惯量辅助服务策略。首先确立由惯量补偿目标动态调制控制参数的风电虚拟惯量补偿控制机制，根据计算的不同时段系统惯量不足的... 详细信息

针对高比例新能源接入引起的电力系统惯量不足及频率失稳风险增大问题，提出深度挖掘风电虚拟惯量动态补偿的惯量辅助服务策略。首先确立由惯量补偿目标动态调制控制参数的风电虚拟惯量补偿控制机制，根据计算的不同时段系统惯量不足的需求目标，提出风电场间“惯性能量”响应分配策略。再将风电虚拟惯量补偿纳入到惯量辅助服务市场中，同时提出以电能与惯量辅助服务联合市场出清机制，建立基于Stackelberg主从博弈的调度总成本最小和风电系统收益最大的双层模型，应用驻点法将模型简化为均衡约束规划问题求解。最后通过算例验证了所提风电虚拟惯量动态补偿方法在惯量辅助服务中的优越性、经济性与适用性。

关键词：虚拟惯量惯量补偿联合市场惯量辅助服务市场风电系统

基于最大信息系数-双层置信极端梯度提升树的电网虚假数据注入攻击定位检测

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电网技术 2025年第2期49卷 824-833,I0112-I0114页

作者：席磊王文卓白芳岩陈洪军彭典名李宗泽三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002

面向高维复杂的电力量测数据,现有攻击定位检测方法存在定位精度差的问题。为此该文提出一种基于最大信息系数-双层置信极端梯度提升树的电网虚假数据注入攻击定位检测方法。所提方法引入最大信息系数对量测数据进行特征选择,能够非线... 详细信息

面向高维复杂的电力量测数据,现有攻击定位检测方法存在定位精度差的问题。为此该文提出一种基于最大信息系数-双层置信极端梯度提升树的电网虚假数据注入攻击定位检测方法。所提方法引入最大信息系数对量测数据进行特征选择,能够非线性地衡量数据特征之间的关联性,且公平地根据一个特征变量中包含另一个特征变量的信息量来去除冗余特征,有效解决虚假数据注入攻击定位检测方法普遍面临的量测数据高维冗余问题;同时提出一种具有正反馈信息传递作用的双层置信极端梯度提升树来对各节点状态进行分类,通过结合电网拓扑关系学习标签相关性,从而有选择性地利用前序标签有效预测信息,来减少后续分类器学习到的前序标签预测信息中包含的错误,最终实现对受攻击位置的精确定位。在IEEE-14、IEEE-57节点系统上进行大量仿真,算例结果验证了所提方法的有效性,且相较于其他方法具有更高的准确率、精度、召回率、F1值和AUC(area under curve)值。

关键词：虚假数据注入攻击最大信息系数双层置信极端梯度提升树标签相关性

基于海马优化深层极限学习机的电力信息物理系统FDIA检测

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电力系统保护与控制 2025年第4期53卷 14-26页

作者：席磊白芳岩王文卓彭典名陈洪军李宗泽三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002

虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)严重威胁电力信息物理系统的安全稳定。针对已有FDIA检测算法无法精确定位受攻击位置的局限性,提出了一种基于精英余弦变异融合的海马优化算法优化深层极限学习机(deep extreme lear... 详细信息

虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)严重威胁电力信息物理系统的安全稳定。针对已有FDIA检测算法无法精确定位受攻击位置的局限性,提出了一种基于精英余弦变异融合的海马优化算法优化深层极限学习机(deep extreme learning machine,DELM)的FDIA检测定位算法。首先,该算法将极限学习机和极限学习机自编码器相结合得到了具备强特征表达能力的DELM。然后,通过海马优化算法对DELM的偏置和输入权重进行择优,用于改善算法指标不稳定的问题。同时在捕食阶段引入精英余弦变异算法以提升海马的收敛速度与DELM的精度。最后,将系统量测数据作为输入特征,利用DELM得到节点状态标签,从而实现污染状态量的定位。通过在IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统进行大量仿真对比分析,验证了所提算法在准确率、精确率、召回率及F1值等检测定位性能方面均具有明显优势,能够实现FDIA的精确定位。

关键词：电力信息物理系统虚假数据注入攻击海马优化算法深层极限学习机

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香溪河流域水环境磷风险预报预警平台

长江科学院院报 2025年第2期42卷 172-178,193页

作者：张熔轩张万顺刘馨彭虹陈勇陈刚李翱武汉大学资源与环境科学学院武汉430079 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 武汉大学中国发展战略与规划研究院武汉430079 武汉大学水利水电学院武汉430072 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

水环境质量预报预警是提升水污染防治现代化水平的重要支撑。提出了香溪河流域水环境磷风险平台技术体系,建立了香溪河流域水环境磷风险预报预警平台。该平台具备自动化收集多源异构的气象、水文、水质监测和污染源排放等底座数据并融... 详细信息

水环境质量预报预警是提升水污染防治现代化水平的重要支撑。提出了香溪河流域水环境磷风险平台技术体系,建立了香溪河流域水环境磷风险预报预警平台。该平台具备自动化收集多源异构的气象、水文、水质监测和污染源排放等底座数据并融合处理的功能,可为流域模型的边界条件和过程条件提供支撑,进一步对降雨过程、水文变化、总磷浓度和水环境风险提供预测和评价结果,并对2016年和2020年进行磷风险预报预警应用,为香溪河提升流域智慧化管理水平和推进磷风险管控提供技术支撑。

关键词：水环境磷风险管控预报预警平台业务化应用香溪河流域

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水电站多机共用尾水系统并网运行稳定性及动态特性分析

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水力发电学报 2025年第2期44卷 63-75页

作者：时有松张舸程建张东峰李银斌赵志高郑阳中国长江电力股份有限公司白鹤滩水力发电厂四川凉山615400 武汉大学水利水电学院武汉430072 武汉大学动力与机械学院武汉430072

水电站多机共用尾水系统并网运行动态特性复杂,不利于机组高品质调控。为此,建立了水电站多机共用尾水调压室和尾水隧洞并网运行数学模型范式,研究分析了耦合系统的稳定性和动态特性。首先,采用Hopf分岔理论分析了耦合系统多机运行各机... 详细信息

水电站多机共用尾水系统并网运行动态特性复杂,不利于机组高品质调控。为此,建立了水电站多机共用尾水调压室和尾水隧洞并网运行数学模型范式,研究分析了耦合系统的稳定性和动态特性。首先,采用Hopf分岔理论分析了耦合系统多机运行各机组的稳定域和分岔特性。进一步,仿真分析了典型控制参数对应耦合系统的动态特性。结果表明:耦合系统存在超临界Hopf分岔且不稳定机组的振荡特性会传递到稳定的机组,导致整个耦合系统中的机组发生低频振荡。各机组引水管水流惯性时间常数和负荷占比对耦合系统稳定域影响最大,引水管水流惯性时间常数越大,稳定域越小;负荷占比存在临界点,在临界点左侧负荷占比越大稳定域越大,在临界点右侧负荷占比越大稳定域越小。仅当各机组控制参数均在稳定域内,耦合系统才是稳定的。机组动态调节过程中,调压室水位由自身水力波产生超超低频振荡频谱,机组和电网频率包含由调压室产生的超超低频振荡和由调速系统、电网产生的低频振荡三种频谱成分。

关键词：水电站尾水调压室电网水轮机调速系统稳定性动态特性

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