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淮河上游径流变化多元影响因子敏感性及贡献率分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 801-812页

作者：孟钰徐文静管新建严登华郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 黄河实验室(郑州大学) 河南郑州450001

解析径流变化与自然、人为因素的响应关系,对流域水资源安全及管理具有重要意义.构建了一个以多元影响因素为输入、以径流为输出的长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)模型,以建立包括气候变化与人类活动在内的多元影响因子与... 详细信息

解析径流变化与自然、人为因素的响应关系,对流域水资源安全及管理具有重要意义.构建了一个以多元影响因素为输入、以径流为输出的长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)模型,以建立包括气候变化与人类活动在内的多元影响因子与径流的响应关系,进而分析多元影响因子与径流之间的敏感性与贡献率.以淮河上游为研究区进行实例研究,结果表明:径流对人类影响因素敏感性高于气象因素,对水库塘坝库容具有最高敏感性;突变后各因素平均敏感性增大.气象与人类活动对径流的贡献率分别为55%、45%.其中,水库塘坝库容、降水量、净辐射的变化为径流减少的主导因素.合理的水利工程建设与生态修复布局,对径流调节起到有益作用.研究成果为径流变化规律与成因辨识、流域下垫面保护及水安全保障提供科学参考与决策辅助.

关键词：径流变化贡献率敏感性 LSTM模型突变检验淮河上游

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产流模式空间分布对城市雨洪过程模拟的影响

水资源保护 2024年第2期40卷 28-34,116页

作者：刘成帅许营营孙悦赵晨晨解添宁李文忠胡彩虹郑州大学水利与交通学院河南郑州450001

通过耦合网格产流计算模型(GRGM)和暴雨洪水管理模型(SWMM)汇流计算模块构建了GRGM-SWMM模型。以贾鲁河中牟水文站控制流域(包括郑州市中心城区)为研究区,基于18场实测暴雨洪水资料探究了产流模式空间分布对洪水过程模拟精度的影响。结... 详细信息

通过耦合网格产流计算模型(GRGM)和暴雨洪水管理模型(SWMM)汇流计算模块构建了GRGM-SWMM模型。以贾鲁河中牟水文站控制流域(包括郑州市中心城区)为研究区,基于18场实测暴雨洪水资料探究了产流模式空间分布对洪水过程模拟精度的影响。结果表明:研究区超渗产流模式空间分布面积占比高达72%,城市下垫面仍以超渗产流模式为主;相较于仅考虑超渗产流计算的SWMM,考虑超渗、蓄满和混合等不同产流模式空间分布的GRGM-SWMM模型场次洪水产流量、流量过程模拟精度明显提高,产流量模拟相对误差平均降低33.26%、决定系数平均提高0.089,流量过程模拟均方根误差平均降低5.13 m^(3)/s、纳什效率系数和决定系数分别平均提高0.227、0.207。

关键词：城市雨洪过程模拟产流模式 SWMM GRGM-SWMM 郑州市

惯容-负刚度-阻尼伸臂体系减震性能增效研究

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振动工程学报 2024年第2期37卷 297-305页

作者：汪志昊周宇翔张静雯程志鹏华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045 河南省结构振动控制与健康监测工程技术研究中心河南郑州450045

为提升传统阻尼伸臂(CDO)体系的减震效果,基于惯容⁃刚度⁃阻尼三元被动减振理论,开展了惯容⁃负刚度⁃阻尼伸臂(INSDO)体系减震性能增效研究。采用Clough⁃Penzien谱模型模拟平稳随机激励,利用增广状态空间建立结构⁃阻尼器⁃激励系统的运动方... 详细信息

为提升传统阻尼伸臂(CDO)体系的减震效果,基于惯容⁃刚度⁃阻尼三元被动减振理论,开展了惯容⁃负刚度⁃阻尼伸臂(INSDO)体系减震性能增效研究。采用Clough⁃Penzien谱模型模拟平稳随机激励,利用增广状态空间建立结构⁃阻尼器⁃激励系统的运动方程;通过求解Lyapunov方程获得随机地震作用下结构响应的均方根值(RMS),基于结构最大有害层间位移角与加速度的多目标控制确定了INSDO体系的最优参数;分析评估了典型实际地震作用下INSDO体系的减震性能。结果表明:在El⁃Centro和Kobe地震波作用下,相比CDO体系,INSDO最优化体系降低了底层位移角RMS均值的57.97%,以及顶层绝对加速度RMS均值的36.99%,验证了多目标优化方法的有效性;相比单独引入惯容或负刚度单元,同时引入两种单元可进一步放大阻尼单元的位移,提升阻尼器耗能与地震输入能量的比值,实现INSDO体系减震性能增效。

关键词：高层建筑阻尼伸臂惯容负刚度减震性能

曲面滑坡条件下h型抗滑桩受力性状模型试验研究

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工程力学 2024年第7期41卷 134-146页

作者：李永辉张信张鼎浩王卫中郑州大学土木工程学院河南郑州450001 河南交通投资集团有限公司河南郑州450016 河南省交通规划设计研究院股份有限公司河南郑州450000

依托公路大型滑坡治理工程,设计物理模型试验装置,设置同一滑面和桩体锚固深度,进行6组h型抗滑桩室内模型试验,分析不同连梁长度及后排桩悬臂段高度(连梁高度)时桩顶位移变化规律、桩身弯矩和桩后土压力分布特征,研究曲面滑坡条件下h型... 详细信息

依托公路大型滑坡治理工程,设计物理模型试验装置,设置同一滑面和桩体锚固深度,进行6组h型抗滑桩室内模型试验,分析不同连梁长度及后排桩悬臂段高度(连梁高度)时桩顶位移变化规律、桩身弯矩和桩后土压力分布特征,研究曲面滑坡条件下h型抗滑桩受力性状及其内在机制,并给出桩后滑坡推力抛物线型分布的一般函数表达式。试验结果表明:h型抗滑桩受力过程桩顶水平位移变化表现出较为明显的三阶段特征,桩身弯矩分布呈现正、负交变现象,后排桩桩顶水平位移及桩身弯矩明显大于前排桩;降低后排桩悬臂段高度不影响桩身弯矩分布特征,但对于桩顶水平位移及桩身弯矩量值,后排桩明显减小,前排桩有所增大;增减连梁长度对前、后排桩之间荷载传递与协同受力特性影响显著,使得前、后排桩水平变形及桩身弯矩随之产生变化;连梁正、负弯矩极值均处于连梁端部,相比于连梁长度,连梁弯矩的大小及分布形态受后排桩悬臂段长度的影响更为明显;随着连梁长度的减小或后排桩悬臂段长度的增加,后排桩桩后土压力表现出抛物线型、重心偏下的抛物线型及近似梯形的分布形态。此外,给出的滑坡推力函数表达式能较好的表征其抛物线型分布特征,通过调整合力作用点参数,亦可对滑坡推力近似梯形的分布类型进行描述。

关键词：公路边坡 h型抗滑桩模型试验受力性状土压力分布

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径向振动激励对饱和砂土的扰动特征试验研究

岩石力学与工程学报 2024年第9期43卷 2289-2300页

作者：李晓龙陈永利肖伟帆马鹏钟燕辉张蓓王复明郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室河南郑州450001 河南省陆浑水库管理局河南洛阳471032

为研究径向振动激励对饱和砂土的扰动效应,研发一种具有径向激振功能、频率可调的振动试验系统,利用该系统开展振动频率10~50 Hz条件下饱和砂土扰动试验,分析径向振动激励对饱和砂土扰动效应时空演变规律和分布特征。结果表明,在试验工... 详细信息

为研究径向振动激励对饱和砂土的扰动效应,研发一种具有径向激振功能、频率可调的振动试验系统,利用该系统开展振动频率10~50 Hz条件下饱和砂土扰动试验,分析径向振动激励对饱和砂土扰动效应时空演变规律和分布特征。结果表明,在试验工况范围内,受振动激励作用,各测点孔隙水压力前期逐渐上升,达到峰值后逐渐下降并趋于稳定;随着振动频率的升高,饱和砂土受扰动程度更加剧烈,各测点超静孔隙水压力、超静孔隙水压力比、液化持续时间及振动加速度逐渐增大;振动频率为30 Hz时,部分测点达到液化状态,40和50 Hz时,所有测点进入液化状态;随着深度增加,振动过程中各测点孔隙水压力越大,达到峰值时刻越早,液化持续时间越短;振动器中部附近土体受扰动程度最剧烈,该位置测点最早进入液化状态,其孔隙水压力振荡幅度、相对振荡幅度和超静孔隙水压力比峰值均高于两端土体;沿径向与振动中心距离越近,测点振动加速度、最大超静孔隙水压力比越大,进入液化状态越早,液化持续时间越长。试验结果对注浆时机选择、出浆口位置设置、振动参数选取等具有指导作用,为进一步开展径向振动注浆试验研究奠定了基础。

关键词：土力学径向振动激励饱和砂土试验装置扰动效应

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经济社会与生态用水平衡计算规则与方法

水资源保护 2024年第3期40卷 1-10页

作者：左其亭全志淼吴青松邱曦秦西张羽郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 河南省水循环模拟与水环境保护国际联合实验室河南郑州450001

从平衡的概念出发,针对经济社会与生态用水竞争问题,提出了经济社会与生态用水平衡的概念,并论述了其内涵及特性;构建了经济社会与生态用水平衡计算规则框架,包括遵循四大规律、基于六大理论、考虑六大因素、符合三大准则;提出了经济社... 详细信息

从平衡的概念出发,针对经济社会与生态用水竞争问题,提出了经济社会与生态用水平衡的概念,并论述了其内涵及特性;构建了经济社会与生态用水平衡计算规则框架,包括遵循四大规律、基于六大理论、考虑六大因素、符合三大准则;提出了经济社会与生态用水平衡的计算思路,包括资料处理、量化计算、结果检验3个步骤,并给出了其计算方法和计算结果表征方式。以2019年沁河流域为例,量化了流域经济社会与生态用水平衡;在求解一次平衡点以及经济社会用水刚性约束、生态用水刚性约束、综合效益刚性约束条件下平衡结果的基础上,综合考虑六大因素以及总需水量与水资源总量关系,确定了沁河流域经济社会与生态用水平衡点,即经济社会用水与生态用水的比例为0.71∶0.29。

关键词：经济社会与生态用水平衡区域水平衡计算规则人水关系沁河流域

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基于博弈论组合赋权-云模型的消防员训练损伤风险评估

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中国安全科学学报 2024年第4期34卷 232-238页

作者：陈娜胡毅彤袁英峰秦向南刘军郑州大学力学与安全工程学院河南郑州450001 河南省消防救援总队河南郑州450004 郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 中国地震应急搜救中心北京100049

为降低消防员训练损伤发生率,从个人因素、环境因素和组织管理因素3个方面,提出包含19个指标的消防员训练损伤风险评估指标体系;采用Bonferroni有序加权平均算子(BON-OWA算子)修正层次分析法(AHP)的误差,获得各指标的主观权重;引用基于... 详细信息

为降低消防员训练损伤发生率,从个人因素、环境因素和组织管理因素3个方面,提出包含19个指标的消防员训练损伤风险评估指标体系;采用Bonferroni有序加权平均算子(BON-OWA算子)修正层次分析法(AHP)的误差,获得各指标的主观权重;引用基于指标相关性的权重确定法(CRITIC)确定各指标的客观权重;基于博弈论组合赋权法确定各指标的组合权重;引入云模型理论,建立消防员训练损伤风险评估模型,并以河南省某消防救援大队消防员的训练为例,验证该模型的科学性。结果表明:训练装备的战技性能状况指标对消防员的训练损伤风险等级影响最大;该风险评估模型通过数据处理,可以确定消防员训练损伤风险等级;案例中,消防员在5种不同情景下的训练损伤风险等级均为一般风险,这与模糊综合评价法所得结果一致。

关键词：博弈论组合赋权云模型消防员训练损伤风险评估 Bonferroni有序加权平均算子(BON-OWA算子)

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

基于区域水平衡理论和SWAT模型的沁河流域水收支平衡演变分析

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水利水电科技进展 2024年第1期44卷 9-15,22页

作者：邱曦马军霞左其亭张羽郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 河南省水循环模拟与水环境保护国际联合实验室河南郑州450001

基于区域水平衡理论和SWAT模型,提出了分布式水收支平衡模型的构建思路及水收支平衡计算方法,对人类活动和未来气候变化情景下的沁河流域水收支平衡状况进行模拟,并通过皮尔逊相关系数和Mann-Kendall检验方法分析了水收支平衡的关键影... 详细信息

基于区域水平衡理论和SWAT模型,提出了分布式水收支平衡模型的构建思路及水收支平衡计算方法,对人类活动和未来气候变化情景下的沁河流域水收支平衡状况进行模拟,并通过皮尔逊相关系数和Mann-Kendall检验方法分析了水收支平衡的关键影响要素及其演变规律。结果表明:2010—2016年沁河流域蓄水总量呈下降趋势,降水量及出口径流量为沁河流域水收支平衡相对关键的影响要素;未来多气候情景下蓄水总量呈上升趋势,多年平均降水量及出口径流量两个关键影响要素的总体变化情况与辐射强迫水平呈正相关关系;典型气候情景SSP2-4.5下降水量及出口径流量在2037—2041年、2061—2063年可能存在突变。

关键词：区域水平衡水收支平衡 SWAT模型气候变化沁河流域